γ-TiAl表面NiCrAlY/Al复合涂层的高温氧化行为

采用磁控溅射和电弧离子镀技术在γ-TiAl合金表面制备NiCrAlY/Al复合涂层,研究了复合涂层对提高γ-TiAl合金抗高温氧化性能的作用机理。经950℃恒温氧化100 h后,涂层表面未发现裂纹和脱落,涂层试样氧化增重值较基体大幅减小。对氧化层进行了SEM、EDS和XRD分析,结果表明无保护涂层的基体γ-TiAl合金表层疏松多孔,无法抵抗高温环境下氧气对基体合金的侵蚀。复合涂层表面的NiCrAlY镀层在氧化过程中形成了Cr2O3,α-Al2O3和β-NiAl相组成的致密防护涂层,阻隔了氧气与基体的接触,中间的Al层为表层持续生成Al2O3提供了Al源。NiCrAlY/Al复合涂层显著提高了基体在950℃下的抗高温氧化性能。     

多弧离子镀Cr涂层对γ-TiAl合金高温氧化性能的影响

采用多弧离子镀技术在γ-TiAl合金表面制备Cr涂层,用SEM/EDS和XRD等手段研究了该涂层对γ-TiAl合金在高温下氧化性能的影响。结果表明,涂层在高温下可形成保护性氧化膜,氧化膜主要分为内外两层,其中外层氧化膜在650℃下主要为Cr2O3,在750℃下为TiO2,在950℃为Al2O3,内层氧化膜均为Ti-Al-Cr的混合氧化膜,Ti-Al-Cr的互扩散层可有效阻止氧向基体扩散,显著提高了γ-TiAl的抗高温氧化能力。     

Ti-Al-Nb三元合金组织对力学性能的影响

通过合金设计的方法分别制备了具有单相(γ-TiAl)组织的合金A、二相(γ-TiAl+α2-Ti3Al)层片组织的合金B和三相(γ-TiAl+α2-Ti3Al+Nb2Al)混合组织的合金C3种Ti-Al-Nb三元合金,通过XRD、EPMA以及SEM等手段确定了这3种合金的组织结构和分布形态,并对这3种合金进行了室温和1173K的拉伸试验。结果表明,合金的显微组织与其性能密切相关,室温下合金B的塑性变形能力好于另外两种合金,这主要是因为α2相的存在降低了合金平均晶粒尺寸,由γ和α2两相构成的层片组织结构以及大量的γ/α2相界面。温度升高可以显著改善合金B的塑性变形能力,合金B在1173K时的拉伸延性达到40.4%,并且断裂方式从室温时的穿晶脆性断裂向1173K时的韧性断裂方式转变,而合金A、C不管在室温还是1173K,都显示出穿晶脆性断裂方式。合金C在室温和高温都很脆,是由于Nb2Al相的出现,降低了(γ+α2)两相层片组织的连续程度。     

ZL101A微弧氧化层腐蚀环境试验后的摩擦性能

对ZL101A进行微弧氧化层的制备,并对微弧氧化后的试样进行了腐蚀性环境试验检测。采用电子扫描电镜、物相分析仪、显微硬度计、高温摩擦磨损试验机等对腐蚀试验前后的材料进行了组织观察分析、硬度测量和摩擦磨损值测定。结果表明,微弧氧化层的组织由α-Al_2O_3、γ-Al_2O_3和少量Al组成,高硬度的陶瓷层表现出良好的耐磨性及较好的抗腐蚀性。     

LF6铝合金表面微弧氧化膜层表征及耐腐蚀性研究

在LF6铝合金表面制备得到了微弧氧化膜层,通过扫描电镜、X射线衍射仪对膜层的微观结构、相结构进行了表征,通过盐雾腐蚀试验和湿热腐蚀试验对防锈铝基体及微弧氧化膜层进行了加速腐蚀试验。结果表明,LF6铝合金表面制备的微弧氧化膜层主要由α-Al_2O_3、γ-Al_2O_3组成,膜层表面呈多孔结构,内部致密。LF6铝合金在盐雾腐蚀条件下表面出现絮状腐蚀产物,产生腐蚀现象,对环境条件的适应能力不能满足要求;微弧氧化样品在加速腐蚀后表面没有发现裂纹,也没有发生明显的腐蚀现象,对环境条件的适应能力较好。     

高低温交替海洋环境Ti6Al4V合金的腐蚀损伤机理

目的 探究高低温交替海洋服役环境中Ti6Al4V合金的腐蚀损伤失效过程,揭示高温氧化、沉积盐膜、频繁启动工作模式耦合作用下合金的腐蚀损伤与退化机理。方法 采用高温氧化、高温氧化-盐雾交替和高温氧化-海水浸泡交替试验方法,对Ti6Al4V合金腐蚀失效行为进行了全面评估;利用X-射线衍射仪(XRD)、X-射线光电子能谱仪(XPS)与扫描电子显微镜(SEM)等微尺度检测分析仪器,全面解析了合金损伤失效过程中表面物相结构、腐蚀产物成分及表/截面形貌特征。结果 650 ℃氧化400 h后,Ti6Al4V合金表面氧化层(TiO2+Al2O3)生长致密且均匀;经50循环高温氧化-盐雾交替试验后,Ti6Al4V合金遭受加速腐蚀损伤,表面存在明显点蚀,氧化层出现分层剥落;经50循环高温氧化-海水浸泡试验后,Ti6Al4V合金腐蚀损伤进一步加速,但氧化层生长迅速,整体增重达5.167 mg/cm²。结论 高温氧化过程中Ti6Al4V合金表面氧化层呈缓慢均匀生长特征,具有优良的抗氧化性。高低温交替工作模式加速了氧化膜快速生长与结构破坏,Cl^‒的浓度对Ti6Al4V合金表面氧化层的降解具有显著驱动作用,且Cl^‒浓度越高腐蚀降解越严重。随着样品表面氧化层的致密性和完整性被破坏,混合盐逐渐侵入氧化层内部,加剧了氯化物的挥发,表明Ti6Al4V合金在高低温交替环境下抗腐蚀性较差。     

Al/Cr复合涂层对Ti2AlNb合金抗热腐蚀性能的影响

目的改善Ti2AlNb合金在高温腐蚀盐环境中的耐热腐蚀性能。方法在Ti2AlNb合金表面通过双层辉光等离子渗铬及磁控溅射镀铝技术制备Al/Cr复合涂层,分析涂层热腐蚀前后的微观形貌和物相组成,并探究涂覆Na2SO4盐膜的试样在不同温度下(750、850、950℃)的热腐蚀行为。结果Al/Cr复合涂层组织均匀致密,且与基体结合良好,厚度约73μm,由表及里依次由Al沉积层、Al/Cr合金层、Cr沉积层、Cr扩散层四部分组成。经不同温度Na2SO4盐热腐蚀后,Al/Cr复合涂层腐蚀程度均显著小于合金基体。涂层试样经750~850℃Na2SO4盐热腐蚀后质量变化较小,850℃腐蚀增重仅0.525 mg/cm^2,而经历950℃、40 h熔盐热腐蚀后失重达到73.571 mg/cm^2,且试样截面出现剥离、脱落现象,Al/Cr复合涂层抵抗热腐蚀能力减弱。结论具有涂层保护的试样抗热腐蚀性能明显优于合金基体。Al/Cr复合涂层在750~850℃Na2SO4盐环境中具有良好的热腐蚀抗力,而更高温度段(850~950℃)的热腐蚀抗力下降。Al/Cr复合涂层在Na2SO4盐环境中良好的抗热腐蚀性得益于涂层中Al、Cr元素氧化形成以Al2O3、Cr2O3为主的混合氧化膜,有效阻碍外界氧气及腐蚀性介质侵入基体。     

2A12铝合金微弧氧化膜电化学腐蚀性能研究

采用微弧氧化技术对粉末冶金制备的2A12铝合金进行表面改性，表征改性层微观结构和相组成，评价改性后2A12铝合金的电化学腐蚀性能。研究发现:微弧氧化处理之后，2A12铝合金表面生成厚度约为80 μm的均匀氧化膜，其主要由α-Al₂O₃、γ-Al₂O₃及非晶组织构成；采用微弧氧化对2A12铝合金表面改性之后，改性层极大程度地抑制合金表面阳极反应和阴极反应的进行，自腐蚀电流密度明显下降，腐蚀速率显著降低，合金电化学腐蚀性能明显提高。     

等温变形对γ-TiAl合金微观组织的影响

通过等温压缩特性及微观组织演变研究，提出了有效的γ-TiAl基合金晶粒细化方法。研究发现，如果γ-TiAl合金锭具有一定的细晶组织便可以在(α2 γ)2相区完成等温变形而不产生裂纹。动态再结晶和静态球化数量的增加是提高γ-TiAl合金变形能力的主要原因。将等温变形的模拟锻件在不同相区进行热处理获得了具有细小尺寸的3种(全片层、近片层和双态)组织。     

后处理对激光沉积制造γ-TiAl合金组织与性能的影响

通过固溶、热等静压+固溶处理对激光沉积制造(LDM)Ti4822合金进行组织结构调整和相比例控制,分析不同激光沉积制造后处理工艺对合金组织和性能的影响。结果表明,经固溶、热等静压+固溶处理两种处理后γ-TiAl合金组织均含有γ、α_2及微量B2相;1260℃热处理后γ-TiAl合金形成典型的双态组织;1330℃热处理后γ-TiAl合金形成近片层组织;1350℃热处理后γ-TiAl合金形成全片层组织;热等静压导致组织内的层片尺寸略有增大。随热处理温度的升高γ-TiAl合金显微硬度逐渐减小,在相同热处理温度下,经热等静压处理后的样品显微硬度提高约5%,热等静压导致合金组织致密度提升的强化效果要高于片层组织粗化引起的弱化效果。