高速电弧喷涂Ni-50Cr合金涂层的抗高温氧化性能

首先采用高速电弧喷涂技术在20G钢基底上制备了Ni-50Cr合金涂层,并对其进行了750℃的高温氧化试验,然后采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪以及能谱仪等研究了涂层的抗高温氧化性能,并与目前广泛使用的Tafa 45CT合金涂层以及基体锅炉用20G钢进行了对比研究,同时探讨了涂层的氧化机理。结果表明:Ni-50Cr涂层呈典型的层状结构,其抗高温氧化性能分别比20G钢基体和Tafa 45CT涂层提高了85倍和1.3倍;涂层表面腐蚀产物主要由NiO,Cr2O3和NiCr2O4组成;与Tafa 45CT涂层相比,铬含量的增加有利于Ni-50Cr涂层在高温下生成致密的Cr2O3层,提高涂层的抗高温氧化性能。     

炭/炭复合材料表面C/SiC/Si-Mo-Cr多层复合防氧化涂层研究(英文)

为提高炭/炭(C/C)复合材料的高温抗氧化性能,采用料浆涂刷法首先在C/C复合材料表面制备了预炭层,然后以Si粉及石墨粉(Si粉与石墨粉的质量配比为:60～80:10～25)为原材料采用包埋法经高温热处理获得C/SiC内涂层,最后在涂有C/SiC内涂层的C/C复合材料表面采用包埋法制备Si-Mo-Cr外涂层。借助扫描电镜、X射线衍射、电子能谱等分析测试手段对涂层试样的微观结构进行了分析,研究了涂层C/C复合材料在1 873 K和1 973 K下的氧化行为。结果表明:由于涂层氧化过程中表面生成了SiO2和Cr2O3复合玻璃层,其在1 873 K温度下表现出优异的防氧化性能,可以有效保护C/C复合材料达135 h。当氧化温度提高至1 973 K并氧化30 h后,该复合涂层氧化过程玻璃层完整性被破坏,涂层失效。     

微弧等离子喷涂碳纳米管/纳米Al2O3-TiO2复合涂层高温性能研究

采用等离子喷涂技术制备了5wt%CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层,借助SEM、热红联仪和RAM反射率测试系统对CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层的组织结构、高温氧化性能、电磁特性进行了分析.结果表明:CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层的组织结构致密、孔隙率低,CNTs分散均匀,碳纳米管与Al2O3-TiO2陶瓷粘结剂之间具有良好的界面相容性.在20～700℃高温氧化过程中,CNTs起始失重温度为471.29℃,CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层的高温氧化性能有一定提高,起始失重温度从471.29℃提高到507.8℃,而碳纳米管的失重率从100%下降到33.68%.CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层具有较好的高温吸波性能,25℃时复合涂层的反射率峰值为-7.86dB.随温度的升高,CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层的反射率峰值不断减小,谐振频率向低频移动,300℃时复合涂层的反射率峰值为-12.88dB,小于-5dB频带宽为4.48GHz.     

C/C复合材料MoSi2-Mo5Si3/SiC涂层的制备及组织结构

采用化学气相反应法和料浆刷涂反应法, 在C/C复合材料表面制备了MoSi₂-Mo₅Si₃/SiC复合涂层, 借助X射线衍射仪、扫描电镜及能谱等分析手段, 对涂层的形成、组织结构进行了研究, 并初步考察了涂层的高温抗氧化性能. 结果表明: 制备的复合涂层厚度为400μm左右, 主要由β-SiC、MoSi₂及少量的Mo₅Si₃组成. 1350℃等温氧化10h后, 复合涂层试样的氧化失重率只有1.21%, 明显低于C/C复合材料SiC单涂层试样, 其高温抗氧化性能得到明显的提高. 因此, 与C/C复合材料SiC单涂层相比, 经封填改性制得的复合涂层结构更致密, 具有良好的高温抗氧化性能.     

FeCrAl/WC复合涂层650 ℃的热腐蚀行为

热腐蚀、冲蚀使火电厂锅炉管道爆裂,致使发电机停机.对高速电弧喷涂的FeCrAl/WC复合涂层及锅炉材料G20钢的热腐蚀性能进行了对比性研究.结果表明,FeCrAl/WC复合涂层具有一定的热腐蚀抗力,80 h腐蚀后,G20钢的腐蚀增重为涂层的2.1倍.FeCrAl/WC复合涂层在650 ℃涂盐腐蚀时,引起热腐蚀.整个腐蚀反应是铁的扩散、化学及电化学反应综合作用的结果,其中Fe2O3在熔盐/气体界面的氧化沉淀是腐蚀增重的主要原因.     

激光直接沉积Fe55/NiCr-Cr3C2复合涂层的组织与性能

以Fe55耐磨合金粉末为基础,通过添加不同含量的25％NiCr-75％Cr3 C2粉末,制备了铁基复合合金粉末,并采用激光直接沉积的方法,在Q235钢基板上制备不同含量Cr3 C2的铁基复合涂层.利用OM、SEM、XRD、显微硬度测试、摩擦磨损实验、高温氧化性实验及电化学工作站等分析手段,分析比较了各沉积涂层的组织与性能.结果表明,添加Cr3 C2的复合涂层主要由α-Fe、γ-Fe、Cr7 C3、(Cr,Fe)7 C3、Cr23 C6、CrFeB和Cr3 C2等相组成.在添加30％(质量分数)Cr3 C2的涂层中出现了以Cr3 C2颗粒为中心向周边辐射的长杆状和多边形块状(Cr,Fe)7 C3的典型放射状组织,并且放射状组织中三种碳化物的形成先后顺序是Cr3 C2→(Cr,Fe)7 C3→Cr23 C6.Cr3 C2的添加增加了共晶组织的数量,改变了共晶组织的形态.未添加Cr3C2的涂层中共晶组织约占40.2％(体积分数),而添加30％Cr3C2的涂层中共晶组织达到50.6％(体积分数);添加9％Cr3 C2的涂层共晶组织明显细化,片层间距明显减小.与Fe55涂层相比,添加9％、15％和30％(质量分数)Cr3 C2的三种涂层的硬度、耐磨性、高温抗氧化性及耐腐蚀性均显著提高,而添加15％Cr3 C2的涂层的综合性能最佳.本研究提出的Cr3 C2增强Fe55合金涂层的方法有望为研发激光增材制造高硬度、耐磨损和耐腐蚀等的摩擦零件工作层提供新途径.     

超音速火焰喷涂Cr3C2-NiCr涂层和镍基涂层的组织及电化学特性

采用超音速火焰喷涂技术在Q235结构钢基体上制备了Cr3C2-NiCr复合涂层和镍基合金涂层,借助扫描电镜分析了两种涂层的微观组织和形貌。采用电化学研究方法研究了两种涂层在质量分数为3.5%的氯化钠溶液中的腐蚀性能。结果表明:Cr3C2-NiCr涂层中碳化物分布均匀,层状结构明显,孔隙率为1.6%,镍基涂层中碳化物颗粒较小,也呈均匀分布,孔隙率为1.1%。电化学阻抗谱和极化曲线表明:Cr3C2-NiCr涂层和镍基涂层在3.5%NaCl溶液中的耐蚀性均较好,镍基涂层的抗腐蚀性能更优。     

ZrB2-SiC/(C/C)复合涂层材料微观结构与静态氧化特性

采用涂刷法在C/C复合材料表面制备了ZrB₂-SiC复合涂层,采用XRD和SEM分析了涂层的相组成和微观结构,并研究了ZrB₂-SiC/（C/C）复合涂层材料在1 200℃和1 500℃的静态氧化性能。结果表明:ZrB₂-SiC涂层结构致密,无明显的孔洞和裂纹;涂层有效改善了材料的抗氧化性能,经1 200℃静态氧化60 min后,ZrB₂-SiC/（C/C）复合涂层材料失重率仅为2.4%,1 500℃时失重率增大至15%,小于无涂层保护的C/C复合材料（~35%）。ZrB₂-SiC/（C/C）复合涂层材料氧化后,形成了含有ZrO₂等高熔点颗粒的玻璃态SiO₂氧化膜,能够有效抑制氧的扩散,从而提高了C/C复合材料抗氧化性能。      

CNTs-SiC/Al2O3-TiO2复合涂层的制备及其性能

采用微弧等离子喷涂技术制备了CNTs-SiC/Al2O3-TiO2复合涂层,借助SEM、X射线衍射、仪热分析仪和网络分析仪对CNTs-SiC/Al2O3-TiO2涂层的组织结构、高温氧化性能、电磁特性进行了测试分析.结果表明:多功能微弧等离子喷涂枪内中心轴向送粉方式制备的CNTs-SiC/Al2O3-TiO2复合涂层的组织结构致密、孔隙率低,SiC和CNTs的物相也保留下来.CNTs-SiC/Al2O3-TiO2涂层的高温氧化性能有所提高,涂层在35～700℃升温阶段失重率为0.71wt%,700℃恒温氧化60min后失重率为0.41wt%.随着频率的增加,CNTs-SiC/Al2O3-TiO2复合粉末的介电常数的实部从17.3下降到10.3,而虚部在6.3～2.9之间,具有频散效应.制备的CNTs-SiC/Al2O3-TiO2复合涂层在一定的范围内随着涂层厚度的增加,吸波能力显著提高,其谐振频率不断向低频移动.     

高温氧化及热震对SiC/ZrB2-SiC/SiC涂层炭/炭复合材料力学行为的影响

为提高炭/炭(C/C)复合材料的高温抗氧化性能,同时分析涂层制备及高温氧化对涂层材料力学行为的影响,在C/C复合材料表面采用反应熔渗、料浆涂刷结合化学气相沉积工艺制备了SiC/ZrB2-SiC/SiC三层高温抗氧化涂层。利用SEM和XRD分析复合涂层的微观结构和相组成,考察涂层复合材料1500℃高温抗氧化和1500℃-室温的抗热震性能,研究高温氧化及热震对涂层C/C复合材料力学行为的影响。结果表明,复合涂层试样1500℃静态空气环境下具有优异的抗氧化及抗热震性能:1500℃氧化20 h后试样保持增重,1500℃至室温热震50次后增重为0.69%。因涂层制备过程中粉料的渗入反应,复合材料弯曲强度增长了7.08%。在经历1500℃氧化20 h和1500℃至室温50次热震后,涂层复合材料弯曲强度有所下降,且因材料界面结合力的减弱使得纤维拔出特征明显,材料塑性断裂特征增强。     

无机复合涂层对CB2铁素体耐热钢在650℃水蒸气中的防护

采用物理共混工艺制备无机硅酸盐复合涂层,研究其对ZG12Cr9Mo1Co1NiVNbNB(CB2)铁素体耐热钢在650℃水蒸气中氧化的防护。结果表明,CB2钢在650°C水蒸气中的氧化严重,氧化过程分段遵循抛物线规律,生成了双层非保护性Fe₂O₃氧化膜。涂装无机硅酸盐复合涂层使CB2钢的氧化速率显著降低,涂层还具有良好的抗热震性能。在涂层与基体钢的界面处生长一层厚度约2 μm的富铬氧化层,使合金的抗氧化性能提高。     

C/C-SiC复合材料表面Y2O3-ZrO2-Al2O3涂层的涂刷法制备及其抗高温氧化性能

为了提高C/C复合材料的抗高温氧化性能,用包埋法在C/C复合材料表面制备SiC内涂层,再在其上刷涂制备Y2O3-ZrO2-Al2O3多组分涂层,对制备涂层的各种影响因素进行分析,确定最佳制备工艺,并考察了该涂层的组织结构和抗高温氧化性能。结果表明:最佳制备条件为以SiC为内涂层、10%聚乙烯醇(PVA)为分散剂,以Y2O3,ZrO2,Al2O3,Si及C为原料,室温涂覆,升温到1 873 K保温30 min,反复进行5次;该涂层在1 873 K下氧化19 h,失重率仅1.76%,有良好的短期抗高温氧化性能,氧化29 h时失重率为6.23%,涂层可能已破坏失效;涂层的失效是由于其表面形成的孔洞和裂纹不能愈合而导致的。     

TC4钛合金表面激光熔覆NiCrCoAlY-Cr3C2复合涂层的摩擦和高温抗氧化性能

为了提高TC4 钛合金表面摩擦磨损和高温抗氧化性能,以 NiCrCoAlY+20%(质量分数)Cr3 C2 混合粉末作为熔覆粉末,采用激光熔覆技术在TC4 钛合金表面制备NiCrCoAlY-Cr3 C2 复合涂层,利用OM,SEM,XRD,EDS等分析涂层的显微组织和物相组成;采用 HXD-1 000TB 显微硬度计测量涂层显微硬度;采用 MMG-500 三体磨损试验机与 WS-G1 50 智能马弗炉对涂层和基体进行摩擦磨损及高温抗氧化实验.结果表明:利用激光熔覆技术在 TC4 钛合金表面可以制备形貌良好、无裂纹和气孔等缺陷的复合涂层.熔覆区显微组织结构致密,多为针状晶和树枝晶;结合区的显微组织主要由平面晶、胞状晶和树枝晶组成,生成了多种可提高耐磨性和高温抗氧化性的碳化物、氧化物和金属间化合物.复合涂层的最高显微硬度为 1344HV,约为钛合金基体 350HV的 3.8 倍;复合涂层的摩擦因数为0.2～0.3,较钛合金基体的摩擦因数0.6～0.7 明显下降;相同条件下复合涂层的磨损失重为0.00060 g,是钛合金基体磨损失重 0.06508 g 的0.9%;恒温 850 ℃氧化 100 h后复合涂层氧化增重为 6.01 mg·cm－2 ,约为钛合金基体氧化增重 25.10 mg·cm－2的24%.激光熔覆技术有效改善了TC4 钛合金表面的摩擦磨损和高温抗氧化性能.     

炭/炭复合材料高温抗氧化MoSi2/SiC复合涂层及其抗氧化特性

采用两段式包埋法和封闭处理的复合新工艺制得抗氧化性优良的MoSi₂/SiC复合梯度C/C复合材料高温抗氧化涂层。涂层由内至外结构为:SiC过渡层→SiC致密层→MoSi₂/SiC双相层→以MoSi₂为主的外层。对未封闭处理的涂层,制备过程中高温保温时间长的氧化失重少,1200℃、1300℃空气中氧化失重比1400℃、1500℃氧化失重大。用正硅酸四乙酯对涂层表面进行封闭处理,凝胶形成的SiO₂可充填涂层表面裂纹并覆盖在涂层表面。在1500℃空气中氧化一定时间后,未封闭处理的涂层试样表现为氧化失重;封闭处理后的试样为氧化增重,氧化52h仍然只有1.28%的增重,封闭处理使涂层的抗氧化性能明显改善。      

中温固体氧化物燃料电池SUS430/La0.8Sr0.2MnO3复合连接板材料制备研究

采用溶胶凝胶和等离子喷涂的方法,制备了SUS430/La0.8Sr0.2MnO3复合连接板材料.通过TG、IR和XRD分析了La0.8Sr0.2MnO3凝胶烧结过程;采用SEM、四探针法和氧化增重法分别研究了SUS430/La0.8Sr0.2MnO3复合连接板材料的形貌、电子导电能力和高温抗氧蚀能力.经比较研究发现,溶胶凝胶和等离子喷涂都可以制备出高性能的SUS430/La0.8Sr0.2MnO3复合连接板材料,陶瓷涂层致密度分别达到了94.6%和97%;且腐蚀速率由SUS430材料的104.93μg2·cm-4·h-1分别降低到26.91μg2·cm-4·h-1和20.39μg2·cm-4·h-1,在800C下它们的电导率分别为11.17s·cm-1和12.66s·cm-1.     

水性聚苯胺/叔氟丙烯酸酯复合防腐涂层的制备及性能

为研究水性聚苯胺/叔氟丙烯酸酯（PANI/VFAc）复合涂层对Q235钢防腐蚀性能的影响,首先,以叔碳酸乙烯酯（Veova 10）和甲基丙烯酸十二氟庚酯（DFMA）为功能单体合成了VFAc乳液,并将其与PANI乳液混合后涂刷在Q235钢表面,制备了PANI/VFAc复合涂层;然后,采用TEM和FTIR对VFAc的结构进行了表征,采用XPS和接触角（CA）研究了复合涂层的表面性能,采用电化学方法研究了不同改性丙烯酸酯乳液对复合涂层防腐蚀性能的影响。结果表明:PANI/VFAc复合涂层的水接触角为97.56°,湿附着力等级为0,涂层表现出较好的疏水性;其腐蚀电流密度为8.72×10-8 A·cm-2,电化学阻抗达到106 Ω·cm2。所得结论表明PANI/VFAc复合涂层对Q235钢具有良好的防腐蚀性能。      

GH907高温合金表面电弧离子镀NiCoCrAlY/AlSiY复合涂层的高温抗氧化性能研究

为提高GH907高温合金在750℃下高温抗氧化性能。在GH907合金表面采用电弧离子镀技术(AIP)制备NiCoCrAlY/AlSiY复合涂层。系统开展复合涂层的高温抗氧化行为和机理研究,利用XRD、SEM和EDS等微尺度分析表征方法,全面解析氧化过程中物相的结构特征、氧化产物成分及表/截面形貌特征。结果试验表明,750℃氧化500 h后,GH907高温合金氧化层(FeO,Fe₂O₃)萌生大量裂纹,氧化层发生大面积剥落。基体呈迅速氧化增重趋势,500 h质量增重值为22.38 mg/cm²。相比之下,NiCoCrAlY/AlSiY复合涂层在氧化实验中,由于形成连续且致密的Al₂O₃屏障层,有效抑制氧气内扩散,延缓GH907高温合金发生氧化反应的影响。氧化80 h质量增重为6.37 mg/cm²,随后质量增重率趋于稳定,500 h复合涂层质量增重值仅有7.68 mg/cm²。结论由此表明,NiCoCrAlY/AlSiY复合涂层可以显著提...     

激光熔覆NiCr/Cr3C2-WS2自润滑耐磨涂层的高温摩擦学行为

利用激光熔覆技术在0Cr18Ni9不锈钢基体上制备NiCr/Cr3C2耐磨涂层与NiCr/Cr3C2-30%WS2耐磨自润滑涂层,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)分析了涂层的物相组成及显微组织。在室温、300℃和600℃下分别测试了上述涂层的干滑动摩擦学性能,并讨论其磨损机理。实验结果表明:添加WS2的熔覆涂层主要有Cr7C3、(Cr,W)C碳化物增强相、γ-(Fe,Ni)/Cr7C3共晶增韧相、WS2及CrS润滑相。两种涂层都随温度的升高,摩擦因数降低,而磨损率增大。在室温及300℃时,添加WS2涂层由于润滑相的作用拥有较好的减摩耐磨性能。在600℃时,由于涂层中碳化物硬质相的强度降低,两种涂层的磨损率显著增大。     

钢表面TiC/Ni3Al复合涂层及其冲蚀性能

采用钨极氩弧焊熔覆技术在钢表面原位合成金属间化合物基复合涂层TiC/Ni3Al。研究了复合涂层的组织和抗冲蚀性能,探讨了涂层的形成及抗冲蚀机理。结果表明:采用钨极氩弧焊熔覆技术在钢表面制得的TiC/Ni3Al复合材料无杂质相,颗粒分布均匀;随着预置层中(Ti+C)含量的提高TiC颗粒的数量增加,材料的硬度提高;涂层与基体之间呈现良好的冶金结合,从熔合线到涂层外表面TiC颗粒的形态逐渐从细小球形转变为等轴状、树枝状;Al、Ni、Fe元素呈梯度变化,而Ti元素主要以TiC颗粒物的形式存在于涂层中。在不同冲蚀角度下复合涂层的冲蚀量均显著小于H13钢和0Cr17Ni7Al钢,表现出优异的抗冲蚀性能。     

Ca2+对3Cr钢在CO2环境中腐蚀行为的影响

随着油气开发进入到高含水期，高Ca²⁺、高Cl^-的地层水环境对管柱的安全服役提出了更高的要求。采用高温高压釜模拟井下流态环境，结合电化学研究结果，分析了Ca²⁺浓度和暴露时间对3Cr钢腐蚀行为的影响。结果表明：尽管Ca²⁺的存在会促使溶液酸化，但3Cr钢在含Ca²⁺溶液中的腐蚀速率更多取决于试样表面的膜层质量。当溶液中总Cl^-浓度为128 000 mg/L,Ca²⁺浓度在0～3 600 mg/L的范围内时，3Cr钢在Ca²⁺浓度为1 080 mg/L时平均失重速率最大，为2.2 mm/a。在Ca²⁺含量为180 mg/L的环境中，3Cr钢的失重速率曲线显示3Cr钢的失重速率随时间呈反“V”变化趋势，当腐蚀时间为240 h时，试样的平均失重速率达到最大值。当将3Cr钢放入通入CO₂的含有Ca²⁺的溶液中时，3Cr钢表面形成Fe_x...