金属钼表面Mo-Si-N-B涂层的抗高温氧化性能研究

在金属钼表面制备了Mo-Si-N-B涂层, 利用SEM和XRD分析研究了涂层的微观结构和物相组成, 并评价了涂层在1 450 ℃大气环境下的抗氧化性能。结果表明: 涂层由MoSi₂相、Si₃N₄和Mo₂B₅相组成, 涂层内部致密且与基体结合紧密;高温氧化时, 涂层表面生成致密硼硅玻璃氧化膜, 其稳定抗氧化时间达100 h;高温下由于氧化膜的挥发和涂层的“退化”导致涂层失效。     

钛合金表面抗高温氧化TiAl3-Al 复合涂层的制备?

采用低温超音速火焰喷涂(LT-HVOF)在钛合金(Ti6Al4V)基体表面制备纯 Al 涂层后进行真空热处理,获得了厚度约300μm的TiAl3-Al复合涂层,并对该涂层在700℃下长时间高温氧化行为进行了研究,用 SEM,EDS和 XRD分析了涂层的形貌、成分及相组成。结果表明：低温超音速火焰喷涂制备的纯 Al涂层结构较为致密,但存在少量的微孔洞,经真空热处理后的纯 Al涂层与钛合金基体间在界面处形成了TiAl3互扩散层;再700℃下静态氧化时,随着时间的增加,涂层表面形成了一层薄而致密的Al2 O3和TiO2的混合氧化层,而涂层中纯Al与基体中的Ti互扩散逐渐转变为TiAl3;氧化约5 h后涂层进入稳态氧化阶段,高温氧化500 h 后涂层未出现剥落等现象,表明 TiAl3-Al 复合涂层能显著提高Ti6Al4V合金的抗高温氧化性能。     

热喷涂制备Cr涂层提高锆合金包壳耐事故性的研究

采用热喷涂工艺大气等离子喷涂(APS)在Zr-4包壳管上成功制备了Cr涂层,目的是为核反应堆燃料组件两端焊接区域进行涂层的喷涂修复,以及完成焊接区的涂层包覆并与PVD涂层区域无缝连接,实现外表面抗氧化耐磨涂层全包覆.将Cr涂层在高达1200℃事故高温蒸汽和空气环境中氧化,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱(EDS)和电子探针(EPMA)等多种分析技术,对其氧化前后进行了显微组织定性和定量分析.结果表明:Cr粉和喷涂态Cr涂层均为BCC相,喷涂态Cr涂层为典型的层状结构,涂层与基体的界面为机械咬合界面;在空气和流动蒸汽中进行高达1200℃的高温暴露后,均在Cr涂层表面形成致密的Cr₂O₃层,以及Zr-4基体与Cr涂层之间的相互扩散形成的Cr-Zr层;在高温水蒸气氧化后的Cr涂层试样,在其致密的氧化层上有高密度的针状和叶片形貌的晶须氧化物,但是在空气中未发现晶须状Cr₂O₃.氧化试验表明,Cr涂层能有效提高Zr-4包壳管在高温空气和水蒸气中的抗氧化性.     

钼合金双层结构MoSi2涂层的制备与组织性能

采用料浆烧结法在TZM钼合金表面制备Mo层,再通过包埋渗法制得双层结构的MoSi₂厚涂层。利用内热法在大气环境下测试了钼合金Si-Mo涂层在1 600 ℃下的高温抗氧化性能。结果表明,涂层由多孔MoSi₂外层和致密MoSi₂内层组成,Mo粉细化对涂层组织致密化和高温抗氧化性能提升有益,平均粒度9.8 μm和2.2 μm的Mo粉制备的涂层在1 600 ℃下的高温抗氧化寿命分别为5.1 h和14.8 h,高温氧化后涂层结构转变为SiO₂氧化层-多孔MoSi₂层-致密层-Mo₅Si₃层。随着氧化持续进行,SiO₂层和Mo₅Si₃层不断增厚,而MoSi₂层持续减薄并转化为Mo₅Si₃,硅元素的持续贫化导致涂层最终失效。     

Ti0.33Al0.67N复合梯度膜层的高温抗氧化性能

研究梯度Ti0.33Al0.67N膜层与其他膜层的高温抗氧化性能。结果表明,40Cr基体在300℃时已出现明显氧化。TiN膜层在500℃左右时开始出现氧化现象,导致膜层硬度、膜基结合力等性能显著下降。在800℃的氧化环境中,梯度Ti0.33Al0.67N膜层性能最佳,TiN膜层出现明显氧化现象,40Cr基体氧化现象十分严重。梯度Ti0.33Al0.67N膜层的高温抗氧化性能比40Cr基体和TiN膜层优异,涂层适合应用于高温环境。     

Ti0.33Al0.67N复合梯度膜层的高温抗氧化性能

研究梯度Ti0.33Al0.67N膜层与其他膜层的高温抗氧化性能。结果表明,40Cr基体在300℃时已出现明显氧化。TiN膜层在500℃左右时开始出现氧化现象,导致膜层硬度、膜基结合力等性能显著下降。在800℃的氧化环境中,梯度Ti0.33Al0.67N膜层性能最佳,TiN膜层出现明显氧化现象,40Cr基体氧化现象十分严重。梯度Ti0.33Al0.67N膜层的高温抗氧化性能比40Cr基体和TiN膜层优异,涂层适合应用于高温环境。     

C/SiC复合材料表面抗氧化涂层的制备与性能表征

为了提高航空发动机用C/SiC复合材料抗氧化性能,采用溶胶-凝胶法合成了Ba_0.25Sr_0.75Al₂Si₂O₈粉末,利用等离子喷涂技术在C/SiC复合材料表面制备了Si/莫来石/Ba_0.25Sr_0.75Al₂Si₂O₈复合涂层;利用X射线衍射仪、扫描电镜等测试手段分析涂层的物相组成和涂层表面及截面的微观形貌;测试了涂层在1 000 ℃大气条件下的抗氧化性能。结果表明:1 000 ℃下氧化5 h,无涂层C/SiC复合材料基体失重率为30.8%,具有Si/莫来石/Ba_0.25Sr_0.75Al₂Si₂O₈复合涂层的C/SiC复合材料基体失重率为16.0%,表明Si/莫来石/Ba_0.25Sr_0.75Al₂Si₂O₈复合涂层能有效提高C/SiC复合材料的高温抗氧化性能。     

钛合金表面渗钼涂层的组织和性能研究

采用固体粉末包埋法在钛合金表面制备了渗钼涂层, 用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)仪以及X射线衍射(XRD)仪, 对不同热处理制度下涂层的形貌、组织结构、元素分布进行了分析。在900 ℃以上加热时, 得到了渗Mo涂层, 涂层由沉积层和扩散层组成, 涂层厚度随温度的提高而增加, 在1 050 ℃/6 h处理时, 其中扩散层厚度达到了370 μm, 涂层和基体界面间的裂痕被消除。涂层由外往里的相组成依次为Mo、β(Ti)、α″(Ti)、α′(Ti), 改变了原钛合金表面的相结构。涂层显微硬度最大值达到HV0.25 1 400 以上, 达到了提高钛合金涂层硬度的目的。     

高效超超临界机组用高温合金蒸汽氧化行为研究

主要研究了Haynes 625、Haynes 617、Haynes 120和Haynes 282四种高温合金在高温蒸汽环境下的氧化行为及其Al、Si和Ti对氧化的影响。四种高温合金在750、800和850℃蒸汽环境中实验336h,采用氧化增重获得其氧化动力学规律。利用扫描电子显微镜、X射线衍射和能谱分析仪对氧化产物的位置、成分及分布进行表征。四种高温合金的抗蒸汽氧化性能优于奥氏体耐热钢。高温合金的氧化动力学均符合抛物线氧化规律。高温合金表面氧化物主要由以Cr_2O_3、MnCr_2O_4为主的氧化外层和以SiO_2、TiO_2和Al_2O_3为主的内氧化层组成,其中含Ti的高温合金Haynes 282和Haynes 617富Cr氧化层外有TiO_2氧化层,并且高温合金氧化前沿主要是氧化物Al_2O_3。Haynes 282氧化速率明显高于其他高温合金,归结于形成Ti掺杂的Cr_2O_3氧化外层。元素Al和Ti加速氧化而元素Si减缓氧化的规律,适当含量的Si可改善合金抗蒸汽氧化性。四种高温合金的抗蒸汽氧化性能顺序为Haynes 120>Haynes 625>Haynes 617>Haynes 282。     

预氧化提高Ti-48Al-2Nb-2Cr合金的抗热腐蚀性能

TiAl合金具有优异的高温性能,但在高温下的抗氧化性和耐腐蚀性较差,从而阻碍了其在工程中的实际应用。以Ti-48Al-2Nb-2Cr合金为研究对象,为其免受热腐蚀侵蚀,通过预氧化在其表面制备一层致密的保护膜,研究预氧化处理对Ti-48Al-2Nb-2Cr合金在Na_(2)SO_(4)(质量分数75%)+NaCl(质量分数25%)混合盐环境中的热腐蚀行为及氧化层组成和结构的影响。结果表明:经700℃氧化100 h后,预氧化试样的氧化增重仅有0.47 mg·cm^(-2);预氧化处理的Ti-48Al-2Nb-2Cr合金表面为多层氧化物结构,最外层形成了连续、致密的TiO_(2)层,并且氧化层与基体具有良好的结合力,从而有效阻止了熔盐向合金内部扩散,进而显著提高了合金的抗热腐蚀性能。因此,通过预氧化的方式可提高TiAl合金表面的抗热腐蚀性能。     

真空热处理对钛合金基体/NiCrAlY涂层组织结构及元素扩散行为的影响

采用电弧离子镀(AIP)技术在钛合金基体表面沉积制备了NiCrAlY涂层。通过SEM与能谱分析、XRD分析研究了真空热处理钛合金基体/NiCrAlY涂层界面显微组织的变化和元素扩散行为。结果表明: 从650 ℃开始, NiCrAlY涂层和钛合金基体就有明显的界面反应, 随着温度的升高, 界面分层并加厚, 同时出现Kirkendall空位带, 导致涂层退化。NiCrAlY涂层在650 ℃真空热处理后发现析出γ'-Ni₃Al相, 在1 050 ℃时发现只有CrTi₄相。在750 ℃温度下主要发生了Ti, Ni元素的扩散, Cr元素在870 ℃开始扩散并参与界面反应, 当温度升高到950 ℃时, Ni、Ti、Al、Cr各元素的扩散现象都很明显, Ni元素在涂层聚集的现象消失。     

Research on the oxidation kinetics curve of 1Cr11Ni2W2MoV steel hot-dipped Al

In this paper, 1Cr11Ni2W2MoV steel that is aerial engine blade materials was hot dipped Al-6,Si-4,RE in order to improve its application temperature. According to GB/T13303 - 91 standard, samples with coating and without coating were oxidated at 700℃ from 5 h to 600 h. Two oxidation kinetics curves were drawn in terms of data of tests. The results showed that oxidation resistance of 1Cr11Ni2W2MoV steel hot-dipped Al-6, Si-4,RE is better than one without coating. From SEM and EMPA, the surface of coating formed dense and uninterrupted α-Al2O3, which is the bars of oxidation resistance. In addition, according to one crossing point of the two curves, it was suggested that hot dipped aluminum steel should be annealed before used.     

快速凝固Al-Cr-Zr-Fe 合金的微观组织和性能

采用单辊旋淬法制备Al-4Cr-4Zr-2Fe(质量分数, %)合金薄带。利用透射电镜、X射线衍射、能谱分析技术研究了合金急冷态和退火态的显微组织, 测定了合金的显微硬度。结果表明:在快凝Al-Cr-Zr合金中添加铁元素可增加合金的室温和高温性能, 快速凝固Al-4Cr-4Zr-2Fe合金所形成的过饱和固溶体α-Al在400 ℃左右形成Ll₂-Al₃Zr和Al₄(Cr, Fe)相, 产生明显的沉淀硬化效应, 其中, Ll₂-Al₃Zr相为主要强化相。在Al-4Cr-4Zr-2Fe快凝组织中, 发现一种方形Al-Zr相, 该相作为形核核心, 位于等轴晶α-Al中央。     

钒钛磁铁精矿含碳球团直接还原工艺分析

采用煤基直接还原技术研究了钒钛磁铁矿含碳球团直接还原工艺, 考察了还原工艺条件及硼砂添加量对球团金属化率的影响, 并通过对不同温度下所得还原产物进行XRD分析, 得出了钒钛磁铁矿直接还原过程的相变历程。研究结果表明, 适当提高还原温度、配碳比和反应时间均有利于提高球团金属化率。在自然碱度下, 还原温度1 300 ℃、还原时间30 min、C/O=1.4时, 金属化率达到96%。向含碳球团中添加适量硼砂, 可以促进钒钛磁铁矿的还原。XRD分析结果表明, 铁氧化物主要经历Fe₂O₃→Fe₃O₄→FeO→Fe的还原过程, 而钛氧化物主要经历Fe₂TiO₅→Fe₂TiO₄→FeTiO₃→Ti₂O₃、TiO₂、Ti₃O₅、TiO的还原过程。     

热压反应烧结制备短纤维增强C-SiC复合材料的组织和性能

将T700短切炭纤维(C_f)或Nicalon-SiC短纤维(SiC_f)、C粉、Si粉和少量SiC粉混合, 在1 900 ℃热压烧结制备短纤维增强C-SiC复合材料, 并对复合材料的物相、组织结构、抗弯强度和抗氧化性能进行了研究。结果表明: SiC_f/C-SiC的相对密度和室温抗弯强度分别为95.3%和343.8 MPa, 均高于C_f/C-SiC, 热压烧结过程中Cf损伤严重。复合材料在1 300 ℃氧化行为表现为在氧化初期氧化失重较大, 随氧化时间的增长,氧化失重率逐渐减小; 在氧化后期则为氧化增重。SiC_f/C-SiC复合材料在1 100～1 400 ℃间的氧化规律基本相似, 且温度越高, 氧化失重率越小, 抗氧化性能越好。SiC_f/C-SiC复合材料的抗氧化性能优于C_f/C-SiC复合材料。