钛表面高温防护涂层研究进展

对高温钛合金及钛铝金属间化合物而言,施加合适的高温防护涂层是目前实现长时间有效高温防护的唯一选择。回顾了钛表面五大高温防护涂层体系的发展现状,即热扩散渗铝(硅)涂层、金属间化合物包覆涂层、氮化物陶瓷涂层、搪瓷涂层以及惰性氧化物陶瓷涂层,总结了这些涂层的高温防护机理、改性方法以及失效机制。现阶段,单一的高温防护涂层体系及其制备方法在钛合金实际应用中依然存在着较大的局限性,设计和发展具有优异综合性能的新型高温防护涂层并发展相应的高效制备方法,仍是高温钛合金防护领域亟待解决的问题。     

中科院金属所研发“绿色”渗铝技术

正中科院金属所研究人员研发出颠覆传统的"绿色"渗铝技术,使先进铝化物涂层制备像真空镀膜一样,实现无毒气排放、无有害元素掺杂,涂层抗氧化性能优越于普通的铝化物涂层。铝化物涂层技术是航空发动机及燃气轮机涡轮叶片高温腐蚀防护的主要方法之一。该技术已申报国家发明专利,为高温合金叶片渗铝工艺升级换代提供保障和基础,相关机理研究已公开发表在国际期刊上。     

冷喷涂TiAl3复合涂层的研究

本文概述了冷喷涂制备TiAl3复合涂层的方法和性能研究,主要包括冷喷涂工艺和热处理工艺,并通过钛铝基平衡相图的分析来指导冷喷涂涂层制备技术。研究了涂层的晶体结构和相组成以及高温氧化性能,探索了制备Cr改性TiAl3基L12型合金涂层的方法,初步研究了Cr改性TiAl3基L12型合金涂层的高温氧化性能。     

复合电镀MCrAlY涂层研究进展

作为MCrAlY高温防护涂层制备手段之一的复合电镀技术具有低能耗、低成本等诸多优点。在过去近四十年内,该技术在国外得到了广泛的发展与应用。本文主要对比介绍了国内外MCrAlY涂层复合电镀工艺技术的研究进展,并对国内MCrAlY涂层复合电镀技术的发展作了展望。     

热障涂层材料及其制备技术的研究

在材料科学和技术深入发展的影响下,在提升高温合金工作温度及使用寿命的过程中热障涂层得到了十分广泛的应用,并且热障涂层材料也得以在航空发动机高温端部件的表面防护发挥关键作用.同时,热障涂层材料也会随着使用需求的变化及技术的更新而得到相应的发展,文章针对热障涂层材料,结构以及全新材料应用和具体的制备技术展开了相应的研究.     

铝化物涂层的氧化寿命公式验证

运用铝化物涂层高温氧化的寿命计算公式 ,通过两个已知的较高温度下的短期寿命值 ,计算了一种新型钴基合金的铝化物涂层在给定温度下的空气氧化寿命。计算结果与实测动力学曲线基本相符     

海绵钛还原蒸馏反应器外表面金属基防护涂层研究

应用热喷涂技术制备的海绵钛还原蒸馏反应器外表面金属基防护涂层由高cr合金底层和Al-Si合金面层组成。在海绵钛生产使用条件下,在金属基防护涂层之中以及涂层与基体金属之间发生合金元素的扩散,原位生成氧化铬,从而提高了涂层与基体金属的结合强度;涂层中的氧化铬与涂层表面的氧化铝共同作用,有效地减缓了高温氧化的发展,为反应器的钢铁基体提供有效的抗氧化防护。经过13个炉次生产过程的现场试验结果表明,金属基防护涂层对反应器的钢铁基体提供了非常有效的高温保护。     

铌合金抗高温氧化涂层研究现状及发展趋势

铌合金表面抗高温氧化防护涂层分为耐热合金涂层、贵金属涂层、铝化物涂层以及硅化物涂层等几类。本文综述了各类涂层材料的特点、应用、研发现状以及硅化物涂层的制备技术,对硅化物涂层研究中存在的问题及今后的发展方向进行了分析和探讨。     

钼及其合金表面硅化物涂层的研究进展

钼及其合金因其具有优异的高温力学性能、高的导电导热系数和低的热膨胀系数而广泛应用于有色冶金、机械、国防和航空航天等领域。然而,由于钼及其合金高温易氧化而限制了其应用范围。MoSi_2因具有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。本文介绍从MoSi_2的性能特点、制备工艺及MoSi_2涂层的研究进展三个方面综述了近年来国内外钼及其合金的硅化钼涂层防护技术,并对MoSi_2涂层的未来发展方向进行了展望。     

海港工程钢筋混凝土结构热喷涂阳极防护涂层技术

介绍了一种海港工程钢筋混凝土结构采用热喷涂阳极防护涂层技术来进行腐蚀防护的方法,就热喷涂防护原理、阳极涂层材料、施工工艺和质量控制等方面进行了分析和总结,也同时介绍了钢筋混凝土表面上热喷涂阳极涂层的修补技术和国外的应用实例。     

热喷涂技术应用及研究进展与挑战

热喷涂作为重要的表面工程技术之一,是通过在材料表面制备材料保护涂层与功能涂层,赋予基体材料没有,但服役环境所必须的表面性能的方法。由于热喷涂可以制备从超过50%孔隙缺陷含量到接近完全致密的任意材料的涂层,基于缺陷控制可满足从可磨耗、耐高温隔热、耐磨损与耐腐蚀等不同服役要求,经过100余年的发展已经形成了包括等离子喷涂、超音速火焰喷涂、电弧喷涂、普通火焰喷涂等一系列方法,已经成为在众多产业领域,包括航天航空、交通运输、石油化工、电力能源、冶金钢铁、纺织与造纸、机械制造等,提高产品寿命与竞争力不可或缺的技术。制备可以提供耐磨损、耐环境腐蚀防护、耐高温隔热防护等保护涂层是热喷涂尤为重要的应用方面,热喷涂作为可显著提升结构零件耐磨损的涂层制备方法应用非常广泛,但在动载如冲蚀、空蚀、疲劳磨损、或高应力磨料磨损条件下,涂层材料的耐磨性能尚不能完全发挥;由于涂层总是存在一定的孔隙,难以以制备态直接用作长效耐腐蚀防护涂层,适当的封孔处理成为其用作耐腐蚀涂层的必要条件;包括以燃气轮机热障涂层为代表的耐高温隔热涂层等在航空与地面重型燃机中的应用,在欧美热喷涂市场中约占比60%,随着我国燃气轮机技术的发展,该市场潜力有望逐步得到发掘。热喷涂耐磨损涂层性能的进一步提升不仅需要开发新型硬质耐磨材料以及宽温域自润滑材料,还需要结合材料开发,发展可使粒子间结合充分的涂层制备方法,其次,基于涂层结构特征与服役性能关系控制磨损服役条件,防止源于粒子间脱落的加速磨损是确保长效磨损保护的基础。如何制备在喷涂态即可满足腐蚀介质不浸渗的致密涂层依然是热喷涂耐腐蚀涂层制备需要攻克的挑战。冷喷涂、等离子喷涂、物理气相沉积、液料热喷涂等新方法近年来发展迅速,与这些方法相配套的材料制备技术的发展将是这些新方法得到广泛应用的基础。新能源、医疗、民生、半导体等对导电、催化、生物活性、绝缘、耐刻蚀等功能涂层的需求也将有力推动热喷涂技术的发展。本文将结合目前热喷涂技术在国内外的应用现状与存在的问题,展望热喷涂技术进一步发展过程中有待解决的主要挑战性技术问题,为本领域技术人员合理认识热喷涂技术的特点,直面挑战,深入开展开发与基础研究,推动技术提供参考。     

The development of new metallurgical materials and technologies. Part 1

Work by researchers at the Russian Academy of Sciences on new materials (metals and ceramics) and new technologies is reviewed. The topics include new high-strength corrosion-resistant nitrogen steels; high-temperature light alloys and composites based on intermetallics; modifiers for wheel steels; complex ferroalloys containing V, Cr, and Ni; anticorrosive protective coatings based on ultrafine Zn powders; catalytic converters for vehicle exhaust gases; magnetically hard materials with high temperature–time stability and excellent mechanical characteristics; nanostructured stents for endovascular operations; and corrosionand wear-resistant coatings and corresponding methods of plasma application. Methods have been developed for longitudinal rolling with shear deformation to improve the properties of the rolled product; recycling of oily scale; monitoring of the wear of the refractory lining at any point of the blast-furnace hearth; and monitoring of the content of inclusions in rail steel. Technologies have been developed for special electroproduction of steel for the power industry; synthesis of massive monocrystalline samples of transition-metal nitrides and nanopowders of W, Pt, and Ti and their carbides and nitrides; the processing of leucoxene concentrates from the Yareg Basin; the production of titanium implants with porous coatings; ferrous and nonferrous metal shot and powder; ultrafine Zn powder; recycling of metallurgical wastes with the extraction of Zn, Sb, Sn, and Fe; the production of sintered nanocrystalline Ta powder for capacitors; the processing of molybdenum-bearing sulfide material to obtain rare-earth metals, MoO₃, and CaMoO₄; and the utilization of sulfur dioxide. Injection units and technologies for their use have been developed, as well as high-speed systems for the plasma application of metals on surfaces including paint coatings, plastics, and cardboard. Data have been obtained regarding the thermodynamic functions of the solution of oxygen in Fe-based melts and the reactions of elements dissolved in such melts (Cr, Mn, Nb, V, Si, B, C, Ti, Zr, Al) with oxygen.     

等离子喷涂Y-PSZ复合陶瓷涂层的应用

描述了空气等离子喷涂的Ｙ－ ＰＳＺ 复合陶瓷涂层,并采用光学显微镜、电子探针、Ｘ—线衍射仪对涂层进行了分析,研究了Ｙ－ ＰＳＺ涂层高温时效相态的变化,并采用该涂层制备了连续退火炉炉辊,取得了良好的效果     

可磨耗封严涂层研究现状及发展趋势

介绍了航空发动机可磨耗封严涂层的应用特点,论述了可磨耗封严涂层材料体系的国内外研究发展现状,并重点分析了我国在可磨耗封严涂层制备及应用领域今后需要重点开展的研究方向。     

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。     

纳米氧化锆热障涂层高温性能演变研究

采用大气等离子喷涂技术制备了纳米氧化锆热障涂层。利用FESEM、XRD和拉曼光谱开展了纳米氧化锆热障涂层的微观组织和物相组成的高温演变研究。微观组织分析结果表明,纳米氧化锆热障涂层始终保持着独特的“纳米-微米”双态结构,而其中纳米晶粒大小随着服役温度和服役时间的增加而增大,但仍保持纳米结构;物相分析结果表明,纳米氧化锆热障涂层主要由非平衡四方相组成,并不随服役环境的变化而变化;而拉曼峰形状及位置的变化则进一步揭示了高温服役环境会造成涂层组织缺陷减少和声子散射降低,从而导致热导率的上升。     

物相组成对硅酸镱涂层显微结构和耐蚀性能的影响研究

陶瓷基复合材料(Ceramic matrix composites CMCs)被视为新一代航空发动机热端部件的主要候选材料。然而,陶瓷基复合材料在服役过程中会受到高温水蒸气腐蚀,从而导致材料性能急剧下降。在CMCs表面制备环境障碍涂层(Environmental barrier coating,EBC)可有效解决这一难题。稀土硅酸盐具有高熔点、与CMCs匹配的热膨胀系数和良好的耐蚀性能等特点,是最具应用潜力的环境障碍涂层材料。大气等离子体喷涂技术是制备稀土硅酸盐环境障碍涂层的常见方法。本文通过固相反应法制备了不同物相组成的硅酸镱粉体,并采用大气等离子体喷涂方法制备了富Yb_2O_3(YS0.75)和富Yb_2Si_2O_7(YS1.25)两种涂层,比较研究了涂层的相组成、微观结构和耐高温水蒸气腐蚀性能。研究发现,YS0.75涂层主要由Yb_2O_3和Yb_2SiO_5相组成,结晶度较高,层状结构明显,涂层内有较多裂纹。YS1.25涂层主要由Yb_2SiO_5和Yb2Si2O7相组成,结晶度较低,片层间结合紧密,涂层含有较多球型气孔。不同物相组成的硅酸镱涂层经1400oC高温水蒸气腐蚀后表面均生成Yb_2SiO_5层。富Yb_2O_3涂层具有更好的耐水蒸气耐蚀性能。     

碳化物特性对HVOF喷涂碳化钨基涂层结构和性能的影响

油砂和重油矿床的开发环境对装备性能具有很高的挑战性,研磨砂和腐蚀介质结合可以使元器件的寿命缩短和失效。延长仪器使用寿命的常用方法是应用HVOF-喷涂碳化钨基涂层,基于此,大量的商用纳米结构涂层已经被开发并获得应用。本文以纳米结构碳化钨基粉末为原料,采用HVOF法制备了涂层,重点研究该涂层的力学和耐磨性能。     

Self-propagating high-temperature synthesis for the deposition of thermal-sprayed coatings

The paper reviews the relevant literature and results of the author’s research into self-propagating high-temperature synthesis (SHS) used to deposit protective thermal-sprayed coatings. The compositions of different SHS-produced powders, which are used to deposit thermal-sprayed coatings, are indicated. The combination of spraying and synthesis of the material to form coatings by the interaction of composite powder particles is considered. __________ Translated from Poroshkovaya Metallurgiya, Vol. 47, No. 1–2 (459), pp. 105–125, 2008.     

氧化铈稳定纳米氧化锆高温性能的研究

等离子喷涂热障涂层技术广泛应用于航空发动机热端部件的高温防护。应用大气等离子喷涂法成功制备了纳米氧化铈氧化钇稳定的氧化锆(CYSZ)涂层,并与常规氧化钇稳定氧化锆(YSZ)涂层在1300℃下热处理10小时,研究高温对两种涂层性能的影响,与常规的YSZ涂层相比,CeO2的掺杂使涂层具有更高的稳定性。经过高温处理,CYSZ涂层的相结构没有发生明显变化。显微形貌结果表明,CYSZ涂层没有产生裂纹缺陷,涂层中纳米区域晶粒度随着温度的升高略有增大,这表明了纳米结构的CYSZ涂层具有更优异的高温稳定性。热循环氧化实验结果证明,CYSZ涂层具有更长的热循环寿命以及优异的高温抗氧化性能。