一种可内生Al2O3扩散障的δ-Ni2Al3-Cr2O3/ Ni-Cr2O3涂层体系

通过对Ni-Cr₂O₃复合镀层620 ℃部分渗铝制备了δ-Ni₂Al₃-Cr₂O₃/Ni-Cr₂O₃涂层体系。Cr₂O₃颗粒在渗铝的过程中和Al反应生成更为稳定的Al₂O₃。1000 ℃恒温氧化20 h后发现,铝化物涂层和复合镀层内掺杂的Cr₂O₃颗粒完全转化为Al₂O₃,并在铝化物涂层/Ni镀层界面自发形成了一层Al₂O₃富集层,该富集层起扩散障作用,阻碍铝化物涂层因互扩散所致的退化。     

电弧离子镀沉积Cr-O-N活性扩散阻挡层

采用电弧离子镀技术在NiCoCrAlY涂层与高温合金基材DSM11间沉积不同成分的Cr-O—N薄膜作为扩散阻挡层，研究了900℃下氧化1400h后DSM11／Cr—O—N／NiCoCrAlY体系中Cr-O-N层阻挡合金元素互扩散的行为以及阻挡层对涂层氧化动力学曲线的影响．结果表明，Cr-O-N层在高温氧化过程中生成与涂层和基材有良好结合的富Al氧化物层，可以阻挡DSM11基体与NiCoCrAlY涂层间的元素互扩散，起到活性阻挡层的作用；Cr-O-N层中。和N含量影响生成富Al氧化物层的连续性和致密性，从而影响其阻挡元素互扩散的性能．几种成分的Cr-O-N活性扩散阻挡层对NiCoCrAlY涂层900℃下的高温氧化性能都有一定的改善作用，改善程度与阻挡层阻挡合金元素互扩散的程度保持一致．     

The adhesive behaviour of NiCrAlY coatings with Cr-O-N diffusion barriers

采用电弧离子镀技术制备了不同成分的Cr-O-N薄膜作为NiCrAlY涂层与高温合 金基材DSM11之间的扩散阻挡层. 研究了不同O2和N2流量对Cr-O-N薄膜的相含量的影响及 对NiCrAlY/Cr-O-N/DSM11体系薄膜结合强度的影响. 实验结果表明,Cr-O-N是 由Cr2O3和CrN组成的多晶膜, 两相的相对含量随O2和N2流量改变而发生变化. 扩散阻挡 层抑制元素扩散的同时降低了NiCrAlY涂层与基体间的结合强度, 且随着阻挡层中氧含量 的增加结合强度逐渐下降. 适当的氧含量可以使NiCrAlY/Cr-O-N/DSM11涂层体系具有良 好的结合强度和抗元素扩散能力.     

Ti2AlNb合金不同温度下的高温氧化行为

研究了Ti₂AlNb合金在不同温度下的高温氧化行为。采用连续氧化增重的方法计算了合金氧化动力学规律;用XRD、SEM、EDS等手段研究氧化后的表面相结构和表面、截面形貌以及元素分布。结果表明,Ti₂AlNb合金在650 ℃和750 ℃下的连续氧化动力学曲线近似符合抛物线规律,而在850 ℃时符合直线规律。氧化层分层现象明显,且都未形成连续致密的Al₂O₃保护层。氧化产物主要为TiO₂,少量的Al₂O₃、Nb₂O₅,以及微量的AlNbO₄、Nb₂TiO₇、AlNb₂。氧化温度越高,分层越明显,富氧层越厚,危害性氧化物越多。     

Cr-O-N扩散阻挡层对NiCrAlY涂层结合性能的影响

采用电弧离子镀技术制备了不同成分的Cr-O-N薄膜作为NiCrAlY涂层与高温合金基材DSM11之间的扩散阻挡层.研究了不同O2和N2流量对Cr-O-N薄膜的相含量的影响及对NiCrAlY/Cr-O-N/DSM11体系薄膜结合强度的影响.实验结果表明,Cr-O-N是由Cr2O3和CrN组成的多晶膜,两相的相对含量随O2和N2流量改变而发生变化.扩散阻挡层抑制元素扩散的同时降低了NiCrAlY涂层与基体间的结合强度,且随着阻挡层中氧含量的增加结合强度逐渐下降.适当的氧含量可以使NiCrAlY/Cr-O-N/DSM11涂层体系具有良好的结合强度和抗元素扩散能力.     

纳米Al2O3掺杂酚醛/环氧复合涂层的耐腐蚀性能

以酚醛树脂(PF)改性环氧树脂(EP)为基体,将硅烷改性的纳米Al₂O₃掺杂其中,制备了纳米Al₂O₃-PF/EP复合涂层。利用红外光谱仪(FTIR)、接触角测量仪和电化学阻抗谱(EIS)等测试方法对复合涂层进行了表征。结果表明：硅烷改性的纳米Al₂O₃和PF与EP之间发生了化学反应,酚醛固化涂层的抗渗透性和交联密度提高;纳米Al₂O₃-PF/EP复合涂层的耐腐蚀性能优于EP涂层和PF/EP涂层,且掺杂3%(质量分数)纳米Al₂O₃的PF/EP复合涂层,其耐腐蚀性能最优;硅烷改性的纳米Al₂O₃与PF/EP之间的分散性和稳定性提高,涂层变得更致密,阻碍了腐蚀性介质的扩散,从而提高复合涂层的耐腐蚀性能。     

超音速火焰喷涂NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层的抗氧化性能

采用喷雾造粒、化学冶金包覆和固相合金化技术制备了NiCoCrAlY/Al₂O₃复合粉体,并采用超音速火焰喷涂技术制备了NiCoCrAlY/Al₂O₃复合涂层。采用SEM、XRD和马弗炉对该涂层和粉体的显微结构和抗氧化性能进行了研究。结果表明,Al₂O₃颗粒表面均匀致密的包覆着一层NiCoCrAlY合金,NiCoCrAlY/Al₂O₃复合粉体呈球形,颗粒大小均匀。超音速火焰喷涂NiCoCrAlY/Al₂O₃复合涂层与基体结合良好,涂层孔隙率仅为（0.41±0.05）%。涂层抗氧化性能良好,氧化动力学曲线分为3个阶段：大斜率直线阶段,系数较小的抛物线阶段和斜率几乎为零的直线阶段。涂层在850 ℃氧化96 h以后,涂层氧化增重为2.5 mg·cm^-2左右。复合涂层中氧化物膜的形成和Al₂O₃硬质相的加入是涂层抗氧化性能提高的主要原因。     

连接温度对TiAl/Ti3AlC2扩散焊接头界面结构及性能的影响

采用Ti/Ni复合中间层实现了TiAl合金和Ti₃AlC₂陶瓷的扩散连接,利用SEM,XRD等分析方法对接头界面结构进行了分析.结果表明,TiAl/Ti₃AlC₂接头典型界面结构为TiAl/Ti₃Al+Al₃NiTi₂/Ti₃Al/α-Ti+Ti₂Ni/Ti₂Ni/TiNi/Ni₃Ti/Ni/Ni₃(Ti,Al)/Ni₃Al+TiC_x+Ti₃AlC₂/Ti₃AlC₂.随着连接温度的升高,TiAl/Ti界面处的Ti_ss层逐渐减小,Ti₃Al化合物层逐渐变厚;TiNi化合物层厚度显著增加,Ti₂Ni和Ni₃Ti层厚度基本保持不变.接头抗剪强度随连接温度升高先增加后减小,当连接温度为850℃时,接头的抗剪强度最高可达到85.3 MPa.接头主要在Ni/Ti₃AlC₂界面及Ti₃AlC₂基体处发生断裂.     

TC4合金表面扩散渗硅涂层的高温氧化行为和失效机制

为提高钛合金的高温抗氧化性能,采用固体粉末扩散渗方法在其表面制备了扩散渗硅涂层,研究了涂层的组织结构、高温氧化行为和失效机制。结果表明,所制备涂层具有致密的多层梯度组织结构,主要由TiSi₂外层,TiSi中间层和Ti₅Si₄+Ti₅Si₃内层组成。高温氧化实验结果表明,涂层在850℃空气中氧化时表面形成了由SiO₂和TiO₂混合组成的保护膜,高温抗氧化性能优良;氧化过程中,涂层与基体合金中Si和Ti的互扩散引起氧化膜内TiO₂含量增加及Si源不足,导致氧化膜保护性变差;氧化产物与涂层之间较高的P-B比、氧化膜与涂层组织间热膨胀系数不匹配导致了氧化膜开裂和剥落。     

Y2O3含量对大气等离子喷涂Al2O3-Y2O3复合涂层微观结构和力学性能的影响

目的 探究掺杂不同质量分数Y₂O₃对Al₂O₃-Y₂O₃复合涂层微观结构及其力学性能的影响。方法 采用大气等离子喷涂制备Al₂O₃涂层,以及Y₂O₃质量分数分别为10%、20%、30%、40%的Al₂O₃-Y₂O₃复合涂层。利用SEM、EDS对粉末以及不同涂层的形貌、组织结构、元素分布进行分析。使用XRD表征粉末和涂层的物相。使用显微硬度仪、纳米压痕测试仪和电子万能试验机对涂层的显微硬度、弹性模量以及断裂韧性等力学性能进行测试分析。结果 Al₂O₃喷涂粉末的物相由α-Al₂O₃组成,而喷涂得到的Al₂O₃涂层则由α-Al₂O     

Ion-plated Al-Al2O3 films as diffusion barriers between NiCrAlY coating and orthorhombic-Ti2AlNb alloy

Ion-plated Al-Al₂O₃ cermet films were fabricated as diffusion barriers between NiCrAlY coating and orthhombic-Ti₂AlNb alloy. The oxidation and interdiffusion behaviour of coatings with and without diffusion barrier were investigated in isothermal and cyclic oxidation tests at 800 °C. The results indicated that substantial interdiffusion and rapid oxidation degradation occurred in the coated specimens without diffusion barrier. With Al-Al₂O₃ diffusion barriers, deferred interdiffusion and improved oxidation resistance was observed. Among them, duplex coating containing 1Al-Al₂O₃ interlayer exhibited the best performance. Coefficient of diffusion hindering and factor of reaction hindering were proposed to compare and quantify the efficiency of the diffusion barriers.     

Oxidation and interfacial fracture behaviour of NiCrAlY/Al2O3 coatings on an orthorhombic-Ti2AlNb alloy

Al₂O₃ diffusion barriers of various thicknesses have been fabricated by filtered arc ion plating between the NiCrAlY coating and the O-Ti₂AlNb alloy. Isothermal oxidation tests and three-point bend tests have been conducted to investigate the influence of the Al₂O₃ diffusion barriers on the oxidation and interfacial fracture behaviour of the coatings. The results indicate that the Al₂O₃ diffusion barrier defers interdiffusion and gives oxidation resistance of the NiCrAlY coatings. The thickness of the Al₂O₃ interlayer not only influences the oxidation behaviour but also affects the interfacial fracture properties. Additionally, thermal exposure affects the critical load in three-point bend tests.     

Friction characteristic of micro-arc oxidative Al2O3 coatings sliding against Si3N4 balls in various environments

The alumina ceramic coatings were prepared on 2024Al alloy by micro-arc oxidation (MAO) technique. The phase structure of the MAO Al₂O₃ coating was determined using X-ray diffraction. The thickness and micro-hardness of the MAO Al₂O₃ coatings was measured using eddy current thickness equipment and micro-hardness tester. The friction property of MAO Al₂O₃ coatings sliding against Si₃N₄ ceramic balls were investigated in air, water and oil by a ball-on-disk tribo-meter, and the worn surfaces of the MAO Al₂O₃ coatings were observed using scanning electron microscope (SEM). The results showed that the MAO Al₂O₃ coatings mainly contained -Al₂O₃ and γ-Al₂O₃ phase. The micro-hardness of the polished MAO coatings was HV1740 ± 87. With an increase in normal load and sliding speed, the friction coefficient in air increased from 0.74 to 0.87, while decreased from 0.72 to 0.57 in water and 0.24 to 0.11 in oil. This indicates that the fluid lubrication could improve the friction behavior of the MAO Al₂O₃ coatings. The worn surfaces' observation indicated that the wear mechanism of the MAO Al₂O₃ coatings changed from abrasive wear in air to mix wear in water, and became microploughing wear in oil.     

Improved oxidation resistance of Ti with a thermal sprayed Ti3Al(O)–Al2O3 composite coating

A Ti₃Al(O)–Al₂O₃ in situ composite was explored as a coating system for Ti using thermal spray. Oxidation tests at 700–800 °C showed that this coating remarkably decreased the oxidation rate and increased the scale spallation resistance compared with Ti. The mechanisms for these improvements were then briefly discussed.     

Ti3 SiC2 复合材料耐磨性能研究

Ti₃SiC₂是一种六方晶体结构的特殊陶瓷材料,兼具金属与陶瓷的优异性能,拥有优良的高温强度、抗氧化性及可加工性等优点,广泛应用于耐磨润滑材料。本文综述其同金属和SiC、金刚石、TiC、Al₂O₃等复合后的优异性能和广阔应用,并展望其在和金属、陶瓷、金刚石等材料复合领域的研究方向。      

表面活化Al2O3陶瓷与5005铝合金真空钎焊

采用Al-Si钎料对经过Ag-Cu-Ti粉末活性金属化处理的Al₂O₃陶瓷与5005铝合金进行了真空钎焊,研究了钎焊接头的典型界面组织,分析了钎焊温度对接头界面结构特征及力学性能的影响. 结果表明,接头典型界面结构为5005铝合金/α-Al+θ-Al₂Cu+ξ-Ag₂Al/ξ-Ag₂Al+θ-Al₂Cu+Al₃Ti/Ti₃Cu₃O/Al₂O₃陶瓷. 钎焊过程中,Al-Si钎料与活性元素Ti及铝合金母材发生冶金反应,实现对两侧母材的连接. 随着钎焊温度的升高,陶瓷侧Ti₃Cu₃O活化反应层的厚度逐渐变薄,溶解进钎缝中的Ag和Cu与Al反应加剧,生成ξ-Ag₂Al+θ-Al₂Cu金属间化合物的数量增多,铝合金的晶间渗入明显;随钎焊温度的升高,接头抗剪强度先增加后降低,当钎焊温度为610 ℃时,接头强度最高达到15 MPa.     

Pt改性对NiAl涂层氧化性能及显微组织的影响

使用大气等离子喷涂技术在哈氏合金X基体上制备NiAl涂层,再采用最优工艺在NiAl涂层上电镀Pt并进行真空扩散制备出高性能的Ni-Al-Pt涂层. 对NiAl涂层和Pt改性涂层进行高温氧化试验,观察并分析两种涂层的氧化行为、相成分以及微观组织. 氧化动力学曲线结果显示,与原始涂层相比,Pt改性涂层的氧化动力学曲线更接近抛物线,且氧化后期涂层增重较为缓慢. XRD结果表明,Pt改性涂层氧化初期即可在表面快速形成连续致密的Al₂O₃膜,氧化至90 h时,涂层表面仍主要为α-Al₂O₃. SEM结果显示,Pt改性涂层氧化30 min后,涂层表面出现θ-Al₂O₃和α-Al₂O₃的混生结构. 氧化35 h后,θ-Al₂O₃基本转化为连续致密的α-Al₂O₃. 氧化至90 h时,涂层表面主要由呈片状结构的α-Al₂O₃和团聚成球的NiO组成,涂层仍具有更高的抗氧化性能.     

等离子喷涂La2(Zr0.7Ce0.3)2O7热障涂层的抗热震性能

采用等离子喷涂制备了La₂(Zr_0.7Ce_0.3)₂O₇（LZ7C3）热障涂层,并对涂层的微观组织、相结构、成分、相稳定性、涂层热导率以及抗热震性能进行了研究.结果表明,LZ7C3涂层由单相烧绿石结构物质组成,高温稳定性较好;涂层的热导率较块材下降约20%,这是由于涂层具有较高的孔隙率所致:涂层在不同温度范围的热震寿命和失效机制不同,在室温至约1000℃间的热震寿命为116 cyc,涂层失效方式以片状剥落为主:在室温至1100℃间的热震寿命为53 cyc,涂层失效方式为片状剥落和层状撕裂;在室温至1200℃间的热震寿命为3 cyc,涂层失效方式以层状撕裂为主.     

激光重熔对Al2O3-40% TiO2等离子喷涂层耐冲蚀性能的影响

利用等离子喷涂方法制备Al₂O₃-40% TiO₂涂层,对涂层进行激光重熔处理.分别对等离子喷涂层和激光重熔涂层进行耐冲蚀磨损性能试验,研究了激光重熔对Al₂O₃-40% TiO₂等离子喷涂层耐冲蚀性能的影响.结果表明,激光重熔消除了Al₂O₃-40% TiO₂等离子喷涂层的层状结构,使得等离子喷涂层中γ-Al₂O₃转变为α-Al₂O₃,形成了α-Al₂O₃+TiAl₂O₅稳定结构.激光重熔后的涂层组织致密均匀、硬度高,具有冶金结合特征,使得耐冲蚀性能得到极大提高,其磨损特征为冲蚀粒子冲击作用下产生的裂纹、破碎与块状剥落.