负偏压对TiAlN涂层微观组织和性能的影响

采用多弧离子镀技术在钢基体上沉积了TiAlN涂层,研究了负偏压对TiAlN涂层的表面形貌、物相变化和力学性能的影响。结果表明,随着负偏压的增大,涂层表面溶滴颗粒的大小和数量均减小,晶格常数随Al含量的减少而增加,从-50V的0.413nm到-200V的0.422nm。同时负偏压的增大,增强了离子束对涂层和基体的轰击效应,提高了涂层抵抗塑性变形的能力,使得涂层的硬度和界面结合力得到改善。     

TiAlN涂层的退除对高速钢基体界面性能的影响

本论文采用化学方法退除高速钢(HSS)基体上的硬质涂层.采用金相显微镜和光电子能谱(xPS)分析了HSS基体涂覆涂层前和退除涂层后表面形貌和成分变化.发现镀有TiAlN涂层的HSS在35℃,1.52 mol葡萄酸钠(GA)、30 mol 30％ H2O2、0.45 mol三聚磷酸钠(STPP)、13 mol NaOH组成的碱性退镀液中反应80 min后,TiAlN系涂层能被退除掉,且HSS基体表面光亮.通过对退镀后基体表面XPS定性分析发现,基体表面Ti、A1元素含量为零,涂层退除干净,溶液对基体腐蚀很小.     

金刚石刀具化学磨损的预防

单晶金刚石刀具因其化学磨损严重,不适用于微切削加工铁基材料.为了保护金刚石刀具免受化学磨损,可将切削刀具沉积硬质涂层,以防止金刚石与工件材料直接接触.本研究则利用磁控溅射工艺在金刚石刀具上沉积TiN、TiAlN和AlN涂层.经过优化工艺参数,所沉积涂层的化学成分接近化学计量,表面非常光滑,晶粒很细,硬度高且附着强度大.虽然刃口半径因涂层略有增加,但对微切削加工来说仍可容忍.在试验切削条件下,与参比未涂层金刚石刀具相比,TiAlN涂层金刚石刀具磨损的减少高达50%.     

热障涂层体系中各界面失效行为的研究进展

主要介绍了关于高温合金表面热障涂层体系中界面失效行为的研究进展,针对热障涂层中的基体/粘结层界面、粘接层/TGO界面和TGO/陶瓷层界面,进行了高温服役过程中的退化失效及结构演变行为分析,提出了影响热障涂层界面性能的研究重点和方向。     

高能量密度脉冲等离子枪在硬质合金刀具上沉积高硬耐磨涂层研究

用高能量密度脉冲等离子体枪，于室温下在硬质合金刀具基体上分别成功沉积了硬度高、耐磨损、膜基结合力强的TiN、TiCN和TiAlN薄膜。在优化的工艺条件下，所得TiN、TiCN、TiAlN薄膜纳米硬度分别可达27GPa、50GPa和38GPa；杨氏模量分别可达450GPa、550GPa、650GPa。纳米划痕实验临界载荷分别达90mN、110mN和100mN以上。切削实验表明，涂层刀具可用于高速切削，刀具后面磨损明显减小。刀具力学性能的改善归因于更优异力学性能涂层的沉积、良好的膜基结合力以及涂层特殊的显微结构。     

镀膜时间对TiAlN薄膜的微观组织和性能的影响

本文研究了镀膜时间对TiAlN涂层的微观组织和性能的影响。研究结果表明:随着镀膜时间的延长,薄膜表面晶粒尺寸越来越细小,表面更致密度均匀;涂层硬度、膜基结合力、抗氧化性是呈先上升后下降的趋势。镀膜时间为40min时,涂层硬度达到最大值,膜基结合力、抗氧化性最好。     

SiC梯度涂层的制备及其氧化行为研究

采用料浆烧结法在石墨表面制备SiC抗氧化涂层。研究涂层在1200℃、1300℃和1400℃高温下的氧化行为。结果表明,该涂层系统在1200℃具有较佳的抗氧化性能,在空气中氧化10 h,其重量的损失率仅为0.36%;随着氧化温度的提高,涂覆试样的抗氧化性能降低,并从微观结构上分析和解释此涂层在不同氧化温度下的氧化行为。     

热障涂层在热载荷下的高温氧化和热烧蚀性能研究

热障涂层具有良好的隔热性能,保护高温合金基底正常工作,提高部件工作寿命。由于涂层部件服役于高温环境,会产生热烧蚀并发生高温氧化等作用,造成涂层表面裂纹的产生,甚至涂层/基底的界面破坏,缩短部件使用寿命。所以研究热障涂层体系在热载荷下的破坏行为极其重要。通过设计试样在相同温度下不同氧化时间的研究实验。结果表明热生长氧化层成分主要是Al的氧化物,其厚度与氧化时间的关系服从抛物线规律(氧化动力学曲线);对高温氧化后的试样进行纳米压痕实验,发现随着氧化时间的增加,涂层的弹性模量和硬度都会增加并趋于稳定。     

含镍合金钢用Mg-Al-O高温防护涂层作用机理研究

采用空气喷涂法在SPA-H含镍合金钢表面制备了Mg-Al-O高温防护涂层,研究了涂层对SPA-H合金钢的高温氧化行为及氧化皮粘附性的影响。采用金相显微镜对喷涂样和空白样的剖面和表面形貌进行表征,采用SEM和EDX分析氧化皮中元素分布,研究Mg-Al-O涂层的作用过程和防护机理。结果表明:涂层可以大幅度提高SPA-H合金钢高温耐氧化腐蚀能力,在1 100℃、1 200℃、1 250℃下恒温2 h,降低氧化烧损分别为47.2%、41.3%、41.5%。涂层在钢坯表面和基体生成的氧化皮发生反应,生成尖晶石结构,抑制阳离子扩散速率。同时通过减少基体和涂层界面处Ni、Cr氧化物的生成量,改善热轧前氧化皮的剥落性能,提高后期产品表面质量。     

等离子喷涂NiCr和Cr_3C_2–NiCr涂层的抗高温氧化性能

采用大气等离子喷涂技术在Q345钢上制备镍铬(NiCr)合金涂层和碳化铬–镍铬(Cr_3C_2–NiCr)金属陶瓷复合涂层,对它们进行了800°C×100 h循环氧化试验。利用X射线衍射仪(XRD)、带能谱的扫描电镜(SEM/EDS)等设备,对比研究了NiCr和Cr_3C_2–NiCr涂层的高温氧化行为,探讨其高温氧化机理。结果表明,等离子喷涂NiCr和Cr_3C_2–NiCr涂层都具有优异的抗高温氧化性能。其中Cr_3C_2–NiCr涂层发生了Cr的选择性氧化,涂层表面及层片界面形成了连续、致密、生长缓慢的Cr2O3氧化膜,该氧化膜有效地抑制了合金元素以及外界氧的扩散,对涂层及基底都具有较好的保护作用。而NiCr涂层表面存在Cr_2O_3氧化膜的选择性分布,局部区域还存在以生长较快的NiO为主的氧化物,氧可以通过该氧化层扩散至涂层内部。因此,Cr_3C_2–NiCr涂层的抗高温氧化性能优于NiCr涂层。     

环氧粉末涂层在高温稀氯化钠溶液中介质伟输行为研究

利用静态浸泡法通过绘制增重率－时间曲线及采用红外光谱研究了环氧粉末涂层在高温烯氢化钠溶液中抗介质渗透能力。探讨了高温（１２０℃）下该涂层在蒸馏水及烯氯化钠溶液中介质同传输行为。试验结果表明,交联度小的环涂层在氯化钠溶液中的增重率较水中的增重率无明显的变化。而交联度大的环氧涂层在氯化钠溶液中的增重率则小于其在水中的增重率。     

环保型耐高温涂料的应用及高温褪色机理研究

利用有机硅树脂作为耐高温材料制备性能优良的耐高温涂料,通过TG、SEM、紫外积分球法等测试考察了原材料的耐热性、耐高温涂层的耐温性能以及高温煅烧后涂层的颜色变化情况,从而进一步研究耐高温涂层在高温煅烧后的高温褪色机理。结果表明:耐高温涂层在高温煅烧后,由于有机硅树脂分解为白色细小的无机SiO2颗粒覆盖在涂层表面,从而使得涂层黑度降低,颜色变浅。     

γ-TiAl合金用陶瓷涂料高温氧化行为的研究

制备了一种用于γ-TiAl合金基体的耐高温无机陶瓷涂料。通过950℃下的准等温氧化实验,研究了涂层与基体的结合强度,涂层与基体之间的扩散行为。利用XRD、SEM、EDS对涂层微观结构、相组成和成分进行分析。实验结果表明,该无机涂料对γ-TiAl合金具有较好高温保护作用。     

电弧离子镀NiCrAlY涂层在900℃的高温氧化行为

通过对镍基单晶合金和NiCrAlY涂层进行在900℃的氧化动力学曲线测定及组织形貌观察,研究了电弧离子镀NiCrAlY涂层对镍基单晶合金高温氧化行为的影响。结果表明,在高温氧化期间,镍基单晶合金发生明显的氧化、内氧化和内氮化,在表层为Al2O3、Cr2O3的混合氧化物;镍基单晶合金经电弧离子镀NiCrAlY涂层,可有效改善合金的抗氧化性能;涂层在900℃氧化动力学质量增加曲线遵循抛物线规律,其形成的Al2O3氧化膜氧化期间不发生明显的剥落。     

高温熔烧法在304不锈钢表面制备硅酸盐基陶瓷涂层的性能

以"硅酸钠+硅酸钾"溶液(质量比1:2)为粘结剂,采用高温(800°C)熔烧法在304不锈钢表面制备了4种陶瓷骨料含量不同的硅酸盐陶瓷涂层。使用扫描电镜、X射线衍射仪和热重分析仪表征了所得涂层的形貌、物相和成膜过程中的质量变化,考察了涂层的高温氧化动力学行为,探讨了涂层厚度与结合强度之间的关系,测试了涂层的抗热震性能。结果表明,以8%Al粉、6%SiC、6%B_4C、4%钛白粉和4%玻璃粉制备的涂层表面平整。基体中的Fe元素与陶瓷骨料组分之间相互扩散与渗透,形成了AlB_2、Fe_xTi_yO_z等新的晶相。该涂层在厚度为150μm时与基体的结合强度为26.1 MPa,经1 100℃高温氧化5 h后单位面积氧化增重量仅为0.21 mg/cm~2,表现出优异的抗高温氧化性能。该涂层的热膨胀系数与金属基体最接近,因而表现出最好的抗热震性能。     

大气等离子喷涂ZrSiO4涂层的物相转变行为

为研究硅酸锆陶瓷作为航空发动机高温(>1 200 ℃)热障/热防护涂层的可能性,采用大气等离子喷涂技术制备了硅酸锆涂层.用原位高温X射线衍射技术研究了涂层在25～1 400 ℃循环升降温过程中的物相变化行为,以及分别在1 000,1 200 ℃和1 400 ℃恒温不同时间后的物相转变;用扫描和透射电镜观察粉体及涂层的形貌.结果表明:硅酸锆粉体在等离子喷涂后分解成为四方相和单斜相的ZrO2以及非晶态的SiO2;由于ZrO2和SiO2两相界面上Si-O-Zr键的作用,涂层中的SiO2对ZrO2在高温下的相变产生了阻滞作用.在温度高于1 200 ℃热处理后涂层中ZrO2和SiO2能够重新生成稳定的硅酸锆涂层.     

磷酸镁涂层高温后力学性能研究

磷酸镁涂层是一种新型、耐高温无机防火材料,同时,也是一种性能优异的工业钢结构无机防腐蚀材料。本文重点关注磷酸镁涂层在高温作用后的力学性能,通过试验系统研究了磷酸镁涂层在高温(100 ℃、200 ℃、300 ℃、400 ℃、500 ℃、700 ℃、900 ℃)作用后硬度、粘结强度等力学性能的变化,以及力学性能变化的微观机理。结果表明,高温后的磷酸镁涂层具有较好的完整性,表观无粉化、起泡、剥落和开裂等缺陷出现。相较于常温,高温后的磷酸镁涂层力学性能略有下降,其中300 ℃高温后的涂层粘结强度最低,且硬度下降最显著。此后随着温度升高,涂层力学性能有不同程度的提高。基于不同温度下微观表征和热重分析,揭示了造成磷酸镁涂层高温力学性能变化的四阶段高温演化机理。     

环境障涂层材料及结构的研究进展

陶瓷基复合材料(CMC)具有低密度、高强度、抗氧化、抗烧蚀和优异的高温力学性能,在未来的航空航天领域前景十分广阔。环境障涂层(EBC)是为了提高陶瓷基复合材料部件在高温腐蚀环境下稳定性的表面防护涂层。EBC研究主要集中在涂层材料、涂层结构等方面,目的是为了提高涂层的高温稳定性和耐腐蚀性能。介绍了环境障涂层的发展历程,以及涂层材料和涂层结构方面的研究进展。     

硼酸应用在耐高温涂层中的研究

选取硼酸高温脱水后的混合物作为填料,与高岭土、滑石粉、铝粉等填料制备了以有机硅树脂为基料,可以耐受800℃的耐高温防护涂层并测试了涂层的各项性能。为研究硼酸混合物在涂层高温灼烧过程中的作用机理,对涂层在经200℃固化、500℃高温灼烧和700℃高温灼烧后的表层形貌、元素和涂层物质变化情况进行分析。阐明了涂层中有机硅树脂上的有机基团会在500℃时大量分解。硼酸混合物在高温下,会以熔融态填充有机硅树脂分解挥发产生的空隙,并粘接其他颜填料,但是涂层表面会有硼酸混合物脱水造成的少量凹陷存在。     

溅射镍钇涂层1000℃高温氧化机理研究

研究了纯镍表面磁控溅射Ni-0.5Y微晶涂层在1000℃空气中的恒温氧化和循环氧化行为。通过扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对涂层以及表面NiO氧化膜的形貌和结构进行了研究。结果表明,Ni-0.5Y微晶涂层与基体镍相比有更低的氧化增重速率,表面NiO氧化膜的晶粒尺寸明显减小,膜的高温塑性得以改善。同时,氧化膜内的压应力水平也有所降低,因而改善了NiO氧化膜的粘附性和保护性。磁控溅射涂层的微晶结构以及稀土元素钇的存在均有助于提高涂层的抗高温氧化性能。