离子注Mg的β－NiAl涂层的氧化行为

表面扩散渗铝形成的β－ＮｉＡｌ涂层表面注入Ｍｇ＋１×１０１７／ｃｍ２后，在１０００℃空气中恒温氧化２５ｈ，涂层的氧化增重速率有所增加，这是由于注Ｍｇ的β—ＮｉＡｌ涂层表面形成了Ａｌ２Ｏ３氧化物“瘤”，长时间氧化后氧化物“瘤”周围及“瘤”本身发生开裂，引起涂层内氧化。     

β-NiAl涂层及其加入稀土后的氧化膜表面形貌与生长机制

分别用金属镍“扩散渗铝+离子注Y”与“Ni-La2O3共沉积+扩散渗铝”方法制备了Y和La2O3改性的β-NiAl涂层,与单纯的金属镍上的渗铝涂层相比,两种掺有稀土(RE)的β-NiAl涂层的氧化速率降低.SEM的观察显示,1000℃恒温氧化24h后,不含RE的涂层表面氧化膜已局部剥落,而含RE的涂层表面氧化膜不发生剥落,3种涂层的氧化层表面皆出现“晶须”或“刀片”状的氧化物.对含Y涂层在氧化初期的不同阶段的表面进行SEM观测,发现其上生长的氧化产物的形貌有明显的规律性变化.HREM的结果显示,含La2O     

Al-Si涂层改性TP347H FG在650℃饱和蒸汽下的氧化行为研究

利用料浆渗铝法在奥氏体钢TP347H FG上制备了Al-Si涂层,结合氧化增重法、扫描电镜观察及XRD分析,研究了TP347H FG以及Al-Si涂层的饱和蒸汽氧化行为,并以高Cr含量的HR3C合金为参比对象。结果表明,TP347H FG基体抗氧化能力不足,外层疏松层瘤状氧化物Fe_3O_4与表面氧化膜下方内氧化物FeCr_2O_4呈双层结构,650℃氧化600 h后外层氧化膜发生严重剥落;制备Al-Si涂层后,试样表面形成保护性Al_2O_3氧化膜,可显著提升TP347H FG钢抗蒸汽氧化能力,并与HR3C相当;HR3C合金中较高的Cr含量促使HR3C在较短时间内,表面即形成致密连续的Cr_2O_3膜,氧化动力学遵循抛物线规律。     

超音速颗粒轰击处理对MCrAlY涂层氧化行为的影响

采用等离子喷涂(atmospheric plasma spraying,APS)技术在镍基高温合金(GH99)上沉积MCrAlY粘结涂层,并进行超音速颗粒轰击处理.研究超音速颗粒轰击工艺对MCrAlY涂层高温氧化性能的影响.利用扫描电镜、X射线衍射仪、辉光光谱仪对涂层的氧化物演化过程进行观察和分析.结果表明,表面超音速颗粒轰击处理后,涂层表面所生成的氧化物较细小,能快速形成致密连续的氧化膜,保护了粘结层中其它元素的进一步氧化,避免了Ni(Cr,Al)2O4等大颗粒氧化物的形成,延缓了涂层中裂纹的产生和扩展,有效地改善了涂层抗高温氧化性能.     

低温超音速火焰喷涂MCrAlY涂层的高温氧化

采用低温超音速火焰喷涂工艺(LT-HVOF)制备了NiCoCrAlYTa合金涂层,通过静态氧化增量方法绘制氧化动力学曲线并计算氧化速率常数;用XRD、SEM及EDS表征涂层氧化后表面的物相组成、形貌和生成氧化物成分。结果表明:低温超音速火焰喷涂制备的NiCoCrAlYTa涂层在900、1000和1100℃氧化200h后,均达到完全抗氧化级。900℃和1000℃氧化时,涂层表面均形成致密连续的α-Al_2O_3层;1100℃氧化时,氧化产物可分为两层,外层为Cr_2O_3和尖晶石氧化物,内层为α-Al_2O_3。     

粉末包埋渗铝与气氛渗铝对P92钢650℃饱和蒸汽氧化行为的影响

表面渗铝技术可以在不改变基体材料力学性能的基础上显著提高基体的抗高温蒸汽氧化性能。 利用低温粉末包埋和气氛渗铝两种方法在 P92 钢表面制备了铝化物涂层,并结合氧化增重法、扫描电镜观察及 XRD 分析,研究了两种工艺下铝化物涂层的 650 ℃饱和蒸汽氧化行为。 结果表明:P92 钢抗氧化能力不足,生成了由外层疏松层瘤状富铁氧化物与表面氧化膜下方内氧化物 FeCr₂O₄ 组成的双层结构氧化膜,外层富铁氧化膜在氧化 300 h 后发生剥落;低温包埋渗铝所得涂层为 β-FeAl 层,氧化 500 h 后试样表面形成极薄的保护性 α-Al₂O₃ 氧化膜(<0. 2 μm);气氛渗铝涂层为单层 Fe₃Al 结构,氧化 500 h 后试样外表面形成了 Fe₃O₄₊Fe₂O₃ 氧化膜,厚度为 1. 3 μm,靠近涂层表面生成单层连续 Al₂O₃ 氧化膜。 采用低温包埋和气氛渗铝均可提升 P92 钢的抗蒸汽氧化能力。     

Fe20Cr4.5Al微晶和含Y2O3弥散氧化物涂晶涂层的高温氧化性能

采用自行研制的高频电脉冲沉积（HFESD）设备在Fe20Cr4.5Al合金表面分别制备了Fe20Cr4.5Al微晶涂层与Fe20Cr4.5Al-Y2O3弥散氧化物微晶涂层。在1000℃和1100℃静态空气中，对合金基体和施加涂层试样进行了200h的恒温氧化实验。结果表明：在两种实验温度条件下，含有Y2O3弥散氧化物颗粒的微晶涂层，完全消除了Al2O3氧化膜中的凸脊，细化了氧化膜的晶粒，抑制了氧化膜的剥落，大大地提高了氧化膜的致密性和粘附性。单一的微晶涂层则部分抑制了凸脊状氧化膜的形成，氧化膜由脊状氧化物和细晶氧化物混杂组成。涂层对氧化增重的影响则与氧化温度－氧化膜的生长速率有关，在1000℃下，涂层试样的氧化增重均有所降低，其中弥散氧化物微晶涂层试样的氧化增重最低；在1100℃下，施加微晶涂层和弥散氧化物涂层对氧化增重影响很小。微晶和Y2O3弥散氧化物颗粒在提高Al2O3氧化膜保护性方面具有“协同效应”。     

Ti-6Al-4V合金热氧化涂层的高温磨损行为研究

通过热氧化/真空扩散处理在Ti-6Al-4V合金表面制备氧化涂层,采用高温磨损试验机对涂层在400 ℃空气中进行干滑动摩擦磨损试验,研究了涂层的高温磨损行为和机制。结果表明：Ti-6Al-4V合金经氧化/扩散后表面形成氧化物涂层,厚度达250 μm。相比于未处理的材料,氧化物涂层的磨损失重非常小,高温耐磨性显著提高。磨损表面均形成摩擦氧化物层,涂层的高耐磨性可归功于硬化的陶瓷涂层与具保护作用的摩擦层的共同作用。主要磨损机制为剥层磨损。     

等离子喷涂热障涂层高温 TGO 的形成与生长研究

目的研究热障涂层(TBC)和纯粘结层(BC)在1100℃下的氧化动力学,探讨热障涂层中热生长氧化物(TGO)组织结构的演化规律。方法运用大气等离子喷涂技术(APS)制备涂层,对比分析热障涂层和纯粘结层涂层在1100℃下等温氧化2,5,10,20,50,100,200,350 h后TGO的厚度变化,并对粘结层表面和热障涂层截面分别进行XRD和SEM分析。结果热障涂层和纯粘结层在1100℃下的氧化动力学均遵循抛物线规律,其氧化速率常数分别为0.344,0.354μm/h0.5。等温氧化5 h后,TGO的主要成分为α-Al2O3;随氧化时间的增加,生成Cr2O3、尖晶石、Co O和Ni O的混合氧化物;等温氧化100 h后,Co O消失,Ni O的含量减少,Cr2O3和尖晶石氧化物的含量增加;等温氧化350 h后,TGO中出现了裂纹,但涂层仍未剥落,TGO最终由顶层多孔的混合氧化物层和底层具有柱状晶结构的α-Al2O3层组成。结论顶层陶瓷层(TC)对热障涂层氧化速率常数的影响很小。TGO中α-Al2O3首先形成并以柱状结晶的方式生长,混合氧化物在α-Al2O3上形成,TGO生长速度逐渐变缓。     

纳米化对M951合金高温氧化性能的影响

采用磁控溅射的方法在M951铸造合金表面制备了相同成分的纳米晶涂层,研究了涂层在1 000℃和1 100℃空气中的恒温氧化行为及在1 000℃空气中的循环氧化行为,并与粗晶合金进行了对比。同时利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDX)和透射电子显微镜(TEM)对合金及涂层样品氧化前后的微观形貌及相组成进行了分析。结果表明:1 000℃恒温氧化后合金表面形成了连续的以Al2O3为主的氧化膜;1 000℃循环氧化及1 100℃恒温氧化后合金表面氧化物分层,外层为NiAl2O4,内层为Al2O3,合金中形成了富Nb的内氧化物,氧化膜发生明显开裂和剥落。而在上述所有试验条件下,纳米晶涂层表面都形成了薄而连续且粘附性好的α-Al2O3保护性氧化膜。纳米化促进了M951合金表面以Al2O3为主的氧化膜的形成,增强了氧化膜的粘附性,显著提高了合金的抗氧化性能。     

Ti-6Al-4V合金热氧化涂层的高温磨损行为

通过热氧化/真空扩散处理在Ti-6Al-4V合金表面制备氧化涂层,采用高温磨损试验机对涂层在400℃空气中进行干滑动摩擦磨损试验,研究了涂层的高温磨损行为和机制。结果表明:Ti-6Al-4V合金经氧化/扩散后表面形成氧化物涂层,厚度达250μm。相比于未处理的材料,氧化物涂层的磨损失重非常小,高温耐磨性显著提高。磨损表面均形成摩擦氧化物层,涂层的高耐磨性可归功于硬化的陶瓷涂层与具保护作用的摩擦层的共同作用。主要磨损机制为剥层磨损。     

TC4钛合金沉积NiCrAlY涂层的氧化行为

采用电弧离子镀（AIP）技术在TC4（Ti-6Al-4V）钛合金基体表面沉积制备NiCrAIY涂层,测定TC4钛合金和NiCrAIY涂层在700-900℃的氧化动力学曲线。通过扫描电镜（SEM）、能谱（EDS）分析与X射线衍射分析（XRD）研究TC4钛合金和NiCrAIY涂层氧化前后物相组成和组织形貌,讨论氧化过程中元素的扩散行为。结果表明：在700-900℃静态空气中氧化100h,NiCrAIY涂层能明显提高TC4钛合金的抗氧化性能,TC4钛合金氧化后形成A12O3层和TiO2层交替出现的氧化膜层;经700和800℃氧化后,NiCrAIY涂层保持其原始的相组成,但在表面形成Al2O3和Cr2O3混合氧化膜;经900℃氧化后,氧化膜由Al2O3和TiO2组成;经700℃氧化时,主要发生Ti和Ni两种元素的扩散;经800和900℃氧化时,由于Ti及Ni元素的剧烈扩散,界面附近出现Kirkendall疏孔带和约100μm的β相稳定区;经900℃氧化时,Ti扩散到涂层表面形成氧化物导致氧化速率提高,Cr元素开始向基体扩散并在近界面处富集。     

TiAl合金表面机械研磨渗铝涂层的制备及高温性能

利用机械研磨渗在TiAl合金表面制备了铝化物涂层。在600℃经过150 min的振动处理后,TiAl合金表面形成了约为30μm的涂层。该涂层均匀致密,Al和Ti元素沿涂层均匀分布。XRD分析表明该涂层的相结构为Al3 Ti相。在900℃下,经过300 h的循环氧化后,该铝化物涂层表面形成了一层连续均匀的Al2 O3膜,表现出良好的抗氧化和抗剥落性能。相比之下,TiAl合金空白样表面形成了分层结构的氧化层,主要由Al2O3和TiO2混合氧化物组成,因此表现出较差的高温性能。     

发动机用镍基高温合金表面镀NiCrAlY涂层抗氧化性能的研究

利用电弧离子镀工艺使GH4133表层覆盖形成一层NiCrAlY涂层,在920℃下对试样进行192 h的恒温氧化测试;并对试样的微观形貌、显微组织及其氧化过程的进行分析。结果表明:NiCrAlY涂层致密度较高,表面光滑,涂层表面分布着众多细小的颗粒,厚度介于65～70μm。对涂层热处理后,NiAl的衍射峰强度开始减小,同时Ni3Al峰值增大。NiCrAlY涂层的氧化过程动力学曲线存在轻度波动的现象。涂层氧化处理后,其表面开始部分脱落,并产生裂纹。涂层氧化物厚度随氧化时间的增加而加厚,氧化物层的形成对合金的抗氧化性能起到了良好的改善效果。     

斜入射溅射Ni-7Cr-8Al涂层及其表面热生长氧化膜组织结构表征

研究了1Cr18Ni9Ti不锈钢基体上斜入射溅射Ni-7Cr-8Al涂层及其在1000℃空气中形成的氧化膜的组织结构.涂层采用Ni-7Cr-8Al合金靶磁控溅射方法制备.沉积过程中样品静止不动,名义入射角分别为0°和45°.这两种样品在本文中分别称为正入射和斜入射沉积涂层.研究结果表明：两种涂层的晶体结构均为f.c.c.γ-Ni,并且都具有典型的柱状晶组织结构,所不同的是,正入射沉积涂层的柱状晶垂直表面,斜入射涂层的柱状晶与法线间的角度大约为32°,并且后者看起来较疏松.在1000℃空气中50 h内,正入射沉积Ni-7Cr-8Al涂层表面可形成纯α-Al2O3保护性氧化膜,斜入射涂层氧化行为较复杂.氧化10h后的涂层表面为均匀致密的α-Al2O3氧化物;氧化20 h后氧化膜主要为等轴晶形状Fe2O3和NiCrO3,此外还有很多尺寸为几微米的小孔;氧化50 h后,氧化物发生大面积剥落,氧化膜内有大量孔洞,残留的表面氧化物主要由Fe2O3和NiCrO3组成.     

双相Fe-15Cu-5Al-0.3Y铸态合金及其溅射涂层的高温氧化行为(英文)

研究了Fe-15Cu-5Al-0.3Y铸态合金及其溅射涂层在800℃,0.1MPa氧气中的氧化行为。铸态合金表面形成的氧化膜分为3层:最外层是一层很薄的CuO层;第二层主要由铁的氧化物组成,而且其中含有一些铜的氧化物和少量的铝的氧化物;而与合金接触的第三层是一层非常薄的Al2O3层,不能给予合金充分的保护。溅射涂层表面形成的氧化膜分为两层:外层由铁的氧化物组成;内层比较复杂,形成了暗黑色的铁和铝的氧化物,同时析出了垂直于合金表面的未氧化的亮色富铜狭条;溅射涂层中发生了一定程度的铁和铝的内氧化;而且在涂层基体下还存在一个铝的内氧化区。合金晶粒尺寸的降低能够有效促进铁的选择性外氧化。     

T91钢超音速电弧喷涂45CT涂层在90%Ar+10%H2O气氛中的循环氧化行为

采用超音速电弧喷涂方法在T91钢上制备了45CT涂层,研究了样品在800℃和850℃的90%Ar+10%H2O气氛中的循环氧化行为,利用XRD和SEM/EDS分析了涂层氧化前后的表面成分和结构。结果表明:氧化后表面的氧化物主要由Cr2O3,NiCr2O4及NiO组成,850℃氧化后的表面氧化物还含有Fe2O3;45CT涂层在800℃下表现出良好的抗氧化性能,而在850℃氧化时,涂层出现裂纹,Fe通过裂纹快速向外扩散,导致涂层在氧化过程中失效。     

DD98M纳米晶AlSi渗层制备及抗高温腐蚀性能研究

采用磁控溅射技术在DD98M合金表面制备了同成份的纳米晶,采用多弧离子镀技术在DD98M纳米晶涂层表面沉积了AlSi涂层,对上述制备态纳米晶+AlSi复合涂层进行了真空扩散处理,得到了外层为β-NiAl层、内层为γ'-Ni_3Al层的双层结构复合涂层。研究了合金、DD98M纳米晶涂层及复合涂层在1050℃恒温氧化及900℃下Na_2SO_4+25%K_2SO_4混合熔盐体系中的热腐蚀行为。结果表明:1050℃恒温氧化时,DD98M合金表面生成NiO,α-Al_2O_3,Ta_(0.8)O_2,CrTaO_4及NiAl_2O_4等组成的混合氧化物膜,氧化膜开裂剥落严重。纳米晶涂层表面生成α-Al_2O_3和少量NiAl_2O_4组成的混合氧化物膜,复合涂层表面形成了均匀致密的单一α-Al_2O_3膜。纳米晶涂层和复合涂层大幅提高了合金的抗恒温氧化性能。在900℃下Na_2SO_4+25%K_2SO_4熔盐中,DD98M合金20 h后即发生了灾难性腐蚀,沉积态纳米晶及其预氧化涂层提高了合金的抗热腐蚀性能,复合涂层大幅提高了合金的抗热腐蚀性能。     

NiCoCrAlY粘结层喷涂工艺对8YSZ热障涂层抗氧化性能的影响

目的 提高热障涂层粘结层的抗高温氧化性能。方法 分别采用爆炸喷涂和等离子喷涂工艺制备了不同结构的NiCoCrAlY粘结层,之后通过等离子喷涂制备8YSZ陶瓷层,分析了两种粘结层结构的热障涂层的抗高温氧化性能。利用XRD、SEM和EDS对涂层物相、微观结构和成分进行分析,并对其与基体结合状态、抗高温氧化性能进行研究。结果 爆炸喷涂粘结层内部组织致密,缺陷较少,与基体结合处孔隙少;而等离子喷涂粘结层内部的层状特征明显,孔隙较多,表面粗糙度较低。爆炸喷涂粘结层氧化5 h后,表面生成了一层富Al2O3的致密氧化物膜;而等离子喷涂粘结层表面形成了富NiO、CoO、Cr2O3和Ni(Cr,Al)2O4的氧化物层,并出现了许多微裂纹和片层状氧化物。爆炸喷涂制备的热障涂层试样在前5 h氧化增重速率高于等离子喷涂试样,随后变平缓,而等离子喷涂试样氧化速率依然较高。爆炸喷涂热障涂层的热生长氧化物层（Thermally grown oxide, TGO）经50 h氧化后,仍呈连续状,厚度均匀,粘结层内氧化物缺陷较少。结论 爆炸喷涂粘结层组织均匀、致密,喷涂时涂层的氧化以及热处理的内氧化较少,使得足够的Al较快速地在粘结层表面形成致密的氧化铝,表面一定厚度的氧化铝层抑制了氧和其他金属原子的相向扩散反应,提高了涂层的抗高温氧化性能。     

热处理对钛合金表面激光原位合成高铌Ti-Al金属间化合物涂层高温抗氧化行为的影响

采用激光原位合成技术在BT3-1钛合金表面制备了高铌Ti-Al金属间化合物复合涂层。根据XRD谱分析涂层的物相结构,通过GSL-1600X型管式炉测试950℃循环氧化条件下热处理前后基材和涂层单位面积的氧化增重,绘制氧化动力学曲线,并据此比较涂层和基材的抗氧化性能。借助OM和SEM观察了氧化前后涂层的微观形貌,探讨了其高温抗氧化机理。结果表明,热处理前的涂层主要由单质Nb、金属间化合物g-TiAl、a_2-Ti_3Al和Ti_3Al2等物相组成,热处理后的涂层,单质Nb固溶到g-TiAl和a2-Ti_3Al中,同时形成了新相Ti_3Al Nb0.3,涂层近似为g-TiAl+a_2-Ti_3Al双相组织。热处理前涂层的氧化动力学曲线介于线性规律和抛物线规律之间,其高温抗氧化性能比钛合金基材提高了2倍。热处理后涂层的氧化动力学曲线近似呈抛物线规律,且氧化速率小,其高温抗氧化性能比钛合金基材提高了20倍以上。950℃循环氧化条件下,涂层氧化层表面形成了连续致密的胶囊状氧化物,氧化层紧密粘附在未氧化涂层部分,氧化层对涂层起到了良好保护作用,而钛合金基材表面则形成疏松多孔的絮状氧化物,氧化层从基材处碎裂、剥落。Nb的合金化显著改善了Ti-Al金属间化合物的高温抗氧化性能。