钽钨合金高温抗氧化复合涂层制备研究

钽钨合金具有高熔点、高热强性和良好的加工性能,是航天飞行器关键高温部件的主要结构材料,但在高温工作环境中易发生氧化,必须在合金表面制备高温抗氧化涂层加以防护。本文采用料浆熔烧法,在Ta10W合金表面制备高温抗氧化复合防护涂层,通过涂层制备,性能测试,SEM对涂层的微观形貌分析,对涂层特性及工作机理进行研究。结果显示制备的Ta10W合金复合涂层1800℃静态抗氧化寿命25h,1950℃静态抗氧化寿命5h。涂层与基体结合良好,高温条件下涂层对基体形成了良好的保护,产品在超音速飞行器中得到了应用。     

Mo元素的掺杂对Ta-10W合金用Si-Ti-Hf涂层高温抗氧化性能的影响

本文为解决钽钨合金(Ta-10W)在500℃时出现"pest"氧化现象的问题,采用料浆熔烧法在钽钨合金(Ta-10W)表面制备高温抗氧化涂层,通过在Si-Ti-Hf料浆中掺杂Mo元素对涂层进行改性,调整了涂层的热膨胀系数,制备出更均匀致密平整的涂层。研究掺杂不同含量的Mo元素对涂层高温抗氧化性能的影响:Mo元素掺杂越多,涂层的热膨胀系数与基材越接近,涂层的微裂纹越少,抗氧化性能越优异;而与此同时,涂层中形成的MoSi_2含量也越高,氧化成气态的MoO_3含量也更多,不利于涂层的高温抗氧化性能;当掺杂2%Mo元素时,涂层的高温抗氧化性能最优并分析涂层的抗氧化及失效机理。     

钽钨合金Si-Ti-Hf高温抗氧化涂层的制备及性能研究北大核心

钽钨合金(Ta-10W)具有较高的高温强度、优良的耐腐蚀性及良好的延展性、可焊接性,广泛应用于航空航天、原子能工业等领域,但在500℃时会出现"pest"氧化现象,成为制约其应用的主要因素,因此必须在其表面制备高温抗氧化涂层加以防护。主要采用料浆熔烧法,在钽合金表面制备出了均匀致密平整的Si-Ti-Hf硅化物涂层,涂层的各项高温抗氧化性能优异,可以有效保护钽钨基材免受氧气侵蚀。     

钽钨合金Si-Ti-Hf高温抗氧化涂层的制备及性能研究

钽钨合金(Ta-10W)具有较高的高温强度、优良的耐腐蚀性及良好的延展性、可焊接性,广泛应用于航空航天、原子能工业等领域,但在500℃时会出现"pest"氧化现象,成为制约其应用的主要因素,因此必须在其表面制备高温抗氧化涂层加以防护。主要采用料浆熔烧法,在钽合金表面制备出了均匀致密平整的Si-Ti-Hf硅化物涂层,涂层的各项高温抗氧化性能优异,可以有效保护钽钨基材免受氧气侵蚀。     

航天发动机用铌钨合金高温抗氧化涂层常见缺陷分析

利用料浆熔烧法在航天发动机用铌钨合金表面制备了高温抗氧化涂层,通过扫描电镜(SEM)和能量弥散X射线谱(EDX)等手段分析观察涂层表面、断面微观形貌及涂层组成,由上述分析结果阐述了铌钨合金表面高温抗氧化涂层常见的表面缺陷、涂层色差的形成机制及其对涂层在高温有氧环境中的性能和表面质量的影响。通过一系列的研究发现涂层色差的形成是由于涂覆过程中料浆过剩,熔烧制备过程中过剩料浆在涂层表层反应生成硅化物富集,形成不同于正常涂层的晶粒,由此导致了涂层色差的出现,涂层色差只存在于涂层表层,它的存在并不改变涂层其他层次的结构和成分,对涂层整体的厚度及表面质量都没有影响,而且在高温有氧环境中进行测试发现,有色差和没有色差的涂层高温性能相差不大,由此表明涂层色差的存在并不影响涂层的高温性能。     

料浆涂覆法制备W-Si-ZrO_2-Y_2O_3高温抗氧化涂层的组织与高温氧化行为

采用料浆涂覆和多步反应烧结工艺在难熔钨合金表面制备W-Si-ZrO_2-Y2O3高温抗氧化陶瓷复合涂层,对涂层的成分、组织特征及1 700℃下的抗氧化性能进行分析。结果表明,在反应烧结过程中涂层形成了以WSi2为主体,ZrO_2和Y2O3均匀分布的多相陶瓷复合结构,涂层与基体形成良好的冶金结合。涂层在1 700℃空气环境中具有良好的抗氧化性能,高温下其表面生成光滑致密的Si O2玻璃膜,有效抗氧化寿命达14 h。     

料浆法制备铌合金和钼合金高温抗氧化涂层

介绍了料浆法制备铌合金和钼合金高温抗氧化涂层的工艺过程，涂层试验方法、性能、结构及应用情况。     

航天发动机用铌钨合金高温抗氧化复合涂层的制备研究

采用料浆熔烧法,在航天发动机用铌钨合金Nb521-1表面制备高温抗氧化防护涂层,通过两次熔烧依次制备底层和面层,得到硅化物复合涂层。利用SEM及EDS分析涂层的微观形貌和元素含量,对涂层1 700℃高温抗氧化性能和室温~1 600℃热循环性能进行测试,并初步探讨涂层失效机理。结果表明,制备的复合涂层和基体之间通过互扩散形成扩散层,达到冶金结合;涂层在1 700℃下可连续工作22h,室温~1 600℃热循环测试完成了1 124次。在高温条件下,复合涂层可有效阻止外界氧向基体进一步扩散,对基体形成了良好的保护。     

航天发动机用铌钨合金复合硅化物涂层制备及性能研究

采用叠层料浆熔烧法在铌钨合金上制备复合硅化物涂层，旨在综合提升铌钨合金的静载长程抗氧化能力和抗热震能力。实验结果显示，涂层具有良好的耐高温、抗氧化性能，在1 800℃下的静态抗氧化寿命达到了640 min以上，1 700℃下抗热震性能达680次以上，经1 500℃氧乙炔火焰冲刷3 600 s后仍完好无损。经长时间氧化测试后，涂层开始贫Si化，同时Nb含量因扩散作用而显著增加；当表层开始出现富Nb氧化物时，涂层失效。此外，涂层与铌钨合金仍然存在热膨胀系数失配的问题，导致1 700℃热震测试达680次以上时，涂层开始出现宏观裂纹，进而引起涂层失效。     

热障涂层体系中MCrAlY合金粘接层结构设计及高温氧化行为研究

本研究旨在通过设计热障涂层体系(TBCs)中合金粘接层的结构以提高TBCs抗氧化性能和热循环使用寿命。研究中采用超音速等离子喷涂(SAPS)沉积不同结构的钴基及镍基合金涂层并对其进行高温氧化性能试验,以此优选涂层结构,并与超音速火焰喷涂(HVOF)沉积的合金涂层进行结构性能对比。结果表明:在高温抗氧化过程中,SAPS涂层中未熔颗粒含量分别为35%±5%的钴基涂层与10%±3%的镍基涂层抗氧化性能最为优异;在相同的合金成分及陶瓷层结构下,SAPS涂层与HVOF涂层相比热循环使用寿命提高了一倍,而热生长氧化物(TGOs)的平均生长速率则降低了20%以上。超音速等离子喷涂可以实现"一步法"制备粘结层和陶瓷层,避免了两步法中间工艺转换过程的二次污染问题,喷涂过程简单,喷涂效率提高,成本大幅降低,具有良好的产业化前景。     

激光熔覆高熵合金涂层组织结构及强化机理研究进展

激光熔覆作为一种绿色、高效的表面处理技术,能够快速制备组织致密、晶粒细小,与基体呈高强度冶金 结合的涂层,是近年来高熵合金领域的研究热点之一。概述了现有高熵合金涂层材料体系和制备方法,重点讨论 了激光熔覆CoCrFeNi-M 典型过渡族高熵合金涂层的组织结构,及其耐磨、耐蚀、抗高温氧化等性能,并归纳了 涂层的强化机制和方法。CoCrFeNi-M 系合金涂层主要呈现FCC 固溶体结构,综合力学性能普遍较好,通过合金 体系调控,在细晶强化、固溶强化、第二相强化等作用下,能够获得硬度、耐磨性、耐蚀性等性能的进一步提升。 同时,概述了激光熔覆难熔高熵合金涂层的组织结构,耐磨、耐蚀、抗高温氧化性能及性能强化机制,该体系合 金涂层主要呈现BCC 固溶体结构,硬度较高但室温韧性普遍不足,具有较好的高温强度,在高温领域具有较好 的应用前景,但抗高温氧化性能普遍不足,仍需通过合金体系优化进一步提升。此外,总结了基于激光熔覆技术 开展的高熵合金涂层制备及研究中存在的问题和不足,并展望了未来的发展方向。     

钼合金表面MoSi2涂层氧化行为和氧化机理的研究

采用包埋渗硅法在钼合金表面制备了MoSi2涂层,研究了涂层的氧化行为和抗氧化机理.结果表明,钼合金基体经历30 min高温氧化后,样品表面鼓泡严重,质量失重率在11%左右;在钼合金基体表面形成MoSi2涂层后,抗氧化能力大幅度提高,经过60min的高温氧化后,样品表面完好,质量增重率为0.58%;在高温氧化过程中,Mo...     

钼及钼合金表面MoSi2抗氧化涂层的研究进展

钼及钼合金的高温氧化问题限制了其应用。MoSi2因其优异的高温抗氧化性能被认为是最适合工程应用的高温涂层材料。本文介绍了MoSi2的物理性能、抗氧化机理及其作为涂层材料的制备工艺,综述了国内外钼及钼合金表面MoSi2的单一及复合抗氧化涂层的研究进展,并对其未来发展方向进行了展望。     

致密Mo-Si-B合金制备的新方法

对高温结构材料Mo-Si-B合金的研究越来越热.Mo-Si-B合金优异的抗氧化性,抗蠕变,断裂韧性,组织性能稳定和使用寿命长被认为是未来新一代的航空发动机结构材料和高温抗氧化涂层材料的发展方向.本文在研究当前国内外制备Mo-Si-B合金各种方法的基础上,提出了一种新的方法制备Mo-Si-B合金.结果表明,新方法制备的Mo-Si-B合金的致密性达99％以上.     

钼及其合金高温抗氧化涂层的制备

介绍了料浆熔烧法制备钼及其合金高温抗氧化涂层的制备工艺、涂层性能、性能检测方法以及应用和发展前景.     

等离子体喷涂高温抗氧化涂层制备与表征

高温抗氧化涂层是高温结构材料的重要研究内容之一。为了提高抗氧化涂层的性能,人们致力于新的涂层制备工艺和涂层材料开发。近年来,中国科学院上海硅酸盐研究所采用等离子体喷涂技术制备了非氧化物高温抗氧化涂层,并取得了初期结果。本文简要介绍采用大气和真空等离子体喷涂技术制备的MoSi2涂层具有良好的高温抗氧化性能;等离子体喷涂硅...     

新型铌钨合金国家军用标准的制定

<正>铌钨合金是近年来新兴的航天发动机材料。本文介绍宁夏东方钽业股份有限公司起草、制定《航天发动机用铌钨合金高温抗氧化涂层国家军用规范》的制定背景、制定原则以及必要性,并对其中关键内容进行解读。新型高温高比铌合金—铌钨合金,与前苏联5BМЦ、F-48等合金一样,同属Nb-W-Mo系合金,具有高熔点(2630℃)、密度适中(8.9g/cm3)、高温强度好(1600℃时,σb≥100MPa)的优点,同时还具有良好的加工性能和焊     

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定镍基单晶高温合金中钨钽铪铼

镍基单晶高温合金中高含量的钨、钽、铪、铼等难熔元素,不仅对样品前处理造成阻碍,而且其元素间的光谱干扰会对测定结果造成严重影响。实验采用18mL盐酸-2mL硝酸-2mL氢氟酸溶解样品,再加入酒石酸可使样品溶液长期稳定存在。通过研究单晶高温合金中钨、钽、铪、铼的谱线干扰情况,选择W 207.911nm、Ta 240.063nm、Hf 282.022nm、Re 197.312nm作为分析谱线,采用基体匹配法配制标准溶液系列绘制校准曲线,使用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定镍基单晶高温合金中钨、钽、铪、铼。各元素在线性范围内校准曲线线性关系良好,相关系数均不小于0.9997;方法检出限为0.0001%~0.0008%。按照实验方法测定DD6单晶高温合金样品中钨、钽、铪、铼,结果的相对标准偏差(RSD,n=11)为1.0%~2.5%;加标回收率为96%~102%。     

ICP-AES法测定高温合金中钽的研究

研究了采用ICP-AES法测定高温合金中钽的谱线选择、基体及合金元素的干扰、钽标准溶液的配制以及样品处理对测定结果的影响。确定了240.063 nm作为钽的分析线,在此波长下,高温合金中大量镍、铬、钨、钼、铝、钛、铌等元素不干扰测定,铁、钴的背景影响采用基体匹配办法克服。为了防止钽的水解,钽的标准溶液适宜用氢氟酸和草酸铵介质。溶样时,滴加氢氟酸处理样品可得到稳定结果,此外,采用适宜比例的硝酸和盐酸混合酸溶样后,硫酸冒烟处理也可以得到稳定结果。方法已用于高温合金中钽的测定,相对标准偏差为0.42%~0.97     

大气等离子喷涂 ZrB2/SiC/TaSi2 超高温陶瓷涂层及其性能研究

高超声速飞行器在飞行过程中面临强烈的气动加热, 而 C/C 复合材料因其优异的高温热稳定性而受到了 航天领域的广泛关注, 但也存在高温抗氧化能力不足的问题。 本文以硼化锆、 碳化硅、 二硅化钽为原料制备了复合粉体材料, 通过大气等离子喷涂 (APS) 工艺在 C/C 基体表面制备了高温抗氧化陶瓷涂层; 采用 SEM、 EDS 等检测手段对喷雾干燥粉末和涂层的相和微观结构进行了表征, 并选用氧乙炔火焰在 1800℃下对涂层样品进行了 300s 烧蚀考核。 研究结果表明, TaSi2 的加入可以降低复合粉体的共熔温度, 在喷涂时粉末可以产生更多的共熔 共晶组织, 提高粉末沉积效率; 采用大气等离子喷涂制备得到的 ZrB2/SiC/TaSi2 复合陶瓷涂层表现出了优异的高 温抗氧化性能, 涂层无明显剥落破碎等现象; 烧蚀过程中 TaSi2 可以促进稳定的共晶氧化物的形成以及补充挥发 的玻璃相, 涂层表面形成了致密的Zr-Ta-O共晶氧化物, 起到阻氧屏障的作用, 从而使涂层具有更好的抗烧蚀性能。