钼镧合金表面FeCrAl涂层耐腐蚀性能

采用非平衡磁控溅射工艺在Mo–La合金表面沉积FeCrAl涂层,研究所制备涂层的耐腐蚀性及涂层的腐蚀机理。结果表明：FeCrAl涂层样品在360℃、18.6 MPa、纯水的高压釜中腐蚀72 h,平均腐蚀速率为3.8 mg·dm_?²,低于同条件下锆合金以及未沉积涂层的钼镧合金的腐蚀速率,且涂层中的Al与外界环境介质中的氧发生反应,在涂层表面形成致密的Al₂O₃薄膜,在一定程度上减缓了涂层的腐蚀速度,有效保护了基体材料。FeCrAl涂层样品在1200℃、0.1 MPa的高温水蒸气环境下腐蚀8 h,Al₂O₃氧化膜厚度在4.0μm左右,涂层维持保护效果,钼镧合金基体未暴露在腐蚀环境中;经淬火后,Al₂O₃氧化膜厚度减小至2.5μm左右,涂层依旧维持结构完整性,没有出现贯穿性脱落,满足Mo–La合金表面耐腐蚀性的使用要求。     

微观组织结构对TiAl合金高温氧化行为的影响

通过分析不同微观组织TiAl合金在850℃下的恒温氧化行为,揭示了不同微观组织TiAl合金的高温氧化机制。研究表明,近γ组织和双态组织TiAl合金表现出优异的高温抗氧化性,850℃恒温氧化100h后,样品表面氧化膜厚度分别为13.78、12.81μm,而全片层组织TiAl合金在同等条件下的氧化膜厚度为19.06μm。经850℃氧化100 h后,不同微观组织TiAl合金表面均形成了不具有保护作用的TiO₂/Al₂O₃混合氧化层。全片层组织TiAl合金高温抗氧化性不足的主要原因是基体中存在过多的原子扩散通道(片层晶界和板条相界),导致大量的氧进入基体发生氧化反应,而近γ组织和双态组织中原子扩散通道明显减少,且存在大量抗氧化性能优异的γ晶粒,显著降低了氧扩散与氧化速率,从而提高了TiAl合金的高温抗氧化性能。     

Nb-Ti-Al合金及其硅化物涂层的高温氧化行为

采用电子束和真空自耗电弧熔炼法制备Nb-40Ti-7Al(质量分数,%)合金,利用料浆熔烧法在合金表面制备Si-Cr-Ti涂层,研究在1 400℃下合金与涂层的氧化行为。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)及电子探针微区分析(EPMA)研究基体与涂层氧化前后的组织形貌变化及成分分布。结果表明:Nb-40Ti-7Al合金在1 400℃氧化1～11 h后,氧化产物均主要为TiNb2O7、TiO2、Al2O3;氧化前,涂层主要由(Nb,Ti,Cr,Al)Si2主体层与(Ti,Nb,Al)5Si3过渡层组成,高温氧化后涂层表面形成含有Al2O3、TiO2的SiO2阻挡层;合金与涂层的氧化行为均遵循抛物线规律,合金在1 400℃氧化11 h的单位面积质量增量为161.98 mg/cm2,而涂覆涂层后单位面积质量增量降至9.56 mg/cm2,表明Si-Cr-Ti涂层具备良好的高温抗氧化性能。     

Cu30Ni10Cr8Al2Zr合金的组织结构与高温氧化行为

利用金相显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等分析方法研究了Cu30Ni10Cr8Al2Zr合金的组织结构及其在700,800和850℃空气中的高温氧化行为。结果表明:合金的铸态组织较粗大,合金的相结构主要由α-Cu固溶体相和β富Cr相组成,在晶界上存在Zr的偏聚。950℃均匀化退火2 h后晶粒得到细化。当氧化试验温度为700℃时,合金表面生成了主要由Cu,Ni组成的不完全氧化物膜,并且有少量"棉絮状"复合氧化物析出;该温度下合金的氧化动力学符合抛物线规律。当氧化试验温度为800,850℃时,合金表面形成了连续、致密的Al2O3保护膜,在氧化膜和合金基体之间形成了一层富Cr的内氧化层;氧化层与基体之间结合紧密,氧化层厚度随试验温度的升高而增大,在800,850℃温度下合金的氧化动力学符合立方抛物线规律。综合分析表明合金在800和850℃下均具有良好的高温抗氧化性。     

TiAl涂层对Ti3Al合金的热腐蚀防护

利用磁控溅射的方法在Ti3Al合金上溅射Ti-48Al-8Cr-2Ag涂层,研究涂层对Ti3Al合金热腐蚀行为的影响。热腐蚀采用浸盐法,在900℃25%Na2SO4+75%K2SO4熔盐中进行,利用带能谱的扫描电镜(SEM/EDX)对腐蚀膜进行观察分析。结果表明,在熔盐热腐蚀中,Ti3Al合金表面发生大面积脱落,而涂层试样表面腐蚀膜结合牢固。涂层对基体具有很好的防护作用。     

Ce在P92钢Ni_2Al_3/Ni复合涂层中的作用

采用电镀镍、含稀土低温包埋渗铝的方法,在P92钢表面制备出稀土Ni-Al化合物复合涂层,以提高其高温抗氧化性。通过OM,对不同稀土含量P92钢Ni-Al化合物复合涂层进行观察及分析;借助SEM,研究涂层的形貌及元素分布;利用XRD,对涂层进行物相分析。结果表明,P92钢镀镍后经650℃×8 h稀土包埋渗铝,得到的涂层为Ni与Ni2Al3的双层复合结构;当渗铝剂中添加无水Ce Cl3为2%时,涂层结合紧密,厚度均匀,无明显缺陷,涂层中渗铝层厚度为21μm~23μm;渗铝剂中添加过量的稀土,会恶化渗铝层质量出现漏渗等现象。     

溶胶-凝胶法制备Al_2O_3涂层及其对Ti6Al4V基合金的高温氧化防护性能

以Al(OC3H7)3(异丙醇铝)为原料,采用溶胶-凝胶法于Ti6Al4V基合金表面制备了不同厚度的Al2O3涂层。经SEM和XRD分析表明,涂层表面均匀、无裂纹,主要由非晶态Al2O3组成。研究了涂层对Ti6Al4V基合金等温(600℃和700℃)氧化行为的影响。结果表明,0.8μm厚涂层对合金的高温氧化防护性能最优。于700℃空气中等温氧化20 h,涂层样和空白样抛物线氧化速率常数分别为7.60×10-11、1.46×10-10g2/(cm4.s);涂层样氧化膜TiO2含量明显低于空白样;Al2O3涂层有效抑制了合金表面氧化膜的剥落和开裂;涂层样氧化膜厚度仅为空白样的1/2。     

CMAS 对 DZ40M 高温合金及其表面 NiCrAlY 涂层损伤作用研究

CMAS沉积物(CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2, CMAS)已经成为制约航空发动机涡轮叶片热障涂层应用的核心问题,其显著降低热障涂层服役寿命,严重的甚至堵塞叶片气膜冷却孔,导致合金基体烧蚀和失效。本文针对DZ40M钴基高温合金和其表面NiCrAlY涂层,模拟了热障涂层陶瓷层失效后,CMAS沉积物对合金基体和粘结层的腐蚀作用。针对1100℃预氧化10h后的样品,在涂抹相同面密度的CMAS沉积物后,在1100℃、1150℃、1200℃和1250℃条件下保温10h,系统分析了不同温度下CMAS对合金及NiCrAlY涂层表面氧化膜的破坏作用,通过XRD、SEM和EDS等手段,阐明了温度在1150℃以下,CMAS沉积物主要对氧化膜产生粘附及热应力影响,导致冷却过程中的氧化膜剥落;当温度高于1200℃时,CMAS逐步熔融或渗入氧化膜内部,导致氧化膜开裂剥落加速,对金属粘结层和基体的损伤破坏作用加剧。     

熔盐法制备C/C复合材料表面MoSi_2-SiC涂层的结构与性能

采用两步熔盐法于900~1 000℃下在C/C复合材料表面制备MoSi_2-SiC复合涂层,即在含仲钼酸铵的熔盐中制备Mo_2C涂层,然后通过熔盐渗硅生成MoSi_2-SiC复合涂层。用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)与能谱分析(EDS)等方式研究涂层的组织结构,并测试涂层在1 500℃下的抗氧化性能和抗热震性能。同时对涂层氧化后的组织结构进行分析。结果表明:复合涂层主要由MoSi_2和SiC两相组成,涂层与C/C基体结合处仅有少量未反应的Mo_2C。涂层整体致密,与基体结合良好,均匀地包覆整个基体表面,厚度约为100μm。涂层样品在1 500℃的静态空气中氧化42 h后,涂层表面仍保持完整,质量损失率仅为2.79%。1 500℃下经历30次热震实验后,样品的质量损失率为1.96%,涂层具有良好的抗氧化和抗热震性能。     

Si 元素对 CoCrAlY 涂层组织及性能的影响

在GH907基体上制备了三种不同Si含量的CoCrAlY合金涂层,对800℃涂层耐75%Na_2SO_4+25%NaCl熔盐腐蚀性能进行了测试分析,研究了1050℃下,Si元素对涂层抗氧化性能的影响,测定了不同Si含量涂层的抗热震性能。对实验条件下涂层的氧化产物、腐蚀产物及显微形貌进行了测定分析。研究结果表明:Si元素在高温下通过促使涂层表面Al_2O_3膜的形成提高涂层抗高温氧化及抗热盐腐蚀性能,但是过高的Si含量使涂层表面氧化膜破裂,使抗高温氧化性能下降。     

8407钢渗铝氧化处理形成的氧化膜组织与结构

对渗铝后的8407钢试样进行常温硬质阳极氧化处理,使其表面形成氧化膜。通过金相显微镜观察氧化膜横截面组织,并探讨了氧化膜的形成机制;采用扫描电镜观察氧化膜表面形貌,并检测氧化膜沿厚度方向的化学成分及其分布;利用X射线衍射仪对氧化膜相组成进行分析。结果表明,渗铝8407钢经过常温硬质阳极氧化后,试样表面分为3层,从基体向外侧依次为基体、渗层、氧化膜。氧化膜连续致密,厚度均匀,与基体结合紧密,其主要成分为O、Al和Fe,且各元素分布均匀,主要相组成为Fe3O4和Al2O3。     

料浆法制备NiCrW基高温合金Al-Si涂层的微观结构与性能

航空发动机涡轮叶片在使用时需加以涂层防护,以提高基体合金的抗高温氧化性能。本研究采用料浆渗铝的制备工艺,以CaCl₂作为活化剂,在NiCrW基高温合金表面制备Al-Si涂层。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)对涂层试样的表面和截面进行分析。结果表明,聚乙烯醇水溶液可作为料浆法制备渗铝/铝硅涂层的有效黏结剂;高温扩散的温度和时间显著影响渗铝涂层的厚度。渗剂成分为5%Si+30%Al(质量分数),制备得到的共渗涂层由外而内依次为富Al层、NiAl层和含Si过渡层三部分,涂层致密无明显缺陷,厚度约为57μm。10%Si+25%Al、15%Si+20%Al与20%Si+15%Al共渗涂层由外而内分为富Al层、富Ni层和含Si过渡层三层。Si元素主要以含Si的沉积相形式存在于含Si过渡层中,少量沉积于外层。而Si的少量添加能明显影响Al、Ni元素的扩散过程,从而减小涂层厚度,并由单一NiAl相向富Al、富Ni的镍铝相转变。     

铝合金压铸用模具钢表面的渗铝氧化处理

对8407模具钢试样进行热浸渗铝,在试样表面形成了Fe-Al合金渗层.对渗铝试样进行高温氧化实验,使渗层表面形成了Fe-Al-O的混合氧化物.考察了渗铝温度和渗铝时间对渗层质量的影响;着重研究了不同氧化气氛下Fe-Al合金表面的氧化情况,确定了最佳高温氧化工艺.结果表明,8407钢热浸镀铝后,在600 ℃以下、纯O2气氛条件下氧化,Fe-Al合金表面生成了Fe3O4和Al2O的混合物.这层氧化膜与铝液不润湿,能较好地保护试样.因此这种工艺可能是合适的铝合金压铸模表面处理工艺.     

抗高温蒸汽氧化ZrC/Cr复合涂层制备与性能研究

采用预制涂层粉末方式在锆合金表面激光熔覆涂层,成功制备出了不同成分配比的ZrC/Cr复合涂层管。涂层厚度90-120μm,组织均匀致密,与基体结合良好。对涂层管进行高温蒸汽氧化试验,结果发现,ZrC/Cr复合涂层抗高温蒸汽氧化性能受成分配比影响显著,ZrC与Cr粉末配比为1:4的复合涂层在1204℃高温水蒸气环境中表现出了良好的抗高温水蒸气氧化性能,氧化增重约为无涂层锆合金包壳管氧化增重的一半。     

TiAl基合金高温抗氧化研究进展

综述了TiAl基合金高温抗氧化研究进展,包括TiAl基合金氧化热力学/动力学、氧化膜组成和结构及其形成过程,以及提高合金高温抗氧化性的措施。研究结果表明,TiAl基合金高温氧化动力学一般遵循抛物线规律,且受到合金相组成和组织形貌的影响。氧化膜由外向内,主要呈TiO_2/Al_2O_3/Al_2O_3+TiO_2结构,氧化膜与基体界面处易形成降低合金抗氧化性的Z相(Ti_5Al_3O_2)和氮化产物(TiN,Ti_2AlN)。TiAl基合金中添加适量的Nb,Y,Si,Cr,Mo等元素,在改善力学性能的同时,可明显降低合金高温氧化增重。采用表面处理技术,包括表面离子注入、表面渗透扩散处理以及磷化处理等,可在合金表面形成保护层,显著提高TiAl基合金高温抗氧化性能,然而保护层的稳定性尚需提高。采用涂层技术,包括富Al涂层、陶瓷涂层以及新兴的复合涂层等,可有效地阻止氧向内扩散,抑制TiAl基合金在高温下的氧化行为。     

S355海洋钢表面微弧氧化复合膜层耐蚀性能

采用激光熔覆与微弧氧化技术相结合在海洋钢表面制备了复合膜层.运用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）和X射线衍射仪（XRD）表征复合膜层的微观结构，采用极化曲线、电化学阻抗谱、腐蚀磨损实验和浸泡腐蚀实验等测试方法研究膜层在质量分数3.5%的NaCl水溶液中腐蚀行为，并与熔覆涂层和基体进行对比.结果表明:复合膜层主要分为内致密层和外疏松层，疏松层主要由γ-Al₂O₃组成，致密层主要由α-Al₂O₃组成，与基底层结合较好，复合膜层表面硬度最大能达到HV_0.2 1423.3，比熔覆涂层高47.6%，其硬度较S355海洋钢有显著提升.基体在腐蚀和磨损交互作用中主要以腐蚀加速磨损为主，涂层在交互作用中主要以磨损加速腐蚀为主，在经过微弧氧化处理后，膜层的自腐蚀电位负移，钝态电流密度上升，抗磨蚀性能明显提高.熔覆涂层的浸泡腐蚀方式以点蚀为主，复合膜层腐蚀较轻微，阻抗模值最大能达到105.3 Ω·cm2，比熔覆层提高两个数量级，这表明复合处理可进一步提高涂层的耐腐蚀性.      

Nb元素对粉末冶金TiAl基合金高温氧化行为的影响

采用等离子旋转电极法制备Ti-47Al-2Cr-0.2Mo,Ti-50Al-2Nb-0.3W和Ti-45Al-7Nb-0.3W(元素含量均为原子分数,%)3种预合金粉末,再通过热等静压制备成块体合金,在950℃空气环境中进行合金的高温氧化实验,并利用扫描电镜(SEM)观察与分析合金氧化后的表面形貌以及截面的元素面分布,用X射线衍射(XRD)分析氧化膜的相组成,研究Nb元素及其含量对Ti Al基合金高温氧化行为的影响。结果表明:Nb元素的添加可提高粉末冶金Ti Al基合金的抗氧化性能,这3种合金中Ti-45Al-7Nb-0.3W合金的抗氧化性能最好,经过80 h氧化后质量增量仅为2.484 mg/cm2,为不含Nb合金的12.44%,并且氧化膜整体厚度最薄,最厚的地方氧化膜厚度约为8.3μm。该合金表面形成连续致密的Al2O3氧化层,氧化膜从外向内依次为TiO2层/Al2O3层/(Ti,Nb)O2层/富Al和Nb层。     

第2代单晶高温合金DD6的燃气热腐蚀行为

在高温度梯度真空定向凝固炉中制备了第2代单晶高温合金DD6。研究了DD6单晶高温合金900℃燃气热腐蚀行为,采用扫描电镜、X射线衍射仪、能谱分析仪对腐蚀产物进行了分析。结果表明,DD6单晶高温合金具有优异的耐燃气热腐蚀性能,900℃试验100h的腐蚀动力学曲线基本遵循抛物线规律。腐蚀100h后合金表面生成了紧密排列的不规则的棱形NiO。腐蚀产物分为两层,外层为氧化物,内层为硫化物。由于Al含量降低,紧靠腐蚀产物的基体,γ′相的立方化程度降低。     

包壳用锆合金表面Cr涂层的高温耐蚀性能

为了提高包壳用锆合金的耐高温腐蚀性能,采用等离子增强物理气相复合沉积（PPC）技术在Zr-4合金试样表面制备了厚度为15μm的Cr涂层,并对其性能进行了表征。通过在（420±3）℃,（10.3±0.7）MPa高温高压蒸汽中进行100 d腐蚀试验,对比了Zr-4基体和Cr涂层试样在高温蒸汽中腐蚀100 d后的耐蚀性能,利用X射线衍射（XRD）分析了涂层的物相,利用扫描电镜（SEM）分析了试样腐蚀后的氧化层厚度及断面形貌,利用能谱（EDS）线扫描分析了腐蚀后试样断面的元素成分,利用金相显微镜（OM）检测试样内部氢化物分布并采用气体分析法测量氢含量。结果表明：采用PPC技术制备的Cr涂层均匀致密,无裂纹、孔洞等缺陷;经高温高压蒸汽腐蚀后,试样表面Cr涂层氧化加重,随着腐蚀时间的延长,基体表面氧化膜厚度逐渐增加,而Cr涂层会发生减薄现象,但剩余涂层连续致密,且基体未出现氧化腐蚀现象,说明Cr涂层具有良好的耐蚀性能;涂层试样比基体具有更低的腐蚀增重率,说明Cr涂层能对基体起到保护作用;Cr涂层部分涂覆的试样涂层与基体过渡区基体侧出现氧化层,但氧化层厚度均匀一致,说明Cr涂层并未加速基体的腐蚀;与...     

激光加工参数对Al_2CoCrCuFeNiTi高熵合金涂层质量的影响

利用激光熔覆法制备Al2CoCrCuFeNiTi高熵合金涂层,研究激光加工参数对高熵合金涂层质量的影响。结果表明:当激光功率过小时,激光注入能量较少,涂层和基体不能形成良好的结合;当激光功率过大时,基体材料表面熔化过多,所得稀释率过大,造成涂层的性能下降。在保证涂层与基体结合良好的前提下,随扫描速度增大,显微组织变得细小均匀,耐蚀性变好。激光熔覆法制备Al2CoCrCuFeNiTi高熵合金涂层的最佳工艺参数为:激光功率P=2500W,扫描速度V=3mm/s,熔覆粉末厚度d=1.0mm,光斑直径D=4.0mm。