TiAl合金表面激光重熔MCrAlY涂层热腐蚀性能

采用等离子喷涂技术在TiAl合金表面制备了MCrAlY涂层,并用激光重熔工艺对涂层进行处理,研究了TiAl合金、等离子喷涂MCrAlY涂层及激光重熔MCrAlY涂层850℃下75%Na₂SO₄+25%NaCl(质量分数)混合盐浸泡热腐蚀性能,分析了不同试样的热腐蚀破坏机理,并讨论了激光重熔处理对涂层热腐蚀性能的影响.结果表明,等离子喷涂MCrAlY涂层能显著提高TiAl合金的耐热腐蚀性能,经过激光重熔后可进一步提高其耐热腐蚀性能.MCrAlY涂层在高温熔盐中的热腐蚀发生的是表面氧化反应和内部硫化反应,主要生成Al₂O₃,Cr₂O₃,NiO,NiCr₂O₄,Ni₃S₂及CrS等腐蚀产物.     

钛表面Al/NiCr复合涂层改性反应机理及抗氧化性能

目的 使Al/NiCr复合涂层之间发生改性反应,并原位生成具有一定抗氧化性能的Ni-Al金属间化合物防护涂层。方法 利用电弧喷涂结合等离子喷涂的工艺方法在工业纯钛表面制备了Al/NiCr组合涂层,对喷涂态Al/NiCr/Ti试件于炉中进行700 ℃加热改性处理,研究了加热改性处理前后涂层的微观组织形貌及Ni-Al金属间化合物的形成机理。此外,还对经加热和打磨处理后的Al/NiCr/Ti试件及无防护涂层的Ti块进行了800 ℃/100 h的高温氧化试验。结果 Ti基体表面Al/NiCr涂层经700 ℃炉中加热改性处理后,Al、NiCr涂层之间发生改性反应,并原位生成了固溶有一定Cr元素的Ni2Al3及NiAl金属间化合物。另外,在整个Al、NiCr扩散反应区中,弥散分布有Al液和Cr2O3、NiO组成的混合物组织。但是生成的Ni2Al3相金属间化合物有熔化现象发生,只有高熔点的NiAl金属间化合物能够稳定存在。结论 经改性反应所得的NiAl金属间化合物层对Ti基体起到了较好的高温防护作用。     

一种镍基单晶合金在不同介质中的热腐蚀行为

利用高温热处理炉、扫描电镜和X射线衍射仪等研究了镍基单晶合金在Na2SO4、NaCl以及75％ Na2SO4+25％NaCl中的热腐蚀行为.结果表明:在700℃腐蚀10h时,镍基合金在75％Na2SO4+25％NaCl溶液中的热腐蚀最为严重,其次为Na2SO4,在NaCl中的热腐蚀程度最轻;合金在Na2SO4溶液中主要发生氧化-硫化反应,腐蚀产物主要由Al2O3、NiO、Cr2S3、Ni3S2、NiCr2O4和TiS组成;在NaCl溶液中的热腐蚀主要发生氧化反应,腐蚀产物主要由Na2CrO4、NiO和Al2O3组成;在75％Na2SO4+25％NaCl溶液中的热腐蚀以氧化-硫化为主,腐蚀产物主要为Al2O3、NiO、TiO2、CrO、CrS、Ni3S2以及少许CoCr2S4.     

T91钢超音速电弧喷涂45CT涂层在90%Ar+10%H2O气氛中的循环氧化行为

采用超音速电弧喷涂方法在T91钢上制备了45CT涂层,研究了样品在800℃和850℃的90%Ar+10%H2O气氛中的循环氧化行为,利用XRD和SEM/EDS分析了涂层氧化前后的表面成分和结构。结果表明:氧化后表面的氧化物主要由Cr2O3,NiCr2O4及NiO组成,850℃氧化后的表面氧化物还含有Fe2O3;45CT涂层在800℃下表现出良好的抗氧化性能,而在850℃氧化时,涂层出现裂纹,Fe通过裂纹快速向外扩散,导致涂层在氧化过程中失效。     

超音速颗粒轰击处理对MCrAlY涂层TGO生长的影响

采用超音速火焰喷涂方法在镍基高温合金(GH99)上制备了MCrAlY涂层,并进行超音速颗粒轰击处理,研究了超音速颗粒轰击工艺对MCrAlY涂层显微结构和热生长氧化物(TGO)的影响.结果表明,通过表面轰击处理,增加了涂层中Al元素的扩散通道;高温氧化过程中MCrAlY涂层表面很快形成连续致密的Al2O3膜,保护了Ni,Cr等元素避免被氧化,从而避免了Ni(Cr,Al)2O4,NiO等大颗粒氧化物的生成;这样减少了涂层中的裂纹产生和扩展的可能性,从而提高涂层抗高温氧化性能.     

Ni基合金在900 ℃75%Na2SO4+25%NaCl盐膜下的热腐蚀

研究了纯Ni、Ni-10Cr和Ni-10Cr-5Al合金在900 ℃空气中涂敷Na2SO4+25%NaCl盐膜时的热腐蚀行为。结果表明,Ni-10Cr合金的腐蚀动力学曲线近似服从抛物线规律,而纯Ni和Ni-10Cr-5Al合金的腐蚀动力学曲线分段服从抛物线规律。Ni-10Cr的腐蚀增重最小,抗热腐蚀性能最好,Ni-10Cr-5Al次之,纯Ni的腐蚀增重最大。Ni-10Cr-5Al合金热腐蚀24 h后氧化产物分为3层,外层氧化产物主要是NiO,中间层氧化产物为Cr2O3和Al2O3,最内层有少量Cr2S3和Al2S3。Ni-10Cr合金热腐蚀24 h后氧化膜分为3层,外层氧化产物是NiO,中间层是不连续的Cr2O3,内腐蚀区有少量Cr2S3。由于熔盐中NaCl的存在,Ni-10Cr-5Al和Ni-10Cr合金的腐蚀产物会变得疏松多孔。     

Ni基合金在900℃75%Na_2SO_4+25%NaCl盐膜下的热腐蚀（英文）

研究了纯Ni、Ni-10Cr和Ni-10Cr-5Al合金在900℃空气中涂敷Na2SO4+25%NaCl盐膜时的热腐蚀行为。结果表明,Ni-10Cr合金的腐蚀动力学曲线近似服从抛物线规律,而纯Ni和Ni-10Cr-5Al合金的腐蚀动力学曲线分段服从抛物线规律。Ni-10Cr的腐蚀增重最小,抗热腐蚀性能最好,Ni-10Cr-5Al次之,纯Ni的腐蚀增重最大。Ni-10Cr-5Al合金热腐蚀24 h后氧化产物分为3层,外层氧化产物主要是NiO,中间层氧化产物为Cr2O3和Al2O3,最内层有少量Cr2S3和Al2S3。Ni-10Cr合金热腐蚀24 h后氧化膜分为3层,外层氧化产物是NiO,中间层是不连续的Cr2O3,内腐蚀区有少量Cr2S3。由于熔盐中NaCl的存在,Ni-10Cr-5Al和Ni-10Cr合金的腐蚀产物会变得疏松多孔。     

电弧喷涂PS45涂层抗高温氧化性及抗热震性

采用电弧喷涂工艺在钢基体上制备PS45涂层,利用扫描电镜、X射线衍射仪对涂层的显微组织和抗高温氧化性及抗热震性进行了分析。结果表明,制备的涂层组织致密,涂层与基体之间界面凸凹不平,结合性良好;涂层主要由沉积颗粒铺展区域和飞溅区域组成。XRD结果显示,涂层由δ(Ni-Cr),TiO2及Cr2O3等相组成。涂层在550℃,650℃时氧化增重不明显,而在750℃时氧化增重较为明显。550℃时涂层15次热循环未出现明显的裂纹和剥落等现象。涂层高温时生成NiO,Cr2O3及NiCr2O4等氧化物。     

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。     

一种镍基合金在850℃和950℃熔融NaCl中的热腐蚀行为

采用X射线(XRD)、扫描电镜(SEM/EDAX)等手段,研究了一种镍基合金在850℃和950℃熔融Na Cl的热腐蚀行为。结果表明:腐蚀期间,合金发生了高温氧化和热腐蚀行为;合金表面腐蚀产物分为3层,外层氧化物由Al2O3、Al Ta O4和Ni Cr2O4组成,中间层氧化物为Cr Ta O4、Ni WO4和WO3,而内层形成Al2O3内氧化物;且随腐蚀温度提高,合金表面的腐蚀层厚度及Al2O3内氧化层深度增加。     

P91钢亚音速喷涂NiCr/Cr3C2涂层的热腐蚀行为研究

采用亚音速火焰喷涂方法在P91钢上制备了NiCr/Cr3C2涂层,研究了样品在600,650和700℃的80 ％Na2 SO4 +10％K2SO4+10％KCl(质量分数,后同)混合熔融盐中的热腐蚀行为,利用XRD和SEM分析了表面成分和结构.结果表明:喷涂NiCr/Cr3 C2涂层样品在热腐蚀过程中,腐蚀产物从样品表...     

Inconel625合金及焊缝在Na2SO4-NaCl熔盐中热腐蚀行为研究

对Inconel625母材与焊缝金属进行750℃下的75%Na₂SO₄-25%NaCl混合熔盐热腐蚀实验，并对腐蚀产物的物相、表面形貌、腐蚀失重速率及腐蚀机理等进行分析。结果表明：Inconel625接头母材处组织为奥氏体等轴晶，焊缝处组织为树枝晶；母材与焊缝金属失重曲线均遵循抛物线规律，其失重速率常数分别为3.43和4.18 mg²·cm^-4·h^-1；焊缝金属因为富Nb第二相的析出，导致其与母材相比耐蚀性较差，腐蚀表现出“不均匀性”；2种状态下的Inconel625有着相同的腐蚀层结构均为：外层NiO颗粒和片层状NiCr₂O₄，中层致密Cr₂O₃氧化层，内层“蜂窝”状Ni₂S₃硫化层的3层结构。Inconel625合金在750℃下75%Na₂SO₄-25%NaCl混合盐中的主要腐蚀机理为“硫化-氧化”腐...     

电弧离子镀NiCrAlY涂层900℃的热腐蚀行为

采用电弧离子镀技术在镍基单晶合金上沉积Ni28Cr11Al0.5Y涂层,并研究了镍基单晶合金及有Ni28Cr11Al0.5Y涂层镍基单晶合金在900℃的75%Na2SO4+25%K2SO4熔盐中的热腐蚀行为。结果表明,镍基单晶合金遭受了破坏性的热腐蚀,出现了严重的内硫化和内氧化;而由于Ni28Cr11Al0.5Y涂层在熔盐中生成连续的Al2O3氧化膜,阻止了熔盐对单晶合金的腐蚀,有涂层镍基单晶合金表现出优良的抗热腐蚀性能。     

纳米复合电刷镀层微观组织及其成形过程中的氧化现象

研究了n—Al2O3／Ni纳米复合刷镀层的微观组织及其成形过程中基质金属镍的氧化现象。结果表明：复合刷镀层晶粒细小，n—Al2O3颗粒在复合刷镀层中弥散分布；在刷镀过程中，生成了大量氧化镍，它以单独的NiO颗粒形态或生成的NiO和加入的Al2O3的球形颗粒混合体形态分布在复合刷镀层晶簇内部及晶簇边界区域。提出了NiO的形成机制，即主要通过如下3种途径：①新生成镀层表面镍原子与镀液薄膜中溶解氧发生化学反应；②镍离子与溶解氧，发生电化学反应；③在碱性溶液环境中纳米颗粒表面吸附[OH]^-发生电化学反应生成NiO。     

不同Cr含量的Ni-Cr合金熔覆层的高温氧化和热腐蚀特性

采用激光熔覆技术制备了Cr质量分数为10%、20%和40%的Ni-Cr合金熔覆层,研究了其在900 ℃下的高温氧化特性和600 ℃下Na₂SO₄+25% K₂SO₄混合盐中热腐蚀特性。结果表明,Cr含量对熔覆层的高温特性起着关键作用。提高Cr含量对提升熔覆层抗硫酸盐诱导的热腐蚀能力比提升抗循环高温氧化能力更有效。Cr40涂层抗高温氧化和热腐蚀性能最佳。Cr10的氧化产物以NiO为主,极易脱落,内部氧化严重。虽然Cr40表面可以形成单一的Cr₂O₃层,但热应力和生长应力引起的富Cr氧化物内部开裂,使Cr40的抗循环高温氧化能力仅略好于Cr20。面对热腐蚀时,Cr10表面呈现层状NiO和Ni₃S₂叠层分布的腐蚀产物,内部腐蚀区也生成了Ni的硫化物。Cr20表面Cr₂O₃层被破坏,内部腐蚀严重,生成了CrS。Cr40表面生成了致密的Cr₂O₃保护层,有效地防止了进一步腐蚀。     

碳基陶瓷隔热瓦表面高发射耐烧蚀抗氧化涂层的制备及性能

本实验采用大气等离子喷涂技术在碳基陶瓷隔热瓦ZrB2-SiC-玻璃内涂层表面制备镍铬尖晶石高发射涂层以提高其抗氧化耐烧蚀性能。利用XRD和SEM对粉体和涂层的相结构和微观形貌进行分析,采用氧-乙炔火焰对涂层进行烧蚀试验。结果表明,在Cr2O3:NiO摩尔比为1:1.2,1200℃固相反应2h后,可以得到物相较纯的NiCr2O4尖晶石粉体;Cr2O3:NiO摩尔比不变,掺入质量分数15%TiO2、25%MnO2,1200℃固相反应2h可以得到复杂的混合尖晶石粉体。纯NiCr2O4涂层及掺杂NiCr2O4涂层的发射率在1~22μm波段分别达到0.955和0.954。喷涂后纯NiCr2O4发生了轻微的分解,发射率有所降低,而掺杂NiCr2O4相结构稳定,不易分解,发射率稳定。氧-乙炔火焰烧蚀考核结果表明,当火焰温度高于2000℃时,掺杂NiCr2O4涂层表面温度比纯NiCr2O4涂层降低了240℃,其红外辐射性能优于纯NiCr2O4涂层。掺杂NiCr2O4涂层能耐受大于2000℃/300 s烧蚀考核,具有良好的高发射耐烧蚀性能。     

Investigations on role of HVOF sprayed Co and Ni based coatings to combat hot corrosion

Abstract

This paper aims to investigate the hot corrosion resistance of high velocity oxy-fuel (HVOF) sprayed cobalt based (Stellite-6) and nickel based (Ni–20Cr) coatings deposited on the superalloy Superni-718 (Ni–19Cr–18˙5Fe–5˙13Ta–3˙05Mo–0˙9Ti–0˙5AI–0˙18Mn–0˙18Si–0˙15Cu–0˙04C) in the Na₂SO₄–60%V₂O₅ salt environment at 900°C under cyclic conditions. The X-ray diffractometry, scanning electron microscopy/energy dispersive analysis and electron probe microanalyser techniques were used to study the corrosion products with respect to their morphology, phase composition and element concentration. The thermogravimetric technique was used to establish the kinetics of corrosion. The bare alloy underwent severe hot corrosion attack. The Ni–20Cr coating shows excellent hot corrosion resistance with negligible spallation, whereas Stellite-6 coating reveals less hot corrosion resistance and more spallation. The hot corrosion resistance of Ni–20Cr coating has been attributed to the formation of oxides of chromium, nickel and spinel of nickel chromium. The oxides of silicon, chromium, cobalt and spinels of cobalt–chromium and nickel–chromium have contributed for hot corrosion resistance of Stellite-6 coatings.