钛合金基体/含纳米Ni粉陶瓷涂层界面反应的研究

采用涂料流涂法在钛合金表面制备了含纳米镍粉的高温陶瓷涂层。通过金相观察、扫描电镜以及能谱分析, 研究了真空热处理对含纳米Ni粉高温陶瓷涂层组织结构的影响, 讨论了钛合金基体/含纳米Ni粉陶瓷涂层界面元素的扩散规律。结果表明, 在900 ℃下, 涂层中主要元素Si向金属基体扩散, 而基体中的Ti元素向涂层扩散, 在涂层一侧的界面处形成Ti₅Si₃化合物层; 同时涂层中的Al元素向金属基体扩散, 在基体一侧的界面处形成Ti₃Al化合物层; 并随着扩散时间的延长, 界面处两中间化合物层增厚。     

NiCoCrAlY涂层和NiCr涂层的抗腐蚀性能

以镍基高温合金GH907为基体,通过低压等离子喷涂和超音速火焰喷涂技术制备了NiCoCrA-lY涂层和NiCr涂层,并对样品进行了真空热处理.对热处理前后的涂层进行常温中性盐雾腐蚀及电化学性能的研究表明:热处理前后NiCoCrAlY涂层的抗腐蚀性能均优于NiCr涂层,热处理后NiCoCrAlY涂层和NiCr涂层的腐蚀等级都有所提高,出现腐蚀的时间推迟.     

NiCoCrAlY涂层和NiCr涂层的抗腐蚀性能

以镍基高温合金GH907为基体,通过低压等离子喷涂和超音速火焰喷涂技术制备了NiCoCrAlY涂层和NiCr涂层,并对样品进行了真空热处理.对热处理前后的涂层进行常温中性盐雾腐蚀及电化学性能的研究表明:热处理前后NiCoCrAlY涂层的抗腐蚀性能均优于NiCr涂层,热处理后NiCoCrAlY涂层和NiCr涂层的腐蚀等级都有所提高,出现腐蚀的时间推迟.     

真空热处理对钛合金基体/NiCrAlY涂层组织结构及元素扩散行为的影响

采用电弧离子镀(AIP)技术在钛合金基体表面沉积制备了NiCrAlY涂层。通过SEM与能谱分析、XRD分析研究了真空热处理钛合金基体/NiCrAlY涂层界面显微组织的变化和元素扩散行为。结果表明: 从650 ℃开始, NiCrAlY涂层和钛合金基体就有明显的界面反应, 随着温度的升高, 界面分层并加厚, 同时出现Kirkendall空位带, 导致涂层退化。NiCrAlY涂层在650 ℃真空热处理后发现析出γ'-Ni₃Al相, 在1 050 ℃时发现只有CrTi₄相。在750 ℃温度下主要发生了Ti, Ni元素的扩散, Cr元素在870 ℃开始扩散并参与界面反应, 当温度升高到950 ℃时, Ni、Ti、Al、Cr各元素的扩散现象都很明显, Ni元素在涂层聚集的现象消失。     

采用超音速火焰喷涂制备抗高温氧化、磨损涂层的研究及应用

采用超音速火焰喷涂技术在2Cr12NiMoWV不锈钢基体表面制备了NiCr-Cr3C2涂层,并对涂层的微观结构、力学性能、摩擦磨损性能进行了研究.结果表明:所制备的涂层结构致密、孔隙率低,与基体的结合强度大于79MPa,显微硬度可达860Hv以上;高温韧性和抗高温耐磨性能好,在高温下摩擦磨损性能相较于基体得到显著提高,可应用于抗高温氧化与耐高温磨损的环境中.经实践检验,该涂层可解决高压主汽门卡涩问题.     

超音速火焰喷涂WC-17Co涂层氧化行为研究

WC-17Co涂层由于其优异的耐磨性能,被广泛用于工件的摩擦防护,但其在较高温度下服役存在过早氧化失效的问题。采用超音速火焰喷涂在45#钢表面制备WC-17Co致密涂层,将其置于400、500、600和700 ℃的温度下进行恒温热暴露,研究超温服役氧化行为对其结构及性能的影响。采用X射线衍射、扫描电镜和显微硬度计等手段表征喷涂态及不同氧化温度下涂层的物相和微观结构的演变,对其物相和性能变化进行讨论。研究结果表明：喷涂过程中WC的分解及过冷使喷涂态WC-17Co涂层形成少量的Co基非晶;400 ℃热暴露后,涂层物相和结构无明显变化,当热暴露温度提高到500 ℃以上时,涂层表面CoWO₄、WO₃和Co₃O₄等氧化相开始生成,在700 ℃氧化处理2 h后,氧化物生长层增厚到10 μm;氧化促使涂层内部的Co元素向表面扩散,导致涂层内部WC硬质相的浓度提高,故内部涂层的显微硬度也大幅提高,在距离表面50 μm深度涂层显微硬度增加到1400 HV_0.3以上;表层显微硬度升高则主要是由于氧化相的生成。高温氧化后,由于Co粘结相的减少使涂层断裂韧性降低,涂层在高速摩擦环境下,疏松的氧化物层易粉化失效,故WC-17Co涂层的服役温度应保持在500 ℃以下。     

低温高速火焰喷涂制备钛涂层

利用新研发的低温高速火焰喷涂在A3钢上制备钛涂层,对涂层的显微结构和基本性能进行了表征.显微结构表明,近表面Ti涂层结构疏松,而内部较致密,并且观察到明显的氧化物界面;XRD分析表明涂层中含有一定钛的氧化物.钛涂层在A3钢基体上的结合强度超过38MPa,显微硬度高于纯钛材,说明涂层中有氧化物存在.     

NiCrAlY涂层与Ni3Al基单晶高温合IC21基体互扩散行为研究

采用低压等离子喷涂技术在Ni3Al基单晶高温合金IC21基体上沉积NiCrAlY涂层.将样品在1150℃的恒定温度下进行200 h的静态氧化,利用SEM、EDS、XRD及TEM表征涂层和基体在高温下互扩散后的微观结构和相组成,得到涂层与基体高温下的互扩散规律.结果表明:NiCrAlY涂层/IC21单晶在1150℃下静态氧化5h时出现了互扩散区(IDZ)和二次反应区(SRZ);随着氧化时间的延长,IDZ的厚度呈现逐渐增宽趋势,初始0～50 h时IDZ厚度增率攀升较快,50～100 h时增长有放缓趋势,100～200 h时增速下降明显;NiCrAlY涂层/IC21单晶在1150℃下静态氧化后产生了两种不同取向的析出相,分别为针叶状和竹叶状,析出相成分均包含Re,Mo,Cr及Ni元素且成分相近,根据晶面间距计算得出该相为μ-TCP相,出现不同取向的原因为Re和Mo元素易在基体中形成局部过饱和,元素的差异使μ-TCP相优先沿着Re或者Mo含量较高的晶面生长,从而使μ相产生两种不同取向.     

TiAlN涂层对钛合金的热腐蚀防护作用研究

钛合金在高温含盐环境下服役时,易发生高温腐蚀现象。为了提高钛合金抗高温腐蚀性能,采用离子镀技术在TC4钛合金基体上沉积了TiAlN涂层,并研究了涂层的抗高温腐蚀防护性能。研究结果表明:TiAlN涂层结构均匀稳定、与基体结合良好,表面生成了少量的熔滴颗粒,涂层由Ti(Al)N物相组成;TC4基体经550°C腐蚀后,在表面形成了尺寸较大的凸起,较厚的腐蚀产物膜由TiO_(2)相组成,腐蚀产物的结构疏松、分层、无保护性,表明TC4基体的抗腐蚀性较差;而TiAlN涂层表面的熔滴被氧化腐蚀,在涂层上方形成了一层均匀、致密、连续的Na_(2)Al_(2)Ti^(6)O_(16)钠盐产物膜,涂层内部并未出现开裂、分层现象,表现出涂层较好的抗腐蚀性。     

Ta-W合金Si-Cr-Ti-Zr涂层组织结构与氧化行为

采用料浆烧结法在Ta-10W合金表面制备了Si-Cr-Ti-Zr涂层,利用内热法在大气环境下测试了涂层在1 400 ℃的抗氧化性能,通过扫描电镜、电子探针和波谱分析等手段分析了Ta-10W合金Si-Cr-Ti-Zr涂层氧化前后的微观形貌与组织结构。结果表明：原始涂层呈3层结构,从表面到基体的组织依次为(Zr,Cr,Ti)Si₂→(Ta,W)Si₂→(Ta,W)₅Si₃→Ta合金; 1 400 ℃高温下保持10 h,涂层仍可有效防护钽合金基体不失效; 涂层高温抗氧化机理在于形成了致密的(Si,Zr,Cr,Ti)O₂复合氧化膜,有效减缓了氧元素向内扩散的速率。     

钛合金表面渗钼涂层的组织和性能研究

采用固体粉末包埋法在钛合金表面制备了渗钼涂层, 用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)仪以及X射线衍射(XRD)仪, 对不同热处理制度下涂层的形貌、组织结构、元素分布进行了分析。在900 ℃以上加热时, 得到了渗Mo涂层, 涂层由沉积层和扩散层组成, 涂层厚度随温度的提高而增加, 在1 050 ℃/6 h处理时, 其中扩散层厚度达到了370 μm, 涂层和基体界面间的裂痕被消除。涂层由外往里的相组成依次为Mo、β(Ti)、α″(Ti)、α′(Ti), 改变了原钛合金表面的相结构。涂层显微硬度最大值达到HV0.25 1 400 以上, 达到了提高钛合金涂层硬度的目的。     

钛与羟基磷灰石复合涂层的制备及其细胞相容性研究

使用等离子喷涂的方法以一定的加工工艺在钛合金(Ti-6Al-4V)表面制备钛与羟基磷灰石复合涂层,使用扫描电镜观察其表面形态及界面形态。将第3代比格犬骨髓间充质干细胞接种于与钛/羟基磷灰石复合涂层试样上,观察细胞形态、细胞黏附情况,采用CCK-8法检测其细胞毒性。结果显示复合涂层较为致密,涂层与基体结合紧密,表面、界面形貌良好。骨髓间充质干细胞形态正常,细胞黏附情况良好,CCK-8细胞毒性实验结果显示毒性分级为1级,无细胞毒性。     

金属钼表面Mo-Si-N-B涂层的抗高温氧化性能研究

在金属钼表面制备了Mo-Si-N-B涂层, 利用SEM和XRD分析研究了涂层的微观结构和物相组成, 并评价了涂层在1 450 ℃大气环境下的抗氧化性能。结果表明: 涂层由MoSi₂相、Si₃N₄和Mo₂B₅相组成, 涂层内部致密且与基体结合紧密;高温氧化时, 涂层表面生成致密硼硅玻璃氧化膜, 其稳定抗氧化时间达100 h;高温下由于氧化膜的挥发和涂层的“退化”导致涂层失效。     

Research on the oxidation kinetics curve of 1Cr11Ni2W2MoV steel hot-dipped Al

In this paper, 1Cr11Ni2W2MoV steel that is aerial engine blade materials was hot dipped Al-6,Si-4,RE in order to improve its application temperature. According to GB/T13303 - 91 standard, samples with coating and without coating were oxidated at 700℃ from 5 h to 600 h. Two oxidation kinetics curves were drawn in terms of data of tests. The results showed that oxidation resistance of 1Cr11Ni2W2MoV steel hot-dipped Al-6, Si-4,RE is better than one without coating. From SEM and EMPA, the surface of coating formed dense and uninterrupted α-Al2O3, which is the bars of oxidation resistance. In addition, according to one crossing point of the two curves, it was suggested that hot dipped aluminum steel should be annealed before used.     

热喷涂制备Cr涂层提高锆合金包壳耐事故性的研究

采用热喷涂工艺大气等离子喷涂(APS)在Zr-4包壳管上成功制备了Cr涂层,目的是为核反应堆燃料组件两端焊接区域进行涂层的喷涂修复,以及完成焊接区的涂层包覆并与PVD涂层区域无缝连接,实现外表面抗氧化耐磨涂层全包覆.将Cr涂层在高达1200℃事故高温蒸汽和空气环境中氧化,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱(EDS)和电子探针(EPMA)等多种分析技术,对其氧化前后进行了显微组织定性和定量分析.结果表明:Cr粉和喷涂态Cr涂层均为BCC相,喷涂态Cr涂层为典型的层状结构,涂层与基体的界面为机械咬合界面;在空气和流动蒸汽中进行高达1200℃的高温暴露后,均在Cr涂层表面形成致密的Cr₂O₃层,以及Zr-4基体与Cr涂层之间的相互扩散形成的Cr-Zr层;在高温水蒸气氧化后的Cr涂层试样,在其致密的氧化层上有高密度的针状和叶片形貌的晶须氧化物,但是在空气中未发现晶须状Cr₂O₃.氧化试验表明,Cr涂层能有效提高Zr-4包壳管在高温空气和水蒸气中的抗氧化性.     

Ti含量对CNT/Al复合材料组织与性能的影响

通过高能球磨、放电等离子烧结和热挤压的方法,制备了不同钛含量的(CNT-Ti)/Al复合材料,并探究了高能球磨对粉末形貌演变、烧结以及热挤压对体复合材料的组织结构与力学性能的影响。结果表明：钛的加入不仅能分散部分碳纳米管(carbon nanotubes, CNTs),还能与Al基体反应形成分布均匀的第二增强相TiAl3,且TiAl3的含量与加入钛的含量成正比。Ti含量越高,(CNT-Ti)/Al棒材显微硬度越高,塑性和韧性随之降低。含钛量为7 %的复合材料具有最高的拉伸强度（221 MPa）,这主要归因于在制备过程中生成的第二相TiAl3比例适中,能较好地发挥其弥散强化的增强效应。     

玻璃粉对低温超音速火焰喷涂钛涂层的显微结构和气密性的影响

采用低温超音速火焰喷涂技术,用添加了球形玻璃粉的钛粉末,在多孔不锈钢表面沉积了钛涂层.用SEM,EDS等对涂层的显微结构进行了表征,并对涂层的气密性进行了测试.结果表明:涂层由近表面的疏松结构区和内部致密区组成,添加玻璃粉末可明显提高涂层的致密度,观察到有少量玻璃粉残留在涂层中.当玻璃粉/钛粉的体积比为1/15时,涂层具有较高的致密度和沉积率.涂层的气密性测试结果表明,抛光态钛涂层的气密性明显优于喷涂态涂层,而当玻璃粉/钛粉的体积比为1/15时,喷涂态和抛光态钛涂层都具有较高的气密性.钛涂层致密度和气密性的提高是由于球形玻璃粉对沉积钛涂层的喷丸夯实作用