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.     

电弧离子镀沉积Al(Cr)-O-N扩散阻挡层的研究

采用电弧离子镀方法在高温合金DSM11基材上沉积Al-O-N和Cr-O-N薄膜，研究了不同O2，N2流量对薄膜相结构的影响以及高温下DSM11／NiCoCrAlY，DSM11／Al-O-N／NiCoCrAlY和DSM11／Cr-O-N／NiCoCrAlY体系的元素互扩散行为。实验结果表明，Al(Cr)-O-N薄膜均为多晶膜，分别具有α-Al2O3 六方AlN和Cr2O3 CrN的相结构，随着N2，O2流量的改变，两相的相对含量发生变化。在1050℃下氧化100h后，Al-O-N层阻挡基体与涂层间元素互扩散的作用优于Cr-O-N层。扩散阻挡层对涂层的氧化动力学影响不大。     

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．     

NiCrAlY/Al-Al2O3/Ti2AlNb高温抗氧化和力学性能研究

采用电弧离子镀技水在NiCrAlY涂层与O相Ti₂AlNb合金之间沉积不同Al:Al₂O₃比例的Al-Al₂O₃薄膜作为扩散阻挡层.研究了900℃下恒温氧化500 h后NiCrAlY/Al-Al₂O₃/Ti₂AlNb体系中Al-Al₂O₃层阻挡合金元素互扩散的行为,以及对涂层氧化动力学曲线的影响.结果表明,没有添加扩散阻挡层的NiCrAlY/Ti₂AlNb体系,涂层和基体之间的元素互扩散十分严重,涂层丧失抗氧化能力;而添加扩散阻挡层的材料体系,涂层和基体之间的元素互扩散受到抑制,涂层的长期抗高温氧化性能得到提高.对于3Al-Al₂O₃,1Al-Al₂O₃和0Al-Al₂O₃ 3种扩散阻挡层,综合比较材料体系的抗氧化性能、阻挡层阻挡涂层和基体元素互扩散能力、以及涂层和基体之间结合力,当1Al-Al₂O₃薄膜作为扩散阻挡层时,材料性能最优异.同时,本文利用扩散阻挡系数简洁定量地表示出不同Al:Al₂O₃比例阻挡层的阻挡扩散能力.     

磁控溅射ZrSiN涂层对钛瓷结合强度的影响

探讨采用射频磁共溅射氮硅锆(ZrSiN)涂层作为扩散阻挡层(钛与瓷间的中间层),增强钛/瓷结合强度的可行性.结果表明:ZrSiN是含纳米结晶相ZrN和非晶相SiNx的纳米复合扩散阻挡层.无ZrSiN扩散阻挡层的钛经热循环后表面明显氧化,有ZrSiN扩散阻挡层处理后的钛表面经热循环后没有氧化钛,只有锆、硅、氮和氧元素,表明ZrSiN扩散阻挡层可有效阻挡钛在瓷烧结温度下氧化.三点弯曲试验表明ZrSiN涂层还可提高钛瓷结合强度.高硅含量的ZrSiN涂层处理的钛瓷结合强度更高,这与非晶相SiNx增多有关.     

不同冷热循环条件下NiCrAlY涂层体系的微观组织演变规律及失效机理

用空气缓冷和水快冷方式对加热至1 050℃的NiCrAlY单一涂层及含CrON扩散阻挡层的复合涂层冷却至室温,由此研究其抗循环氧化能力。结果表明:在缓冷情况下,经过200次循环氧化,无扩散阻挡层的NiCrAlY涂层明显退化,表面膜呈疏松多孔结构,以混合氧化物相为主,在涂层与基体界面附近出现Kirkendall孔穴;有扩散阻挡层的试样表面则以Al2O3膜为主,扩散阻挡层保持连续,无明显涂层退化或破坏现象,说明扩散阻挡层能明显提高NiCrAlY涂层的缓冷抗循环氧化能力。在快冷情况下,有或无扩散阻挡层的试样的表面涂层均较快发生破坏。40次循环氧化后,单一涂层表面出现鼓包突起;45次循环氧化后,鼓包处涂层脱落。而有扩散阻挡层的试样经40次循环氧化后于扩散阻挡层界面处开裂;45次循环氧化后,包覆涂层部分断落。利用Oxx公式能很好地解释涂层/基体或涂层/扩散阻挡层界面的破坏;对于快冷循环氧化,还要考虑在循环过程中的热应力累积效应。     

氧气流量对电弧离子镀TiAlON涂层结构和性能的影响

目的 探究氧气流量对电弧离子镀制备的TiAlON涂层结构和性能的影响.方法 在高速钢表面,使用自制的电弧离子镀设备,在不同的氧气流量下制备了不同O含量的TiAlON涂层.采用EDS结合XPS对涂层的成分进行分析,采用XRD对涂层的晶体结构进行分析,采用SEM对涂层的表面形貌进行分析,采用努氏硬度表征了涂层的硬度,使用压痕法和划痕法对TiAlON涂层的结合强度进行分析,将样品在900℃条件下保温1 h,对热处理后涂层的表面形貌和成分进行了分析.结果 氧气流量从30 mL/min增加到120 mL/min时,涂层中的O原子数分数从57.48％增加到62.32％.涂层中N含量极少,在1.51％以内.XRD结果表明,TiAlON涂层的主要组成物相为氧化钛,并以(200)晶面的取向占主导.随着氧气流量的增加,涂层表面的液滴和孔洞的数量和大小先增加后减少,涂层的硬度和结合强度受氧气流量的影响不大.涂层经过高温热处理后,当氧元素原子数分数低于60.55％时,涂层表面出现剥落、鼓包、基体元素扩散等现象,当氧元素原子数分数增加到61.20％时,在涂层表面未发现该现象.结论 氧气流量与TiAlON涂层的抗高温氧化性正相关,氧气流量的增加改变了电弧放电状态,从而对表面质量有较大影响,涂层的硬度和结合强度受氧气流量的影响不大.     

真空热处理对NiCrAlY涂层／钛合金基体体系的影响

采用电弧离子镀(AIP)技术在耐热钛合金(近TC6)基体表面沉积制备NiCrAIY涂层.通过OM、SEM与EDS、XRD分析研究不同真空热处理制度对NiCrAlY涂层/钛合金基体体系的影响.结果表明:经650℃真空热处理后,NiCrAlY涂层中开始有γ'-Ni3Al相析出,750℃时含量增加,870℃时含量明显减少;从650℃开始,NiCrAlY涂层/钛合金基体开始发生界面反应,随着温度的升高,界面分层并加厚同时出现裂纹,在870℃下,NiCrAlY涂层,钛合金基体界面由外至内出现Ni3(Al,Ti)、TiNi和Ti2Ni中间化合物层;在750℃下,主要发生了Ni、Ti元素的扩散,Cr元素在870℃开始发生扩散.当温度升高到950℃时,由于Ni、Ti元素大量互扩散导致宏观疏空带出现,同时在基体和界面反应层交界处出现裂纹,这些都将引起涂层的退化失效.     

磁控溅射NiCrAlY/MoS2复合薄膜结构与性能研究

目的 通过离子源复合磁控溅射技术,制备宽温域耐磨减摩性能良好的NiCrAlY/MoS2复合薄膜.方法 采用离子源复合磁控溅射技术制备了NiCrAlY/MoS2复合薄膜,研究不同MoS2掺杂量对薄膜结构、力学性能和不同温度氧化热处理后摩擦学性能的影响.采用能谱仪(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对薄膜元素含量、组织结构和相结构进行分析.通过显微硬度计、洛氏硬度计、球-盘式摩擦磨损试验机、3D轮廓仪及高温氧化试验,对复合薄膜硬度、膜/基结合力、摩擦磨损性能和抗氧化性能进行分析.结果 NiCrAlY及NiCrAlY/MoS2复合薄膜以柱状晶结构生长,物相结构主要由Ni3Al、Ni-Cr和MoS2组成.随着MoS2含量的增加,薄膜柱状晶尺寸增加,致密度下降,薄膜硬度从503HV逐渐降到336HV.复合膜具有良好的膜/基结合力,结合力达到HF1级水平.掺杂MoS2可以明显提高复合薄膜的摩擦学性能,当MoS2掺杂量达到48.1％～69.8％时,NiCrAlY/MoS2复合薄膜在室温下具有良好的耐磨减摩性能,其摩擦因数降低至0.038～0.09,磨损率比NiCrAlY薄膜降低1个数量级以上,达到2.14×10–6 mm3/(N·m).对NiCrAlY和NiCrAlY-48.1％MoS2复合薄膜进行400℃和500℃高温氧化试验,复合薄膜氧化形成NiO、Al2O3、MoO3相,经过氧化后复合薄膜仍具有良好的耐磨性能,400℃氧化后复合薄膜磨损率降至1.41×10–6 mm3/(N·m).结论 MoS2掺杂量对NiCrAlY/MoS2复合薄膜结构和性能有重要影响,当MoS2原子数分数为48.1％时,复合薄膜在常温以及高温氧化后均具有良好的耐磨减摩性能.     

NiCrAIY涂层对Ni基高温合金K17抗氧化性能的影响

采用电弧离子镀技术在铸造Ni基高温合金K17上沉积NiCrAlY涂层,测定了K17合金和NiCrAlY涂层在900℃～1100℃的氧化动力学曲线.实验结果表明:K17合金和NiCrAlY涂层在不同温度静态空气中氧化动力学曲线基本符合抛物线规律.900℃和1000℃时,K17合金上沉积NiCrAlY涂层后,明显改善了合金的抗氧化性.1100℃时,涂层的保护作用不如900℃和1000℃.900℃氧化时,NiCrAlY涂层氧化膜由α-A12O3和Cr2O3组成;1000℃氧化时,氧化初期,NiO、Cr2O3和A12O3 3种氧化物同时生成.随着氧化的进行,不仅氧化膜增厚,而且发生较复杂的反应,氧化膜的相组成发生变化.随着氧化温度升高,涂层和基体之间元素扩散加剧,Ti从基体扩散到涂层表面形成氧化物是导致涂层抗氧化性降低的原因之一.氧化膜从涂层上剥落下来,也导致了涂层抗氧化能力降低.     

用EPR法评价奥氏体不锈钢的敏化程度——材质因素及敏化条件的影响

用电化学方法(EPR 法)研究了不同材料和各种敏化条件对奥氏体不锈钢敏化程度的影响,并采用摸拟贫铬区的 Fe-11%Ni-Cr(6～18%)钢,研究了 EPR 法的特性.发现对不含 Mo 的钢而言,贫铬区的铬含量在16%以下时,就发生再活化溶解,因此,EPR 法比 Strauss 法更灵敏。试验后试样表面的金相观察发现:在晶界或夹杂物周围,首先发生方向性侵蚀点,然后,连结成腐蚀沟.     

灰色系统在缓蚀剂效果评价中的应用

结合灰色系统的建模方法来评价缓蚀剂效果，用灰色 预测GM(1，1)模型可以预测出缓蚀剂缓蚀效果的变化.该方法与线性回归法相比精确度高、使用方便，对缓蚀剂的评价与分析具有很强的实用价值.      

化学镀Ni-Cu-P合金工艺研究

通过实验数据及图表论述了化学镀 Ni- Cu- P的工艺条件 ,探讨了镀液的主要组成成分、镀液的 p H值、施镀时间对镀层中 Ni、Cu、P质量百分含量、镀层的沉积速度的影响 ,总结随工艺参数变化镀层成分变化的趋势及规律     

烟气湿法脱硫系统中热管的耐腐蚀实验研究

通过实验比较碳钢、不锈钢和搪瓷涂层在不同浓度的硫酸中的耐腐蚀性能，得出搪瓷涂层具有非常优秀的耐酸性，说明利用搪瓷的表面技术制作热管在改进空气预热器方面有良好的应用前景.     

钢铁渗铝及渗铝钢的性能

铝原子向钢中的渗透,完全遵守Ｆｉｃｋ扩散定律;同时探讨了渗铝层耐氧化、耐腐蚀、耐磨损的机理。     

钛合金应力腐蚀开裂机理的研究

用微电极法和 pH 试纸法直接测定了 Ti-5 Al-2.5Sn 和 Ti-5 Al-4V 在近中性3.5%wt.NaCl 水溶液中应力腐蚀裂纹顶端溶液的 pH 值,结果在1.7到2.0范围内。模拟实验的结果与上述结果一致。金相跟踪观察证明上述钛合金应力腐蚀裂纹的扩展过程是首先在裂纹前端的塑性区中形成若干小裂纹,然后主裂纹与小裂纹相对扩展并最后连通。用扫描电镜检查了应力腐蚀开裂(SCC)断口形貌。基于这些结果,作者提出并讨论了钛合金 SCC 的模型。     

裂解炉对流段炉管爆裂分析

针对辽阳石化分公司烯烃厂F108裂解炉对流段炉管爆裂破坏进行了分析.结果表明，爆裂原因是由于炉管在高温下长期运行，管壁氧化腐蚀减薄并影响传热，同时管壁金相组织发生变化，使得炉管强度降低所致.     

复合材料参数识别问题的计算方法

提出了一个复合材料性能参数识别问题的计算方法。该方法是通过运用有限元反分析理论和系统辨识技术建立起来的，当给出复合材料结构或者试件的位移测量值后，用所提出的迭代计算方法，可以计算出相关的性能参数。给出了加权最小二乘法的迭代计算公式和误差估计公式。详细讨论了迭代计算中的收敛性问题，并针对二种类型的复合材料板的性能参数进行了模拟计算，计算结果表明，所提出的方法对解决复合材料以及结构的性能参数识别问题是行之有效的     

碳钢土壤腐蚀随季节变化规律

采用试件自然埋藏及土壤环境因素原位连续测试方法 ,研究了在成都中心站土壤中 ,碳钢的腐蚀随季节变化的规律 .结果表明 ,在土壤环境因素变化差异较大的春夏季节交替时 ,碳钢腐蚀率最大 .     

周期式轧管机压下螺丝的可靠性设计

成都无缝钢管厂周期式轧管机是五十年代由国外引进的,投产二十多年来,随着轧管机产量、钢种、规格的不断扩大,轧管机压下螺丝及其传动装置已成为薄弱环节。本文应用概率统计理论对压下螺丝的强度及稳定性进行可靠性计算,为使用和改造提供一种计算依据,同时也可作为同类设备设计参考。