基体喷丸处理对电泳沉积YSZ/(Ni,Al)热障复合涂层显微组织、相变和性能的影响（英文）

采用电泳沉积技术在喷丸处理和未处理的Inconel600高温合金基体表面制备YSZ/(Ni,Al)热障复合涂层,然后进行真空烧结。使用X射线衍射、扫描电子显微镜和电子探针能谱仪分析复合涂层的组成和相变,分析和讨论基体喷丸处理后的YSZ/(Ni,Al)热障复合涂层的显微组织结构和性能之间的关系。结果显示,基体喷丸处理后的YSZ/(Ni,Al)热障复合涂层在1100°C等温氧化100 h后的结合强度和抗氧化增重分别是3.3 N和0.00817 mg/cm~2,而基体未处理的YSZ/(Ni,Al)热障复合涂层的结合强度和抗氧化增重分别为2.6 N和0.00559 mg/cm~2。在能谱分析得出喷丸处理的涂层在等温氧化后出现明显的铬元素从基体向涂层扩散。基体喷丸处理后的YSZ/(Ni,Al)热障复合涂层具有更优异的结合性能和抗高温氧化性能。     

DD90单晶高温合金热障涂层抗氧化及热循环性能

在第三代单晶高温合金DD90上制备热障涂层,采用超音速火焰喷涂(HVOF)制备NiCrAlY+NiCoCrAlTaY双层结构的粘结层,大气等离子喷涂(APS)制备YSZ和MSZ/YSZ结构的陶瓷层。在1150℃抗氧化试验中,YSZ涂层增重量明显高于MSZ涂层。在1200℃热循环250次后,两种涂层没有发生明显相变,MSZ涂层抗烧结性更优异。两种涂层TGO 主要由Al₂O₃及少量尖晶石结构的混合氧化物组成。双层粘结层减少了Al元素向基材的扩散,而Cr元素由于浓度梯度扩散导致拓扑密堆(TCP)相的析出及二次反应区(SRZ)深度的增加。     

NiCrAlY涂层／Ni基单晶高温合金的元素扩散及界面特性

采用磁控溅射方法在Ni基单晶高温合金上沉积NiCrAlY涂层，研究了真空热处理及高温氧化过程中，NiCrAlY涂层／Ni基单晶合金界面显微结构的变化及元素扩散行为。结果表明，原始涂层成分分布比较均匀，各元素分布在涂层／基体界面呈陡然变化。真空热处理时，涂层与基体间发生互扩散，NiCrAlY涂层的显微结构和相结构发生变化：涂层／基体界面区出现互扩散层(内、外扩散层)；出现γ-Ni3Al和α-Cr两新相，导致涂层局部区域富Cr。1000℃氧化200h后，涂层／基体界面区的互扩散层增厚，并且在其下的基体中出现扩散影响层。Ta在涂层中扩散时，置换了部分γ-Ni3Al相中的Al，导致γ相的晶格常数α0增大。     

N5基体与NiCrAlY粘结层界面元素互扩散行为研究

采用EB-PVD技术在镍基合金ReneN5基体表面沉积NiCrAlY粘结层,并对试样进行1000℃不同时间的恒温氧化处理,通过SEM、EDS、XRD研究了基体与粘接层界面元素互扩散行为和反应区的形成机制。结果表明:在1000℃条件下,NiCrAlY粘结层中的Al、Cr元素会向N5基体扩散,形成以β-NiAl和α-Cr相为主的互扩散反应区;而N5基体中的Ni元素则会向NiCrAlY粘结层扩散,形成以γ′-Ni_3Al相为主的二次反应区和以难熔金属为主的TCP相。     

等离子喷涂CuAlNi/hBN涂层与钛合金的界面扩散及表面氧化性能

采用离心喷雾造粒、手工包覆法制备了CuAlNi/hBN(hexagonal boron nitride)复合粉体,并采用大气等离子喷涂技术制备了CuAlNi/hBN复合涂层。采用SEM和EDX对涂层的结构和性能进行了表征,结果表明:CuAlNi/hBN复合涂层为层状结构,涂层和基体间结合良好。700℃时,涂层中的Ni和Cu元素向钛合金基体中进行了少量的扩散,随着温度升高到800℃,涂层中大量的Cu、Al、Ni均向钛合金发生了扩散。在700℃时,涂层表面发生了少量的氧化,随着温度升高到800℃,整个涂层均发生了氧化,涂层表面氧化层从外到内分为两层,外层为Cu+Cu O层,内层为Cu O+Al2O3层。     

真空热处理对Ti6Al4V基体/NiCrAlY涂层体系组织结构及元素扩散行为的影响

采用电弧离子镀(AIP)技术在Ti6Al4V基体表面沉积制备了NiCrAlY涂层. 通过金相观察(OM)、扫描电镜(SEM)与能谱(EDS)分析、 X射线衍射(XRD)分析以及显微硬度测试, 研究了真空热处理对NiCrAlY涂层组织性能的影响, 讨论了Ti6Al4V基体/NiCrAlY涂层界面元素扩散规律. 结果表明: 700.℃真空热处理后, NiCrAlY涂层中开始析出γ′-Ni3Al相, 这提高了涂层的表面硬度; 在700.℃温度下, Ti6Al4V基体/NiCrAlY涂层界面由外至内出现Ni3(Al,Ti)、 TiNi和Ti2Ni中间化合物层, 并随着温度提高, 界面处中间化合物层增厚; 700.℃时, 主要发生了镍、钛元素的扩散, 铬元素在870.℃开始发生扩散. 当温度提高到950.℃后, 由于镍元素大量向Ti6Al4V基体扩散引起涂层的退化失效.     

AZ91D表面Ni-P/Al YSZ复合热障涂层的热震失效研究

目的研究带有Ni-P/Al复合中间层的AZ91D镁合金表面氧化钇稳定氧化锆热障涂层(YSZ TBCs),在400℃水淬热震实验中的失效行为。方法通过化学镀和等离子喷涂(APS)技术,在Mg合金表面制备带有Ni-P和Ni-P/Al中间层的NiCrAlY/YSZTBCs。于400℃水淬热震试验中进行涂层样品的失效行为及机理研究。利用X-射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)及扫描电镜(SEM)等,分析带有Ni-P、Ni-P/Al中间层的YSZ TBCs的物相组成和热震失效前后的显微组织。结果带有Ni-P中间层的YSZ TBCs在平均热冲击循环61次后,涂层表面积的60%发生剥落;带有Ni-P/Al复合中间层的YSZTBCs在平均热冲击循环91次后,整片涂层从基体上剥落分离。微观形貌结果表明,在水淬过程中,水介质进入异种金属界面处,化学性质活泼的Mg合金基体和金属Al均发生电偶腐蚀且前者更甚。在400℃加热-水淬过程中,NiCrAlY粘结层和Mg合金基体由于热膨胀系数不同,层间的热应力不断积累并作用于中间层。在腐蚀应力和热应力共同作用下,Ni-P层和Al层发生断裂,涂层剥离失效。结论 Ni-P/Al复合中间层能有效提高镁合金基体抗氧化能力和抗腐蚀能力,且涂层内热应力明显减小,整个涂层表现出更好的热稳定性,热震寿命有所提高。     

稀土掺杂Nd2O3对YSZ/(Ni,Al)复合涂层组织与性能的影响

目的提高YSZ/(Al,Ni)复合涂层与基体的结合强度和抗高温氧化性。方法采用电泳沉积方法在Inconel600高温合金表面沉积YSZ/(Al,Ni)复合涂层和掺杂稀土Nd_2O_3-YSZ/(Al,Ni)(N-YSZ/(Al,Ni))复合涂层,然后进行真空烧结,最后对制备好的热障复合涂层进行划痕实验和等温循环氧化实验。通过对样品进行等温循环氧化实验,获取不同氧化时间段的复合涂层样品,并通过采用SEM和XRD分别对复合涂层形貌和微观结构进行分析。结果在1100℃等温氧化过程中,未掺杂稀土元素复合涂层的氧化增重速率为0.0057 mg/cm~2,而掺杂钕元素的复合涂层的氧化增重速率为0.0046 mg/cm~2,比未掺杂稀土YSZ/(Al,Ni)复合涂层低。N-YSZ/(Al,Ni)热障复合涂层在等温氧化过程中颗粒较小,裂纹少,表面更加致密,并且发生自愈合现象。真空烧结后的YSZ/(Al,Ni)复合涂层和N-YSZ/(Al,Ni)复合涂层与基体的结合强度大约为4.0 N,在经过氧化100 h后,掺杂稀土的N-YSZ/(Al,Ni)复合涂层的结合强度为3.26 N,未掺杂稀土钕元素YSZ/(Al,Ni)复合涂层与基体的结合强度为2.6 N。N-YSZ/(Al,Ni)热障复合涂层中存在Nd_2Zr_2O_7相和稳定的NiAl_2O_4相,Nd_2Zr_2O_7相具有良好的稳定性以及耐高温氧化性。结论掺杂稀土氧化钕N-YSZ/(Al,Ni)复合涂层,在1100℃、空气氛围下等温氧化过程中发生自愈合现象。随着氧化时间的增加,掺杂稀土元素钕的N-YSZ/(Al,Ni)复合涂层表面的颗粒趋于均匀化,裂纹明显变少,使得涂层更加致密和平整。掺杂了稀土钕元素的N-YSZ/(Al,Ni)复合涂层与基体之间具有更高的结合强度。在1100℃、空气氛围下等温氧化100 h时,掺杂了稀土钕元素的N-YSZ/(Al,Ni)复合涂层与基体的结合强度明显大于YSZ/(Al,Ni)复合涂层,提高了N-YSZ/(Al,Ni)复合涂层的抗剥落性和服役寿命。在1100℃、空气氛围下等温氧化过程中,掺杂稀土元素钕的N-YSZ/(Al,Ni)复合涂层的抗高温氧化性能比未掺杂稀土元素的YSZ/(Al,Ni)复合涂层的抗高温氧化性能显著提高。     

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.     

多层结构热障涂层的抗热震性能

采用电子束物理气相沉积技术(EB-PVD)在镍基单晶合金N5基体上制备了双层热障涂层(粘结层+陶瓷层)和三层热障涂层(粘结层+混合层+陶瓷层),并对2组涂层体系的热循环性能进行1100℃保温5 min水冷的热震实验,采用扫描电镜、能谱仪以及X射线衍射对其微观组织结构进行了分析。研究发现,在粘结层和陶瓷层之间添加的混合层(NiCrAlY+YSZ)能够延缓TGO层的生长,并具有缓解内应力的作用,两者的共同作用使得三层结构的热障涂层表现出更为优异的热匹配性。     

PdY/FeCrAl复合丝材的界面结构和扩散

制备了一种以 FeCrAl 合金为芯层、PdY 合金为覆层的复合材料丝材。用金相显微镜、X射线衍射仪和电子探针仪观察、分析了复合丝材在850℃大气退火不同时间后的界面结构和界面扩散。由于各元素的扩散和相互作用,界面层中有3种新相生成,新相对各元素的界面扩散有很大的影响。Fe、Cr、Al、Pd的扩散层深度ξ和退火时间t遵循如下关系：ξ=k?3 t (k是元素的扩散速度常数)。     

KINETICS OF LIQUID PENETRATING INTO GRAIN BOUNDARY

ＫＩＮＥＴＩＣＳＯＦＬＩＱＵＩＤＰＥＮＥＴＲＡＴＩＮＧＩＮＴＯＧＲＡＩＮＢＯＵＮＤＡＲＹ￥Ｃｈｅｎ，Ｋａｎｇｈｕａ；Ｈｕａｎｇ，Ｂａｉｙｕｎ（ＰｏｗｄｅｒＭｅｔａｌｌｕｒｇｙＲｅｓｅａｒｃｈｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉ...     

金刚石表面镀钛及界面微结构的研究

本文研究了应用真空微蒸发镀方法实现了金刚石表面镀钛.X-射线衍射分析表明:镀钛层物相为TiC和Ti,反应形成的界面结构层次为:金刚石-TiC-Ti.TiC层一般厚度在几百到上千埃,镀Ti层总厚度大约150 nm-200 nm.根据金刚石、TiC和Ti的晶体结构特点,应用结构对应原则,创建了金刚石/TiC/Ti共格界面模型.金刚石和TiC之间的共格界面为:(111)金刚石∥(111)TiC,C原子的周期性对应关系为:6 ×0.252 nm≈5×0.304 nm,C原子错配率为0.526%;金刚石和TiC界面间的C原子形成垂直的键、偏斜的键和桥式三中心键.六方结构α-Ti的和面心立方的TiC之间的共格界面为:(1000)α-Ti∥(111)TiC,形成垂直键,Ti原子错配率为0.66%.     

一种内生复合板弱界面结合强度的测试方法

提出了一种利用拉伸法和剪切法测定内生复合板钢板弱界面拉伸强度及剪切强度的测试方法.该方法具有测试简单、数据准确的特点.     

MICROSCOPIC KINETICS OF NON-EQUILIBRIUM SOLIDIFICATION

Theoretical model for non-equilibrium solidification is constructed with consideration of diffuse interface and muliphase fhctuation.It can be degenerated to A(?)i(?) continuousgrowth model in the case of mono-atomic approximation.For large underecooling, thechange of heat eapacity should not be neglected and it usually gives an increase in the inter-face partition coefficient.Solute trapping may happen at a rather slow growth rate com-pared with that predicted by other models,because the undercooling and structural relaxa-tion ahead of the S/L interface lowers the interfacial diffusivity to a great extent. Phasefluctuation has two contending effects,decrease in energy barrier and increase in atomicdragging,therefore exerts dual influences on the partition coefficient.     

钛合金非氧化热喷涂金属钼涂层界面冶金特征

对TA7钛合金以氩气保护等离子热喷涂金属钼，并进行保温扩散处理得到的涂层界面微观结构用金相显微镜、扫描电镜、电子探针、X射线衍射等分析手段做了较详细的分析。结果表明，采用亚音速等离子热喷涂金属钼可得到致密、基本无层状结构的涂层；界面附近合金元素的相互扩散可促进形成冶金结合，并对钛合金近界面组织结构产生一定的影响。     

铝-镁合金磁脉冲焊接界面形貌研究

采用不同的焊接工艺参数对1060铝合金与AZ31镁合金进行磁脉冲焊接试验。结合铝-铝界面形貌,对比探讨磁脉冲铝-镁异种金属焊接接头界面波特征。通过SEM/EDS、纳米压痕试验,着重研究界面"熔化区"的产生机理、分布特点以及此区域的硬度变化。试验结果表明:界面呈不规则的波状结合方式,嵌入镁层的界面波远大于铝层;在"熔化区"会生成脆硬的第二相,此相分布在Al基一侧。通过调整适当的焊接工艺参数可避免此"熔化区"产生。     

抗辐照损伤金属基纳米结构材料界面设计及其响应行为的研究进展

在高能粒子辐照条件下,金属基结构材料内部会出现不同类型的缺陷,这些辐照诱导缺陷的大规模聚集会造成损伤,降低材料的结构稳定性,从而严重影响结构材料的力学和物理性能。通过材料设计的手段引入界面充当缺陷陷阱,可通过对辐照诱导缺陷的分离、吸收和湮灭,有效减轻材料的辐照损伤。纳米结构材料由于含有高密度界面,其辐照损伤行为的研究于近20年快速发展,且界面能被证实是影响界面调控辐照损伤的重要因素。本文聚焦金属基纳米结构材料,围绕界面设计,详细阐述了低能和高能界面设计下,不同结构类型的界面对辐照损伤的影响及界面响应行为的研究进展,为进一步实现界面结构优化,平衡界面能、界面结构稳定性及良好辐照抗性之间的关系提供理论基础和科学依据。最后,基于前述界面设计的思想,总结了近年来发展的碳/金属界面设计及抗辐照损伤的研究进展,展望了未来先进抗辐照金属基纳米结构材料的设计和发展。     

熔体过热处理对定向凝固界面形态及稳定性的影响

介绍了固液界面形态及稳定性的判据,即成分过冷理论和绝对稳定理论;简述了国内熔体过热处理的研究;详细阐述了熔体过热处理影响定向凝固界面形态及稳定性的现象及理论研究.并对今后熔体过热处理在定向凝固技术中的研究方向作了展望.     

Hot-roll bonding of Al-Pb bearing alloy strips and hot dip aluminized steel sheets

In this paper, the basic bonding mechanism between two materials of practical importance is identified. One of the materials is carbon steel, which has been aluminized on its surface by immersion in molten aluminum. This step produced a Fe-Al intermetallic compound layer. The other material is an Al-Pb alloy (a bearing material). The two materials were hot roll bonded together. It was found that the Fe-Al intermetallic compound broke into discontinuous blocks during the hot rolling operation. The block of intermetallic compound remained bonded to the steel. The overall bond between the Al-Pb strip and the steel strip resulted from two different bonds. The Al-Pb strip and the Fe-Al intermetallic compound (this is called the “block bond” in this paper) and the Al-Pb strip and the bare steel surface in the area where the block separated from the steel substrate (this is called the “blank bond” in this paper). The effects of dipping time and thickness of the intermetallic layer as well as the fractional amount of blank interfaces on the interfacial bonding strength were investigated. The total bonding strength mainly depended on that of blank interfaces and the area fraction of blank interfaces. There was a linear relationship between total bonding strength and fraction of blank interfaces. The bonding strength of blank interfaces was four times as high as that of the block interfaces. The fraction of blank interfaces increased with increasing intermetallic thickness values below 73 μm and decreased beyond 73 μm.