锅炉受热面复合陶瓷涂层抗高温SO2腐蚀性能

针对燃煤锅炉受热面存在的高温腐蚀问题,采用料浆法在20G钢材表面制备复合陶瓷涂层,烧结后的复合陶瓷涂层表面较为致密,涂层与基材具有良好的结合状态。对喷涂及未喷涂陶瓷涂层钢片在SO₂腐蚀气氛环境下的抗高温腐蚀性能进行试验,并采用热分析动力学方法对试验数据进行处理,结果表明,在400~500℃温度范围内,两种试样的腐蚀过程均符合一维扩散反应动力学模式,计算求得喷涂涂层钢片腐蚀反应活化能低于未喷涂涂层钢片,涂层具有较好的抗高温腐蚀性能。对腐蚀试验后试样的形貌、成分和物相分析结果显示,涂层在SO₂气氛下腐蚀后,表面生成K₂SO₄晶粒,但由于涂层较为致密,阻止了S的扩散,内部基本没有检测到K₂SO₄的存在。     

钛合金高温防护陶瓷涂层的制备与性能

以磷酸二氢铝作为粘接剂,氧化镁与氧化锌作为固化剂,氧化铝与氮化硼作为填料,正硅酸四乙酯作为助剂制备出水性涂料,通过空气喷涂将涂料喷涂到TC18钛合金表面固化后制备出高温防护陶瓷涂层,并对涂层防护的钛合金基体进行了900℃条件下的高温氧化试验与抗热震试验。结果表明:高温氧化试验结束后整个TC18钛合金基体完全氧化,涂层涂覆试样保持完好,在900℃高温氧化环境中达到弱抗氧化性级别。陶瓷涂层历经60次空冷与水冷的抗热震性试验后陶瓷涂层保持宏观完整,未发生大面积脱落现象。     

等离子喷涂NiCr和Cr_3C_2–NiCr涂层的抗高温氧化性能

采用大气等离子喷涂技术在Q345钢上制备镍铬(NiCr)合金涂层和碳化铬–镍铬(Cr_3C_2–NiCr)金属陶瓷复合涂层,对它们进行了800°C×100 h循环氧化试验。利用X射线衍射仪(XRD)、带能谱的扫描电镜(SEM/EDS)等设备,对比研究了NiCr和Cr_3C_2–NiCr涂层的高温氧化行为,探讨其高温氧化机理。结果表明,等离子喷涂NiCr和Cr_3C_2–NiCr涂层都具有优异的抗高温氧化性能。其中Cr_3C_2–NiCr涂层发生了Cr的选择性氧化,涂层表面及层片界面形成了连续、致密、生长缓慢的Cr2O3氧化膜,该氧化膜有效地抑制了合金元素以及外界氧的扩散,对涂层及基底都具有较好的保护作用。而NiCr涂层表面存在Cr_2O_3氧化膜的选择性分布,局部区域还存在以生长较快的NiO为主的氧化物,氧可以通过该氧化层扩散至涂层内部。因此,Cr_3C_2–NiCr涂层的抗高温氧化性能优于NiCr涂层。     

金属表面Ni/Al-13wt%TiO2/Al2O3梯度复合陶瓷涂层的腐蚀行为

为了解决陶瓷涂层中的通孔问题，把复合材料与梯度材料的主应用到陶瓷涂层，采用等离子喷涂技术在Q235钢表面形成Ni/Al-13wt％TiO2/Al2O3梯度复合陶瓷涂层，对其在沸腾的5％HCl溶液中的腐蚀行为进行了研究。结果表明，Ni/Al-13wt%TiO2/Al2O3梯度复合陶瓷涂层中的通孔率较单一层Al2O3陶瓷涂层显著降低，带有该梯度复合陶瓷涂层试样的耐蚀性明显提高，该涂层腐蚀14天仍未出现鼓泡削落现象。     

石墨表面Si-SiC-TaB2抗烧蚀复合涂层的制备及性能研究

为了提高碳材料的抗烧蚀性能，以石墨块作为基体，SiC(d₅₀=10μm)、B₄C(d₅₀=50μm)、TaC(d₅₀=3μm)为主要原料，采用料浆法结合反应熔渗Si在石墨材料表面制备了Si-SiC和Si-SiC-TaB₂涂层，研究了涂层的物相组成、显微结构和元素分布，考察了Si-SiC-TaB₂复合涂层在室温至1 600℃的抗热震性能，并通过等离子火焰烧蚀试验(2 350℃分别烧蚀120和1 980 s)测试了涂层对石墨材料高温下的抗烧蚀防护性能。结果表明：Si-SiC-TaB₂复合涂层结构致密，涂层中SiC和TaB₂陶瓷颗粒与Si无明显界面；在1 600℃热震循环20次后，涂层试样的质量基本逐渐增加，具有良好的抗热震性能；Si-SiC-TaB₂复合涂层试样烧蚀1 980 s后质量增加，表面覆盖了含有Ta₂O₅和SiO₂的Ta...     

电弧喷涂Ni-Cr-Ti复合涂层材料性能研究

以Ni-Cr-Ti合金丝材为原料,采用电弧喷涂工艺制备镍基复合涂层材料并进行微观结构、硬度和盐雾腐蚀性能等测试研究。结果表明:喷涂距离对喷涂涂层材料组织结构性能具有一定影响。随着喷涂距离的增大,涂层材料的致密性、硬度和抗盐雾腐蚀能力呈先增强后减弱趋势,喷涂距离为100mm时性能最好,涂层材料组织致密,硬度最高,抗盐雾腐蚀能力最强。     

316L不锈钢表面不同涂层的制备以及在超临界水中腐蚀特性研究

针对超临界水氧化过程中材料腐蚀严重的问题,采用等离子喷涂技术在316 L不锈钢上分别喷涂约0.2 mm的Al_2O_3,ZrO_2和TiO_2涂层以提高其耐腐蚀性。采用间歇式超临界水氧化反应釜研究了各涂层试样在500℃、25 MPa、氧浓度1000 mg×L-1条件下,连续腐蚀80 h的腐蚀特性。对各涂层试样的结合强度及腐蚀前后表面及截面的形貌、元素分布等进行了表征。结果表明,Al_2O_3、ZrO_2和TiO_2涂层的结合强度分别为26.639 N×mm-2、24.526 N×mm-2和40.607N×mm-2。经腐蚀实验后,Al_2O_3涂层表面呈沟壑状,出现较多的孔洞和缝隙,涂层几乎完全脱落;ZrO_2涂层表面原平整致密涂层受到破坏,呈现断裂及碎片化涂层形貌,涂层因腐蚀变薄,剩余厚度约为0.15 mm;TiO_2涂层表面相对比较致密,涂层厚度未发现明显降低,呈现较好的耐腐蚀性能。该研究结果为超临界水氧化过程中金属材料腐蚀防控方法提供一种新思路。     

热喷涂镍-铬基涂层的高温氧化性能

为了提高钢体结构材料的高温氧化性能,采用超音速电弧喷涂技术和微弧等离子喷涂技术,在45钢基体上分别制备了Ni-Cr基涂层和Ni-Cr/ZrO2复合梯度涂层,对45钢基体、Ni-Cr基涂层和Ni-Cr/ZrO2复合梯度涂层进行了1100℃高温氧化实验,采用热重分析(TGA)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等方法研究了涂层的氧化性能.结果表明,Ni-Cr基涂层和Ni-Cr/ZrO2复合梯度涂层高温氧化后,表面组织结构致密,与45钢基体相比,具有更优良的抗高温氧化性能.     

Ca0.6Mg0.4Zr4(PO4)6耐碱腐蚀涂层制备及其性能

采用溶胶-凝胶法和浸渍涂覆技术在堇青石基体上成功制备了Ca0.6Mg0.4Zr4(PO4)6涂层. 采用XRD, SEM等分析测试手段对涂层的物相组成、表面和断面形貌进行了分析. 结果表明,制备的涂层为单相的Ca0.6Mg0.4Zr4(PO4)6,涂层致密无裂纹,主要由粒径2~3 mm的颗粒组成,涂层与基体间结合良好,涂层具有较好的高温耐碱腐蚀能力,涂覆该涂层可显著提高堇青石基体的高温耐碱腐蚀能力,3次涂覆试样在1000℃下经96 h碱蒸汽腐蚀后,涂层结构完好,试样的质量损失和强度下降率分别为0.9%和10.2%,远低于未涂覆涂层试样的质量损失8.2%和强度下降率87.2%.     

管道等离子喷涂Cr_2O_3复合涂层及其耐蚀性能

采用等离子喷涂技术在X70管线钢表面喷涂Cr_2O_3复合涂层,利用X射线衍射仪、扫描电镜、维氏硬度计、划痕仪、电化学工作站等方法表征了涂层相关特征与性能。结果表明,相成分主要是Cr_2O_3和TiO_2,硬度可达4.928GPa,结合力可达46.15N,粘结层+陶瓷层试样腐蚀速率显著降低,对基体有很好的耐蚀保护作用。     

石墨表面Si-SiC-ZrB_2抗氧化复合涂层的制备及性能表征

为了防止石墨材料在高温下氧化,采用尺寸为10mm×10mm×5mm的高强石墨为基体,以d_(50)为0.5、10μm的SiC,d50为3μm的ZrB_2,粒度为5~10mm的硅块为涂层主要原料,通过反应浸渗法,在真空状态下于1650℃保温30min进行气相渗硅,在石墨表面制备了Si-SiC-ZrB_2复合抗氧化涂层;利用XRD、SEM研究了涂层的相组成与微观形貌。结果表明:反应浸渗后涂层的主晶相为Si、SiC和ZrB_2,涂层与基体之间具有过渡结构。抗氧化试验表明:由反应浸渗法制备的Si-SiC-ZrB_2复合涂层结构致密,无裂纹,具有良好的抗氧化性能;在1500℃空气条件下循环氧化3次(48h)后,未发现石墨基体被氧化的痕迹,试样质量仅增加0.84%;氧化试验后的涂层由两部分组成,即含有ZrO_2、ZrSiO_4的氧化层以及致密的Si-SiC-ZrB_2涂层。     

抗粘附氟碳复合涂层在烟囱中的应用

为提高湿法脱硫后烟囱内壁防护涂层的防腐性能,以氟碳树脂(PEVE)和聚四氟乙烯(PTFE)粒子为原料,采用喷涂工艺及室温固化制备出具有抗粘附性能的防腐蚀氟碳复合涂层。利用硫酸腐蚀实验、抗粘附冷凝实验、耐温实验、耐磨性实验,分别评价涂层的耐酸性、抗粘性、耐温性、耐磨性,并通过扫描电子显微镜对腐蚀前后涂层的形貌变化进行分析。结果表明,当PTFE∶PEVE的质量比为1∶2时,制备的PTFE/PEVE复合涂层在竖直倾角小于5°且酸气温度小于60℃时,表面未出现酸性冷凝液附着,具有优异的抗粘附特性;且分别经室温20%H₂SO₄浸泡90 d和低温(50℃)10%H₂SO₄的浸泡7 d,涂层表现出较强的耐酸性能;涂层表面能承受200℃的高温而不发生脱落、鼓包、开裂等现象,具有良好的耐温性能。此外,受力氟碳复合涂层在砂纸上拖行200 cm后,表面疏水角度降为150.2°,依旧保持超疏水状态,具有良好的耐磨性。     

激光重熔处理等离子喷涂陶瓷涂层的研究现状及展望

本文介绍了激光重熔等离子喷涂陶瓷涂层的研究进展,并对其进行了展望。激光重熔使等离子喷涂涂层致密性提高,涂层与基体的结合方式由机械结合为主改为冶金结合为主,层状组织变化为柱状组织;激光重熔使等离子喷涂涂层的热疲劳抗力、耐蚀性、耐磨性、抗高温氧化性等性能提高。指出了激光重熔等离子喷涂陶瓷涂层目前存在的问题,探讨了激光重熔等离子喷涂陶瓷涂层易产生裂纹,甚至发生涂层剥落等问题的原因,提出了激光重熔技术的研究方向。     

SiC复合陶瓷涂层的制备与实验研究

本文利用等离子喷涂技术制备SiC复合涂层。SiC是一种超硬材料,同时是一种耐高温材料,其具有优良的抗氧化和抗热震性能,但由于SiC没有物理熔点,2545℃分解,采用喷涂的方法不易制备优良的涂层。本文采用添加金属、陶瓷等助剂,用等离子喷涂的方法制备SiC-Y_2O_3-AI_2O_3复合涂层和SiC-FeAl复合涂层,通过XRD对其成分结构进行检测。结果表明SiC成功进入涂层内部,所得到的涂层中SiC-FeAl复合涂层具有非常好的抗热震性能。SiC-Y_2O_3-Al_2O_3复合陶瓷涂层抗高温热震性比较好,硬度和耐磨性很高。     

镍基高温合金陶瓷涂层的制备及性能表征

以Cr2O3粉、玻璃料及黏土为原料制成料浆,通过喷涂将其涂覆在镍基高温合金GH44的表面,采用热化学反应法于1050°C保温10min,熔烧制备出高温陶瓷涂层。通过扫描电镜和X射线衍射分析了高温陶瓷涂层的表面和截面形貌以及相组成,对涂覆陶瓷涂层的镍基合金的抗热震性能、抗氧化性能以及高温疲劳性能进行了测试。结果表明,陶瓷涂层结构致密,与基体结合牢固,具有良好的抗热震性能。涂覆陶瓷涂层的镍基合金其高温抗氧化性相对于基体提高了6倍以上,其高温疲劳性能明显改善。     

YSZ陶瓷的耐熔盐热腐蚀性能研究

采用涂盐法分别在8wt%Y_2O_3部分稳定的ZrO_2(YSZ)陶瓷表面涂覆了Na_2SO_4、V_2O_5和Na_2SO_4+V_2O_5(摩尔比1:1)三种腐蚀介质,研究了不同腐蚀介质在800~1000℃下对YSZ陶瓷的腐蚀行为。利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对腐蚀后YSZ陶瓷的相组成和微观形貌进行了分析。结果表明,V2O5熔盐在800℃以上对YSZ腐蚀过程中,V_2O_5熔盐与YSZ发生反应形成YVO_4,并存在t-ZrO_2向m-ZrO_2的相变。在用Na_2SO_4和Na_2SO_4+V_2O_5腐蚀介质对YSZ腐蚀过程中,Na_2SO_4本身对YSZ的失效没有影响。然而,由于V_2O_5的存在,V_2O_5与Na_2SO_4反应形成低熔点钒酸盐(NaVO_3),NaVO_3与稳定剂Y_2O_3酸性溶解形成YVO_4,从而使得YSZ陶瓷失效。     

平纹编织C/SiC复合材料在1300℃模拟环境中的疲劳行为

通过拉-拉疲劳试验并结合电镜扫描观察,对比研究平纹编织C/SiC陶瓷基复合材料在1 300℃惰性气氛环境和两种腐蚀气氛环境中的疲劳行为.结果表明:由于高温氧化腐蚀的作用,1 300℃下腐蚀气氛环境中C/SiC陶瓷的抗疲劳性能明显比惰性气氛环境差,而且氧气和水分含量越高,陶瓷基复合材料在腐蚀气氛环境中的抗疲劳性能越差.疲劳载荷对氧化腐蚀起着推动作用,疲劳载荷越大裂纹宽度越大,不同的裂纹宽度对应着不同的氧化机制,从而产生不同的氧化形貌.腐蚀气氛环境中的氧气含量决定着C纤维的氧化速度.水分含量低时,于1 300℃在涂层表面生成无定形态的SiO2对裂纹具有封填效果从而提高材料寿命;水分含量高时不仅促使SiO2大量析晶减弱其封填效果,而且其会与SiO2反应生成气态产物,大量消耗涂层,降低材料寿命.     

大气等离子喷涂ZrO_2与Sm_2Zr_2O_7热障涂层的热冲击性能

采用ANSYS软件计算了等离子喷涂Sm2Zr2O7和ZrO2热障涂层的冲击热应力,并与试验结果进行了对比。结果表明,涂层表面存在较大的径向冲击热应力,该应力在冷却5秒后达到最大值后趋于平稳,并在距离试样中心12mm处急剧下降。在表面陶瓷层/金属粘结层界面处亦存在较大的冲击热应力梯度。由于Sm2Zr2O7涂层中较大的热冲击应力使得其抗热冲击性能低于ZrO2涂层,试验结果与有限元计算结果吻合良好。     

201不锈钢上等离子喷涂ZrO_2/NiCrAlY复合涂层的抗烧蚀性能

采用等离子喷涂工艺在201不锈钢上制备了ZrO_2/NiCrAlY复合涂层,对其循环烧蚀前后的表面形貌和物相组成进行了表征,考察了附着力和失重量随烧蚀循环次数的变化。结果表明,ZrO_2/NiCrAlY复合涂层在烧蚀后能够保持较大的附着力,使201不锈钢在高温火焰环境中的使用寿命延长6倍左右。循环烧蚀前后,ZrO_2/NiCrAlY复合涂层表面的主要物相基本不变。等离子喷涂ZrO_2/NiCrAlY复合涂层较大程度地提高了201不锈钢的抗烧蚀性能。     

高温节能复合陶瓷涂料的制备及防腐性能分析

高温节能复合陶瓷涂料是一种防护性材料,在以往的研究中,对其防腐性能的研究不够充分,因此配制涂料的防腐蚀性试剂,制备了全新的陶瓷涂料,通过添加弱腐蚀试剂——氯化钠溶液,测试试样涂层在100d内的防腐状态。实验将9个试样分为三组,每一组中各有3个独立试样,3组涂层厚度分别为20mm、25mm以及30mm。在45d的实验测试中,厚度为20mm的试样出现腐蚀斑点,厚度为30mm的试样涂层大量脱落,直观视觉上,涂层厚度为25mm的试样涂层防腐性能更强。为证明此实验结果,利用电子显微镜,将浸泡30d、60d以及100d的试样B2涂层放大到2000倍和20000倍,根据涂层组织结构可知,在长达100d的实验测试中,B2试样涂层其表层完全反应,由蜂窝结构变为海绵结构,最后演变为无数针状结构堆积而成的网状结构,形成一个"防护墙",经计算可知,其腐蚀性速率为0.52g/m~2h,远低于国际的6g/m~2h标准要求。可见此次制备的高温节能复合陶瓷涂料,当涂层厚度为25mm时,其防腐性能最强。