镍基高温合金表面激光熔覆CoCrAlYSiHf_x涂层组织性能分析

选择激光熔覆技术在GH586镍基高温合金表面上制得了不同Hf含量的CoCrAlYSiHf涂层,并对涂层微观组织形态与涂层耐高温性能进行实验测试分析。研究结果表明:采用激光熔覆方法得到的涂层表面上形成了许多网状组织,在未添加Hf涂层的晶界部位产生了许多孔隙结构;在Hf含量0.1和0.3涂层内形成了更多的孔隙,同时沿晶区域产生了众多显微裂纹。在涂层的表面形成了许多具有致密结构的Cr_2O_3膜。涂层经过100h高温氧化处理依然由致密Cr_2O_3膜组成。未添加Hf涂层表面生成了约6μm厚的致密氧化膜,并且沿晶界处发生了一定成对内氧化。当Hf含量0.1和0.3涂层经过100 h高温氧化之后,其表面生成了厚度约12μm的氧化膜并含有较多孔隙。     

Hf添加对GH586合金激光熔覆CoCrAlSi涂层组织高温氧化的影响

合金中加入稀土元素可提高其抗氧化性能,目前有关Hf对CoCrAlSi涂层性能影响的报道较少。选择激光熔覆技术在GH586镍基高温合金表面上制得了不同Hf含量的CoCrAlSiHf涂层,并对涂层微观组织形态与耐高温性能进行测试分析。结果表明:激光熔覆涂层包含了大量的网状结构组织,未添加Hf涂层晶界上还形成了很多的微孔;添加Hf涂层中含有大量微孔结构,在晶界上形成了大量的微裂纹结构;涂层内主要含有γ-Co组织相,Hf含量提高可以显著减少涂层内的织构数量;添加Hf涂层内含有大量的致密氧化物,没有观察到明显的裂纹结构,添加Hf涂层经过1 100℃、96 h保温处理后形成了大量的CoCr2O4成分;未添加Hf涂层被一层厚度为10μm的氧化膜所覆盖,同时可以看到晶界区域出现了氧化的情况,Hf含量0.1%和0.3%涂层实施氧化处理后得到了含有许多微孔结构的氧化膜。     

纳米CeO_2颗粒对Ni基合金激光熔覆涂层界面组织与高温热腐蚀性能的影响

研究了采用压片预置式激光熔覆工艺,添加适量纳米CeO2颗粒,利用NiCoCrAlY合金粉末在GH4037合金表面激光熔覆制备了纳米CeO2颗粒增强Ni基合金涂层,对熔覆层界面组织进行了显微分析,进行了1000℃高温熔盐热腐蚀性能试验。结果表明,添加适量纳米CeO2颗粒的Ni基合金激光熔覆涂层组织明显细化、致密,裂纹等缺陷得到有效抑制;熔覆层在高温熔盐中腐蚀后出现的隆起和剥落现象轻微,腐蚀层的深度明显减小;纳米CeO2颗粒对Cr2O3膜的碱性溶解有一定的抑制作用;合金的抗高温热腐蚀性能显著提高。     

稀土Y对激光熔覆Inconel 625合金抗高温氧化和热腐蚀性能影响

目的 分析稀土Y添加对激光熔覆Inconel 625组织和性能的影响规律,为严苛服役环境条件下的改性Inconel 625合金设计和制备提供借鉴。方法 采用真空气雾化工艺,制备含有0.1%(质量分数)Y的IN625-Y粉末,并使用激光熔覆工艺分别制备了IN625和IN625-Y的熔覆试样。对比研究二者在组织和力学性能上的差异,分析稀土Y添加对激光熔覆IN625试样表面氧化膜组成、抗高温氧化、模拟烟气及熔盐热腐蚀性能变化趋势的影响。结果 IN625合金和IN625-Y试样的显微组织主要由灰色富含Ni和Cr的γ-Ni基体相和枝晶组成,而IN625-Y试样晶粒组织更为细小,且有少量Laves相析出。IN625-Y和IN625试样的显微硬度分别为(268.8±3.1)HV0.3和(265.2±3.2)HV0.3,屈服强度、抗拉强度和延伸率分别从(430.1±20.8)、(753.2±19.1)MPa和(37.6±3.4)%,提升到(433.8±21.8)、(774.8±10.4)MPa和(39.2±1.1)%。激光熔覆IN625-Y试样的高温氧化增重和气氛熔盐条件下的热腐蚀增重速率均小于未添加稀土Y的IN625试样。结论 基于稀土Y添加对IN625熔覆组织的晶粒细化和洁净化作用,添加稀土Y能整体提升IN625试样的力学性能。激光熔覆IN625-Y试样表面能形成致密且稳定的Cr2O3氧化膜,具有更强的抗高温氧化性能,能更好地抵御SO2气体及NaCl/Na2SO4熔盐的热腐蚀。     

Ni基合金粉中添加纳米CeO_2粉体对激光熔覆层组织及高温腐蚀性能的影响

为了揭示添加纳米粉体对激光熔覆层高温防护性能的影响,将纳米CeO2粉体加入NiCoCrAlY合金粉末中,采用压片预置式激光熔覆工艺在GH4037合金表面激光熔覆制备了纳米CeO2颗粒增强Ni基合金涂层,并对熔覆层进行了显微组织观测,研究了1 000℃高温熔盐热腐蚀性能。结果表明:添加适量纳米CeO2粉体的Ni基合金激光熔覆层出现大量细小等轴晶,组织明显细化、致密;添加纳米CeO2后熔覆层在高温熔盐中腐蚀后未出现明显的隆起和剥落现象,腐蚀层的深度明显减小,对Cr2O3膜的碱性溶解有一定的抑制作用,其抗高温热腐蚀性能显著提高。     

Hf对Pt改性γ’-Ni3Al单相磁控溅射层氧化行为的影响

γ＇-Ni3Al高温合金表面溅射纳米晶涂层和铂改性γ＇＋γ＇涂层的成分、结构与基体相近,涂层脆性、相容性等改善明显,但有关改性层抗高温氧化性的研究有待深入。通过磁控溅射方法在γ＇-Ni3Al基高温合金表面沉积Ni3（Al,Hf）纳米晶涂层,在溅射层表面电镀1．5μm的Pt,1150℃扩散退火1h,得到Pt＋Hf改性的γ＇-Ni3Al单相涂层,不含Hf的涂层中没有明显的浓度梯度,而含Hf涂层中则有明显的浓度梯度。通过场发射扫描电镜（EFG—SEM）、X射线衍射（XRD）、电子探针（EPMA）和能谱（EDX）分析了涂层的结构与成分,考察了Pt改性γ＇-Ni3Al单相涂层在l050oC下空气中的氧化行为。结果表明：不合Hf的涂层生成外层为NiAl2O4、内层为Al2O3的复合氧化膜,含Hf的涂层均生成单一的Al2O3膜,Hf促进了Al的选择性氧化。适当含量的Hf降低了Pt改性γ＇-Ni3Al涂层的氧化速率,但是过高含量的Hf则使得涂层的氧化速率升高。     

TC4钛合金表面激光熔覆NiCrCoAlY-Cr3C2复合涂层的摩擦和高温抗氧化性能

为了提高TC4 钛合金表面摩擦磨损和高温抗氧化性能,以 NiCrCoAlY+20%(质量分数)Cr3 C2 混合粉末作为熔覆粉末,采用激光熔覆技术在TC4 钛合金表面制备NiCrCoAlY-Cr3 C2 复合涂层,利用OM,SEM,XRD,EDS等分析涂层的显微组织和物相组成;采用 HXD-1 000TB 显微硬度计测量涂层显微硬度;采用 MMG-500 三体磨损试验机与 WS-G1 50 智能马弗炉对涂层和基体进行摩擦磨损及高温抗氧化实验.结果表明:利用激光熔覆技术在 TC4 钛合金表面可以制备形貌良好、无裂纹和气孔等缺陷的复合涂层.熔覆区显微组织结构致密,多为针状晶和树枝晶;结合区的显微组织主要由平面晶、胞状晶和树枝晶组成,生成了多种可提高耐磨性和高温抗氧化性的碳化物、氧化物和金属间化合物.复合涂层的最高显微硬度为 1344HV,约为钛合金基体 350HV的 3.8 倍;复合涂层的摩擦因数为0.2～0.3,较钛合金基体的摩擦因数0.6～0.7 明显下降;相同条件下复合涂层的磨损失重为0.00060 g,是钛合金基体磨损失重 0.06508 g 的0.9%;恒温 850 ℃氧化 100 h后复合涂层氧化增重为 6.01 mg·cm－2 ,约为钛合金基体氧化增重 25.10 mg·cm－2的24%.激光熔覆技术有效改善了TC4 钛合金表面的摩擦磨损和高温抗氧化性能.     

激光熔覆制备Al65 Cu20 Cr15准晶态合金及其类似相的研究

研究了以45＃钢基体表面激光熔覆准晶态Al65Cu20Cr15粉末制备准晶及其类似相涂层过程中，激光功率和扫描速度对激光熔覆涂层相结构的影响。实验结果表明：由于激光切率和扫描速度的变化，基体材料对熔覆涂层的稀释程度发生改变；随着激光熔覆稀释率的增加，熔覆层的相结构依次为β＋i,β d,β,β Fe；激光熔覆粉末所制备的涂层结构致密，无孔隙和裂纹；涂层的表面显微硬度及摩擦系数等力学性能也因涂层相结构的不同而有所差异。     

激光熔覆Ni-TiC-Cr涂层的耐腐蚀性能研究

为了在保持Ni-Ti C优异磨擦磨损性能的情况下,进一步改善Ni-Ti C复合涂层的耐腐蚀性,采用激光熔覆工艺,在45钢基体上分别熔覆了一层Ni-30TiC、Ni-50TiC、Ni-50TiC-10Cr和Ni-50TiC-20Cr复合涂层;利用EIS、极化曲线、浸泡腐蚀试验等方法,研究了4组激光熔覆涂层在3.5%(质量分数) NaCl溶液中的电化学腐蚀行为。结果表明,Ni-Ti C和Ni-Ti C-Cr涂层的阻抗谱均呈现出容抗的典型特性。Ti C的类钝化膜作用和Cr形成稳定致密的钝化膜,共同促使Rct随着Ti C及Cr含量的增加而增大,表现出良好的耐腐蚀性。静态浸泡腐蚀结果显示,Ni-Ti C涂层的腐蚀以点蚀为主,增加Ti C含量有助于减少点蚀坑的数量和深度。添加Cr元素后,Ni-50TiC-10Cr涂层转变为全面腐蚀;进一步增加Cr含量,Ni-50TiC-20Cr涂层在腐蚀周期内保持钝化状态,耐腐蚀性最优。     

电弧离子镀制备NiCrAlY涂层及其抗高温氧化性能

为提高高温合金材料抗高温氧化性能,利用真空阴极电弧离子镀在DZ22B高温合金上沉积Ni Cr Al Y涂层,研究涂层的抗高温氧化性能。采用扫描电镜观察膜层表面和截面形貌,化学容量法测试膜层成分,X射线衍射仪分析涂层的物相组成,万能试验机检测涂层结合力。结果表明:所制备的Ni Cr Al Y涂层厚度约50μm,涂层致密且与基体结合良好;涂层成份除Al元素有所损失外基本与靶材一致。Ni Cr Al Y涂层主要相为γ′-Ni3Al/γ-Ni,同时含有少量的β-Ni Al相。在1050℃高温下,Ni Cr Al Y涂层表面形成致密的氧化铝层有助于减缓氧化速度,对基材起到良好的保护作用;涂层失效的主要方式是随着氧化的进展,氧化层产生裂纹并剥落,新的表面被氧化,剥落和被氧化往复进行,直至涂层失效。     

低碳钢表面激光熔覆层及其高温磨损行为

为改善低碳钢材料的耐高温磨损性能,采用激光熔覆法,在低碳钢表面制备出Ni60合金、Ni60＋Y2O3的熔覆涂层和Ni60熔覆-重熔涂层,利用X射线衍射仪、磨擦磨损实验机、扫描和透射电镜分析了熔覆层相组成、高温耐磨性能和熔覆层显微形貌.结果表明：所制得熔覆层与熔覆-重熔层组织均一、致密,与基体形成了良好的冶金结合;熔覆-...     

锅炉受热面3种电弧喷涂层的抗高温腐蚀性能与机理

为了提高锅炉受热面的抗高温腐蚀性能,在电厂锅炉常用的Q235钢板表面分别电弧喷涂了PS45,FeCrA l,4Cr13涂层,比较研究了3种涂层的抗高温腐蚀性能与机理。结果表明:随腐蚀时间的增加3种涂层的腐蚀增重均逐渐增大,开始阶段(0~20 h)腐蚀速度相对较高,20 h后涂层表面腐蚀生成的氧化膜对高温腐蚀起抑制作用,实现了对基体的防护,腐蚀速度出现了不同程度的减缓;PS45涂层中Cr含量最多,喷涂过程中更易形成连续致密和稳定性较高的Cr2O3保护膜,表现出比FeCrA l,4Cr13涂层更优异的抗高温腐蚀性能。     

锆合金表面Cr基涂层的耐高温氧化性能

用磁控溅射法在锆合金基体表面制备Cr和CrAl层,并使其在1200℃/1 h水蒸汽中氧化,用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等手段表征氧化前后涂层和Zr合金基体的微观结构,研究了两种涂层在(反应堆失水(LOCA)事故情况下的)高温蒸汽环境中的抗氧化性能。结果表明：在1200℃/1 h水蒸汽中氧化后没有涂层的锆合金基体表面生成厚度约为100 μm的氧化膜;而在Cr涂层表面生成的致密Cr₂O₃层其厚度约为4 μm,表明氧化速率显著降低。CrAl涂层氧化后表面生成致密的Cr₂O₃和Al₂O₃混合氧化层,其厚度只有0.8 μm,表明氧化速率进一步降低。这些结果表明: 用磁控溅射法在锆合金表面制备的Cr和CrAl涂层,在1200℃水蒸气环境中均表现出良好的耐氧化性能。在Cr涂层表面生成的氧化膜厚度约为未涂层锆合金氧化层的1/25,CrAl涂层氧化膜厚度低于锆合金表面氧化层的1/100。     

SUS430合金表面Co_3O_4和La_(0.6)Sr_(0.4)CoO_(3-δ)双层涂层的制备及性能研究

采用电镀法在SUS430合金表面镀钴作为阻挡层,然后通过丝网印刷和高温烧结在钴镀层表面制备La0.6Sr0.4Co O3-δ接触层。为提高接触层的低温烧结效果,添加了适量的Co3O4作为烧结助剂。经热处理,合金试样表面最终形成Co3O4和La0.6Sr0.4Co O3-δ双层涂层。利用XRD、SEM和EDS对涂层的物相、微观形貌和元素扩散进行了分析,结果表明所制得的双层涂层均致密平整,涂层之间及涂层与基体之间结合紧密,阻挡层有效地限制了合金表面氧化膜的生长和Cr的往外扩散,并用直流四端子法测得金属连接体在800℃下连续氧化200 h后的表面比电阻为23 m·cm2。双层涂层有效地改善了SUS430合金的高温抗氧化性能和电学性能。     

铬(Cr)添加量对真空粉末熔覆镍铬-碳化铬(NiCr-Cr_3C_2)复合涂层微观组织的影响

采用高温真空粉末熔覆工艺在镍基高温合金表面制备了Cr改善的Ni Cr-Cr_3C_2复合涂层,涂层与基体形成冶金结合。通过添加不同含量(0%,10%,20%,30%(质量分数))的Cr粉末,研究了Cr含量对涂层微观组织,相组成及界面扩散的影响。结果表明,Cr的添加促进了涂层中硅(Si)元素的消耗并形成Cr3Si,同时抑制了界面处脆性相Ni3Si的产生。随着Cr添加量的增多,二次反应区厚度及界面处的Ni3Si含量均相应减少。     

真空预氧化对冷喷涂NiCoCrAlY涂层氧化行为的影响

利用冷喷涂技术制备了NiCoCrAlY涂层,并对涂层进行了真空预氧化处理。结合X射线衍射,扫描电镜和能谱分析等方法分析了NiCoCrAlY涂层真空预氧化前后的微观组织结构,并研究了真空预氧化处理对NiCoCrAlY涂层在1050℃下氧化行为的影响。结果表明:冷喷涂NiCoCrAlY涂层含氧量为0.25%(质量分数),孔隙率小于0.36%。真空预氧化处理使涂层由γ-Matrix Ni-Co-Cr单相结构转变为γ-Matrix Ni-Co-Cr固溶体和β-(Ni,Co)Al金属间化合物双相结构,并在涂层表面生成厚约0.47μm连续、致密的α-Al2O3氧化膜。喷涂态涂层和真空预氧化涂层在1050℃氧化200h后表面均生成致密、连续的以α-Al2O3为主的氧化膜。真空预氧化处理在100h内抑制了涂层表面尖晶石氧化物的形成,同时降低了氧化膜生长速率。     

高速电弧喷涂Ni-50Cr合金涂层的抗高温氧化性能

首先采用高速电弧喷涂技术在20G钢基底上制备了Ni-50Cr合金涂层,并对其进行了750℃的高温氧化试验,然后采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪以及能谱仪等研究了涂层的抗高温氧化性能,并与目前广泛使用的Tafa 45CT合金涂层以及基体锅炉用20G钢进行了对比研究,同时探讨了涂层的氧化机理。结果表明:Ni-50Cr涂层呈典型的层状结构,其抗高温氧化性能分别比20G钢基体和Tafa 45CT涂层提高了85倍和1.3倍;涂层表面腐蚀产物主要由NiO,Cr2O3和NiCr2O4组成;与Tafa 45CT涂层相比,铬含量的增加有利于Ni-50Cr涂层在高温下生成致密的Cr2O3层,提高涂层的抗高温氧化性能。     

高速钢刀具激光熔覆AlTiN/NiCoCr涂层的组织及性能分析

为了提高高速钢刀具的综合性能,通过激光熔覆的方式在其表面制备AlTiN/NiCoCr涂层,通过实验测试的方式表征了该涂层的组织结构与各物相成分,并测定了其界面结合性能。研究结果表明:激光熔覆AlTiN/NiCoCr涂层形成致密组织,各层间形成紧密结合状态,陶瓷层厚度接近146μm,形成200μm左右粘结层。在陶瓷层内形成了大量无序排列的等轴晶,获得更高强度的陶瓷层。涂层中主要存在α-Al₂O₃,还有部分Al₂Ti₅N与Rutile-TiN。采用激光熔覆工艺有效降低了界面的空隙比例,获得更加致密的界面组织。陶瓷相内含有Al、N、Ti三种元素,在微孔粘结层内存在Co与Ni。AlTiN/NiCoCr涂层获得了比NiCoCr涂层更高结合力和更小的残余应力。试样发生了台阶断裂,形成了凹凸变化的表面。AlTiN/NiCoCr涂层形成更加平整断裂界面,在断裂面区域形成了众多微孔。     

内燃机用Ti600钛合金表面激光熔覆NiCr/TiAl涂层组织及摩擦磨损性能

为了提高内燃机用Ti600钛合金的综合性能,对其表面进行激光熔覆处理制得NiCr/TiAl涂层,同时测试了该涂层的各成分与组织结构,之后对其处于环境中的耐磨性进行了模拟测试。研究结果表明:涂层中形成了许多等轴晶,枝状组织以及许多细小的组织,引起晶粒明显细化。形成了块状的晶体组织与部分球形晶粒,还生成了一些纳米尺寸的晶粒。涂层的平均截面显微硬度为832 HV,与界面相距50μm的部位发生了硬度快速减小,在界面处的基体达到了比Ti600基体更高硬度。激光熔覆涂层具备比基体更低的磨损率,常温时涂层达到了最大摩擦系数和磨损率;处于真空环境中最低。常温中进行磨损区域生成了许多磨屑并产生了明显犁沟结构。在高温、低温与真空环境中测试得到了相近的磨损表面组织形态,都形成了磨屑、犁沟与粘着剥落坑。     

纳米La_2O_3含量对NiCrCoAlY熔覆涂层组织及硬度的影响

基于激光熔覆技术在TC4合金表面制备NiCoCrAlY熔覆涂层,考察纳米稀土La2O3含量对熔覆涂层质量的影响。利用金相显微镜、扫描电镜以及显微硬度计对添加稀土La2O3含量分别为0,1%,2%和3%的涂层的微观形貌、组织及硬度进行观察和研究。结果表明,随着纳米稀土La2O3含量的增加,熔覆层的稀释率逐渐降低,抑制了熔覆层中柱状晶的生长,加速了枝状晶的形成,且枝状晶的分支加剧,二次枝状晶的间距减小,使熔覆层的晶粒得到细化,并且出现花朵状。添加纳米稀土La2O3的熔覆层硬度相对未添加的都较高,但随着其含量的增加呈现逐渐下降趋势。