5083铝合金微弧氧化膜的制备及腐蚀特性

以硅酸盐溶液为电解液,测量了5083铝合金微弧氧化膜的生长曲线.分析了氧化膜的结构、成分和相组成,并通过盐雾腐蚀试验、动电位极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)测量,评估了微弧氧化表面处理前后试样的腐蚀特性.微弧氧化初期,电流密度快速下降,膜层主要是向外生长,膜层粗糙度快速增加.氧化30 min后电流密度逐渐降低,膜层逐渐变为向内生长为主.5083铝合金微弧氧化膜由γ-Al2O3和少量莫来石相(3Al2O)3·2SiO2)组成,莫来石主要分布在膜外层中.微弧氧化表面处理的5083铝合金腐蚀电流密度减小2个数量级,电化学阻抗模值|Z|增加,耐腐蚀性能得到了显著的改善.此外,由EIS图谱证实,内层膜致密性对微弧氧化膜耐蚀性起决定作用.     

铝合金表面微弧氧化陶瓷层耐磨性

利用微弧氧化技术在7075铝合金表面形成微弧氧化陶瓷膜层,通过SEM、XRD手段分析了微弧氧化陶瓷层的显微结构、表面形貌和相组成,并在HIT-Ⅱ摩擦磨损试验机上测试了陶瓷膜层的摩擦学性能.结果表明:7075铝合金表面的微弧氧化陶瓷膜层由疏松层、致密层构成,其相组成主要是α-Al2O3和γ-Al2O3两相;氧化陶瓷层与基体结合良好,厚度为25～45μm,表面硬度可达到1900HV0.1左右;微弧氧化表面处理技术可以显著提高铝合金的表面耐磨性,在与GCr15钢球对磨时,膜层具有较低的磨损率,但摩擦因数相对较高.     

2A06铝合金表面微弧氧化陶瓷层摩擦学特性

采用微弧氧化技术,以硅酸盐为主要电解液,在2A06铝合金表面制备出高硬度、高耐磨性的微弧氧化陶瓷膜。用扫描电镜观测膜层的显微结构,用X射线衍射分析其相组成,并对膜层进行耐磨损和抗冲蚀试验。结果表明,氧化时间越长,2A06铝合金表面陶瓷层越厚,陶瓷层粗糙度也越高。陶瓷层由过渡层、致密层和疏松层组成。过渡层与基体和致密层结合紧密。致密层的相组成主要为α-Al2O3、γ-Al2O3,疏松层的相组成主要为α-Al2O3、γ-Al2O3以及Al6Si2O3。致密层中的α-Al2O3相的含量远高于疏松层。从试样边缘到试样中心硬度逐渐降低,最高硬度出现在试样表面边缘向内5～20 mm处,平均HV硬度可达20.96 GPa。2A06铝合金的耐磨性比较差,磨轮转速从100 r/min增至400 r/min时,磨损量不断增加且呈线性分布。微弧氧化制备的陶瓷层磨损量在磨损开始时(100 r/min)稍高,磨轮转速到600 r/min时磨损量趋于稳定,磨轮转速到1600 r/min时磨损量仍然呈现较低水平。陶瓷层的冲蚀体积损失率也远低于2A06铝合金基体。     

Na2ZrF6-KoH中微弧氧化2024铝合金陶瓷膜

为了提高2024铝合金的表面硬度和耐磨损性能,采用微弧氧化法在Na2zrF6-KOH溶液中使2024铝合金表面形成氧化物陶瓷膜.分别用扫描电镜、电子探针及X射线衍射研究了陶瓷膜的组织形貌、元素分布和相组成.结果表明随氧化时间的增加,阴阳极电压逐渐增加,且阴极电压低于阳极电压;厚约20μm的膜可分为致密层与琉松层;相对致密均匀的膜层主要由α-Al2O3,γ-Al2O3和少量的非晶相物质组成电解液所含元素zr,进入到膜层中,表明电解液组元剧烈参与微弧氧化反应;陶瓷膜的平均硬度约为16 GPa,分布在距界面10μm附近.     

电流密度对ZL108钨酸钠改性微弧氧化膜特性影响

在不同电流密度下制备了ZL108 Na2WO4改性微弧氧化膜,研究了电流密度对Na2WO4改性微弧氧化膜特性的影响。利用扫描电镜(SEM)观察氧化膜表面形貌,能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)以及X射线光电子能谱(XPS)分别测试了氧化膜截面元素分布、相组成以及W的化合价,极化曲线测试了耐蚀性。结果表明,随电流密度增大,微弧氧化膜由致密变为多孔,微孔数量增加、尺寸变大,膜层增厚。膜层中W、O含量增加,Al含量下降。微弧氧化膜由γ-Al2O3、Al和Si 3个相组成,W元素在膜中主要以WO3形式存在。微弧氧化膜的耐蚀性随电流密度增加而提高。     

6061铝合金微弧氧化膜的组织及热震性能

利用微弧氧化方法在6061铝合金上制备陶瓷膜.采用扫描电镜和X射线衍射仪研究了氧化膜的截面组织、成分和相结构,并用划痕法和热震试验评价了膜层与铝基体结合状况.结果表明微弧氧化膜由致密层和疏松层组成,氧化膜主要相组成为γ-Al2O3、α-Al2O3和SiO2非晶相.划痕压力为55N时50μm膜层开始被破坏.热震试验结果表明,50μm膜层样品经过500℃→水淬50次循环后无变化.膜层越薄,抗热震性能越好,膜层表面抛光有利于提高微弧氧化膜的热震性能.     

铝合金表面微弧氧化Cr2O3复合膜层的制备及表征

在微弧氧化液中添加Cr2O3微粒对6063铝合金进行微弧氧化,研究了电解液中Cr2O3的浓度和各项工艺参数对复合膜层膜厚及表面形貌的影响,并用SEM,EDS等手段对复合膜层的微观形貌及组成进行了表征。结果表明:膜层厚度及Cr2O3的复合量均随着溶液中Cr2O3的含量、电流密度、微弧氧化时间的增加而增加,电解液的pH值对复合沉积量也有影响;复合膜层表面含有大量Cr2O3微粒,且Cr2O3微粒已沉积到了氧化膜内部。     

石墨烯纳米片对D16T铝合金微弧氧化膜层结构与性能的影响

目的研究石墨烯纳米片对D16T铝合金耐磨耐蚀性的影响,为铝合金表面微弧氧化处理技术在油气领域的应用提供理论依据。方法利用微弧氧化技术在含与不含石墨烯的电解液中在D16T铝合金表面制备微弧氧化膜层,采用XRD、SEM、EDS分析了膜层相结构和表面形貌,测试了膜层的粗糙度和显微硬度,通过摩擦磨损和电化学实验研究了石墨烯纳米片对D16T铝合金微弧氧化膜耐磨性和耐蚀性的影响。结果微弧氧化膜层主要由α-Al2O3和γ-Al2O3相组成,石墨烯的添加使Al2O3相的衍射峰值和衍射峰的数量增加,Al衍射峰明显降低;膜层表面平整,表面熔融颗粒较少,表面有大块团聚物堆积。膜层由外部疏松层和内部致密层组成,疏松层微孔数量和微裂纹较少,膜层厚度稍有增加,致密层厚度由不含石墨烯时的0.6μm增至1.6μm。含石墨烯的膜层容抗弧半径明显增加,Bode图中低频阻抗值由5×10^5Ω·cm^2提升至106Ω·cm^2,疏松层电阻由1.57×10^5Ω·cm^2增至1.98×10^5Ω·cm^2,致密层电阻由3.07×10^5Ω·cm^2提升至1.24×106Ω·cm^2;膜层自腐蚀电位由-0.53 V提高至-0.41 V,自腐蚀电流密度由3.15×10^-7 A/cm^2降低至3.97×10^-8 A/cm^2;膜层质量磨损量明显降低,摩擦系数减小,耐磨性增加。结论石墨烯纳米片通过放电通道进入膜层填充膜层中的孔和裂纹,部分石墨烯形成团状覆于膜层表面,使膜层更加平整、致密,膜厚增加,膜层耐磨性和耐蚀性得到明显提升。     

ZL系列铸铝合金的微弧氧化

对含硅量为 8 %～ 12 %的ZL系列铸铝合金的微弧氧化工艺条件、膜层结构以及成膜过程进行了研究。结果表明 :采用不对称交变电压和在以硅酸钠为主要成分的复合电解液体系中 ,铸铝合金表面可获得一层性能优异的微弧氧化膜层。电子能谱 (EDS)和X射线衍射 (XRD)分析结果表明微弧氧化膜主要由Al,Si和O元素组成 ,膜的相结构主要为 η Al2 O3 ,α Al2 O3 和SiO2 ,并含有γ Al2 O3 和Mg ,W ,Cu等元素的氧化物。扫描电镜 (SEM)分析表明微弧氧化膜由致密层 (内层 )和疏松层 (外层 )构成 ,疏松层表面存在许多气孔 ,而致密层完整光滑 ,具有较高的显微硬度和优异的耐磨耐蚀性能     

7475铝合金微弧氧化后表面-界面能谱扫描分析

利用微弧氧化法在7475铝合金表面制备一层氧化膜,通过SEM、EDS、XRD等手段对其表面-界面形貌、化学元素组成和物相进行了分析,采用能谱仪对表面和结合界面进行了面扫描和线扫描分析,并用划痕法表征了氧化膜界面结合强度。结果表明,微弧氧化后7475铝合金表面形成一层粗糙多孔的氧化膜,其组成元素与氧化膜表面的物相相应分布;O原子以扩散形式与Al原子原位生长形成Al_2O_3,主要由α-Al_2O_3、γ-Al_2O_3组成,Si原子在表面氧化形成富集的Si-Al-O相;氧化膜厚度约为50μm,由间隙层、致密层和膜-基过渡层组成,与基体的界面结合强度为71.05 N。     

等离子喷涂 NiCoCrAlY / Al2 O3 高温固体润滑耐磨涂层的抗氧化性能研究

目的研究等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3高温固体润滑耐磨涂层在850℃时的高温抗氧化性能和抗氧化机理。方法采用喷雾造粒、化工冶金包覆技术制备NiCoCrAlY/Al2O3复合粉体,并采用等离子喷涂技术在45#钢表面制备NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层。采用SEM和XRD研究粉体和涂层的显微结构和物相组成,并采用马弗炉研究复合涂层在850℃的恒温氧化动力学曲线,通过研究氧化96 h以后涂层表面的组织形貌,探讨NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层的抗氧化机理。结果 NiCoCrAlY合金层均匀致密地包覆在Al2O3颗粒的表面,包覆层厚度约为3~5μm。复合粉体的主要组成为Al2O3相和NiCoCrAlY合金相,没有其他杂质相的存在。等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层氧化动力学曲线分为大斜率直线、抛物线和系数几乎为0的抛物线等3个阶段。氧化96 h以后,涂层的氧化质量增量为4.9 mg/cm2左右,表面形成了一层连续的氧化物保护膜,经EDX分析,氧化膜层主要由Al,O,Cr和Ni组成。结论等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层具有良好的高温抗氧化性能,涂层中Ni,Cr,Al的氧化以及硬质相Al2O3的加入是涂层抗氧化的主要原因。     

发动机排气门新型抗高温氧化涂层研究

目的提高排气门材料21-4N合金的抗高温氧化腐蚀性能和抗开裂剥落性能,提高排气门的服役性能,延长使用寿命。方法利用两步循环喷雾热解技术在21-4N合金表面制备(Al_2O_3-Y_2O_3)/YSZ层状陶瓷复合涂层,通过扫描电镜和能谱对涂层形貌和成分进行分析,通过循环氧化腐蚀实验评价涂层的抗高温氧化腐蚀性能和抗开裂剥落性能,通过划痕测试来评价涂层的结合强度。结果该层状复合涂层厚度均一、结构致密清晰,在900℃高温循环氧化100 h的实验中,该涂层样品的质量增加量和剥落量分别为0.3025和0.06 mg/cm~2,远低于无涂层21-4N合金的质量增加量和剥落量,具有优异的耐高温氧化腐蚀性能。该复合涂层的膜基结合力达到40 N,远高于21-4N合金表面氧化膜的结合力,能够满足排气门实际应用工况要求。结论采用两步循环喷雾热解技术在21-4N合金表面制备的(Al_2O_3-Y_2O_3)/YSZ层状复合涂层,能够有效提高排气门材料的抗高温氧化腐蚀性能,并具有优异的结合力。     

Microstructure Analysis of Initial Alumina of Pt-Modified Aluminide Coatings on Ni-Based AlloyEI北大核心CSCD

NiPtAl coatings are widely used as overlaying coatings besides bondcoats for thermal barrier coating (TBC) systems within high temperature environment. Oxidaiton behavior of NiPtAl coatings is mainly contribution for the failure of TBC systems or overlaying coatings. An initial oxide layer growth characteristics play a key role in extending lifetime of TBC system or overlaying coatings. In this work, the oxidation experiments of the Pt modified aluminide coating on CMSX-4 Ni-based alloy were carried out at 1150 degrees C for 1 h in 80% Ar+20%O-2. The microstructures of oxide on the NiPtAl coatings are studied by OM, SEM, TEM and Raman spectroscopy. The results indicated that the oxide layer on the NiPtAl coatings included stable and met-stable Al2O3 after 1 h oxidation, and part of spalled oxide layer as well as pores within the oxide layer. The 0.5 mu m thickness whisker-like theta-Al2O3 could form on NiPtAl coating during the initially oxidation stage. At the initial oxidation stage theta-Al2O3 fastly grew which resulted beta-NiAl to gamma'-Ni3Al transformation. The Pt particles formed on the inter-surface between alpha-Al2O3 and theta-Al2O3 layer due to a less Pt solid solubility in gamma'-Ni3Al compared to beta-NiAl in the coating. Fast growth of initial Al2O3 could induce pores formation within the alumina layer. The pores and stress due to oxidation and phase transformation could decrease the alumina adherence, and at last result in the oxide spallation.     

钛铝基合金渗硅层结构及抗高温氧化性能初探

研究了钛铝基合金固体渗硅后的渗层结构、抗高温循环氧化性能。结果表明：钛铝基合金固体渗硅后表层形成主要由Ti5Si3、Al3O3和Al3Ti、TiSi2、Si构成的复合渗层，该复合渗硅层有效阻止了高温氧化过程的进行，显著提高了钛铝基合金的抗高温循环氧化能力。     

Oxidation Performance and Interdiffusion Behavior of a Pt-Modified Aluminide Coating with Pre-deposition of Ni

To refrain the interdiffusion of elements while holding good oxidation resistance,a(Ni,Pt)Al/Ni composite coating was prepared by sequential treatments of electroplating Ni and Pt and successive gaseous aluminization.In comparison with normal(Ni,Pt)Al coating,high-temperature performance of the composite coating was evaluated in isothermal oxidation test at 1100℃.Both the two coatings exhibited good resistance against high-temperature oxidation,but the interdiffusion of elements between composite coating and single-crystal(SC) superalloy substrate was greatly relieved,in which the thickness of secondary reaction zone(SRZ) and the amount of precipitated topologically close-packed phase in the SC alloy matrix were significantly decreased.Mechanisms responsible for delaying rate of coating degradation and SRZ growth/propagation are discussed.     

GH4169表面电火花沉积NiCrAlY涂层的制备

采用电火花沉积技术在GH4169合金上制备不同铝含量的NiCrAlY涂层，通过真空退火处理高铝的NiCrAlY涂层厚度.测试电火花沉积涂层的增重曲线，用扫描电子显微镜观察涂层的组织，用X射线分析仪测试涂层的物相组成，研究退火以及不同涂层的元素含量对NiCrAlY涂层组织的影响规律.结果表明,高铝含量的NiCrAlY涂层存在涂覆极限厚度；退火处理后再次涂覆可进一步增加涂层厚度.在四次涂覆+退火后涂层达到极限厚度，厚度约为45 μm.低铝含量的NiCrAlY涂层没有涂覆到极限厚度.对高铝含量的NiCrAlY涂层XRD结果表明,退火前主要物相为NiAl，退火后出现Ni3Al，涂层可以继续涂覆.低铝的NiCrAlY涂层物相为Ni3Al，没有涂覆极限.和NiAl相比，Ni3Al和GH4169的线膨胀系数接近，使含有Ni3Al相的涂层能够继续涂覆.     

Structure and tensile／wear properties of microarc oxidation ceramic coatings on aluminium alloy

Thick and hard ceramic coatings were prepared on the Al-Cu-Mg alloy by microarc oxidation in alkali-silicate electrolytic solution. The thickness and microhardness of the oxide coatings were measured. The influence of current density on the growth rate of the coating was examined. The rnicrostructure and phase composition of the coatings were investigated by means of scanning electron microscopy, energy dispersive spectroscopy, and X-ray diffraction. Moreover, the tensile strength of the AI alloy before and after microarc oxidation treatment were tested, and the fractography and morphology of the oxide coatings were observed using scanning electron microscope. It is found that the current density considerably influences the growth rate of the microarc oxidation coatings. The oxide coating is mainly composed of α-Al2 O3 and γ-Al2O3, while high content of Si is observed in the superficial layer of the coating. The cross-section microhardness of 120μm thick coating reaches the maximum at distance of 35μm from the substrate/coating interface. The tensile strength and elongation of the coated AI alloy significantly decrease with increasing coating thickness. The rnicroarc oxidation coatings greatly improve the wear resistance of AI alloy, but have high friction coefficient which changes in the range of 0.7-0.8. Under grease lubricating, friction coefficient is only 0. 15 and wear loss is less than 1/10 of the loss under dry friction.     

Evaluation of aluminide diffusion coatings for thermal cyclic oxidation protection of a nickel‐base superalloy

Active element modified aluminide diffusion coatings on IN738 substrates were produced by a new route using continuously cast, aluminum alloy wires consisting of Al‐Y, Al‐Ce, Al‐La and Al‐Si‐Y. The cast wires were used as evaporation sources for ion‐vapour deposition followed by diffusion heat treatments to form nickel aluminide coatings. In order to examine the oxidation resistance of these coatings at elevated temperatures, thermal cyclic oxidation experiments were carried out in air at 1050°C. While all coatings were found to provide significant protection, the Al‐La modified coatings provided the greatest resistance to cyclic oxidation. On the other hand, with coatings based on Al‐Si‐Y alloys, while silicon has a strong ability to reduce the outward diffusion of aluminum, the adverse effect of silicon on mechanical properties of the coating, together with the formation of volatile silicon monoxide, led to catastrophic localized oxidation of the protective coatings.     

LY12铝合金微弧氧化涂层组织结构对基体疲劳性能的影响

在硅酸盐体系电解液中于铝合金表面制备出不同厚度的微弧氧化涂层,研究涂层厚度对基体疲劳寿命的影响,并揭示疲劳损伤机制.采用XRD、SEM、EDS等分析手段分析涂层的物相与组织结构.用810 Material Test System 疲劳试验机评价涂层试样的疲劳寿命.结果表明,铝合金微弧氧化涂层主要由γ-Al_2O_3和a-Al_2O_3组成,涂层内层致密,表面多微孔.随氧化时间延长,涂层厚度增大,但表面粗糙度增加.疲劳测试结果表明,微弧氧化涂层会降低基底铝合金的疲劳寿命,涂层厚度增加,疲劳寿命下降显著.相对于基体铝合金,涂层厚度为10,18,30 mm的试样,疲劳寿命分别下降了4.4%,8.5%,32.2%.疲劳断口分析认为,涂层局部过度长入基体产生缺陷部位,在循环载荷作用下,容易产生应力集中,从而萌生疲劳源,使铝合金的疲劳寿命下降.     

铝合金微弧氧化过程的特性研究及机理分析

在硅酸钠和氢氧化钾电解液中利用微弧氧化方法,在2024铝合金上制备了陶瓷膜层.测定了膜层的厚度,考察了微弧氧化过程中放电参数及形成陶瓷膜速率的规律,用X射线衍射仪(XRD)观察分析了其成分及组成,对陶瓷膜的摩擦性能进行了研究,推断了在电极上发生的反应,对陶瓷膜的成膜机理进行了分析.结果表明,随着时间的进行,阴阳极电压逐步升高,开始时膜厚增加较快,以后逐渐变慢,膜层厚度随时间变化不是简单的线性关系.陶瓷膜内含有γ-Al2O3和α-Al2O3相,膜层内外两相含量差异较大,主要是由于冷却速率不同的原因.陶瓷层表面经历了一个熔融、凝固和冷却的过程.陶瓷层由内向外可以分为过渡层、致密层和疏松层,陶瓷膜与基体的结合非常牢固,属于冶金结合.溶液内的Si、K元素和基体内的合金元素Cu在陶瓷膜中都有存在,阴极成分Fe也存在于陶瓷膜中,放电通道中在高的能量密度下生成了Si-Al-O三重复杂化合物.