Nb-Ti-Al合金及其硅化物涂层的高温氧化行为

采用电子束和真空自耗电弧熔炼法制备Nb-40Ti-7Al(质量分数,%)合金,利用料浆熔烧法在合金表面制备Si-Cr-Ti涂层,研究在1 400℃下合金与涂层的氧化行为。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)及电子探针微区分析(EPMA)研究基体与涂层氧化前后的组织形貌变化及成分分布。结果表明:Nb-40Ti-7Al合金在1 400℃氧化1～11 h后,氧化产物均主要为TiNb2O7、TiO2、Al2O3;氧化前,涂层主要由(Nb,Ti,Cr,Al)Si2主体层与(Ti,Nb,Al)5Si3过渡层组成,高温氧化后涂层表面形成含有Al2O3、TiO2的SiO2阻挡层;合金与涂层的氧化行为均遵循抛物线规律,合金在1 400℃氧化11 h的单位面积质量增量为161.98 mg/cm2,而涂覆涂层后单位面积质量增量降至9.56 mg/cm2,表明Si-Cr-Ti涂层具备良好的高温抗氧化性能。     

Nb元素对粉末冶金TiAl基合金高温氧化行为的影响

采用等离子旋转电极法制备Ti-47Al-2Cr-0.2Mo,Ti-50Al-2Nb-0.3W和Ti-45Al-7Nb-0.3W(元素含量均为原子分数,%)3种预合金粉末,再通过热等静压制备成块体合金,在950℃空气环境中进行合金的高温氧化实验,并利用扫描电镜(SEM)观察与分析合金氧化后的表面形貌以及截面的元素面分布,用X射线衍射(XRD)分析氧化膜的相组成,研究Nb元素及其含量对Ti Al基合金高温氧化行为的影响。结果表明:Nb元素的添加可提高粉末冶金Ti Al基合金的抗氧化性能,这3种合金中Ti-45Al-7Nb-0.3W合金的抗氧化性能最好,经过80 h氧化后质量增量仅为2.484 mg/cm2,为不含Nb合金的12.44%,并且氧化膜整体厚度最薄,最厚的地方氧化膜厚度约为8.3μm。该合金表面形成连续致密的Al2O3氧化层,氧化膜从外向内依次为TiO2层/Al2O3层/(Ti,Nb)O2层/富Al和Nb层。     

硅化物涂层对Nb?Ti?Al合金力学性能的影响

采用真空电弧炉熔炼法制备低密度Nb?Ti?Al合金铸锭,利用料浆烧结法在铸锭表面涂覆Si?Cr?Ti复合硅化物涂层,使用万能电子拉伸试验机对合金试样和涂层试样进行力学性能测试,研究硅化物涂层对试样力学性能的影响。结果表明,与合金试样相比,涂覆涂层后的低密度铌合金室温力学性能（抗拉强度、屈服强度及延伸率）显著下降。为进一步研究涂覆涂层合金力学性能下降的原因,采用扫描电子显微镜和能谱仪对合金试样和涂层试样进行显微组织观察、涂层/基体界面成分分析及C含量（质量分数）测定。结果表明,涂层试样力学性能下降的主要原因包括涂覆涂层后合金晶粒显著长大,合金中强化元素Al的向外扩散,脆性相Nb₃Al的形成以及Si?Cr?Ti涂层对合金产生的“渗沉效应”。     

TiN/Cr涂层锆合金包壳高温氧化与抗热冲击性能研究

为了研究TiN/Cr涂层锆合金的高温氧化性能和抗热冲击性能,采用磁控溅射制备了TiN/Cr涂层锆合金样品,分别开展高温氧化和抗热冲击性能试验,并对高温氧化和抗热冲击后的样品微观结构、物相及结合强度等进行表征。结果表明磁控溅射制备的TiN/Cr双层涂层之间存在明显界线,样品表面存在类圆形的团聚凸起,但涂层结构致密,无裂纹和孔隙等缺陷。高温氧化后,表面Cr涂层部分被氧化为Cr₂O₃,呈不规则的多面体结构,中间TiN涂层中Ti原子向表面扩散,与O结合形成TiO₂,呈长条状结构,且Cr₂O₃聚集区域呈鼓泡状。在涂层与基体界面处,向内扩散的Cr原子和向外扩散的Zr原子形成约5μm厚的Cr-Zr扩散层。同时,O原子持续向样品内部扩散,与基体中Zr原子结合形成ZrO₂。虽然TiN/Cr涂层锆合金的氧化增重小于无涂层锆合金,且样品保持相对完整,但是由于O原子的持续扩散,内部锆合金被氧化,说明TiN/Cr涂层无法为锆合金提供良好的长时抗高温氧化性。热冲击试验后,表面涂层依然...     

热压法制备的(Mo1-xMbx)5Si3合金组织及抗腐蚀性能

以Mo粉、Nb粉、Si粉为原料,采用热压法制备(Mo<,1-x>Mb<,x>)<,5>Si<,3>(x=0,0.2,0.4)难熔金属硅化物合金,利用电化学测试及盐酸浸泡腐蚀实验,研究该合金在浓度为1 mol/L的HCl溶液中的腐蚀行为以及Nb含量对合金组织和耐蚀性的影响.结果表明,随Nb含量增加,(Mo<,1-x>Mb...     

料浆烧结法制备改性Si-Cr-Fe高温抗氧化涂层的研究

采用料浆法在铌合金表面制备了Ge改性的Si—Cr-Fe系高温抗氧化涂层，分析了涂层氧化前后的表面和截面形貌、组织成分、相的分布等。将两次加涂后的涂层与一次加涂后的涂层形貌、组织和抗氧化性能进行了对比。结果表明：C-103铌合金表面的Si—Cr-Fe料浆熔烧涂层中，主体层是较致密的复杂硅化物相（Cr，Fe，Ge，Nb）Si2；扩散过渡层是致密的（Cr，Fe，Ge，Nb）5Si3相和少量（Cr，Fe，Ge，Nb）Si2的混合物；二次熔烧的涂层比加涂一次的涂层系统表面组织较均匀、致密，具有更宽的过渡层，对提高涂层的高温抗氧化性能有利；过渡层可有效阻止裂纹的进一步扩展，从而提高涂层的高温抗氧化性能。     

钽钨合金高温抗氧化复合涂层制备研究

钽钨合金具有高熔点、高热强性和良好的加工性能,是航天飞行器关键高温部件的主要结构材料,但在高温工作环境中易发生氧化,必须在合金表面制备高温抗氧化涂层加以防护。本文采用料浆熔烧法,在Ta10W合金表面制备高温抗氧化复合防护涂层,通过涂层制备,性能测试,SEM对涂层的微观形貌分析,对涂层特性及工作机理进行研究。结果显示制备的Ta10W合金复合涂层1800℃静态抗氧化寿命25h,1950℃静态抗氧化寿命5h。涂层与基体结合良好,高温条件下涂层对基体形成了良好的保护,产品在超音速飞行器中得到了应用。     

抗高温蒸汽氧化ZrC/Cr复合涂层制备与性能研究

采用预制涂层粉末方式在锆合金表面激光熔覆涂层,成功制备出了不同成分配比的ZrC/Cr复合涂层管。涂层厚度90-120μm,组织均匀致密,与基体结合良好。对涂层管进行高温蒸汽氧化试验,结果发现,ZrC/Cr复合涂层抗高温蒸汽氧化性能受成分配比影响显著,ZrC与Cr粉末配比为1:4的复合涂层在1204℃高温水蒸气环境中表现出了良好的抗高温水蒸气氧化性能,氧化增重约为无涂层锆合金包壳管氧化增重的一半。     

Q235钢表面氩弧熔覆MoNiSi/Ni_3Si金属硅化物复合涂层组织与性能研究

以Mo粉、Si粉、Ni粉为原料,采用氩弧熔覆技术在Q235钢基材表面原位合成了MoNiSi/Ni3Si金属硅化物复合涂层,分析和测试了涂层的显微组织、显微硬度和耐磨性.结果表明:在Q235钢表面成功制备了以MoNiSi/Ni3Si为基体,以金属硅化物MoNiSi为增强相的复合涂层.性能分析结果表明:涂层的显微硬度可达1 000HV,涂层耐磨性较基体提高12倍.     

两种镍基合金涂层抗高温氧化性能研究

对自行研制的新型高铬镍基合金 (w(Cr) >40 % )涂层和传统的镍铬合金 (Ni70Cr30 )涂层在 6 5 0℃和80 0℃下的高温氧化动力学规律进行了研究。采用配有能谱分析仪的扫描电镜以及X射线衍射仪等对氧化产物的形貌和相组成等进行了分析。两种镍基合金涂层均表现出较好的抗高温氧化性能 ,尤其是由新型高铬合金制备的涂层 ,其表面生成了连续的Cr2 O3 保护膜 ,具有更低的氧化速度     

焊料合金粉在熔化过程中的氧化分析

运用热力学和动力学的氧化原理,对焊料合金粉熔化时的氧化过程进行了分析.研究结果表明,在Sn-Pb焊料合金粉和Sn-Ag-Cu无铅焊料合金粉的氧化过程中,对Sn的氧化而言,其氧化产物主要是SnO2;对于Pb的氧化而言,主要生成PbO; Cu的氧化物主要是Cu2O,而Ag几乎不发生氧化.粉末中主要金属元素的氧化能力为:Sn＞Pb＞Cu.氧化速度随粉末粒度的细化和加热温度的升高而加剧,降低粉末界面的氧气浓度以及合理的熔化温度可降低氧化渣的形成率.     

TC4钛合金微弧氧化膜层高温氧化性能研究

利用微弧氧化(MAO)技术在TC4钛合金表面原位制备陶瓷膜层,并通过硅酸钠水溶液对膜层进行了封孔处理。采用X射线衍射仪(XRD)分析了膜层相组成,通过扫描电子显微镜(SEM)观察了膜层表面形貌。通过粘结拉伸测试,比较了膜层在封孔前后与基体的结合强度。利用高温氧化实验,考察了TC4基体及膜层试样封孔前后的抗高温氧化性能。结果表明:微弧氧化膜层与基体间的结合强度较高,经封孔处理及高温氧化100 h后,膜基结合强度降低至4.29 MPa。与TC4基体相比,微弧氧化膜层的高温氧化增重量小,抗高温氧化性能得到了显著的提高。封孔处理提高了微弧氧化膜层的致密性,使其能更好地阻止氧透过膜层向基体内侵入,进一步提高了膜层的抗高温氧化性能。     

The Effects of Ni-Plating and Prolonged High Temperature Oxidation at 1423 K (1150 °C) on a CMSX-10 Single-Crystal Ni-Based Super-Alloy and Coating System

A hypothesis was investigated, to assess if Ni-plating a 3rd-generation single-crystal alloy could favorably alter the diffusion profile of critical elements such that brittle, deleterious topologically close-packed (TCP) phases did not form or at least the extent to which they did was reduced. In conjunction with delaying the onset of these phases, it was hoped that more favorable alternatives could be promoted, such as martensite (β′). This study showed that Ni-plating did have some positive effects on the super-alloy/coating system. While the coating produced on the Ni-plated alloy was thinner, it retained a higher Al content than its unplated counterpart when subjected to oxidation. The retention of Al within the coating delayed the phase evolution of the coating from a β or β + β′ to a γ′-dominant coating as the Ni-plated system had a greater driving force for Ni and Al diffusion, which helped to establish the Ni-rich diffusion barrier that entrapped Al in the coating. Unfortunately, Ni-plating does not sufficiently alter the diffusion profiles within the alloy to prevent precipitation of the TCP phases. Four pairs of the CMSX-10 alloy were used for this study. While they were all aluminized, only half of them, one in each pair, were Ni plated prior to aluminizing. Three of the four pairs were then oxidized at 1423 K (1150 °C), while the first pair was kept as a standard. X-ray diffraction, scanning electron microscopy, and energy dispersive X-ray spectroscopy were used to characterize each alloy-coating system in an effort to better understand their performance under high temperature oxidation.     

Microstructure and high-temperature properties of Fe-Ti-Cr-Mo-B-C-Y_2O_3 laser cladding coating

Fe-based composite coatings were fabricated on 5 CrNiMo die steel by laser beam melting a precursor mixture of ferrotitanium,ferrochromium,ferromolybdenum,B4 C and Y_2 O_3 powders.Micro structure and properties of the coatings were studied by X-ray diffraction(XRD),scanning electron microscopy(SEM),energy-dispersive spectrometer(EDS),resistance furnace and high-temperature tribometer.The results show that(Ti,Mo)C particles with flower-like and(Ti,Mo)B_2 with block-like shapes are in situ formed during laser cladding.Volume faction of multiple ceramic particles increases with the increasing of Y_2 O_3.The cumulative oxidation mass of the coating with 2 wt% Y_2 O_3 is decreased by one-third than that of the coating without Y_2 O_3.The oxidation layer of the coating with Y_2 O_3 is getting smooth.Meanwhile,high temperature wear volume loss of the coating with 2 wt% Y_2 O_3 is about 40% that of the coating without Y_2 O_3.The coating with 2 wt% Y_2 O_3 shows a smoother wear scar and few flat grooves are observed after high temperature wear test.     

铝合金表面纳米化——微弧氧化复合涂层摩擦行为

通过表面机械研磨处理在LY12CZ铝合金表面制备表面纳米化(SNC)过渡层,再采用微弧氧化(MAO)技术对纳米晶过渡层进行微结构重构,设计制备出纳米化-微弧氧化(SNC-MAO)复合涂层,并对比研究了铝合金表面微弧氧化涂层及纳米化-微弧氧化复合涂层的摩擦学行为.与微弧氧化涂层相比,纳米化-微弧氧化复合涂层因硬度较高而具有较好的耐磨性.微弧氧化涂层及纳米化-微弧氧化复合涂层与GCr15钢球对磨时具有相同的磨损机理,为对磨钢球向涂层的材料转移和氧化磨损.      

激光熔覆Ti基NiAlSi合金涂层的组织及高温抗氧化性能研究

通过激光熔覆工艺在Ti4合金表面生成了NiAlSi涂层,分析了涂层物相组成、显微组织结构及在860℃时的抗氧化性能。研究结果表明:Ti4合金和涂层的结合部位形成了熔合线,可以推断涂层和钛合金之间形成了良好的冶金结合状态,且在涂层的底部区域形成了众多的柱状晶,涂层中包含了Ti₅Si₃与Al₃Ni₂两种主要成分。涂层的耐高温氧化性能优于钛合金,经过40 h的高温氧化处理后,粉末涂层的质量增加值是2.19 mg·cm-2,比Ti4合金的耐高温氧化性能提高了12倍左右。在860℃下进行40 h氧化处理,涂层与氧化膜之间保持紧密结合状态,未看到有脱落情况出现,氧化膜的主要成分是Al₂O₃。     

镓基液态金属非润湿及不黏附玻璃表面的研究

液态金属/玻璃非润湿、不黏附研究对于镓基液态金属盛放、回收以及流动运输具有重要意义。通过气氛保护熔炼法制备GaIn_(20.5)Sn_(13)液态金属,利用不同型号砂纸打磨及旋涂镀膜处理制备不同表面形貌的玻璃片,研究合金液滴在不同玻璃表面的润湿、黏附和滚动行为。利用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)以及接触角测量仪分别对不同玻璃的表面形貌、表面粗糙度以及润湿行为进行了测试和表征,并在其表面进行了滚动测试。结果表明:粗糙化处理和镀膜处理均可降低合金液滴在玻璃表面的润湿性,提高合金液滴的流动性。随着表面粗糙度的增大,液滴在玻璃表面的接触角不断增大,当粗糙度为187.9nm时,表面接触角达到150.6°。将表面粗糙化与镀膜处理相结合,得到镓基液态金属非润湿、不黏附的玻璃表面,接触角最高可达160.4°,同时合金液滴在其表面的滚动角为15°,滚动滞后角为3°。     

Synthesis of a superconducting oxide by oxidation of a metallic precursor

A Eu-Ba-Cu alloy was oxidized completely in pure oxygen gas at 1 atm pressure at 300 °C. The alloy, which was produced by conventional melting and solidification techniques, and which was in-homogeneous, yielded an inhomogeneous oxidation product upon complete oxidation. After annealing in pure oxygen at a higher temperature (800 to 900 °C) for a sufficiently long time, the oxidation product became a high-temperature superconducting oxide (EuBa₂Cu₃07_7-x ). The onset of super-conductivity occurred at 92 K. The diamagnetic screening at 10 K for a sample cooled in zero field was approximately 70 pct of the ideal value, and a substantial Meissner effect was observed.     

冷喷涂TC4合金涂层性能研究

冷喷涂技术由于处理温度低,在制备易氧化和热敏感材料方面有很大的优势,特别是制备钛合金涂层能保持钛不被氧化发蓝。不锈钢受氯离子影响在海洋环境中点蚀风险极大,影响了其在海洋环境的应用,钛合金涂层则可以有效的解决这个问题。本文采用冷喷涂方法在不同工艺参数下在304不锈钢表面制备了Ti-6Al-4V(TC4)合金涂层,利用微观方法观察了涂层的形貌、组织结构,并利用电化学方法研究了涂层的腐蚀电化学特征。研究结果表明,冷喷涂制备的TC4合金涂层表观形貌较为粗糙,且内部组织结构不够紧密,氧化程度没有明显增加,但是腐蚀电化学行为与TC4基体相当,是理想的表面处理技术,作为涂层材料可大大提升不锈钢在海洋环境下的耐点蚀性能,具有广阔的应用前景。     

高Al低密度钢的高温氧化行为

为观察Fe-Mn-Al-C系高Al低密度钢在高温下的抗氧化性能,采用氧化增重法测定了4种合金在950~1 100℃下的氧化动力学曲线。通过SEM观察氧化层形貌特征,利用线扫描能谱分析氧化后合金元素的变化,分析了28Mn-10Al合金氧化膜发生膨胀破裂的原因。结果表明,Al元素提高钢的抗氧化性,而Mn元素则降低Al的抗氧化性。抗氧化性较好的28Mn-12Al、20Mn-10Al合金表层未发现Fe的氧化,而氧化严重的28Mn-8Al合金氧化层Fe元素含量较高。28Mn-12Al合金抗氧化性最好,氧化膜的连续性及致密性优于其他3种合金,氧化物连续且晶粒细小,在氧化过程中具有一定的防护作用。