钼及钼合金改性硅化物高温抗氧化涂层研究现状

钼及钼合金因具有优异的高温力学性能而被广泛应用于电子工业、航空工业、核工业等领域,但这类材料在高温下易氧化的特性限制了其在工业生产中的应用。在钼及钼合金表面制备硅化物涂层是提高其抗氧化性能的主要措施,通过元素改性的方式可进一步提高硅化物涂层的抗氧化防护效果。本文结合近年来钼及钼合金改性硅化物高温抗氧化涂层的研究进展,详述了改性元素抑制涂层氧化损耗、阻止Si贫瘠区形成、提高涂层自愈性和降低涂层裂纹形成倾向四种抗氧化机理,介绍了常见的元素改性硅化物涂层体系及制备工艺,展望了今后钼及钼合金改性硅化物高温抗氧化涂层的研究方向。     

钼及钼合金表面高温抗氧化涂层研究现状

钼合金作为新一代重要战略意义的稀有金属,现已广泛应用于冶金、石油、机械、化工、航空航天、核工业等诸多领域,但钼合金在高温环境下易氧化影响了其在航空航天领域的应用。综述了应用于钼及钼合金基体上的金属间化合物、贵金属、耐热合金高温抗氧化涂层体系的不同特点,总结了涂层的不同制备方法并进行了分析对比,展望了国内外钼及钼合金高温抗氧化涂层研究发展趋势,对目前涂层存在的问题及研究现状进行了深入的分析与概述。     

钼及其合金氧化防护涂层的研究进展

钼及其合金具有较好的高温力学性能和良好的耐腐蚀性能,然而高温氧化问题限制了钼及其合金的应用。分别从涂层体系、涂层结构及涂层的制备工艺3个方面综述了近年来国内外钼及其合金氧化防护涂层的研究进展。在涂层体系方面,目前的研究主要集中在钼的硅化物(如MoSi2涂层)上;在涂层结构方面,对比了各种结构涂层的特点,单一涂层与基体存在热膨胀不匹配问题,使得单一涂层作为高温防护的应用受到限制,然而复合涂层却明显改善了此缺点;在涂层的制备工艺方面,介绍了涂层的各种制备工艺及其优缺点。综合应用各种涂层制备工艺,发展新型复合涂层是今后钼及其合金氧化防护涂层的发展方向。     

化学气相沉积制备钼钨合金

以MoF6、WF6以及H2为原料,用化学气相共沉积的方法,成功地在铜基片表面沉积出钼钨合金.实验分析表明:沉积层结构为单相均匀固溶体.在钼含量高时沉积层显微组织呈细晶层状结构,在钼含量较低时沉积层显微组织呈柱状晶生长.改变反应气体中WF6、MoF6相对含量可实现膜层成分可控.采用化学气相沉积法沉积钼钨等难熔金属合金,沉积纯度高,设备简单,沉积速率快,在高温抗烧蚀涂层及耐腐蚀涂层方面具有广泛的应用前景.     

钼及钼合金研究与应用进展

综述了钼单晶、钼铼合金、钼钛锆(TZM)合金、钼硅合金、稀土钼合金、钼铜合金的研究现状与应用进展,详细介绍了稀土钼合金的研究与应用,包括稀土钼的韧化作用机理、稀土掺杂钼粉的粒度控制、稀土钼合金力学性能和热发射性能研究.由于钼及钼合金具有高温性能好、热传导率高、膨胀系数低等特性,因此在航空航天、核能工业等诸多领域得到广泛应用.今后,发展新的制备工艺,提供更高性能的材料,开辟新的应用领域成为钼及钼合金发展的关键.     

不同因素对钼及钼合金塑脆性能影响的研究

钼及其合金具有很好的高温强度和抗腐蚀性等优异性能,广泛应用于众多高科技领域.综述了C、N、O杂质元素、掺杂元素和稀土氧化物、常规的K、Si、Al、Ca、Mg、Fe等元素以及织构等因素对钼及钼合金塑脆性能的影响,总结了提高钼合金塑性的基本方法和规律.同时指出钼及钼合金今后研究的重点是提高合金的横向塑性,以使其得到更广泛的应用.     

国内C/C复合材料基体改性研究进展

碳/碳(C/C)复合材料在高温含氧气氛下的氧化烧蚀问题严重制约该材料在航空航天领域的推广应用,基体改性技术是提高该材料高温抗氧化抗烧蚀能力的有效手段。介绍了目前发展的化学气相渗透、先驱体转化、反应熔体浸渗、化学气相反应等基体改性技术的主要方法,综述了SiC,ZrC,TaC,HfC,ZrB2,WC,Cu等抗氧化和抗烧蚀组元改性C/C复合材料的研究现状。指出难熔金属碳化物和硼化物,如HfC,ZrC,TaC,HfB2,ZrB2等,具有熔点高、高温性能稳定、抗烧蚀性能优良等特点,是提高C/C复合材料高温抗氧化抗烧蚀的理想基体改性材料,并提出了C/C复合材料基体改性研究中存在的问题和今后潜在的发展方向。     

Fe基高温合金涂层封填C/C-ZrC-SiC复合材料的制备及抗烧蚀机制

为了改善C/C-ZrC-SiC复合材料在高超声速飞行器热防护领域的使用性能,采用低压悬浮浸渗法制备出Fe基高温合金涂层封填C/C-ZrC-SiC复合材料。利用XRD、SEM、EDS等手段研究氧乙炔焰烧蚀前后Fe基高温合金涂层封填C/C-ZrC-SiC复合材料表层微观结构演变规律,阐明了Fe基高温合金涂层对C/C-ZrC-SiC复合材料烧蚀行为的影响。结果表明:C/C-ZrC-SiC复合材料在1 650℃的大气环境下并通过低压悬浮浸渗法浸渗2 h后,其表层形成一层均匀、致密、且结合紧密的Fe基高温合金涂层。在2 500℃下烧蚀180 s后,改性后的C/C-ZrC-SiC复合材料表面出现较小的烧蚀坑,质量烧蚀率相比未表面改性的试样降低了8%,线烧蚀率降低了35%。且表面生成一层均匀致密的Fe₂O₃-ZrO₂复合氧化物保护层,大大降低了表面裂纹、孔洞等缺陷的产生,从而降低了氧的扩散速率及缺陷带来的应力集中。最终Fe基高温合金覆盖层提高了C/C-ZrC-SiC复合材料的高温抗氧化性和抗机械剥蚀性能。      

抗烧蚀C/C复合材料研究进展

C/C复合材料因优异的高温性能被认为是高温结构件的理想材料。然而,C/C复合材料在高温高速粒子冲刷环境下的氧化烧蚀问题严重制约其应用。因此,如何提高C/C复合材料的抗烧蚀性能显得尤为重要。笔者综述C/C复合材料抗烧蚀的研究现状。目前,提高C/C复合材料抗烧蚀性能的途径主要集中于优化炭纤维预制体结构、控制热解炭织构、基体中陶瓷掺杂改性和表面涂覆抗烧蚀涂层等4种方法。主要介绍以上4种方法的研究现状,重点介绍基体改性和抗烧蚀涂层的最新研究进展。其中,涂层和基体改性是提高C/C复合材料抗烧蚀性能的两种有效方法。未来C/C复合材料抗烧蚀研究的潜在方向主要集中于降低制造成本、控制热解炭织构、优化掺杂的陶瓷相以及将基体改性和涂层技术相结合。     

钼含量及水氛对电弧喷涂铝316L不锈钢高温氧化性能的影响

目前,有关高温含水气氛对金属材料高温氧化行为的影响认识不统一。采用电弧喷涂的方法在含钼量不同的316L不锈钢表面制备一层纯铝层进行改性,并通过热处理获得铝扩散层;采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和氧化增重(TG)等手段研究了钼含量及含水气氛对改性316L不锈钢在高温下氧化行为的影响。结果表明:低钼含量不锈钢在高温下(1 050℃)的抗氧化性能优于高钼不锈钢;同时,高温下表面铝改性低钼不锈钢在含水气氛中的抗氧化性能强于其在空气中的表现。     

Research status of laser cladding on titanium and its alloys: A review

Titanium and its alloys are restricted in the field of application. Laser cladding, as a kind of surface modification technique, is employed to fabricate coatings with improved wear resistance, high temperature oxidation resistance and good biocompatibility on titanium and its alloys. Apart from laser cladding process parameters, material selection is vital to obtain the improved properties mentioned above. In this paper, recent developments of different material system are summarized and the developments in laser cladding for functional coatings with high wear resistance, good corrosion and oxidation resistance, and better medical biocompatibility are reviewed. Besides, the existing problems and the corresponding solutions are discussed. Finally, the trend of development in the future is forecasted.     

TiAl合金表面涂层技术研究现状

TiAl合金由于其密度低,比强度和比刚度高,是航空航天工业理想的新型高温结构材料.室温塑性差的问题已通过添加合金元素和显微组织调控等手段基本得到解决,进一步提高其高温抗氧化和耐磨性能已成为需要重点研究的问题.表面涂层技术为这一问题的解决提供了一条有效的途径,为此,综述了国内外TiAl合金表面涂层技术的研究现状,重点介绍了激光技术和热喷涂技术及其应用,并展望了TiAl合金表面涂层技术的发展趋势.     

铌及铌合金高温抗氧化研究进展

铌及铌合金以其熔点高、耐腐蚀和良好的高温强度成为重要的高温结构材料。但高温抗氧化性能较差是制约其应用的关键问题。从铌的氧化机理、合金化抗氧化保护和表面涂层保护三方面，论述了铌及铌合金高温抗氧化的研究进展。分析了研究中面临的问题，并提出了解决途径。     

镁合金表面耐磨涂层研究进展

镁及其合金具有优异的物理及机械性能,从而在许多领域得到应用.但其不耐磨性限制了镁合金在汽车和航空工业中的应用.最简单且有效的解决办法是在镁合金表面施加耐磨涂层.综述了几种新的表面耐磨涂层技术,即激光表面改性涂层(激光表面重熔/激光表面合金化/激光表面熔敷)、表面纳米陶瓷涂层和微弧氧化陶瓷基涂层,并分析了它们的研究和应用前景.     

铌及铌合金高温涂层研究进展

铌及铌合金以其熔点高、耐腐蚀和良好的高温强度成为重要的高温结构材料.但高温抗氧化性能较差是制约其应用的关键问题.论述了铌及铌合金高温抗氧化涂层的研究进展.分析了研究中面临的问题,并提出了解决途径.     

低氧TZM合金研究进展

钼合金作为一种高温结构材料、功能材料,被广泛应用于冶金工业、航空航天、核工业等诸多领域.近年来,随着相关行业的技术升级,钼合金凭借特有的优势,其应用范围也不断扩大.同时,对钼合金的使用性能也提出了更高的要求.尤其是有色金属、医疗器械材料等加工行业已明确提出对钼合金材料中氧含量的技术要求.详细介绍了目前国内外TZM钼合金低氧制备技术的研究现状,分析了TZM钼合金中氧的来源,明确了钼合金制备过程中起氧化作用的主要因素,讨论了烧结过程中氧含量的变化以及料层厚度对氧含量的影响规律,总结出目前国内外TZM钼合金低氧制备的关键技术.在此基础上,对现在国内外TZM钼合金低氧制备技术的研究未涉及且还需完善之处提出补充意见,并展望了低氧TZM钼合金制备技术的发展前景.     

Tantalum-based multilayer coating on cobalt alloys in total hip and knee replacement

Cobalt–chromium–molybdenum (CoCrMo) alloys are widely used in total hip and knee joint replacement, due to high mechanical properties and resistance to wear and corrosion. They are able to form efficient artificial joints by means of coupling metal-on-polymer or metal-on-metal contacts. However, a high concentration of stress and direct friction between surfaces leads to the formation of polyethylene wear debris and the release of toxic metal ions into the human body, limiting, as a consequence, the lifetime of implants.The aim of this research is a surface modification of CoCrMo alloys in order to improve their biocompatibility and to decrease the release of metal ions and polyethylene debris. Thermal treatment in molten salts was the process employed for the deposition of tantalum-enriched coating. Tantalum and its compounds are considered biocompatible materials with low ion release and high corrosion resistance.Three different CoCrMo alloys were processed as substrates. An adherent coating of about 1 μm of thickness, with a multilayer structure consisting of two tantalum carbides and metallic tantalum was deposited. The substrates and modified layers were characterized by means of structural, chemical and morphological analysis. Moreover nanoindentation, scratch and tribological tests were carried out in order to evaluate the mechanical behavior of the substrates and coating. The hardness of the coated samples increases more than double than the untreated alloys meanwhile the presence of the coating reduced the wear volume and rate of about one order of magnitude.     

铌基合金抗高温氧化研究进展

铌基合金由于其高熔点、低密度和优良的综合机械性能而可能成为替代镍基单晶高温合金的首选材料,但抗高温氧化性能差是制约其应用的关键问题.从合金化、晶粒细化和高温涂层3个方面综述了铌基合金抗高温氧化的防护,并分析了研究中面临的问题.     

粉末钛合金的表面强化技术

低硬度和低耐磨性限制了钛合金尤其是粉末钛合金的实际应用.表面强化技术是提高粉末铁合金表面性能的有效手段之一.综述了近年来为提高钛合金表面硬度和耐磨性而采用的典型的表面强化技术,如激光表面改性、激光熔覆涂层、微孤氧化、离子注入、双层辉光离子渗和高频感应处理等.讨论了每种工艺方法的特点及其所获得表面强化层的结构和性能.最近,乌克兰国家科学院提出氮环境下钛合全的淬水技术,为钛合金表面强化提出了一个新的发展方向.