单晶高温合金铂改性铝化物涂层的高温防护性能研究

采用化学气相沉积(CVD)方法在单晶高温合金基体上制备了单一铝化物和铂改性铝化物涂层,研究了两种涂层的高温氧化性能和抗燃气热腐蚀性能。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等方法分析了两种铝化物涂层的相成分和显微组织,结果表明:经1000℃氧化250h后,两种涂层的氧化动力学曲线均符合抛物线演变规律,Pt-Al涂层的抗氧化性能相对于单一Al涂层提高了55.5%,Pt元素的加入减缓β→γ′的相变速率,保证了高质量α-Al2O3保护膜的生成;经900℃燃气热腐蚀100h后,两种涂层的腐蚀动力学曲线均符合抛物线演变规律,Pt-Al涂层的抗燃气腐蚀性能相对于单一Al涂层提高了57.9%,Pt元素阻碍了内硫化的快速发生,保证Al2O3膜的完整性。     

钴基高温合金铝化物涂层的高温氧化行为研究

本文采用化学气相沉积的工艺方法在钴基高温合金上制备了铝化物涂层,研究了所得典型铝化物涂层在静态空气中的高温氧化动力学规律。用XRD、SEM、EDS等方法分析了DZ40M铝化物涂层的组织结构及氧化产物的演变变化,DZ40M高温合金扩散型铝化物涂层在1050℃条件下氧化主要生成α-Al2O3保护膜,提高了DZ40M合金的抗氧化性能。经1050℃静态氧化150 h后,大量CoAl相转化为α-Co相,到500 h时CoAl涂层消失殆尽。     

单晶高温合金钴铝涂层的高温腐蚀行为研究

采用化学气相沉积(CVD)方法在单晶高温合金基体上制备了钴铝(Co-Al)涂层,研究了900℃下涂层的高温热腐蚀行为。采用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)等方法分析了Co-Al涂层在高温热腐蚀过程中相结构、显微组织和化学成分的演变规律,结果表明:从腐蚀动力学曲线来看,表面涂覆Co-Al涂层的单晶合金的抗高温热腐蚀性能优于无涂层的合金基体;Co层可有效阻挡基体中的Cr元素向外扩散,使涂层表面形成一层连续纯净的Al2O3层,提高了涂层对合金材料的高温热腐蚀抗力;由于Al元素向外扩散,发生Co Al→α-Co相变,直至全部转变成α-Co相,涂层抗热腐蚀退化行为结束。     

TC4合金表面Y改性铝化物涂层的组织及高温氧化性能

为提高TC4合金的抗高温氧化性能。采用在900,940和980℃扩散渗2 h的方法在TC4合金表面制备了Y改性的铝化物渗层,并通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪及能谱仪分析了渗层的结构及相组成,研究了渗层在1000℃时的抗氧化性能,讨论了其氧化机制。结果表明:不同温度所制备的渗层主要组成相均为Al₃Ti,此外在900℃制备渗层中含有少量的Al₂₃V₆,在940,980℃制备渗层中分别检测到了Al₂Ti₃及Al₂Ti相;渗剂中添加Y能够降低涂层的内应力,抑制渗层中裂纹的产生。940℃共渗2 h制备的Y改性Al化物渗层在1000℃氧化50 h后表面形成了致密的Al₂O₃氧化膜,显著的提高了TC4合金的抗高温氧化性能。     

镍基高温合金上钯改性铝化物涂层的研究进展

钯改性铝化物涂层能提高铝化物涂层的抗高温氧化和耐热腐蚀性能,Pd元素的加入使NiAl相的高温稳定性更强,并能抑制部分基体合金元素向外扩散.与目前常用的铂改性铝化物涂层相比,钯改性铝化物涂层不会出现脆性相,通过工艺控制涂层中钯的浓度,涂层的力学性能不会受到钯的影响.综述了钯改性铝化物涂层的制备方法、结构、钯元素对涂层性能的影响及可能的形成机理,并展望了钯改性铝化物涂层的未来发展方向.     

镍基高温合金Pt/Si共改性铝化物涂层的制备及抗高温氧化性能

为研究Si元素对Pt改性铝化物涂层抗高温氧化性能的影响规律,利用电镀Pt和Al-Si共渗包埋法制备出一种Pt/Si共改性铝化物涂层,对涂层进行了1 000℃恒温氧化试验,并采用XRD、SEM、EDS分析了涂层氧化前后的组织结构。结果表明:在Pt改性铝化物涂层中添加Si元素可以降低涂层表面的孔洞,使涂层更加致密、均匀;2种涂层在1 000℃温度下氧化300 h后均有大量的β-(Ni,Pt)Al相残留,依然具备保护基体的作用;Si元素一方面可以降低涂层与基体的互扩散速率,另一方面却加剧了涂层表面氧化皮的剥落;综合看来Si对Pt改性铝化物涂层的抗高温氧化性能提高效果不明显。     

DZ40M合金铝化物涂层的高温氧化蚀点现象

DZ40M钴基合金铝化物涂层在高温氧化过程中失效特点,晨在氧化膜之上产生隆起的深色蚀点。蚀点的出现标志着涂层局部失效的开始。蚀点增加并长大,则对应着涂层失效面积的扩展。形成的蚀点最终覆盖整个涂层表面,意味着涂层完全失效。     

TC4合金表面Y改性铝化物涂层的组织及高温氧化性能北大核心CSCD

为提高TC4合金的抗高温氧化性能。采用在900,940和980℃扩散渗2 h的方法在TC4合金表面制备了Y改性的铝化物渗层,并通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪及能谱仪分析了渗层的结构及相组成,研究了渗层在1000℃时的抗氧化性能,讨论了其氧化机制。结果表明:不同温度所制备的渗层主要组成相均为Al3Ti,此外在900℃制备渗层中含有少量的Al23V6,在940,980℃制备渗层中分别检测到了Al2Ti3及Al2Ti相;渗剂中添加Y能够降低涂层的内应力,抑制渗层中裂纹的产生。940℃共渗2 h制备的Y改性Al化物渗层在1000℃氧化50 h后表面形成了致密的Al2O3氧化膜,显著的提高了TC4合金的抗高温氧化性能。     

铝化物涂层的高温氧化和腐蚀机理研究进展

铝化物涂层被广泛应用于发动机热端部件(如涡轮叶片)的防护,然而在服役过程中,铝化物涂层极易发生高温氧化与热腐蚀,导致失效。针对铝化物涂层在高温环境中服役失效的问题,重点介绍了铝化物涂层的高温氧化与热腐蚀机理、影响铝化物涂层的高温氧化与热腐蚀的因素,以及包括添加Cr、Si、Pt、活性元素等改性元素和进行预氧化处理在内的提升铝化物涂层的抗氧化性与耐腐蚀性能的方法。最后,展望了铝化物涂层高温氧化与热腐蚀研究的未来。     

元素改性铝化物涂层研究进展

铝化物涂层在高温环境中服役时形成Al₂O₃膜,从而有效地提高了部件的抗高温氧化和耐热腐蚀性能,延长了部件服役寿命,因此其成为燃气轮机热端部件的重要热防护涂层。然而,单一铝化物涂层在服役时易出现富铝态的β-NiAl相向贫铝态的γ-Ni₃Al相的相变,使涂层中的Al含量降低,导致涂层难以持续形成致密Al₂O₃膜。对利用元素改性(如Si、Cr、Co、Pt、Pd和稀土)提高铝化物涂层的抗高温氧化和耐热腐蚀性能进行了概述,指出Pt元素能同时促进Al元素氧化成致密的Al₂O₃膜和提高氧化膜的抗剥落能力,对铝化物涂层的高温性能改性效果最好;基于单元素改性效果,发展了多种元素(二元和三元)共改性铝化物涂层,以Pt与阻碍涂层与基体间元素扩散的元素或抑制相变元素的共同改性能更有效提高铝化物涂层的性能;最后,未来改性铝化物涂层的发展趋势可能是Pt与稀土或其他元素更高元共改性(四元或五元)。     

沉积真空度对铝化物涂层相结构和高温氧化行为的影响

采用化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)工艺,在沉积真空度为150mbar、200mbar和250mbar的条件下分别在镍基单晶高温合金基体上制备了三种铝化物涂层,研究了沉积真空度对铝化物涂层相结构和高温氧化行为的影响。借助X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等表征方法系统分析了三种铝化物涂层的相结构、显微形貌和化学组成。结果表明：三种沉积态铝化物涂层的相结构均为β-NiAl相,沉积真空度为200mbar的涂层样品还存在Ni_1.04Al_0.96和Ni_1.1Al_0.9双相结构;经1100℃静态氧化后,三种涂层表面均形成了Al₂O₃,β-NiAl相转变为γ′-Ni3Al相,沉积真空度为250mbar的涂层样品中γ′-Ni3Al相的峰强度最低;三种铝化物涂层的氧化增重速率分别为0.037g/(m²·h)、0.022g/(m²·h)和0.018g/(m²     

NiCoCrAlYHf涂层与一种Ni基单晶高温合金循环氧化行为研究

在第三代Ni基单晶高温合金上制备NiCoCrAlYHf(HY5)高温抗氧化涂层,采用扫描电镜(SEM),能谱分析(EDS)和X射线衍射(XRD)等手段,对涂层表面及界面进行组织形貌观察和相结构分析,研究涂层试样的循环氧化动力学和元素互扩散行为。结果表明:采用真空电弧镀(AIP)方法制备的HY5涂层,提高了单晶高温合金的循环抗氧化能力;在1100℃大气环境中扩散600h后,涂覆HY5涂层的单晶高温合金基体中形成了互扩散区IDZ,互扩散主要由Cr,Ni元素从基体向高温抗氧化涂层的外扩散以及Al元素从高温抗氧化涂层向基体的内扩散构成;在涂层下方60μm左右有拓扑密堆相TCP析出,并形成二次反应区SRZ。     

一种铸造镍基高温合金铝化物涂层的相变

本文对比地研究了三种涂渗工艺——料浆渗铝、料浆渗铝—硅和料浆渗铝—铬的渗态组织和元素分布;铝化物涂层经800℃、850℃、900℃和1050℃长时热暴露过程中的相变。用定量金相标准评价了上述热暴露条件下β相分解的体积百分数、涂层厚度与暴露时间的关系;探讨了于900℃长时持久对β相转变和第二相沉淀的影响。     

304不锈钢表面纳米铝改性有机硅涂层的高温氧化和电化学行为

研究了纳米铝改性有机硅高温涂层的固化、抗650℃高温氧化性能和耐3.5% NaCl水溶液电化学腐蚀性能。当聚氨酯:有机硅的质量分数达到1:3或更高时,有机硅涂料可以在24 h内完成常温固化。制备出的纳米铝改性有机硅高温涂层表面致密,没有微观裂纹等缺陷。纳米铝改性的有机硅涂层显著提高了304不锈钢抗氧化性能,经1028 h氧化实验,基体几乎没有发生氧化,涂层没有出现开裂和剥落。纳米铝改性的有机硅涂层还显著提高了氧化后的304不锈钢耐氯化钠水溶液腐蚀性能,无涂层的304不锈钢氧化后形成的氧化膜低频阻抗仅3.2 Ω·cm²,而涂装涂层的不锈钢的低频阻抗约为1.1×10⁵ Ω·cm²。     

单晶高温合金蠕变行为研究现状

综述了国内外单晶高温合金蠕变行为研究现状,分析了蠕变行为中γ′相定向粗化机理、蠕变各向异性和蠕变过程中位错演化问题,探讨了单晶高温合金蠕变行为的研究方向.     

CeO2对铝化物涂层高温氧化膜生长应力的影响

采用改进的双面氧化弯曲法，原位测定了９００℃下ＣｅＯ２及其含量对Ａｌ化物涂层上的氧化膜生长应力的影响，并计算出了含ＣｅＯ２的复合涂层与两种简单渗Ａｌ涂层的生长力差值。实验表明：涂层中添加ＣｅＯ２可细化Ａｌ２Ｏ３膜的晶粒，增加了氧化膜的塑性，使复合涂层在９００℃氧化４５ｈ后的氧化膜内的生长应力同ＮｉＡｌ涂层和Ｍ３８Ｇ合金渗Ａｌ层相比分别降低了约２０００ＭＰａ和５００ＭＰａ。此外，试样在升温过程中的…     

CVD法Pt改性铝化物涂层的制备及其热腐蚀行为研究

在镍基高温合金Inconel 718表面采用电镀的方法沉积不同厚度的Pt镀层,然后采用化学气相沉积(CVD,chemical vapor deposition)的方法,分别制备了单一铝化物涂层、β-(Ni,Pt) Al涂层和PtAl2+β-(Ni,Pt) Al双相涂层,其中单一铝化物涂层和β-(Ni,Pt) Al涂层为双层结构,外层为β相,内层为互扩散区; PtAl2+β-(Ni,Pt) Al双相涂层为3层结构,外层由β相和弥散分布的PtAl2组成,中间层为β相,内层为互扩散区。对3种涂层在900℃下95%Na2SO4+5%NaCl混合盐(质量分数)中进行热腐蚀试验,结果表明,Pt镀层为6μm的β-(Ni,Pt) Al涂层表现出较好的抗热腐蚀性能,而Pt镀层增加到12μm的PtAl2+β-(Ni,Pt) Al双相涂层的抗热腐蚀性能有所下降,主要原因是其表面皱曲程度较大引起的氧化膜剥落。Pt的加入增强了表面保护性氧化膜的黏附性,且提高了氧化膜的致密度。所制备的Pt-Al涂层对基体合金可以进行有效地防护,具有广阔的工程化应用前景。     

一种含Ru镍基单晶高温合金的高温氧化行为

采用恒温氧化的实验方法,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)等分析了一种新型含Ru的镍基单晶高温合金在1 100 ℃和1 140 ℃的高温氧化行为。研究结果表明,合金在氧化初期质量迅速增加,但随着氧化时间的延长,氧化膜质量增加速率变得缓慢,由于氧化过程中会发生氧化膜脱落,使得氧化增重曲线略微偏离抛物线规律。氧化膜大致分三层:外层由Cr₂O₃和NiO组成,中间层为Cr₂O₃,内层为Al₂O₃。