铌合金D-43上硅化物涂层

为进行铌合金D-43抗氧化防护,我们选用了多元复合硅化物类型涂层,即在D-43合金上预制W-Mo-V-Ti预合金层而后硅化,希望只有预合金层的外层生成硅化物,保留部分预合金层作为硅化物涂层,与基体之间的过渡缓冲层,W,Mo,V,Ti是高熔点金属,涂层工艺比较困难,但考虑到它们能生成Mo,W等元素单一或复合的具有     

合金化和热处理对难熔金属硅化物基合金组织和性能影响的研究现状

综述了合金化和热处理对硅化物基合金组织和性能的影响。在铌硅化物基合金中添加Mo，W或Al后，电弧熔炼态组织中的硅化物相为βNb5Si3；添加Cr或者V后，硅化物相为αNb5Si3：加入Ti后，硅化物相是Nb3Si。添加Ti，Hf和B可提高铌硅化物基合金的室温断裂韧性，添加W或Mo后合金的高温强度显著提高，而添加Cr，Al和Ti明显改善其高温抗氧化性能。在MoSi2中加入W，Nb和Ge等合金化元素后分别形成（Mo，W）Si2，（Mo，Nb）Si2或Mo（Si，Ge）2等硅化物，但在钼硅化物基合金中添加B后生成α—Mo，Mo3Si和T2相（MoSiB2），并且T2相所占的体积百分比与B的含量成正比。α-Mo相的含量对合金的断裂韧性和抗氧化性有重要影响。Nb或Mo的硅化物基合金的热处理温度都比较高，经过再结晶退火后合金中的组成相及其所占的体积百分比均发生变化，并且组织粗化，但分布更加均匀，从而对力学性能有显著的影响。     

Ti600合金中硅化物与蠕变性能关系的研究

研究了Ti600高温钛合金在固溶处理过程中,不同冷却速率对组织结构的影响及结构与性能之间的关系。重点考察冷却速度对抗蠕变强度的影响,以确定最合适的热处理制度。实验内容包括:观察α片层宽度与晶间α形貌随冷却速度的变化规律;测试不同状态下棒材的高温蠕变性能;分析组织特征与性能之间的相互关系;测定了Ti600合金中硅化物的溶解温度,研究硅化物对合金晶粒尺寸的影响规律。结果表明,在固溶处理过程中,随着冷却速率的增加,α片层宽度减小,硅化物对合金晶粒长大具有明显的抑制作用。当合金在硅化物溶解温度以下进行固溶处理时,其晶粒尺寸的增加比较缓慢,而当固溶温度一旦超过硅化物溶解温度,其晶粒尺寸则迅速增大。研究得出,合金的固溶处理温度处在相变点与硅化物溶解温度之间,合金可获得良好的综合性能。     

钼合金Si-Cr-Ti-SiC-MnO2涂层的制备与组织性能

目的提高钼合金表面红外辐射性能与高温抗氧化性能。方法将40%Si、20%Cr、5%Ti、5%SiC、30%Mn O_2五种粉末与酒精、粘结剂按比例混合,经高能球磨6 h后制得均匀悬浮的料浆。采用浸涂工艺对预处理的钼合金试样进行料浆涂覆,在1450℃真空烧结0.5 h后制得黑色涂层试样。通过1550℃高温静态氧化试验和高温粒子薄片红外光谱综合实验系统,分别评价涂层抗氧化性能和红外辐射性能,并通过扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射仪(XRD)对涂层氧化前后的形貌与组织结构进行分析。结果钼合金Si-Cr-Ti-SiC-Mn O_2涂层在700、900℃的法向发射率分别达0.85、0.88,在1550℃高温有氧环境下的静态抗氧化寿命达7 h。原始涂层呈四层复合梯度结构,由外到内分别为SiO_2+Mn3O_4+M5Si3(M指Mo、Cr、Ti)、M5Si3+Mo Si2+SiC+Mn3O_4、Mo Si2、Mo5Si3。高温氧化后,涂层四层复合结构由外到内转变为SiO_2+(Cr,Ti)5Si3+Mn Cr2O_4+Mn3O_4、M5Si3+SiC+Mn Cr2O_4+Mn3O_4、Mo Si2、M5Si3。高温氧化过程中,MSi2高硅化物层逐渐转变为M5Si3低硅化物层,涂层表面形成含Mn Cr2O_4尖晶石相和复合硅化物的致密SiO_2玻璃膜。结论 Si-Cr-Ti-SiC-Mn O_2涂层可有效提高钼合金基体的红外辐射性能和高温抗氧化性能,复合硅化物与硅锰复杂氧化物具有良好的抗氧化性能、高辐射性能和自愈合性能。     

Ti2AlNbO相合金双层辉光等离子渗Mo摩擦性能

利用双层辉光等离子表面冶金技术对Ti2AlNbO相合金进行渗Mo工艺研究。采用扫描电子显微镜、辉光放电光谱分析仪、X射线衍射仪和显微硬度计测试了渗Mo层的微观组织、化学成分、相组成和显微硬度。采用可控气氛微型摩擦磨损实验仪进行耐磨性研究。在最佳工艺参数下，渗Mo层可达100μm，表面Mo含量超过90％，且从表面到心部呈梯度分布。渗Mo层主要由纯Mo及Al5Mo相组成，硬度HV达8000MPa，渗Mo试样的平均摩擦因数为0．085，较Ti2AlNb基材降低6倍，磨损率仅为基材的7．5％。结果表明：Ti2AlNbO相合金表面的耐磨性能得到极大地提高。     

基体温度对Ti6Al4V表面渗Mo合金层性能的影响

利用双层辉光离子渗金属技术在Ti6A14V表面渗Mo，形成了表面改性合金层，就910—990℃渗Mo时基体温度对表面合金层性能的影响进行了研究。结果表明，渗Mo后的表面合金层由扩散层和沉积层组成，沉积层呈(211)晶面的择优取向。随着基体温度的升高，扩散层的厚度增加，并且合金层表面粗糙度增大。渗Mo后的表面合金层硬度较基体Ti6A14V的大大提高，而基体温度变化对合金层硬度没有明显影响。用涂层压入仪对沉积层和扩散层间的结合强度进行了评定。研究表明，随着基体温度的升高，临界压入载荷Pc增大，沉积层和扩散层间的结合强度增大。     

SiC_f/Ti60复合材料的热稳定性

对采用磁控溅射先驱丝工艺制备的SiC_f/Ti60复合材料进行不同温度下长时间热暴露实验,分析了热等静压态和热暴露态复合材料界面区结构稳定性及元素扩散规律。研究结果表明,SiC纤维中C、Si元素和Ti60基体中Ti及其它合金元素进行互扩散;界面反应层主要产物为Ti C,Ti C层外侧环绕着一层硅化物;基体中的Ti C主要集中分布在α钛晶界处。SiC_f/Ti60复合材料反应层厚度长大受扩散控制并与温度的关系遵循阿伦尼乌斯规律,界面反应层长大指数因子为2.27×10~(-4) m/s~(1/2),界面反应层长大激活能为118 k J/mol。     

冷加工和热处理对Nb及Nb合金弹性性能的影响

研究了冷加工和热处理对Nb及两种Nb基弹性合金弹性性能(包括弹性极限、弹性模量以及弹模温度系数)的影响。试验结果表明:(1)Nb—2Mo—2Zr—1Ti单相合金回复态弹性极限较冷轧态及再结晶态的皆高。时效硬化型合金Nb—40Ti—5.5Al,尽管冷轧态弹性极限较低,但经时效处理,弹性极限增加较多,而弹性模量只有少量变化,从而储能比(σ_?~2/E)大大增加(2)强烈冷变形态及再结晶态纯Nb弹性模量随温度变化(E—T)关系皆存在反常升高现象。强烈冷变形态Nb经600℃,4h处理,(回复态),E—T反常关系消失;而再结晶Nb经600℃,4h处理,反常关系不起变化。本文还讨论了无磁性的Nb弹性反常机理。     

Si对高Nb-TiAl合金组织及室温拉伸性能的影响

研究硅化物(Nb5Si3相)析出对高Nb-TiAl合金组织及室温拉伸性能的影响.实验结果表明,硅化物脱溶析出温度在1000~1200℃之间,析出物位于片层团晶界处、b(B2)相偏析处以及片层之间.添加Si元素后,合金室温拉伸性能有所增加.因为Nb5Si3相的形成使得b(B2)相稳定元素Nb含量下降,导致脆性相b(B2)相体积减少.但是,含Si高Nb-TiAl合金经过热处理后,室温拉伸性能随热处理温度提高而逐步降低.因为沿片层析出的硅化物会导致裂纹沿片层产生与增殖,而且应力会导致硅化物进一步析出,加速裂纹扩展.而且,Si的加入会导致γ相区扩大,在1280~1300℃之间形成γ单相区.硅化物析出在片层边界处,会导致块状γ+b(B2)相组织,脆化晶界;而硅化物析出在片层内部会导致二次γ板条形成,割裂了初始片层组织.     

球磨时间对Ti_(84)Mo_(16)合金多孔材料力学性能的影响

基于粉末冶金制备工艺,采用碳酸氢氨介质法制备了不同孔隙率Ti84Mo16合金多孔材料。实验以球磨时间作为研究对象,探索球磨时间对Ti84Mo16合金多孔材料力学性能的影响规律。实验结果表明:球磨2 h可以得到强度较高的Ti84Mo16合金多孔材料,而球磨5 h可以得到塑性较高、力学综合性能较好的Ti84Mo16合金多孔材料,同时5 h及以上球磨时间是制备纯β相Ti84Mo16合金多孔材料的合适球磨时间。     

Formation of MoSi2 and Al doped MoSi2 coatings on molybdenum base TZM (Mo–0.5Ti–0.1Zr–0.02C) alloy

Formation of aluminium (Al) doped molybdenum di-silicide (MoSi₂) coatings was studied to improve the high temperature oxidation behavior of TZM (Mo–0.5Ti–0.1Zr–0.02C) alloy. The pack composition of the halide activated pack cementation process was successfully optimized to form silicide and Al doped silicide coatings on the TZM alloy substrates. Mo(Si, Al)₂ phase was found to form at the outer layer of the coating prepared by doping Al in MoSi₂. A change in composition of the phases with increase in coating temperature was detected with Al doping, whereas un-doped silicide coating process was dominated by the formation and growth of MoSi₂ phase. Oxidation test and the characterization studies using SEM, EDS, XRD, and micro-hardness measurements indicated the improved performance of Al doped silicide coating during high temperature oxidation in dry air due to the formation of the protective alumina scale.     

激光熔覆Mo2Ni3Si／NiSi金属硅化物复合材料涂层组织与耐磨性

以39Mo-35Ni-26Si(w％)合金粉末为原料，采用激光熔覆技术，在1Cr18Ni9Ti不锈钢基材表面翩得以Mo2Ni3Si金属硅化物为初生相，以Mo2Ni3Si／NiSi共晶相为基体的金属硅化物耐磨复合材料涂层。涂层的常温干滑动磨损试验结果表明，在磨损过程中，Mo2Ni3Si／NiSi共晶相轻微地优先磨损，Mo2Ni3Si金属硅化物微微凸出于磨损表面，起到抗磨的骨干作用。由于Mo2Ni3Si金属硅化物具有很高的硬度和很强的原子间键合力，在磨损过程中难于变形和粘着，激光熔覆Mo2Ni3Si／NiSi金属硅化物复合材料涂层具有优异的耐磨性，与1Cr18Ni9Ti标样相比，涂层的耐磨性提高了56倍。     

钼及钼合金表面高温防护涂层的研究进展

系统总结了国内外关于钼及钼合金表面高温防护涂层的最新研究成果，分析了钼在不同温度区间的氧化特征，并基于涂层组织结构稳定性、涂层缺陷、涂层与基体界面结合强度、界面物理和化学相容性、氧扩散等多方面，概述了钼及钼合金表面高温防护涂层的性能要求。归纳了现阶段应用于钼及钼合金表面的高温防护涂层体系，主要包括单一硅化物涂层、改性的硅化物涂层、硅化物基梯度复合涂层、铝化物涂层、耐热合金涂层和氧化物涂层，重点讨论了涂层的成分和结构对其抗高温氧化性能的影响。同时，对比介绍了钼及钼合金表面高温防护涂层常用的制备方法，主要包括料浆烧结法、包埋渗法、等离子喷涂法、熔盐法、化学气相沉积法、磁控溅射法等。最后，对钼及钼合金表面高温防护涂层现阶段存在的问题及未来发展方向进行了展望。     

Ti—Cr—Si硅化物涂层结构及裂纹扩展

分析研究了Ｃ－１０３铌合金改性Ｔｉ－Ｃｒ－Ｓｉ保护涂层氧化过程中结构的变化以及裂纹扩展过程。结果表明,涂层表面玻璃态氧化物性质、涂层主体中硅含量以及低硅化物的生长和其力学性能决定了涂层中裂纹的扩展行为。     

合金化韧化MoSi_2的研究

本文用XRD、SEM-EDS、EPMA、维氏硬度仪及压痕法研究了Nb、Al、Cr合金化对MoSi2组织结构、室温硬度及断裂韧性的影响.结果表明:2at%Al、4at%Al和2at%Cr三种合金均得到了单一四方Cllb相;6at%Nb合金因Nb含量高,导致部分四方C11b相转变为六方C40相,合金出现灰色Cllb基体相与亮白色层片状C40第二相双相组织,部分C40相中存在几乎平行排列的宽度贯穿裂纹.Nb、Al、Cr合金化都降低MoSi2的维氏硬度,提高断裂韧性,其中2at%Nb、4at%Al合金的断裂韧性最高,达到了5.90MPa·m1/2,提高了69%.     

Development and growth of boron-modified and germanium-doped titanium-silicide diffusion coatings by the halide-activated,pack-cementation method

A halide-activated, cementation pack has been developed to codeposit either silicon and boron or else silicon and germanium in a single processing/reaction step to grow Ti-silicide diffusion coatings on commercially pure (CP) titanium, Ti-22Al-27Nb, and Ti-20Al-22Nb. Since boron is nearly insoluble in TiSi₂, a TiB₂ layer is localized at the surface of the B-modified silicide coatings. The thickness of the TiB₂ layer is controlled by the choice of boron activity and halide activator in the pack. Germanium is soluble in the Ti-silicide layers but inhomogeneously distributed in the Ge-doped silicide coating. The germanium content is controlled by choices of the Si-to-Ge ratio and the halide activator in the pack. The growth kinetics for the five-layered B-modified silicide coatings are generally similar to the undoped silicide coatings. The growth mechanism for the five-layered Ge-doped silicide coatings is generally different from the undoped silicides. The growth of dual-layer Ti-boride coatings was also studied.     

Growth kinetics and pesting resistance of MoSi2 and germanium-doped MoSi2 diffusion coatings grown by the pack cementation method

The rapid, destructive low-temperature oxidation (pesting) of MoSi₂ is an important limitation to its practical use. The growth of molybdenum silicide diffusion coatings by a halide-activated pack cementation method results in an adherent superficial, salt by-product, whose composition depends on the halide activator used to grow the coating. As a consequence of the residual salt deposit, coatings grown by a NaF-activated pack did not pest after 2500 hours of isothermal oxidation or after cyclic oxidation for 600 1 hour cycles in air at 500°C. An additional minor improvement in the pesting resistance was observed for the germanium-doped MoSi₂ Coatings. The growth kinetics for a three-layer Ge-doped Mo(Si, Ge)₂/Mo₅(Si, Ge)₃/Mo₃(Si, Ge) coating are compared with rates calculated for the diffusion-controlled growth of an undoped three-layer silicide and for three-layer germanide coatings. The activation energy for the solid-state diffusional growth of MoSi₂ is the same as that for Mo(Si, Ge)₂, but the growth rates for Mo(Si, Ge)₂ are faster. The activation energies for the solid state diffusional growth of the inner Mo₅(Si, Ge)₃ and Mo₃(Si, Ge) layers are similar to Mo₅Ge₃ and Mo₃Ge, but the rates are slower. The chemical demixing of Mo(Si, Ge)₂ under a chemical potential gradient creates a maximum in the Ge concentration at the Mo(Si, Ge)₂/Mo₅(Si, Ge)₃ interface, which produces unusual growth kinetics for the Mo₅(Si, Ge)₃ and Mo₃(Si, Ge) layers.     

Oxidation Resistant Ce-modified Silicide Coatings Prepared on Ti–6Al–4V Alloy by Pack Cementation Process

Cerium-modified silicide coatings were prepared on Ti–6Al–4V by pack cementation. The effects of different kinds of activators (NaCl, AlF₃, AlCl_3, and NH₄Cl) and pack CeO₂ concentrations (1, 3, and 5 wt%) on the coating structures were studied. The results show that the coatings were mainly composed of a TiSi₂ outer layer, a TiSi middle layer, a Ti₅Si₄ inner layer and a 1–2 μm thick Ti₅Si₃ interdiffusion zone. NH₄Cl was a more suitable activator for preparing the Ce-modified silicide coating on Ti–6Al–4V, based on the coating microstructure and growth rate. The coating thickness decreased with increasing CeO₂ concentration in the pack. Oxidation tests at 800 °C in air showed that the Ce-modified silicide coating showed improved oxidation resistance compared to both the uncoated alloy and the pure silicide coating. A dense, but thick oxide scale formed that was composed of a TiO₂ outer layer and a SiO₂ inner layer.     

铌合金电子束表面熔覆层裂纹控制

在铌合金表面进行了电子束熔覆硅化物涂层试验.利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)观察了涂层表面形貌,通过分析熔覆层表面的裂纹率以及裂纹的最大宽度,对熔覆涂层质量进行评价,研究了电子束熔覆参数对裂纹的影响.结果表明,裂纹倾向随着电子束束流、聚焦电流及扫描速度的增大呈先减小后增大的变化规律,通过控制电子束熔覆参数的合理匹配可以实现对涂层裂纹的控制.通过单变量试验和正交优化试验,筛选出了优化的熔覆处理工艺参数为:电子束束流为17 mA,聚焦电流为1 885mA,扫描速度为540 mm/min.采用优化工艺参数获得的涂层的熔覆效果较理想,表面平整光滑无裂纹,晶粒致密均匀.