NiCoCrAlY/NiCoCrAlYN涂层的腐蚀磨损行为

目的在中碳钢表面制备金属+氮化物涂层以研究其在腐蚀、磨损耦合环境下的服役行为。方法利用电弧离子镀技术在42CrMo钢基体表面制备NiCoCrAlY/NiCoCrAlYN双层涂层,通过改变氮气流量来调控涂层中氮元素含量。采用显微硬度计以及特制的腐蚀磨损试验机,同时结合XRD、XPS、SEM等各类表征技术研究涂层力学及腐蚀磨损行为。结果NiCoCrAlYN涂层物相主要为γ-Ni、γ'-Ni₃Al、fcc-CrN和fcc-AlN。随着N₂流量的逐步引入,涂层中CrN/AlN陶瓷相含量增加,显微硬度从575HV_0.05逐渐提升至730HV_0.05,而结合力等级从HF 2下降至HF 3。NiCoCrAlY/NiCoCrAlYN双层涂层比NiCoCrAlY单层涂层具有更佳的腐蚀磨损性能,且随着N含量的增加而显著提升。当N2流量为400 mL/min时,涂层显示出最佳的腐蚀磨损性能。此外,涂层的失效形式也由磨损失效逐渐转变为腐蚀失效。结论由于氮化物表层的高硬度特性增强了涂层耐磨性,NiCoCrAlY-NiCoCrAlYN界面的阻挡作用提高了涂层耐蚀性,加之底部NiCoCrAlY层具有良好的韧性和延展性,三者的综合作用导致NiCoCrAlY/NiCoCrAlYN双层涂层的腐蚀磨损性能优于NiCoCrAlY单层涂层。     

Hastelloy N合金表面激光熔覆NiCoCrAlY涂层在LiF-NaF-KF熔盐中的腐蚀行为研究

采用激光熔覆同步送粉技术在HastelloyN合金表面制备了NiCoCrAlY涂层,研究了HastelloyN基材和含NiCoCrAlY涂层的HastelloyN试样在900℃LiF-NaF-KF熔盐中的腐蚀行为。利用失重腐蚀法评估了试样的耐熔盐腐蚀能力,采用XRD和SEM表征了基材和涂层的物相组成、显微组织和腐蚀形貌,并结合EDS分析了微区成分。结果表明,NiCoCrAlY涂层试样的腐蚀速率仅为Hastelloy N基材的2/3。Hastelloy N基材表现为晶间腐蚀,其中Cr元素沿晶界发生选择性脱溶腐蚀,腐蚀前由γ-Ni和M_6C(M为Ni、Co、Cr等)等物相组成,腐蚀后新析出Co_9Mo_(21)Ni_(20)相。NiCoCrAlY涂层表现为均匀腐蚀,其中Al元素充当"消耗品"由涂层均匀向外扩散,形成的腐蚀产物可阻碍涂层中其它元素的扩散从而保护基材,腐蚀前主要由γ-Ni、Al_(0.983)Cr_(0.017)、AlNi_3等物相组成,腐蚀后只存在γ-Ni相。NiCoCrAlY涂层显著提高了基材的耐熔盐腐蚀性能。     

B4 C 含量对等离子喷涂 NiCoCrAlY / Al2 O3 -B4 C复合涂层力学性能的影响

目的提高等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层的摩擦性能。方法采用离心喷雾造粒、化学冶金包覆和固相合金化技术制备NiCoCrAlY/Al2O3和NiCoCrAlY/B4C复合粉体,通过等离子喷涂技术制备NiCoCrAlY/Al2O3-B4C复合涂层。对涂层的显微结构、结合强度和显微硬度进行表征,研究B4C含量对等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3-B4C复合涂层力学性能的影响。结果 Al2O3和B4C颗粒包覆了致密的NiCoCrAlY合金层,包覆层厚约3~5μm。等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3-B4C复合涂层呈典型的层状结构,涂层结构致密,各层间结合良好。随着B4C含量的增加,复合涂层的显微硬度逐渐增大,结合强度逐渐降低,当B4C质量分数达到30%时,涂层的显微硬度比未添加B4C时提高了1.4倍,结合强度比未添加B4C时降低了26%。涂层在拉伸试验中发生了典型的脆性断裂,断裂位置发生在涂层内部。结论向等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层中添加B4C,可显著提高涂层的显微硬度,但会使涂层的结合强度有一定程度降低。     

炮钢表面电弧离子镀NiCoCrAlY涂层的性能研究

用电弧离子镀技术在炮钢表面沉积NiCoCrAlY涂层,研究了涂层的硬度与摩擦磨损性能、高温抗氧化性及耐腐蚀性.结果表明:涂层的硬度较炮钢提高了近36％,炮钢的磨损机制主要为严重的磨料磨损和塑性流动,NiCoCrAlY涂层磨损机制主要是粘着磨损,NiCoCrAlY涂层的摩擦系数(0.57～0.65)小于炮钢的摩擦系数(0.78～0.86);NiCoCrAlY涂层在850℃空气中氧化100 h后的动力学结果表明,涂层大大提高了炮钢的高温抗氧化性能,其原因是表面形成了θ-Al2O3和α-Al2O3氧化膜阻止了炮钢基体被氧化,同时NiCoCrAlY涂层由β-(Ni,Co)Al、α-Cr与γ-Ni相转变为γ-Ni、γ’-Ni3Al和FeNi相;NiCoCrAlY涂层在3.5％NaCl溶液中较炮钢自腐蚀电位提高了近200 mV,能够显著提高炮钢的抗腐蚀能力.     

高能高速等离子喷涂NiCoCrAlY涂层抗燃气热腐蚀性能

目的研究NiCoCrAlY涂层抗高温燃气热腐蚀性能。方法采用高能高速等离子喷涂工艺在Ni_3Al基高温合金IC6基体表面制备NiCoCrAlY涂层,测试了涂层与基体间的结合强度以及涂层和IC6基体在900℃高温环境下的抗燃气热腐蚀动力学曲线。并借助扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析燃气热腐蚀试验前后涂层的显微组织和物相结构组成。结果高能高速等离子喷涂工艺制备的NiCoCrAlY涂层致密性高,孔隙率≤3%;涂层与基体结合状态好,平均结合强度达到62 MPa;涂层中氧化物和夹杂含量少。经100 h燃气热腐蚀后,基体和涂层的腐蚀速率分别为8.09 g/(m2·h)和0.50 g/(m~2·h)。结论 NiCoCrAlY涂层显著提高了IC6合金的抗燃气热腐蚀性能。涂层表面生成了以Al_2O_3和Cr_2O_3为主要成分的完整致密的氧化膜,Al_2O_3抗氧化性能好,Cr_2O_3抗腐蚀性能好,在两者共同作用下,腐蚀气氛向涂层内部的侵蚀被有效地阻挡或延缓;同时涂层内孔隙、氧化物夹杂等缺陷含量少,腐蚀气氛的扩散通道被阻隔或延长,降低了腐蚀速率,使得涂层对基体合金起到了很好的保护作用。     

激光熔覆NiCoCrAlY/ZrB2复合涂层结构及高温耐磨性能

通过激光熔覆技术在钛表面成功制备了NiCoCrAlY和NiCoCrAlY/ZrB2复合涂层,用SEM和XRD分析了涂层的组成及结构。在SRV-IV高温摩擦磨损试验机上系统考察了NiCoCrAlY和NiCoCrAlY/ZrB2复合涂层在20、100、300和500℃下的摩擦磨损性能,对偶为Si3N4陶瓷球。采用SEM和3D非接触式表面轮廓仪磨损形貌分析了摩擦磨损测试后涂层和对偶陶瓷球的磨痕形貌。结果表明:NiCoCrAlY/ZrB2复合涂层相对于NiCoCrAlY涂层有更高的显微硬度和更好的高温耐磨性能,NiCoCrAlY和NiCoCrAlY/ZrB2复合涂层在不同温度下的磨损机理主要为磨粒磨损和粘着磨损。     

Effect of Undercooling on Microstructure Evolution in IN718 Superalloy

通过激光熔覆技术在钛表面成功制备了NiCoCrAlY和NiCoCrAlY/ZrB2复合涂层,用SEM和XRD分析了涂层的组成及结构.在SRV-Ⅳ高温摩擦磨损试验机上系统考察了NiCoCrAlY和NiCoCrAlY/ZrB2复合涂层在20、100、300和500℃下的摩擦磨损性能,对偶为Si3N4陶瓷球.采用SEM和3D非接触式表面轮廓仪磨损形貌分析了摩擦磨损测试后涂层和对偶陶瓷球的磨痕形貌.结果表明:NiCoCrAlY/ZrB2复合涂层相对于NiCoCrAlY涂层有更高的显微硬度和更好的高温耐磨性能,NiCoCrAlY和NiCoCrAlY/ZrB2复合涂层在不同温度下的磨损机理主要为磨粒磨损和粘着磨损.     

沉积气氛对电火花沉积Mo2FeB2基金属陶瓷涂层组织与性能的影响

采用电火花沉积分别在空气和氩气中制备了Mo_2FeB_2基金属陶瓷涂层,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、显微硬度计和摩擦磨损试验机研究了沉积气氛对涂层形貌、相组成、硬度和摩擦磨损性能的影响。结果表明,2种气氛中沉积所得涂层的组织结构都致密,涂层与基体间无分层,呈冶金结合的特征,但空气中沉积涂层的表面较粗糙,并发生了严重的氧化,涂层均匀性也较差。它们都主要由非晶相和马氏体相组成,但氩气中沉积的涂层含有更多的非晶相。氩气和空气中沉积涂层的最大显微硬度(HV_(0.05))分别为12 862和10 129 MPa,相差2733 MPa,前者涂层2 h的磨损量几乎仅为后者涂层的1/7,表现出更好的耐磨性。2种涂层的主要磨损机制都是疲劳磨损和磨粒磨损,但氩气中沉积涂层以疲劳磨损为主,空气中沉积涂层则以磨粒磨损为主。     

NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层的组织与性能

采用离子喷涂和超音速火焰喷涂技术分别制备了NiCoCrAlY/Al₂O₃耐磨复合涂层,通过SEM、显微硬度计和万能材料测试机研究了粉体和涂层的显微结构、显微硬度和结合强度。结果表明,Al₂O₃颗粒表面包覆着一层致密的NiCoCrAlY合金,涂层与基体结合良好,超音速火焰喷涂涂层的孔隙率仅为等离子喷涂涂层的1/7。超音速火焰喷涂涂层的显微硬度和结合强度均高于等离子喷涂涂层。两种方法制备的涂层的破坏属脆性断裂机理。     

不同气氛对激光熔覆IN718涂层形貌、组织与性能的影响

目的研究不同气氛条件下激光熔覆IN718高温合金涂层的微观偏析。方法利用激光熔覆技术,在不同送粉气和不同保护气条件下制备了IN718高温合金涂层,并对制备的涂层进行双时效热处理。采用光学显微镜观察显微组织结构和特征,采用扫描电镜和能谱仪对涂层组织和相成分进行分析,采用维氏硬度计对涂层热处理前后的硬度进行测定。结果送粉气种类对熔覆层的形貌和组织有一定影响,而保护气种类对熔覆层的形貌和组织影响不明显。与氩气作为送粉气制备的涂层相比,氦气作为送粉气制备的涂层组织更加细密,Laves相的尺寸更小且分布更均匀,Laves相的体积分数由氩气送粉的9.35%减少到氦气送粉的5.25%,并且Laves相中Nb的质量分数由20%下降到16%,涂层硬度由287HV0.2提高到306HV0.2。双时效热处理后,涂层的显微硬度明显提高,氦气作为送粉气制备的涂层硬度为468HV0.2,高于氩气作为送粉气制备的涂层硬度447HV0.2。结论氦气作为送粉气能有效降低激光熔覆IN718涂层的Nb元素偏析,同时细化涂层组织,提高涂层显微硬度。氦气作为保护气对涂层形貌和组织的影响不明显。     

激光熔覆Ni-Al2O3复合涂层的微观结构与耐腐蚀性能研究

目的 解决Cr-Ni系不锈钢在重腐蚀工业环境中本体耐腐蚀性能不足的问题。方法 采用激光熔覆技术制备Ni-Al2O3复合涂层,利用X射线衍射、扫描电镜、能谱仪(EDS)和显微硬度计、电化学工作站等技术研究所制备涂层的微观结构、相组成和元素分布,分析Al2O3含量对复合涂层形貌、显微硬度和耐腐蚀性能的影响规律。结果 复合涂层组织均匀、无明显缺陷,与基体之间存在明显的冶金结合区,沿着该复合涂层深度方向的微观结构依次呈现为胞状晶、定向生长的柱状晶及细小的等轴晶,物相则由均匀分布于复合涂层顶部的Al2O3颗粒和金属间化合物(Fe-Ni、Fe-Ni-Cr固溶体)构成。随着Al2O3含量的增大,复合涂层的显微硬度呈先增大后减小的趋势,腐蚀电位呈先增大后减小的趋势,而失重腐蚀速率和腐蚀电流密度呈先减小后增大的趋势,涂层的耐腐蚀性能呈先增强后减弱的趋势。在Ni-x%Al2O3(x为0、0.15、0.25、0.35,质量分数)复合涂层中,Ni-25%Al2O3复合涂层具有较高的显微硬度和良好的耐腐蚀性能,该涂层的显微硬度达到1 026.3HV,腐蚀失重速率为0.15 mg/(cm².h),腐蚀电压和腐蚀电流密度分别为–326.6 mV和38.6 µA/cm²。当继续增加Al2O3的含量时,气孔和裂纹等缺陷开始增多,复合涂层的显微硬度和耐腐蚀性能均呈现下降趋势。研究表明,Ni-x%Al2O3(x≤25)复合涂层的显微硬度和耐腐蚀性能的变化由细晶强化、固溶强化和颗粒强化协同作用所致。结论 激光熔覆Ni-25%Al2O3复合涂层具有较高的硬度和良好的耐腐蚀性,可以有效防护Cr-Ni系不锈钢,提高重腐蚀工业环境下机械零件的耐蚀性和使役寿命。     

转移等离子弧熔敷Ti C-MoSi_2增强复合涂层显微组织及抗氧化性（英文）

为了提高AISI 304不锈钢的高温抗氧化性及耐磨性,利用转移等离子弧熔敷技术在AISI 304基材表面制备了TiC-MoSi_2复合相增强复合涂层。对比分析了氧化前后复合涂层的显微组织,测试了复合涂层的显微硬度分布,测试并拟合了复合涂层的氧化动力学曲线,探讨了复合涂层的氧化机理。结果表明:复合涂层典型显微组织由TiC-MoSi_2复合相、初生TiC枝晶和γ-(Ni,Fe)/NiSi_2共晶构成,TiC-MoSi_2复合相和初生TiC枝晶作为复合涂层的增强相均匀分布在γ-(Ni,Fe)/NiSi_2共晶基体上。由于TiC-MoSi_2复合相的增强作用以及超细γ-(Ni,Fe)/NiSi_2共晶基体的粘结和支撑作用,复合涂层具有高且均匀的硬度分布、良好的强度和韧性。得益于独特的显微组织,复合涂层表现出良好的高温抗氧化性。     

基于相平衡计算的Hf掺杂NiCoCrAlY高温涂层设计及强化机理

MCrAlY涂层以其优异的高温抗氧化性能和力学性能,成为燃气轮机高温防护部件不可或缺的一部分,但涂层、基体和环境之间的复杂相互作用,使得某些合金元素的单一添加无法满足现有MCrAlY涂层的使役要求。采用真空悬浮熔炼法制备块状NiCoCrAlY合金,使用Thermocalc软件计算掺杂元素后Ni Co Cr Al Y合金的相平衡,利用X射线衍射仪（XRD）对NiCoCrAlY合金进行物相检测,利用扫描电子显微镜（SEM）和电子背散射衍射（EBSD）研究合金的微观结构和晶粒取向,通过显微硬度、纳米压痕和压缩试验来表征其力学性能。选用优选出的合金成分制备粉体,利用HVAF喷涂技术制备涂层试样,与商用NiCoCrAlY涂层在相组成、显微组织、力学性能和耐磨性能上做对比研究。结果表明,随着Hf含量的增加,合金中晶粒尺寸增大;当Hf含量为1 wt.%时,合金的抗压强度和抗压应力得到提高;Hf含量为4 wt.%时,合金具有较高的塑性。掺杂改性后的NiCoCrAlYNbMoHfTa涂层中主相为β相;涂层显微硬度显著提高,且有着和商用NiCoCrAlY涂层相近的结合强度;相较于商用NiCoCrAlY涂层...     

稀土对氩弧熔覆复合涂层组织和性能的影响

以Ti,B4C,Y2O3和Ni60A粉末为原料,利用氩弧熔覆技术在Q235钢基材表面成功制备出镍基增强相复合涂层,运用 XRD,SEM等分析手段研究了复合涂层的显微组织,利用显微硬度仪测试了复合涂层的显微硬度,并用磨损试验机分析了其在室温干滑动磨损条件下的耐磨性能. 结果表明,复合涂层与基体界面无气孔、裂纹,呈冶金结合. 复合涂层由TiC,TiB2,Cr23C6和γ-Ni组成. 稀土加入改变了TiC和TiB2的长大形态,呈颗粒状均匀、细小的分布在熔覆涂层中. 显微硬度和耐磨性测试结果表明,稀土加入后提高其显微硬度和磨损性能.     

氩弧熔覆TiC-Ni3Si/Ni基复合涂层组织与性能研究

用X射线衍射仪、扫描电镜、显微硬度计和摩擦磨损试验机研究了采用氩弧熔覆技术制备的TiC-Ni3Si/Ni基复合涂层的组织与性能.结果表明,氩弧熔覆的TiC-Ni3Si/Ni基复合涂层主要由TiC、Ni3Si、γNi(Fe)过冷奥氏体相组成,TiC硬质颗粒和以TiC为核心原位生成的Ni3Si相弥散分布在镍基粘结相中.显微硬度和摩擦磨损实验表明,TiC-Ni3Si/Ni基复合涂层平均显微硬度9.457 GPa,是基体平均显微硬度的4.78倍,在常温千滑动磨损条件下,TiC-Ni3Si/Ni基复合涂层磨损量约为同等摩擦磨损条件下Q235钢磨损量的11.84％.     

激光熔覆NiCoCrAlY/HfB2复合涂层结构及高温摩擦学性能

利用激光熔覆技术在纯钛表面制备了NiCoCrAlY/HfB2复合涂层。用XRD和SEM分析了涂层的组成和组织结构,在SRV-IV微动摩擦磨损试验机上对涂层不同温度下的摩擦磨损性能进行对比测试,采用SEM和三维表面轮廓仪对磨损后试样、对偶球和磨屑的形貌进行了分析。结果表明:NiCoCrAlY/HfB2复合涂层主要组成为NiTi、HfB2、TiB2、Co3Ti、CrTi4和Hf3Ni7相,复合涂层与基材冶金结合,涂层晶体结构主要为块状晶。涂层的平均显微硬度约为850HV0.2,是基材硬度的4.25倍。在20℃、100℃、300℃和500℃摩擦测试温度下涂层的摩擦因数和磨损率随温度的升高而减小,复合涂层的磨损率在10-4～10-5 mm3/Nm数量级,具有较好的高温耐磨性能,涂层的磨损机制主要为磨粒磨损和黏着磨损。     

等离子喷涂 NiCoCrAlY / Al2 O3 高温固体润滑耐磨涂层的抗氧化性能研究

目的研究等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3高温固体润滑耐磨涂层在850℃时的高温抗氧化性能和抗氧化机理。方法采用喷雾造粒、化工冶金包覆技术制备NiCoCrAlY/Al2O3复合粉体,并采用等离子喷涂技术在45#钢表面制备NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层。采用SEM和XRD研究粉体和涂层的显微结构和物相组成,并采用马弗炉研究复合涂层在850℃的恒温氧化动力学曲线,通过研究氧化96 h以后涂层表面的组织形貌,探讨NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层的抗氧化机理。结果 NiCoCrAlY合金层均匀致密地包覆在Al2O3颗粒的表面,包覆层厚度约为3~5μm。复合粉体的主要组成为Al2O3相和NiCoCrAlY合金相,没有其他杂质相的存在。等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层氧化动力学曲线分为大斜率直线、抛物线和系数几乎为0的抛物线等3个阶段。氧化96 h以后,涂层的氧化质量增量为4.9 mg/cm2左右,表面形成了一层连续的氧化物保护膜,经EDX分析,氧化膜层主要由Al,O,Cr和Ni组成。结论等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层具有良好的高温抗氧化性能,涂层中Ni,Cr,Al的氧化以及硬质相Al2O3的加入是涂层抗氧化的主要原因。     

铜基材上热障涂层的激光熔敷

采用5kW连续CO2激光热源实现了在铜基材上熔敷热障涂层，得到元孔隙、与基体冶金结合的密实ZrO2陶瓷层。发现在ZrO2／NiCoCrAlY界面上生成了A12O3等氧化物中间层。NiCoCrAlY结合层由胸状晶、胞状枝晶及枝晶组成，其中γ′和β强化相的析出使显微硬度值显著提高。针对TiO2—A1添加剂可以避免裂纹产生，提出陶瓷涂层高温化学反应机制和添加剂中钛在晶界间扩散结合机制。     

烧结气氛对Mo_2FeB_2基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响

本文运用XRD和SEM等对比研究了烧结气氛对Mo2FeB2基金属陶瓷相组成、显微组织和力学性能的影响。结果表明,当烧结温度为1250℃,保温时间为40min时,真空烧结后,金属陶瓷可获得较均匀的显微组织和较佳的力学性能,抗弯强度为1774MPa,硬度为90.4HRA;氩气气氛烧结时,由于碳不能完全除去粉末颗粒表面和B2O3中的氧,降低了烧结过程中液相对硬质相颗粒的润湿性,从而导致金属陶瓷的力学性能明显降低;氮气气氛烧结时,粘结相Fe与氮气发生反应生成了Fe3N,导致烧结过程中没有出现液相,未能得到致密的烧结体。     

Q345钢表面氩弧熔覆Ni-Si-Nb-C复合涂层组织和性能的研究

利用氩弧熔覆技术,以镍粉、硅粉、铌粉和碳粉为原料,在Q345钢基材表面原位合成Ni-Si-Nb-C复合涂层,应用SEM,XRD对涂层的微观组织和物相进行了分析,并测试了涂层的显微硬度和耐磨性。结果表明:复合涂层与基体界面无气孔、无裂纹,呈冶金结合;复合涂层组织由γ-Ni,Ni3Si,Nb C和α-Fe组成。复合涂层的显微硬度达到1100 HV0.1,较基体提高3倍左右;复合涂层提高了Q345钢的耐磨性。