Zr-2合金表面ZrO2/Cr复合膜的高温蒸汽氧化行为

用微弧氧化(MAO)和磁过滤阴极真空弧离子镀(FCVAD)在Zr-2合金表面制备ZrO₂/Cr复合膜,用热重分析仪(TGA)评估了Zr-2合金基体和ZrO₂/Cr复合膜在900～1100℃蒸汽环境中的抗氧化性能,并分析其氧化后氧化层的截面结构、相组成和成分深度分布。结果表明,在900、1000和1100℃蒸汽环境中分别氧化3600 s后,ZrO₂/Cr复合膜试样单位面积增重约为Zr-2合金基体的3/8、1/4和2/5。在高温蒸汽环境中,ZrO₂/Cr复合膜表面氧化生成的致密Cr₂O₃膜能抑制氧向内扩散,提高锆合金的抗蒸汽氧化性能,阻止锆试样在1000℃蒸汽环境中出现分离氧化。ZrO₂/Cr复合膜的表面Cr层完全消耗前,Cr涂层的氧化主要取决于铬向外扩散,而不是氧向内扩散。在蒸汽氧化过程中,MAO膜的中间层能抑制氢渗透进入锆合金基体。     

锆合金表面磁控溅射制备SiC/Cr复合涂层的研究

通过直流磁控溅射方法在锆合金基体表面沉积Cr涂层,再在Cr层上射频磁控溅射制备Si C涂层,探索了基体预处理方式、射频溅射功率对涂层结合力、厚度和表面质量的影响。采用扫描电镜及能谱仪,红外光谱和X射线衍射仪对Si C/Cr复合涂层样品进行成分分析,结果表明所制备的涂层Cr层为晶态,Si C层为非晶态。高温水蒸汽氧化实验表明Cr作为锆合金与Si C涂层之间的过渡层,不仅能够缓解Si C层和锆合金基体的热膨胀系数差异,提高涂层结合力,还能增加涂层的延展性,减少基体在高温水蒸气环境下的氧化和断裂。     

MnCo2O4涂层对SUS430合金连接体的表面改性研究

采用溶胶-凝胶法制得MnCo₂O₄纳米粉体, 通过XRD和TEM分析了粉体的物相和形貌; 通过添加适量乙基纤维素和松油醇经研磨制成浆料, 并采用丝网印刷法涂覆于SUS430基片上, 在900℃下95%N₂+5%H₂气氛中保温3 h, 再于800℃空气气氛中保温10 h烧结得到涂层。采用SEM对涂层的表面和断面进行了观察, 在750℃空气气氛下测试了SUS430/MnCo₂O₄样品的导电性能和抗氧化性能, 最后采用EDS对涂层的断面进行分析。结果表明: MnCo₂O₄粉体为单一的立方尖晶石相, 晶粒大小均匀, 粒径约150 nm; MnCo₂O₄涂层致密,与基体紧密结合且厚度均匀。SUS430/MnCo₂O₄样品在750℃空气气氛下经1000 h氧化后, 氧化增重量仅为0.15 mg/cm², 是SUS430合金氧化增重量的1/6; 面比电阻值为0.026 Ω·cm², 比SUS430合金的面比电阻值低了两个数量级; EDS结果表明: Cr元素主要分布在涂层与合金的界面, 在涂层内部无分布。研究显示, MnCo₂O₄涂层能显著降低SUS430合金基体的氧化速率, 有效改善其在高温下的导电性能, 并成功抑制Cr元素的挥发。     

铝酸盐体系下反应时间对ZrH1.8表面阻氢膜层制备的影响

采用微弧氧化技术在NaAlO₂电解液体系下制备ZrH_1.8表面阻氢膜层, 采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM), X射线衍射(XRD), 真空脱氢实验对膜层进行表征, 考察不同反应时间对ZrH_1.8表面阻氢膜层的厚度、形貌、相结构以及阻氢性能的影响规律。研究结果表明：当反应时间在7.5~15 min变化时, 膜层厚度由78.4 μm增大至152.8 μm。膜层由单斜相M-ZrO₂、四方相T-ZrO₂以及立方相C-ZrO₂组成, 反应时间对膜层的相组成并无明显影响。阻氢膜层由致密层和疏松层构成, 膜层外侧为疏松层, 靠近基体一侧为致密层。当反应时间为10 min时, 获得的膜层表面平整, 致密性较好, 厚度适中, 膜层的氢渗透降低因子PRF值为20。     

无机复合涂层对CB2铁素体耐热钢在650℃水蒸气中的防护

采用物理共混工艺制备无机硅酸盐复合涂层,研究其对ZG12Cr9Mo1Co1NiVNbNB(CB2)铁素体耐热钢在650℃水蒸气中氧化的防护。结果表明,CB2钢在650°C水蒸气中的氧化严重,氧化过程分段遵循抛物线规律,生成了双层非保护性Fe₂O₃氧化膜。涂装无机硅酸盐复合涂层使CB2钢的氧化速率显著降低,涂层还具有良好的抗热震性能。在涂层与基体钢的界面处生长一层厚度约2 μm的富铬氧化层,使合金的抗氧化性能提高。     

MoNbTaTiW难熔高熵合金表面硅化物涂层的制备与抗氧化机理

解决难熔高熵合金在高温下的抗氧化问题是其应用于工程的前提,在难熔金属表面制备抗氧化涂层是提高其抗氧化性能的有效途径。采用料浆熔烧法在MoNbTaTiW难熔高熵合金表面制备复杂硅化物抗氧化涂层（Si-20Cr-20Fe）,利用扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）和X射线衍射（XRD）等研究原始硅化物涂层及其在1 300℃氧化后的显微结构、物相和成分,探讨Si, Fe, Cr在涂层中的扩散规律和涂层的抗氧化机理。结果显示：熔烧后的原始硅化物涂层由金属与硅反应生成的二硅化物、5/3硅化物和三元硅化物Cr₄Nb₂Si₅组成,硅化物涂层与基体之间形成了良好的扩散反应界面。1 300℃氧化后,Si, Fe, Cr 3种元素向基体扩散,扩散反应界面向基体方向移动,涂层厚度增加,扩散反应界面的结构与成分与原始复杂硅化物涂层的无显著差别。氧化后涂层表面形成了由CrNbO₄,SiO₂,WO₃和Fe₂SiO₄组成的无裂纹致密氧化物层,...     

BN/SiC复合涂层改性炭纤维的吸波性能研究

以尿素、硼酸为原料, 采用浸涂工艺先在炭纤维表面制备BN涂层, 再以三氯甲基硅烷为前驱体, 采用化学气相沉积工艺在纤维表面沉积SiC涂层, 制得了BN/SiC复合涂层改性炭纤维。对BN/SiC复合涂层改性炭纤维的微观结构、抗氧化性能、介电性能及吸波性能进行了研究。结果表明: 炭纤维表面BN涂层的厚度约为0.1 μm, SiC涂层的厚度约为0.7 μm。炭纤维经表面BN/SiC复合涂层改性后, 抗氧化性能明显提高, 开始明显氧化失重温度从560℃提高到790℃, 最终氧化温度从780℃提高到1200℃以上; 且介电性能得到有效改善, 吸波性能显著提高。相比于未改性炭纤维, 厚度为2 mm的BN/SiC复合涂层改性炭纤维的最小反射率减小到-13.3 dB, 小于-10 dB的带宽增加至2.5 GHz。     

2024铝合金表面扫描式微弧氧化工艺研究

本研究利用小功率微弧氧化电源, 通过内充液式管状阴极的逐行扫描, 在2024铝合金样件表面生成微弧氧化陶瓷膜层, 对样件的局部受损部位进行了成功的修复, 从而突破了传统微弧氧化技术不能用于铝合金构件现场局部防护与修复的限制; 利用XRD、SEM、EDS等分析方法对陶瓷膜层的相组成与微观组织形貌进行了研究。利用纳米压痕仪测试了陶瓷膜层的纳米压痕硬度和弹性模量, 用动电位极化曲线测试陶瓷膜层的耐腐蚀性能。结果表明: 在恒电流模式下, 扫描式微弧氧化电压快速升高, 直接进入微弧放电阶段。其一次扫描成膜层厚度17 μm, 相对于传统微弧氧化具有很高的成膜效率。铝合金扫描式微弧氧化陶瓷膜层主要由α-Al₂O₃和γ-Al₂O₃组成, 膜层分为致密层和疏松层, 表面多微孔, 且有微裂纹; 纳米压痕测试结果表明, 陶瓷膜层纳米压痕硬度和弹性模量沿界面向外呈现先增加后减小的变化趋势。动电位极化曲线表明, 扫描式和传统微弧氧化陶瓷膜层都能够对基体起到有效的腐蚀防护作用, 传统微弧氧化陶瓷膜层的腐蚀防护作用高于扫描式。     

NiCrAlY涂层在模拟垃圾焚烧炉环境中的高温腐蚀行为

通过电弧离子镀制备NiCrAlY涂层，测试其在模拟垃圾焚烧炉环境中的高温腐蚀性能。结果表明：腐蚀初期，在涂层表面形成混合氧化层，外层由Al₂O₃和Cr₂O₅组成，内层为富Ni的氧化层，具有稳定的抗腐蚀能力。随着腐蚀时间的增加，Cl^-扩散至涂层/基体界面处，形成金属氯化物，破坏氧化层，形成疏松、多孔的腐蚀层。当温度升至550℃后，涂层腐蚀速度加快，涂层的腐蚀进程明显加速，涂层上的有效元素被快速消耗，导致涂层抗高温腐蚀能力严重下降。     

等离子喷涂炭/炭复合材料Cr-Al-Si涂层显微结构及高温抗氧化性能

采用等离子喷涂法在涂覆SiC内涂层的炭/炭复合材料表面制备了Cr-Al-Si外涂层。采用XRD和SEM分析了涂层的物相组成及微观结构, 并测试了复合涂层炭/炭复合材料试样在1500℃静态空气中的抗氧化性能。结果表明: 合金外涂层主要由Al_3.21Si_0.47、 Cr₃Si及Al₂O₃组成, 厚度约为120μm, 无穿透性裂纹; 多孔结构单一β-SiC内涂层的防氧化能力较差, 氧化10h后涂层试样的氧化失重就接近10%, 外加Cr-Al-Si涂层后, 涂层试样的氧化性能显著提高, 氧化61 h后试样的失重仅为5.3%。      

Ni-Cr-Ta-Al-Co-Mo合金在900℃和1000℃的恒温氧化行为

用热重分析法测定了氧化动力学曲线,并采用XRD和SEM（EDAX）等手段,研究了Ni12.59Cr6.74Ta4.04A15.16Co1.35Mo6.29W合金在900℃和1000℃的高温氧化行为。结果表明,在氧化初期合金的氧化质量增加较快,随着氧化时间的延长质量增加的速率逐渐降低,其氧化动力学曲线符合抛物线规律。在9...     

TiAl合金表面Si-Al-Y共渗层的组织及高温抗氧化性能

通过在1050℃下Si-Al-Y扩散共渗0~4 h在TiAl合金表面制备了Al、Y改性的硅化物抗氧化渗层, 分析了共渗层的结构及相组成, 并对其组织形成机理及高温抗氧化性能进行了研究。结果表明: 1050℃共渗4 h所制备的共渗层具有多层结构, 由外向内依次为TiSi₂外层、(Ti,X)₅Si₄及(Ti,X)₅Si₃(X表示Nb, Cr)中间层、TiAl₂和γ-TiAl内层及富Al的过渡层, 其中Y元素主要富集于共渗层的外层和中间层。不同时间共渗的结果表明, Si-Al-Y共渗层的形成是一个在基体表面先沉积Al, 后沉积Si的有序过程。经1000℃高温氧化20 h后共渗层表面形成了由TiO₂外层及SiO₂·Al₂O₃次外层组成的致密氧化膜; Y的氧化物主要存在于氧化膜与残余共渗层的界面处, 能够有效地增强膜层的附着力。     

纳米Ni60-TiB2复合涂层的超音速火焰喷涂制备及600℃循环氧化特性

采用超音速火焰喷涂技术在45#钢基体表面制备纳米Ni60-TiB2复合涂层,研究了纳米和常规微米Ni60-TiB2复合涂层在静态大气环境下600℃的循环氧化行为。结果表明：纳米Ni60-TiB2涂层具有晶粒纳米化和微观组织均匀化的特点,其氧化膜由完整连续SiO2膜构成,在其上均匀地分布着细小的TiO_2颗粒和B_2O_...     

Multi-composition oxidation resistant coating for SiC-coated carbon/carbon composites at high temperature

This work proposes a multi-composition oxidation resistant coating for SiC-coated carbon/carbon (C/C) composites by slurry method using the mixture of Y₂O₃, ZrO₂, Al₂O₃, Si and C. XRD analysis shows that the phases of the composite coating are composed of SiC, Al₂O₃, Y₂O₃, ZrO₂, Al₄SiC₄ and Y₃Al₂(AlO₄)₃. SEM analysis of the cross section of the coating displays the microstructure with 500 μm thickness which filled the porous SiC. Oxidation test shows that, after 19 h oxidation in air at 1873 K, the weight loss of the coated SiC-C/C is only 1.76%. The oxidation of the coated C/C composites was primarily due to the reaction of C/C matrix and oxygen diffusing through the penetrable cracks and bubble holes in the coating.     

M3O4(M=FeCoCrMnMg)高熵氧化物粉体的简易制备及超电容性能研究

高熵氧化物以其独特的结构和潜在的应用前景引起了越来越多的关注。本工作采用简单易行的固相反应法制备了M₃O₄(M=FeCoCrMnMg)高熵氧化物粉体, 采用不同手段对粉体进行表征, 并采用涂覆法制备了 M₃O₄/泡沫镍(M₃O₄/NF)复合电极, 研究其超电容性能。结果表明, 随着煅烧温度升高, Fe₂O₃(H)/Co₃O₄(S)/Cr₂O₃(E)和Mn₂O₃(B)相继固溶进入尖晶石主晶相晶格; 在900 ℃煅烧2 h所得M₃O₄粉体的平均粒径为0.69 μm, 具有单一尖晶石结构(面心立方, Fd-3m, a=0.8376 nm), 且Fe、Co、Cr、Mn和Mg五种元素在晶粒内均匀分布, 呈典型的高熵氧化物特征。此外, M₃O₄/NF复合电极在1 mol/L KOH的电解液中, 当电流密度为1 A·g^-1时, 其质量比电容达到193.7 F·g^-1, 可见M₃O₄高熵氧化物在超级电容器电极材料领域具有良好的应用前景。     

不锈钢表面阴极微弧电沉积氧化铝膜层的性能

以0.4 mol/L Al（NO₃）₃乙醇溶液为电解液,用阴极微弧电沉积方法在304不锈钢表面制备了80μm厚的氧化铝膜层。分析了膜层的形貌、成分和相组成,测试了膜层的抗高温氧化和电化学腐蚀性能。结果表明.电沉积膜层由γ-Al₂O₃和α-Al₂O₃组成。膜层中含有少量的Fe、Cr、Ni元素,表明膜/基界面附近的不锈钢基体在微弧放电作用下也参与氧化铝膜层的沉积和烧结过程。氧化铝膜层使不锈钢在800℃恒温氧化速率明显降低,表明其抗高温氧化性能得到提高。同时,其腐蚀电位正向移动,腐蚀电流密度降低1个数量级,表明其耐腐蚀性能得到提高。     

Metal-Ceramic Interfaces Produced by Laser Melt Injection Processing

This paper concentrates on the mechanical performance of various ceramic coatings of Cr₂O₃ on steel (SAF2205), as produced by CO₂ laser processing. It is concluded that a firmly bonded coating of Cr₂O₃ on steel could be produced by high power laser processing. The actual interface strength of a (Fe,Cr)-spinel applied to stainless steel by laser coating depends strongly on the composition of the substrate and coating materials. The energy release rate was extremely high and delamination occurred by fracture through the coating and partially along the interface, indicating that the interface strength is similar to or higher than the fracture strength of (Fe,Cr)-spinel.     

TC4合金表面Zr增效硅化物涂层的组织及高温摩擦磨损性能

采用扩散共渗的方法在TC4合金表面制备了Zr增效硅化物涂层, 研究了涂层在600℃时的摩擦磨损性能, 讨论了其磨损机制。结果表明: 所制备的涂层具有多层结构, 由(Ti, X)Si₂ (X代表Zr, Al和V)外层, TiSi中间层和Ti₅Si₄+Ti₅Si₃内层组成; 渗剂中添加Zr能够抑制涂层的生长速率, 有利于降低涂层的内应力, 改善其组织致密性。涂层的硬度明显高于TC4合金, 且由外向内呈梯度降低趋势。高温摩擦磨损试验结果表明, Zr增效硅化物涂层能够为TC4合金提供良好的高温磨损防护; 与GCr15对磨时, 涂层的表面只发生了轻微的磨损, 主要为GCr15在其磨损面的擦涂和一定程度的氧化磨损; 与Al₂O₃球对磨时, 磨损机制为犁削磨损、疲劳磨损、黏着磨损和氧化磨损。