扩散热处理对316L不锈钢表面钯／铁薄膜形貌和相组成的影响

采用真空电弧离子镀工艺，在316L不锈钢表面沉积钯，铁（Pd／Fe）合金薄膜并进行真空扩散热处理，观察扩散热处理工艺对Pd／Fe薄膜的形貌和相组成的影响。结果表明：采用真空电弧离子镀工艺，可在316L不锈钢表面沉积均匀的Pd／Fe膜；扩散热处理工艺对Pd／Fe膜的形貌和相组成有显著影响。经900℃保温1h处理后，Pd膜与Fe膜间互扩散形成一定量的Pd-Fe合金相；随着热处理温度升高，Pd,Fe膜层向316L基体扩散的距离增大，同时基体中的Cr，Ni向外扩散的量也增多。     

Ti、Cr元素在Cr_2O_3薄膜中的扩散及其对摩擦学性能的影响

为了研究Ti和Cr元素在Cr_2O_3薄膜中的扩散行为及其对摩擦学性能的影响,对Cr_2O_3薄膜在1 000℃大气环境下进行不同保温时间的退火处理。利用扫描电子显微镜、三维轮廓仪、X射线衍射仪以及透射电镜对薄膜的表面形貌、成分以及结构进行分析,采用球盘式摩擦磨损试验机对Cr_2O_3薄膜的摩擦学性能进行研究。结果表明:在1 000℃下Inconel 718基材中的Ti和Cr会沿着Cr_2O_3薄膜的晶界扩散至薄膜表面,与大气中的氧反应生成由Cr_2O_3和Cr_2Ti_7O_(17)组成的复合相,并在薄膜表面晶界处堆积形成类网状凸起结构。随着保温时间的增加,这种类网状凸起结构的高度也越大。该结构可以显著降低薄膜的摩擦因数以及磨损率。当保温时间只有1 min时,薄膜的平均摩擦因数为0.35,磨损率为5.7μm~3/Nm。而当保温时间达到240 min时,薄膜的摩擦因数降至0.24,磨损率降至3.2μm~3/Nm。     

激光选区熔化Inconel 718合金高温腐蚀性能

研究激光选区熔化(Selective laser melting, SLM)制备Inconel 718合金的高温腐蚀性能,揭示了不同热处理工艺对腐蚀性能的影响规律。利用超景深显微镜、XRD、SEM表征了腐蚀后的形貌及产物。结果表明:SLM态的高温腐蚀质量损失速率远大于热处理态的,经标准热处理与均匀化热处理的合金其高温耐腐蚀性能与锻件的相当,时效热处理合金在经过25 h腐蚀后,原始态熔池边界消失,元素均匀化程度提高,氧、硫元素扩散通道关闭,抗腐蚀性能提高;经过75 h后,合金表面产物包括氧化物和硫化物,各热处理态合金表面的氧化物成分没有发生变化。重点分析和讨论SLM制备Inconel 718合金的高温腐蚀机理,建立了SLM态Inconel 718合金的高温腐蚀过程中元素扩散模型。     

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。     

典型金属材料在硝酸熔盐环境中的腐蚀行为研究

通过熔盐浸泡实验研究了Q235碳钢、2.25Cr1Mo低合金钢、P91中合金钢、304和316不锈钢及Inconel617镍基合金在400℃硝酸熔盐(60%NaNO3+40%KNO3)中的静态腐蚀行为。通过测量试样腐蚀不同时间后的质量变化,得到了上述材料在高温熔盐环境中的腐蚀动力学曲线;利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和能谱分析仪(EDS)对该材料在熔盐腐蚀过程中的腐蚀产物形貌、相结构和元素分布进行测试。结果表明,Q235碳钢的抗熔盐腐蚀能力极差,而Inconel 617镍基合金具有极强的抗熔盐腐蚀能力;同时,不同的腐蚀动力学曲线主要是由于材料表面氧化层结构不同;Q235钢表面氧化层主要由Fe2O3组成,不具有保护性;而含Cr合金材料表面会形成含有Cr的氧化物,具有较好的保护性;Inconel 617镍基合金由于表面形成了致密的Cr2O3和Ni O薄膜,所以具有极强的抗腐蚀能力。     

氧气流量对电弧离子镀制备氧化铬薄膜结构及摩擦学性能的影响

目的 研究氧气流量对多弧离子镀制备的氧化铬薄膜结构、力学性能以及摩擦学性能的影响.方法 采用多弧离子镀技术在不同氧气流量下(70、90、110、130、150 mL/min)在Inconel718高温合金表面制备了氧化铬薄膜.利用扫描电子显微镜、冷场发射扫描电镜分别分析薄膜的表面形貌与断面形貌.利用X射线衍射仪和Raman光谱仪对薄膜的物相组成及晶体结构进行分析;利用划痕仪、纳米压痕仪评价薄膜的力学性能.利用高温球盘摩擦磨损试验机测试薄膜的摩擦学性能,并利用光学显微镜及三维表面轮廓仪观察磨痕的形貌并测量摩擦后的磨损体积.结果 随着氧气流量的增加,薄膜的沉积速率先增大后减小,表面逐渐变得致密光滑,除110 mL/min氧气流量下的截面形貌是无序紧密堆积的纳米级晶体颗粒外,其他流量下制备的薄膜截面形貌均为柱状晶.薄膜的主要物相组成由Cr2O2.4逐渐转变为Cr2O3,且薄膜的晶化程度增加.薄膜与基底的粘结强度逐渐降低,薄膜的硬度和弹性模量先升高后降低.在110 mL/min氧气流量下沉积的氧化铬薄膜表现出较好的宽温域摩擦学性能,在室温下(25℃)的摩擦因数较高,约为0.49,高温下(400、600、800℃)的摩擦因数为0.27～0.30.其他氧气流量下制备的氧化铬薄膜的常温摩擦学性能均较差.结论 氧气流量对沉积的薄膜的表面形貌、断面形貌、物相组成以及力学性能有很大的影响.110 mL/min氧气流量下制备的氧化铬薄膜不仅具有较好的力学性能,而且表现出了较为优异的宽温域摩擦学性能.     

316L钢表面Fe-Al/Al2O3涂层的制备及其高温氧化行为

316L奥氏体不锈钢(简称316L钢)具有优良的高温力学、耐侵蚀等性能,在航空、核能等领域具有广泛应用.然而,316L钢在高温氧化环境下长期服役时,易产生开裂、剥落等缺陷而失效.采用热轧复合、退火热处理和原位氧化的方式在316L钢表面制备了Fe-Al/Al2O3高温抗氧化涂层,利用XRD、SEM、EDS等手段对试样的物...     

传统工艺和激光选区熔化技术制备的Inconel 718合金在650℃下表面氧化膜的形成机理

基于激光选区熔化(SLM)技术制备了Inconel 718合金,采用扫描电镜和能谱仪,分析了传统工艺和SLM技术制备的Inconel 718合金在650℃下氧化不同时间后表面氧化物的微观形貌和成分。结果表明：两种Inconel 718合金表面都出现了片状和块状氧化物,其氧化物的生长规律大致相同,SLM技术制备的Inconel 718合金的抗氧化性能略优于传统工艺制备的Inconel 718合金的;两种Inconel 718合金表面的片状氧化物主要由氧元素向基体内部扩散发生氧化生成,块状氧化物主要由合金元素向外扩散发生氧化生成;两种Inconel 718合金表面氧化膜的主要成分为铁的氧化物,随着氧化时间的延长,氧化物类型逐渐趋向于Me₂O₃氧化物。     

Effect of Deformation Process on Superplasticity of Inconel 718 Alloy

Inconel 718合金经过热锻、δ相析出处理及再结晶热处理后,分别采用最大m值法和基于最大m值的应变诱发超塑性法进行高温拉伸试验,研究形变热处理及拉伸工艺对材料超塑性能的影响。结果表明,经过热变形、δ相析出及再结晶退火处理后,有效细化了Inconel 718合金的组织。析出的δ相可以在再结晶退火及热变形中起到控制晶界的作用。在950℃变形,采用上述两种方法拉伸变形得到的延伸率分别为566%和340%,说明基于最大m值的形变诱发超塑法可以进一步提高Inconel 718合金的延伸率。     

高熵合金CrNbTiVZr的微观组织及其在模拟PEMFC环境中腐蚀行为研究

采用真空电弧熔炼和热处理制备了CrNbTiVZr高熵合金,利用XRD、SEM/EDS、动电位与恒电位极化曲线测试及XPS表面分析等方法,研究了高熵合金铸态及退火后的微观组织特征以及合金在模拟PEMFC环境中的电化学腐蚀行为及其钝化膜组成。结果表明,CrNbTiVZr高熵合金的铸态和退火组织均由富集Ti、Nb元素的无序BCC相和富集Cr、V、Zr元素的Laves相组成。铸态和退火合金在模拟PEMFC阴极环境中腐蚀电流密度Icorr均比304SS不锈钢下降一个数量级,具有较好的耐蚀性和稳定性,但在阳极环境中其耐蚀性与304SS相当,其中铸态合金的稳定性较差。合金在阴极环境良好的耐蚀性主要与其表面形成由Cr2O3、Nb2O5、V2O3、Ti2O3及ZrO2组成的致密钝化膜关系密切。     

Microstructure and oxidation resistance of reactive plasma clad Cr7C3 /γ-Fe ceramic composite coating

A new type oxidation resistance in situ Cr7C3/γ-Fe ceramic composite coating was fabricated on hardened and tempered grade C steel by reactive plasma clad with Fe-Cr-C alloy powders. The oxidation resistance of the ceramic composite coating was investigated under the test condition of 900℃ and 50 hours. The results indicate that the coating has a rapidly solidified microstructure consisting of blocky primary Cr7C3 and the inter-blocky Cr7C3/γ-Fe eutectics and is metallurgically bonded to the hardened and tempered grade C steel substrate. The high temperature oxidation resistance of the coating is up to 1.9 times higher than that of grade C steel. The oxidation kinetics curve of the coating is conforming to the parabolic-rate law equation. The excellent oxidation resistance of the coating is mainly attributed to the continuous oxide films which consist of Cr2O3 and Fe2O3. The continuous oxide films can prevent the inner part of the coating from being further oxidized.     

锰位掺杂La0.7Ba0.3Mn0.95X0.05O3(X=Mn, Cr, Fe, Co)薄膜光诱导特性研究

用固相反应法制备La0.7Ba0.3Mn0.95X0.05O3(X=Mn,Cr,Fe,Co)系列块材,并利用磁控溅射法在LaAlO3单晶衬底上制备薄膜,研究过渡金属元素（Cr,Fe和Co）锰位掺杂对La0.7Ba0.3MnO3（LBMO）薄膜光诱导特性的影响。研究表明,Cr,Fe和Co掺杂均导致薄膜的金属-绝缘转变温度（TP）降低,电阻率和光致电阻率相对变化的最大值（LRmax）增大。其中Fe离子对体系影响最大,Co离子次之,Cr离子影响最小。激光诱导在不同温区对薄膜电阻率的影响不同,在低温（T< TP）区表现为光致电阻率增大,在高温区（T> TP）表现为光致电阻率减小。从过渡金属Cr,Fe和Co离子自身电子结构和晶格效应的角度出发,讨论了样品输运行为和光诱导特性的内在机理。     

电泳共沉积NiCoCrAlY粘结层制备及抗高温氧化研究

目的 分析研究Ni基合金与粘结层之间的扩散和界面反应规律,以及其对热障涂层的抗高温氧化性能和工作寿命的影响.方法 采用电泳共沉积、真空致密化处理,在K17镍基高温合金表面制备NiCoCrAlY粘结涂层,并进行1000℃×100 h抗高温氧化实验,采用XRD、SEM、EDS分析NiCoCrAlY粘结涂层在高温氧化过程中合金元素的扩散规律.结果 高温氧化动力学曲线表明,氧化100 h制备的NiCoCrAlY粘结涂层的氧化速率为17.2134 mg/cm2,远低于K17镍基高温合金的.Ni由涂层向基体内扩散,Cr和Co向外扩散,Al向界面处扩散.电泳沉积制备的NiCoCrAlY粘结层经真空致密化处理后,涂层均匀、致密,粘结层主要由Ni3 Al、Al3 Y5 O12、Cr23 C6以及α-Al2 O3等组成.结论 NiCoCrAlY粘结涂层的抗高温氧化性高于K17镍基高温合金,在高温氧化过程中,α-Al2 O3氧化膜提高了NiCoCrAlY粘结涂层的高温抗氧化性.Ti主要来自基体的缺陷中,随着高温氧化作用,获得了由基体向外扩散所需要的能量,并且同时与氧反应生成TiO,TiO容易在粘结层表面形成泡状物质,Ti的扩散对粘结层的致密度与均匀度造成一定的影响.     

锆合金表面涂层耐高温高压动水腐蚀性能的研究

目的 提高锆合金在高温高压环境中耐动水腐蚀性能。方法 利用多弧离子镀技术（MAIP）在Zr-4合金表面分别制备了Al2O3涂层和Cr/TiAlN复合涂层,利用磁控溅射技术（MS）在Zr-4合金表面制备了TiN涂层。通过堆外高压釜实验,对比研究了三种不同涂层的耐高温高压动水腐蚀性能,利用自动划痕仪检测膜基结合力,利用XRD分析涂层的物相成分,利用SEM观察涂层腐蚀前后的微观形貌,利用EDS对涂层元素种类与含量进行分析。结果 多弧离子镀技术制备的Al2O3涂层和Cr/TiAlN涂层致密度较高,但表面存在少量大颗粒与微孔洞;磁控溅射技术制备的TiN涂层均匀平整,表面大颗粒较少。Al2O3涂层、TiN涂层和Cr/TiAlN涂层可承受的临界载荷分别为26、16、26.5 N。在实验条件下,Cr/TiAlN涂层和TiN涂层表面均发生了剥落或腐蚀现象,且这两种试样表面均检测出大量的ZrO2,而Al2O3涂层几乎未被破坏,基体得到了充分防护。结论 利用多弧离子镀技术在Zr-4合金表面制备的Al2O3涂层和Cr/TiAlN涂层的膜基结合力较高,利用磁控溅射技术制备的TiN涂层的膜基结合性能较差,其中Al2O3涂层具备良好的耐腐蚀性能,在高温高压动水腐蚀环境中能够有效地保护锆合金基体。     

NiCoCrAlY粘结层喷涂工艺对8YSZ热障涂层抗氧化性能的影响

目的 提高热障涂层粘结层的抗高温氧化性能。方法 分别采用爆炸喷涂和等离子喷涂工艺制备了不同结构的NiCoCrAlY粘结层,之后通过等离子喷涂制备8YSZ陶瓷层,分析了两种粘结层结构的热障涂层的抗高温氧化性能。利用XRD、SEM和EDS对涂层物相、微观结构和成分进行分析,并对其与基体结合状态、抗高温氧化性能进行研究。结果 爆炸喷涂粘结层内部组织致密,缺陷较少,与基体结合处孔隙少;而等离子喷涂粘结层内部的层状特征明显,孔隙较多,表面粗糙度较低。爆炸喷涂粘结层氧化5 h后,表面生成了一层富Al2O3的致密氧化物膜;而等离子喷涂粘结层表面形成了富NiO、CoO、Cr2O3和Ni(Cr,Al)2O4的氧化物层,并出现了许多微裂纹和片层状氧化物。爆炸喷涂制备的热障涂层试样在前5 h氧化增重速率高于等离子喷涂试样,随后变平缓,而等离子喷涂试样氧化速率依然较高。爆炸喷涂热障涂层的热生长氧化物层（Thermally grown oxide, TGO）经50 h氧化后,仍呈连续状,厚度均匀,粘结层内氧化物缺陷较少。结论 爆炸喷涂粘结层组织均匀、致密,喷涂时涂层的氧化以及热处理的内氧化较少,使得足够的Al较快速地在粘结层表面形成致密的氧化铝,表面一定厚度的氧化铝层抑制了氧和其他金属原子的相向扩散反应,提高了涂层的抗高温氧化性能。     

热处理对N80钢表面镍基合金涂层CO2腐蚀性能的影响

利用等离子热喷涂技术在N80钢表面制备了镍基合金涂层,并进行高温扩散处理。通过CO2高温高压腐蚀试验评价涂层在模拟油田环境中的耐蚀性能,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)方法分析了涂层的微观形貌和相组成。结果表明,镍基合金涂层由单质Ni相及固溶体Cr1.2Ni2.88、FeNi3、MoO2和CuO组成。经过600℃扩散处理后,涂层内原子结构更为致密。涂层的CO2高温高压腐蚀速率为0.0046mm/a,是原始涂层的1/100,具有优良的抗CO2高温高压腐蚀性能。     

SiC纳米线对Ni-Cr-P钎料及Ni-Cr-P/Q235焊点组织与性能影响

采用具有优良高温强度、高热导率、高耐磨性能和耐腐蚀性能的SiC纳米线为Ni-Cr-P钎料的添加物,研究了钎料/焊点的组织与性能。结果表明,钎料的组织由Ni(Cr)固溶体、Ni₃P固溶体以及Ni(Cr)和Ni₃P共晶组织组成,微量的SiC纳米线可以显著细化基体组织,使焊点抗剪切强度提高29.6%。SiC纳米线的添加使钎料的熔化温度提高约4℃,显著促进钎料在Q235基板表面的润湿性,增幅达到12.5%。然而,过量添加SiC纳米线会显著粗化基体组织,降低钎料的润湿性和焊点的抗剪切强度。在不同SiC含量的Ni-Cr-P钎料中,Ni-Cr-P-0.1SiC钎料/焊点具有明显的优越性。     

Effect of coating repair on microstructure and mechanical properties of Ni3Al based alloy IC6

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＮｉ3ＡｌｂａｓｅｄａｌｌｏｙＩＣ6,ｗｈｉｃｈｉｓａｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｌｙｓｏｌｉｄｉｆｉｅｄｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｍａｔｅｒｉａｌ,ｈａｓｂｅｅｎｒｅｃｅｎｔｌｙｄｅｖｅｌｏｐｅｄｂｙＢｅｉｊｉｎ     

1Cr17Ni4不锈钢金属和陶瓷等离子体喷涂工艺研究

1Cr17Ni4马氏体型不锈钢用作传动轴时耐磨损性能有待改善.采用等离子体喷涂方法在1Cr17Ni4马氏体型不锈钢表面制备Al2O3-TiO2 、Cr2O3陶瓷涂层和NiCrAlY金属涂层及NiCrAlY/ Al2O3-TiO2、NiCrAlY/ Cr2O3复合涂层,研究了它们的组织结构和磨损特性,讨论了喷涂工艺与耐磨损性能的关系.结果表明, Cr2O3涂层组织致密度高,与基体结合强度高,其耐磨性能好.提高喷涂功率时,Al2O3-TiO2、Cr2O3涂层致密度及与基体结合强度提高,其耐磨性能提高.合金涂层NiCrAlY的熔化状况和平化效果较陶瓷涂层优良,陶瓷涂层只有在较高喷涂功率时才有较好熔化和平化效果,而合金涂层在较低喷涂功率时,就可以得到较好的熔化和平化效果.陶瓷涂层Al2O3-TiO2、Cr2O3在磨损过程中的去除机制为断裂机制,金属涂层NiCrAlY在磨损过程中的去除机制为塑性变形机制.     

Piezoelectric and dielectric properties of Cr-doped PSN-PZN-PZT quaternary piezoelectric ceramics

PSN-PZN-PZT x wt.%Cr2O3, x=0.0-0.9, were prepared by conventional mixed oxide techniques at sintering temperatures of 1220℃-1300℃ for 2 h. The effect of sintering temperature on the microstructure and the piezoelectric properties was investigated by XRD, SEM, and other conventional measurement. The result indicated that with temperature increasing, the valence of Cr ion from Cr^5 or Cr^6 changes into Cr^3 , and the piezoelectric properties turn hard. With increasing Cr2O3 content, the amount of rhombohedral phases increases and the morphotropic boundary phase is correspondingly shifts to rhombohedral phase. A uniform microstructure and excellent comprehensive properties were obtained at 1240℃ as the amount of Cr2O3 is 0.5 wt.%.