K4104合金渗Al-Si涂层抗高温氧化性能研究

采用无机盐料浆法,在K4104镍基高温合金表面制备Al-Si涂层通过改变粘结剂中CrO3的含量得到两种不同成分的Al-Si涂层.依据HB5258-2000标准,对制备了Al-Si涂层的K4104镍基高温合金进行了高温氧化性能试验.绘制了氧化动力学曲线,用带能谱分析的扫描电镜观察了涂层的表面氧化形貌和横截面组织形貌.结果表明,K4104镍基高温合金表面的Al-Si涂层在高温氧化过程中已转变成完整致密的α-Al2O3氧化层和β-NiAl相化合物层,且与基体合金的粘附性良好,说明Al-Si涂层具有优良的抗高温氧化性能.     

K4104高温合金Al-Si涂层1000℃氧化性能研究

采用带能谱分析的扫描电镜分析了AlSi扩散涂层在1000℃、不同氧化时间条件下的表面形貌、截面组织及成分变化;用增重法记录重量变化,绘制了氧化动力学曲线,对其氧化性能进行了研究.结果表明,AlSi涂层由于Si的加入,促进了θ-Al2O3向α-Al2O3转变,有利于在涂层表面形成致密氧化膜,并且能促进在氧化皮下形成碳化物隔层,抑制涂层元素与基体元素的互扩散,从而使 AlSi涂层的抗氧化性能优于单一Al涂层.     

K4104镍基高温合金Al-Si渗层组织与抗热腐蚀性能

采用无机盐料浆法对K4104镍基合金进行Al-Si共渗,对Al-Si渗层的微观组织、显微硬度以及1 000℃抗氧化性能和900℃抗热腐蚀性能进行了研究.结果表明,Al-Si渗层连续,硬度比基体高;抗氧化和抗热腐蚀性能高于Al-Si共渗前.     

镍基高温合金Al-Si渗层高温氧化表面形貌分析

采用无机盐料浆法在镍基高温合金表面制备了Al-Si渗层.依据GB/T13303-91<钢的抗高温氧化性能测定方法>标准,用静态增重的试验方法,对制备了Al-Si渗层和未制备渗层的镍基高温合金进行了1 000℃恒温抗氧化性能试验.利用带能谱分析的扫描电镜(SEM/EDX)进行了渗层表面形貌观察和成分测试并用XRD-6000对氧化后的渗层进行相组成分析.研究结果表明:制备了Al-Si渗层的镍基高温合金在高温氧化过程中,渗层表面已转变成致密完整的α-Al2O3氧化膜,且渗层与基体合金的附着性良好,其抗高温氧化性能明显优于未制备渗层的镍基高温合金.     

镍基高温合金渗Al-Si涂层抗高温氧化性能研究

用料浆法在DZ4镍基高温合金表面“二次”制备Al-Si涂层，依据GB／T13303-91对DZ4合金料浆渗铝硅试样进行1100℃×300h抗高温氧化实验。为便于比较，DZ4裸合金也进行了同炉氧化实验。用SEM、XRD对氧化后的表面及截面形貌、相组成进行了分析。结果表明，DZ4合金渗Al-Si涂层的氧化动力学曲线基本遵循抛物线规律，其抗氧化性能优于DZ4裸合金。     

K4104合金NiCrAlYSi涂层的抗高温氧化性能

采用电弧离子镀在K4104合金表面沉积了NiCrAlYSi涂层,对制备了NiCrAlYSi涂层的K4104试样和原始试样在相同环境下进行1100℃×300h的高温氧化试验。结果表明:无涂层的K4104合金的表面氧化膜主要由Cr2O3和少量的TiO2组成,基体内部出现了内氧化;制备了NiCrAlYSi涂层的K4104合金,其氧化膜成分主要为α-Al2O3、Cr2O3及少量的TiO2、NiO和NiCr2O4;氧化膜在氧化初期对基体有着良好的保护作用,虽然氧化膜在后期出现了一些剥落和孔隙,基体内部出现了一些孔洞,但此时涂层对基体仍有一定的保护作用。     

高温合金Al-Si涂层抗高温氧化性能的研究

采用热扩散的方法 ,在K4 38高温合金表面制备了Al Si涂层。经 10 0 0℃× 5 0 0h高温氧化性能试验结果表明 ,K4 38镍基高温合金表面的涂层 ,在高温氧化过程中已转变成致密完整的α Al2 O3氧化层和富铝的 β NiAl和富镍的β NiAl化合物层 ,与基体金属的粘附性良好。Al Si涂层中Si元素的扩散和合理分布能有效的抑制β相的生长 ,延长涂层的退化速度 ,使涂层获得更佳的抗高温氧化性     

K4104镍基高温合金表面Al及Al-Si渗层的微观组织研究

分别采用料浆法和粉末包埋法在K4104镍基高温合金上制备Al-Si和Al渗层.借助X射线衍射（XRD）和电子探针（EPMA）,详细分析Al-Si、Al渗层的微观组织,探讨渗层形成机理,并且对比研究Al-Si共渗层和单渗Al层的微观结构,找出Si对渗Al层组织结构的影响.结果表明：Al-Si共渗渗层中包含CrxSiy化合物、富Al的β、富Ni的β、Cr的碳化物和γ′相,单渗Al层则包含富Al的β、富Ni的β、Cr的碳化物和γ′相;Si的加入使Al-Si共渗层出现过渡层,过渡层导致Al元素含量由外向内的减少趋势较单渗Al的平缓.     

铸造镍基高温合金K35的高温氧化行为

测定了铸造镍基高温合金K35在850-1000℃温度范围内的氧化动力学曲线；并计算出其氧化激活能Qp1=274kJ／mol，Qp2=315kJ／mo1．其氧化动力学曲线都符合抛物线规律．900℃以下，K35合金属于完全抗氧化级；900-1000℃为抗氧化级．X射线衍射、扫描电镜和能谱分析表明，K35合金的氧化膜分为3个区域：外层是性质疏松的Ti及Cr氧化物混合层，并含有少量尖晶石Nicr2O4与NiAl2O4；中间层是性质致密的Cr2O3氧化层；内层(过渡层)是A12O3．     

铸造镍基高温合金K447的高温氧化行为

用静态增重法测定了铸造镍基高温合金K447在700℃～950℃空气中的恒温氧化行为,其氧化动力学符合抛物线规律.在900℃以下为完全抗氧化级,在900℃～950℃为抗氧化级.X射线衍射、扫描电镜和能谱分析表明,K447氧化膜分为3层：外层是疏松的Cr2O3和TiO2的混合物,并含有少量的NiO及NiCr2O4尖晶石;中间层是Cr2O3;内氧化物层是Al2O3,并含有少量TiN.     

三种铝硅涂层的抗氧化性能研究

用无机盐料浆法在K4104镍基高温合金表面制备了渗Al-Si涂层.改变粘结剂中铬酣(CrO3)的添加量得到了三种不同成分的Al-Si涂层.对三种Al-Si涂层进行1000℃×200h高温氧化性能试验,用扫描电镜(带能谱分析)对试样截面进行形貌观察及成分分析,并用Origin软件绘制氧化动力学曲线.研究结果表明,1000℃×200h氧化过程中三种Al-Ai涂层均生成了连续致密的Al2O3氧化膜;涂层外层由不稳定的β-NiAl相(富Al)向稳定的β-NiAl相(富Ni)转变;三种Al-Si涂层均具有良好的抗高温氧化性;添加少量CrO3得到的Al-Si涂层内层形成了连续的富Si"隔层",该"隔层"有利于阻碍合金元素与Al元素的互扩散,从而降低涂层中Al元素的退化速度.     

K438铸造高温合金表面热浸镀铝涂层的抗氧化性能

针对K438镍基高温合金在高温条件下抗氧化性能不足的问题,采用热浸镀铝技术在其表面制备了铝化物涂层。经1000 ℃、1 h真空扩散退火处理后,对高温合金的热浸镀铝涂层开展了1000 ℃、250次的高温循环氧化试验,并采用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪等分析测试手段,对高温氧化后涂层截面组织进行了研究。结果表明,试验合金在1000 ℃、40次循环氧化后氧化增量曲线便开始下降,高温抗氧化性能较差,经1000 ℃、250次循环氧化后,形成了Al₂O₃、TiO₂、Cr₂O₃、NiO和尖晶石NiCr₂O₄、NiAl₂O₄等氧化产物。而热浸镀铝涂层经1000 ℃、40次循环氧化后,氧化增量变化较小,且经250次循环氧化后,氧化产物中未发现Cr₂O₃的存在,其高温抗氧化性能均较基体明显提高,其中热浸镀90 s的涂层高温抗氧化性能更好。     

K4104合金渗Al涂层抗高温氧化性能研究

采用料浆法在K4104合金表面进行热扩散渗铝,经1000℃×200h高温氧化性试验,用扫描电镜观察氧化后涂层的表面形貌。结果表明,渗Al涂层在氧化过程中已转变成连续致密的-αAl2O3氧化层和富铝的-βNiAl化合物层,使基体合金得到有效地保护,渗Al涂层具有良好的抗高温氧化性能。     

NiCrAlY涂层对单晶镍基合金高温氧化行为的影响

通过对有无NiCrAlY涂层镍基单晶合金进行不同温度的恒温氧化动力学曲线测定及组织结构观察,研究了纳米晶NiCrAlY涂层对高Cr单晶镍基合金高温氧化行为的影响。结果表明：在高温氧化期间,无涂层试样发生明显的氧化、内氧化和内氮化,在表层为Al2O3、Cr2O3的混合氧化物,在次表层氧化物中富含元素Ta,而元素Al贫化,并在近基体区域存在内氧化物;随氧化温度升高,元素Al的贫化区尺寸增大,其中,富Ta相可抑制基体中元素Al向外扩散,延缓合金的氧化速率。合金在氧化初期增重迅速,而恒温氧化增重动力学曲线呈现起伏波动的原因,归结于表面氧化膜的形成与剥落。高Cr单晶合金经溅射NiCrAlY纳米晶涂层,可有效改善合金的抗氧化性能;有涂层试样在不同温度的恒温氧化动力学曲线仅在氧化初期有轻微增重而后趋于平稳,其形成的Al2O3氧化膜不发生明显的剥落,仅在基体近涂层/基体界面区域存在少量AlN内氮化物。     

钴基超合金铝化物涂层的高温氧化寿命

通过分析钴基超合金外扩散型铝化物涂层的高温氧化及退化行为 ,并采用近似方法推算 ,得出了这类涂层氧化和退化与时间的关系。研究表明 ,涂层外侧退化主要由氧化反应驱动力所控制 ,涂层的外侧退化速率正比于其氧化速率 ;而涂层的氧化寿期近似正比于其主体层厚的平方。运用氧化退化与时间的关系式 ,进行简便的辅助实验 ,即可预测出这类涂层的高温氧化寿命。     

The Effect of Crystallographic Orientation on the Oxidation Behavior of a Single-Crystal Nickel-Base Superalloy

The oxidation kinetics of DD100 nickel-base single-crystal alloy, with (221) and (100) surface orientations were tested in this study by thermogravimetry. A pronounced anisotropy in both the cyclic and isothermal oxidation resistance of DD100 alloy was observed. The (221) crystallographic surface of DD100 had a slower oxidation rate than the (100) surface when isothermally exposed to stationary air at 950°C, whereas the opposite results were obtained at 1050°C. When cyclically oxidized at 1100°C, the weight loss of samples with (221) surfaces was significantly greater than that of (100) surfaces, so that the cyclic-oxidation anisotropy was more remarkable at 1100°C than at 950°C. The different spatial alignment of the / interface is thought to be responsible for the anisotropic oxidation behavior of the nickel-base single crystal alloy.