CeO_2/ZrO_2-Y_2O_3纳米热障涂层高温熔盐腐蚀性能及失效机理

采用两种热障涂层材料分别是纳米8%Y_2O3-ZrO_2(以下简称为YSZ)和在8%Y_2O_3-ZrO_2中掺杂25%的纳米CeO_2(以下简称为CSZ),应用大气等离子喷涂技术在GH30高温合金钢表面上制备了YSZ和CSZ隔热涂层,测试了两种涂层在950℃时耐Na_2SO4熔盐腐蚀的能力,使用SEM、XRD和EDS技术对涂层的失效机理进行了分析,结果表明:腐蚀60h后,YSZ涂层大面积脱落并且出现了t-ZrO_2→m-ZrO_2转变,而CSZ涂层基本无脱落,保持t-ZrO_2。CSZ阻止腐蚀介质进去涂层的能力强于YSZ,抗高温熔盐腐蚀性能优于YSZ。     

Si–Yb2O3/Yb2Si2O7/Yb2SiO5 EBC涂层组织结构及熔盐腐蚀行为研究

目的 研究Si–Yb₂O₃/Yb₂Si₂O₇/Yb₂Si O₅ 3层EBC涂层的抗熔盐腐蚀性能。方法 采用真空等离子喷涂工艺在试样表面单面制备Si–Yb₂O₃/Yb₂Si₂O₇/Yb₂Si O₅ 3层结构的EBC涂层,选用尺寸为Ф25 mm、厚度为5 mm的SiC_f/SiC复合材料基体试样,在900℃、NaCl(质量分数为50%)+Na₂SO₄(质量分数为50%)混合盐中进行连续100 h的熔盐腐蚀试验,采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等观察和测试3层EBC涂层熔盐腐蚀前后的形貌,分析其组织结构以及该EBC涂层在熔盐腐蚀过程中的化学反应机理。结果 经过连续100 h、900℃的熔盐腐蚀,基体SiC_f     

不同Y2O3含量的YSZ块体材料在模拟海洋环境下的腐蚀行为研究

针对钇稳定氧化锆(YSZ)材料在海洋环境中易腐蚀的问题，使用放电等离子烧结技术分别制备了5%和12%(质量分数) Y₂O₃稳定的YSZ块体材料，并对块体材料在高低温交替的水蒸气环境中进行腐蚀实验，模拟其作为热障涂层面层材料在海洋环境下使用时的腐蚀情况。分析了YSZ在低温水蒸气老化和高温烧结的交替腐蚀过程中，力学性能的变化以及裂纹的形成和扩展行为。结果表明：对于5%Y₂O₃含量的5YSZ在模拟海洋环境下抗弯强度损失严重，14 d的腐蚀实验使得抗弯强度下降了91.4%。然而对于高Y₂O₃含量的12YSZ材料，其在相同环境下腐蚀相同时间，抗弯强度未有明显变化。Y₂O₃含量高的YSZ具有更强的稳定性，更适合在海洋环境使用。     

GH3625合金在75%Na2SO4-25%NaCl环境中热腐蚀行为研究

将GH3625合金置于750℃下,75%Na₂SO₄-25%NaCl熔盐环境中以研究GH3625合金的热腐蚀行为,使用扫描电镜、能谱仪以及X射线衍射仪等设备对腐蚀后合金表面形貌、元素分布以及物相鉴定等进行研究分析。研究结果表明：组织为奥氏体等轴晶的GH3625合金腐蚀增重曲线呈现“两级”增重规律。合金在熔盐中腐蚀后,由腐蚀层最外层到合金基体结构依此为尖晶状NiO和片层状NiCr₂O₄、存在少许缺陷但相对致密的Cr₂O₃氧化层、带有孔洞的“蜂窝”状Ni₂S₃硫化层、基体贫Cr层以及合金基体。GH3625合金在750℃下,75%Na₂SO₄-25%NaCl熔盐环境中造成氧化膜失效的主要腐蚀反应为Cr₂O₃与Cl^-以及Na₂O的反应,反应生成CrO₂Cl_2<...     

(NiCoCrAlYSiB+AlSiY)复合涂层热腐蚀行为的研究

采用电弧离子镀（AIP）技术在镍基单晶高温合金基体上制备了NiCoCrAlYSiB涂层（普通涂层）和（Ni-COCrAlYSiB+AlSiY）复合涂层,研究了高温合金基体与2种涂层分别在900和700℃下的涂盐（Na₂SO₄+K₂SO₄和Na₂SO₄+NaCl）热腐蚀行为.结果表明:高温（900℃）热腐蚀条件下,基体合金表面主要生成NiO;普通涂层表面上要生成Cr₂O₃,而且涂层内部出现内氧化和内硫化现象;复合涂层表面主要生成Al₂O₃,外层出现程度较轻的内氧化,涂层表层Al含量仍然较高,维持表面Al₂O₃膜的形成和修复.低温（700℃）热腐蚀条件下,基体合金表面主要生成NiO;普通涂层表面主要生成Cr₂O₃,涂层内部出现严重的内氧化;复合涂层表面也出现了内氧化,高Cr的内层未受腐蚀,有助于提高涂层的抗腐蚀性能.     

(NiCoCrAlYSiB+AlSiY)复合涂层热腐蚀行为的研究

采用电弧离子镀（AIP）技术在镍基单晶高温合金基体上制备了NiCoCrAlYSiB涂层（普通涂层）和（Ni-CoCrAlYSiB+AlSiY）复合涂层,研究了高温合金基体与2种涂层分别在900和700℃下的涂盐（Na₂SO₄+K₂SO₄和Na₂SO₄+NaCl）热腐蚀行为.结果表明:高温（900℃）热腐蚀条件下,基体合金表面主要生成NiO;普通涂层表面主要生成Cr₂O₃,而且涂层内部出现内氧化和内硫化现象;复合涂层表面主要生成Al₂O₃,外层出现程度较轻的内氧化,涂层表层Al含量仍然较高,维持表面Al₂O₃膜的形成和修复.低温（700℃）热腐蚀条件下,基体合金表面主要生成NiO;普通涂层表面主要生成Cr₂O₃,涂层内部出现严重的内氧化;复合涂层表面也出现了内氧化,高Cr的内层未受腐蚀,有助于提高涂层的抗腐蚀性能.     

激光重熔对Al2O3-40% TiO2等离子喷涂层耐冲蚀性能的影响

利用等离子喷涂方法制备Al₂O₃-40% TiO₂涂层,对涂层进行激光重熔处理.分别对等离子喷涂层和激光重熔涂层进行耐冲蚀磨损性能试验,研究了激光重熔对Al₂O₃-40% TiO₂等离子喷涂层耐冲蚀性能的影响.结果表明,激光重熔消除了Al₂O₃-40% TiO₂等离子喷涂层的层状结构,使得等离子喷涂层中γ-Al₂O₃转变为α-Al₂O₃,形成了α-Al₂O₃+TiAl₂O₅稳定结构.激光重熔后的涂层组织致密均匀、硬度高,具有冶金结合特征,使得耐冲蚀性能得到极大提高,其磨损特征为冲蚀粒子冲击作用下产生的裂纹、破碎与块状剥落.     

利用ZrO2固体电解质研究Na3AlF6-SiO2熔盐中的电沉积

利用Y₂O₃稳定的Zr O₂固体电解质(YSZ)管集成构建Pt,O₂(air)|YSZ作为参比、辅助电极的三电极新型电化学池,在完全无碳和1323 K条件下采用Ir丝作工作电极对Na₃Al F₆-5%Si O₂(质量分数)熔盐体系进行循环伏安(CV)及恒电位电解测试,并结合热力学理论计算、SEM观察及EDS分析,研究了熔盐中有关金属在阴极上的析出电位及电沉积规律。结果表明,Si单质在Ir电极上可一步沉积得到,其在CV曲线上的峰电位在-1.65 V,而Al、Na (Zr)等合金化沉积电位负于-1.8 V,且沉积电位依次负向增大。在-1.8 V或-2.0 V电位下电解,还发现有Zr₅Si₄金属化合物颗粒生成,其生成电位在-1.7～-1.8 V之间。沉积的Si、Al、Na金属(合金)主要来源于Na₃Al F₆-Si O₂熔盐本身产生...     

等离子喷涂梯度热障涂层的抗热震性能

对比研究了等离子喷涂梯度热障涂层与双层热障涂层,试验中梯度热障涂层选用不同比例的NiCoCrAlY与ZrO₂-8%Y₂O₃复合粉末作为梯度过渡层材料,并对两种结构的热障涂层进行了抗热震性能试验。抗热震试验结果表明,梯度热障涂层的抗热震寿命明显高于双层热障涂层的抗热震寿命。     

Al2O3-13%TiO2绝缘防护复合涂层组织及电偶腐蚀性能

目的 研究等离子喷涂的Al₂O₃-13%TiO₂涂层和封孔处理后的Al₂O₃-13%TiO₂复合涂层对TC4-H70异种金属电偶对的腐蚀防护效果。方法 采用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪对涂层的物相组成、组织形貌、元素分布进行表征分析,使用电化学工作站和电偶腐蚀测量仪对涂层及对比试样的耐蚀性能进行分析研究。结果 等离子喷涂的Al₂O₃-13%TiO₂涂层由α-Al₂O₃和γ-Al₂O₃两相组成,以γ-Al₂O₃相为主。Al₂O₃-13%TiO₂涂层中存在微孔与微裂纹等缺陷,腐蚀介质易渗入,因此Al₂O₃-13%TiO₂涂层的耐蚀性较...     

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.     

Y2O3含量对大气等离子喷涂Al2O3-Y2O3复合涂层微观结构和力学性能的影响

目的 探究掺杂不同质量分数Y₂O₃对Al₂O₃-Y₂O₃复合涂层微观结构及其力学性能的影响。方法 采用大气等离子喷涂制备Al₂O₃涂层,以及Y₂O₃质量分数分别为10%、20%、30%、40%的Al₂O₃-Y₂O₃复合涂层。利用SEM、EDS对粉末以及不同涂层的形貌、组织结构、元素分布进行分析。使用XRD表征粉末和涂层的物相。使用显微硬度仪、纳米压痕测试仪和电子万能试验机对涂层的显微硬度、弹性模量以及断裂韧性等力学性能进行测试分析。结果 Al₂O₃喷涂粉末的物相由α-Al₂O₃组成,而喷涂得到的Al₂O₃涂层则由α-Al₂O     

大气等离子喷涂YSZ涂层中CMAS渗透行为分析

目的 建立大气等离子制备的热障涂层的结构特征与高温环境中CMAS渗透速率之间的定量关系,分析微裂纹、孔洞等缺陷对渗透行为的影响。方法 利用大气等离子喷涂方法制备ZrO₂-8%Y₂O₃(YSZ)涂层。用摩尔比为45SiO₂︰33CaO︰13AlO_1.5︰9MgO的CMAS涂覆涂层表面,在1200℃条件下进行CMAS渗透试验。通过SEM、EDS、XRD对涂层微观结构和物相进行测试,并通过图像分析处理软件计算涂层的孔隙率,分析孔径的分布规律。测量CMAS渗透速率,分析涂层结构对渗透速率的影响,改进CMAS理论渗透速率计算方法。结果 熔融态的CMAS能够快速渗透涂层,使得涂层的孔隙率由12.8%降至4%。YSZ涂层中直径大于3μm的孔隙不易被填充。把有效孔隙率引入到CMAS渗透速率的计算中,可以将计算结果与实测结果之间的偏差降至5%以内。CMAS渗透后30min内,YSZ未发生明显的相变,40min后发现涂层出现腐蚀现象。结论 大气等离子喷涂YSZ涂层中微裂纹的直径尺寸影响CMAS渗透...     

CMAS、CMAS+NaVO3、CMAS+海盐作用下热障涂层的腐蚀行为与机理

环境沉积物(CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂,CMAS)的高温腐蚀已成为航空发动机涡轮叶片热障涂层过早失效的重要原因之一。然而涡轮叶片工作环境复杂,熔盐、海盐常与CMAS耦合,一起对热障涂层造成多元复杂腐蚀,但目前关于CMAS与盐类的多元耦合腐蚀行为鲜有报道。针对Y₂O₃部分稳定ZrO₂(YSZ)热障涂层在CMAS、CMAS+NaVO₃、CMAS+海盐作用下的腐蚀行为进行对比研究。通过XRD、SEM等方法对不同条件下腐蚀后的涂层进行表征,并分析热处理温度、腐蚀物种类对腐蚀行为的影响。结果表明：与CMAS相比,CMAS+NaVO₃、CMAS+海盐会在更低的温度下损伤涂层(1 200℃)。当三种腐蚀物均能完全熔化时(1 250℃),CMAS+NaVO₃、CMAS+海盐熔体则由于更大的流动性而大量渗入,腐蚀内部涂层。其中,CMAS+海盐熔体在涂层内的渗透性最强,1 250℃热处理4 h后,渗透...     

等离子喷涂WC-20Cr3C2-7Ni/8YSZ复合涂层的组织及摩擦学性能

为提高连铸机拉矫辊的服役寿命,通过等离子喷涂技术在模具钢H13表面制备不同质量比的WC-20Cr₃C₂-7Ni+8YSZ复合涂层,分析各涂层的微区组织、显微硬度、抗划伤性、耐磨性和磨损形式。结果表明,在WC-20Cr₃C₂-7Ni粉末中分别加入30wt%、50wt%的8YSZ,其复合涂层的致密性明显提高,且涂层晶粒明显得到细化;WC-20Cr₃C₂-7Ni涂层中出现WC_1-x与W相,且随着8YSZ的添加WC相的结晶强度变弱;WC-20Cr₃C₂-7Ni+30wt%8YSZ涂层平均硬度(1172 HV0.2)相对于WC-20Cr₃C₂-7Ni涂层(1152 HV0.2)并没有明显变化,WC-20Cr₃C₂-7Ni+50wt%8YSZ涂层硬度(1052 HV0.2)相对于WC-20Cr₃...     

Inconel 718及其渗铝涂层在Na2SO4+5%NaCl混合盐膜下的热腐蚀行为

采用化学气相沉积(CVD)工艺在镍基高温合金Inconel 718上制备了铝化物涂层,研究了Inconel 718合金及其渗铝涂层在750,850和950℃空气中Na₂SO₄+5%(质量分数)NaCl混合盐膜下的热腐蚀行为。结果表明：基体表现出较差的抗腐蚀性能,且温度越高腐蚀越严重;腐蚀初期表面腐蚀产物主要由Cr₂O₃和Fe₂O₃组成,而随着腐蚀时间增加,尖晶石为主要腐蚀产物。此外,基体合金在850和950℃时的腐蚀膜疏松多孔,观察到开裂和剥落,抗腐蚀能力差;而渗铝涂层表现良好,腐蚀期间表面会形成Al₂O₃膜,极大提高了基体合金的抗腐蚀性能。虽然当腐蚀温度升高或腐蚀时间增加时,涂层会发生明显退化,且会导致腐蚀膜出现裂纹、孔洞等缺陷,其与涂层结合不紧密,但仍能在很大程度上有效保护基体。     

ZrO2(Y2O3)含量对Mo-12Si-8.5B-ZrO2(Y2O3)复合材料高温氧化性能的影响

为了研究ZrO₂(Y₂O₃)含量对Mo-12Si-8.5B-ZrO₂(Y₂O₃)复合材料高温氧化性能的影响，利用机械合金化与放电等离子烧结制备了ZrO₂(Y₂O₃)含量为0～10 mass%的Mo-12Si-8.5B-ZrO₂(Y₂O₃)复合材料，研究了其在800、1000和1200℃下的高温氧化行为。结果表明：复合材料在800℃时均发生显著氧化，质量损失持续增加；随着ZrO₂(Y₂O₃)含量的增加，氧化质量损失速度降低，复合材料的抗氧化能力提升；低ZrO₂(Y₂O₃)含量(0～2.5 mass%)的复合材料在1000和1200℃下具备优异的抗氧化性；高ZrO₂(Y_...     

喷涂工艺对Ta2O5原位复合钽基纳米晶涂层微观结构及摩擦磨损性能的影响

采用大气等离子喷涂制备了Ta₂O₅原位复合钽基纳米晶涂层,利用SEM、微束XRD、微动摩擦磨损实验机及非接触三维表面轮廓仪等技术手段并结合计算分析,考察了喷涂功率、主气(Ar)流量等对钽基涂层表面Ta₂O₅含量、晶粒尺寸、显微硬度和摩擦磨损性能等的影响规律及原因。在考察范围内,随喷涂功率增大,钽基涂层表面Ta₂O₅含量呈先减小后增大的变化,而涂层表面α-Ta的晶粒尺寸及点阵畸变则均呈先增大后减小的变化;随Ar气流量增大,涂层表面Ta₂O₅含量总体呈减小趋势,在流量为2.17×10^-3~2.33×10^-3m³/s时达到最低,α-Ta的晶粒尺寸与点阵畸变的变化呈负相关性;采用间断喷涂方法时涂层表面Ta₂O₅含量降低,α-Ta晶粒尺寸及点阵畸变均略有减小。通过对喷涂相关微观过程特点的分析,对这些规律作了阐释。涂层的显微硬度与其表面Ta₂O₅含量相关,高硬度涂层的表面Ta₂O₅含量相对较低;干摩擦条件下晶粒较大、Ta₂O₅含量较少的涂层抵御硬质陶瓷低速刻划的能力较差;边界润滑状态下硬度较高的涂层表现出更优的抗磨减摩性能;采取间断喷涂可获得摩擦学性能最佳的涂层。钽基涂层的机械性能与其微观结构特征显著相关;除显微硬度外,涂层晶粒尺寸、点阵畸变及表面Ta₂O₅含量的相对值可用作质量控制的重要指标。     

KH-151硅烷改性纳米ZrO2对铝合金表面环氧树脂涂层防护性能的影响

在6061铝合金表面制备了硅烷改性纳米ZrO₂环氧树脂涂层,采用电化学测试和腐蚀试验,研究了纳米ZrO₂添加量对硅烷改性纳米ZrO₂环氧树脂涂层防护性能的影响,并对比了不同转化处理工艺下涂层的物理性能和防护性能。结果表明：当纳米ZrO₂添加量为100 mg/L时,硅烷改性纳米ZrO₂环氧树脂涂层试样的极化电阻为2 719Ω·cm²、自腐蚀电流密度为2.528×10^-6 A·cm^-2;在经不同转化处理工艺处理的涂层中,硅烷改性纳米ZrO₂环氧树脂涂层的平均厚度为55μm,涂层剥离面积比例为5%,附着力达到1级,极化电阻最大,自腐蚀电流密度最小,涂层防护性能最佳。     

常压和低压环境下反应等离子喷涂Al/Fe2O3复合材料的合成机理(英文)

反应等离子喷涂(RPS)技术被广泛用于制备不同使用需求的高性能涂层材料。基于经典的铝热反应原理,采用反应等离子喷涂技术分别在近常压和低压环境下制备了Al-Fe₂O₃涂层,通过XRD、SEM和EDS等分析方法对所制备涂层的相组成和显微结构进行了表征。阐明了Al和Fe₂O₃在加热和反应等离子喷涂过程中的反应机理。DTA分析结果表明,氩气氛下长时间热处理产物主要为Fe、Al₂O₃和FeAl相。然而,在等离子喷涂过程中,低氧分压环境导致中间产物FeAl₂O₄铁尖晶石相的生成,由于近常压等离子喷涂过程的冷却速度极快,该相可以保留在最终涂层结构中。而低压反应等离子喷涂等离子体射流飞行距离长,还原性气氛和较长的反应时间将其进一步还原为FeAl相。