DS GTD111合金及YSZ/CoCrAlY型热障涂层在950℃的热腐蚀行为

采用EB-PVD技术在DS GTD111合金表面沉积制备YSZ/CoCrAlY热障涂层,研究了DSGTD111合金及热障涂层在950℃的热腐蚀行为,进行了腐蚀动力学及腐蚀产物分析。结果表明:950℃涂盐条件下热腐蚀100 h,热障涂层试样粘结层表面氧化物或腐蚀产物层的厚度与试验合金相比有很大程度的减小,施加热障涂层在很大程度上改善了合金抗950℃熔盐热腐蚀能力,热障涂层失效开裂部位为TGO与粘结层界面。950℃涂盐条件下热腐蚀100 h,YSZ/CoCrAlY型热障涂层的热腐蚀行为受合金基体影响作用不显著。     

电子束物理气相沉积La_2Ce_2O_7热障涂层的高温燃气热腐蚀行为研究

采用电子束物理气相沉积(EB-PVD)方法在镍基高温合金表面制备了La2Ce2O7(LC)/8YSZ双陶瓷层热障涂层,研究了LC涂层在高温燃气热腐蚀条件下的高温稳定性以及涂层的抗热腐蚀性能。结果表明,LC陶瓷涂层在海水和航空煤油的热腐蚀环境下经过950℃曝露100 h后,涂层没有发生分解和相变,显示了良好的抗燃气热腐蚀性能;同时,金属粘结层表面形成了一层连续致密的氧化层。热障涂层经过循环腐蚀100 h后,仍然没有发生剥落失效。     

铁基合金基底热喷涂热障涂层的界面化合物演化

分别用超音速氧燃料工艺和大气等离子工艺在球墨铸铁QT-500上制备热障涂层的粘结层与陶瓷层。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜和Cr3+荧光光谱表征热障涂层随着高温氧化服役进行界面化合物演变规律。研究表明,热障涂层的粘结层/陶瓷层界面上层(CS层)由(Co,Ni)(Co,Al)2O4和Co3O4组成,其下层为Al2O3;用面积法分析了CS层和Al2O3层厚度的变化规律;粘结层/基底合金界面的热生长氧化物为层状和块状交替分布的形貌,其成分主要为Al2O3。1050℃+15 h高温氧化后,粘结层/陶瓷层界面残余压应力随θ-Al2O3→α-Al2O3相转变完全达最低值,然后其残余压应力略有升高,这与大量生长的Co3O4和尖晶石类氧化物有关。     

电热爆炸喷涂和等离子喷涂联合法制备热障涂层的研究

采用电热爆炸喷涂和等离子喷涂联合制备热障涂层,以电热爆炸喷涂法在DZ125合金表面制备NiCoCrAlY粘结层,以等离子喷涂技术制备陶瓷顶层。利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)仪对所制备的粘结层进行分析,结果表明:电热爆炸喷涂的粘结层与基体结合良好,喷涂态的粘结层的相主要由Ni3Al组成。采用联合法制备的热障涂层,在喷涂态的陶瓷层、粘结层、基体3者结合良好,界面清晰。在高温热循环过程中,粘结层/陶瓷层界面间生成了连续、致密的Al2O3膜,阻碍粘结层的氧化。粘结层/TGO界面产生平行于界面的裂纹,是导致热障涂层失效的主要原因。     

铂改性铝化物涂层的热生长层内应力研究

研究了镍基高温合金热障涂层系统中铂改性铝化物粘结层在空气中非连续高温氧化生成的Al2O3层内应力状态及相应的粘结层微观结构。利用Raman光激发荧光谱技术,发现铂铝粘结层在900℃氧化初期生成了θ-和α-Al2O3,而在1100℃氧化时,表面则形成连续致密的α-Al2O3层。通过α-Al2O3的光激发荧光谱偏移量,计算得到了热障涂层中热生长层的内压应力略高于3.0GPa。铂改性铝化物涂层表面Al2O3"背脊"处的内应力相对较低,同时由于没有陶瓷层的压制,生成的Al2O3起伏较大,并发生局部的Al2O3脱落。随氧化时间延长,由于Al元素沿晶界扩散较快,导致更多的γ′-Ni3Al在粘结层晶界处形成,粘结层中基本相β-NiAl向γ′-Ni3Al转变,改变了粘结层本身的热膨胀系数,引起热生长层中内应力变化。     

宁波材料所等在新型苛刻海洋环境服役涂层材料研究中获进展

MCrAlY(M=Fe,Co,Ni等)合金具有优异的抗氧化和抗腐蚀性能,作为热障涂层的粘结层材料或单层涂层材料在航空发动机热端部件中得到广泛应用.该类合金优异的抗氧化和抗腐蚀性能主要归因于在宽温域范围内,其表面能够形成一层稳定、致密且连续的氧化物保护膜(以Al2O3和Cr2O3为主).然而,在苛刻海洋环境中,除了潮湿空气的氧化,发动机部件还会遭到高腐蚀性氯盐的侵蚀.前期研究表明,Cr2O3在高温下与NaCl和H2O发生反应,导致连续氧化物保护膜被破坏,从而缩减发动机寿命.因此,亟需为发动机部件开发一种新型高温腐蚀防护涂层,以满足高盐高湿热海洋环境服役需求.     

Al2O3对等离子喷涂热障涂层高温氧化及热震性能的影响

采用等离子喷涂 (PS)在GH5 36高温合金基材上制备了典型的双层热障涂层 (TBCs)和两种分别加入了Al2 O3 陶瓷成分的复合热障涂层。典型的TBCs采用Ni2 2Cr10AlY连接层与 8%Y2 O3 稳定的 (8YPSZ)顶层的双层结构 ;多层涂层分别采用Al2 O3 与Ni2 2Cr10AlY复合的连接层和Al2 O3 与 8YPSZ复合的顶层。3种类型试样的10 0h ,10 0 0℃静态氧化及 10 5 0℃热震试验的结果分析表明 :8YPSZ Al2 O3 的复合氧障层具有最佳的氧化阻力 ;Ni2 2Cr10AlY 8YPSZ双层涂层的热震阻力最佳 ,氧化阻力最差 ;连接层采用Ni2 2Cr10AlY Al2 O3 复合涂层具有热震和静态氧化条件下综合优良的高温热循环性能     

基于抗燃气热腐蚀性能的DZ466合金成分优化

在DZ466合金成分基础上调整Cr、Al、Ti含量得到4种试验合金A1、A2、A3和A4,对比研究了试验合金及基础合金(DZ466(A0)和DS GTD111)在900℃/100 h燃气腐蚀条件下的抗热腐蚀性能,研究了成分变化对合金力学性能的影响。结果表明,A1的腐蚀动力学曲线呈抛物线型,其抗燃气热腐蚀性能优于其它试验合金以及DZ466(A0)和DS GTD111。A1与DZ466(A0)合金的腐蚀产物类型相近,A2、A3、A4与DS GTD111具有类似腐蚀产物类型。A1合金的室温拉伸强度、950℃/220 MPa持久寿命和塑性均相对较好,其整体性能在4种试验合金中最好,获得了力学性能和抗燃气热腐蚀性能的最优组合。     

Al/Cr复合涂层对Ti2AlNb合金抗热腐蚀性能的影响

目的改善Ti2AlNb合金在高温腐蚀盐环境中的耐热腐蚀性能。方法在Ti2AlNb合金表面通过双层辉光等离子渗铬及磁控溅射镀铝技术制备Al/Cr复合涂层,分析涂层热腐蚀前后的微观形貌和物相组成,并探究涂覆Na2SO4盐膜的试样在不同温度下(750、850、950℃)的热腐蚀行为。结果Al/Cr复合涂层组织均匀致密,且与基体结合良好,厚度约73μm,由表及里依次由Al沉积层、Al/Cr合金层、Cr沉积层、Cr扩散层四部分组成。经不同温度Na2SO4盐热腐蚀后,Al/Cr复合涂层腐蚀程度均显著小于合金基体。涂层试样经750~850℃Na2SO4盐热腐蚀后质量变化较小,850℃腐蚀增重仅0.525 mg/cm^2,而经历950℃、40 h熔盐热腐蚀后失重达到73.571 mg/cm^2,且试样截面出现剥离、脱落现象,Al/Cr复合涂层抵抗热腐蚀能力减弱。结论具有涂层保护的试样抗热腐蚀性能明显优于合金基体。Al/Cr复合涂层在750~850℃Na2SO4盐环境中具有良好的热腐蚀抗力,而更高温度段(850~950℃)的热腐蚀抗力下降。Al/Cr复合涂层在Na2SO4盐环境中良好的抗热腐蚀性得益于涂层中Al、Cr元素氧化形成以Al2O3、Cr2O3为主的混合氧化膜,有效阻碍外界氧气及腐蚀性介质侵入基体。     

一种镍基合金在850℃和950℃熔融NaCl中的热腐蚀行为

采用X射线(XRD)、扫描电镜(SEM/EDAX)等手段,研究了一种镍基合金在850℃和950℃熔融Na Cl的热腐蚀行为。结果表明:腐蚀期间,合金发生了高温氧化和热腐蚀行为;合金表面腐蚀产物分为3层,外层氧化物由Al2O3、Al Ta O4和Ni Cr2O4组成,中间层氧化物为Cr Ta O4、Ni WO4和WO3,而内层形成Al2O3内氧化物;且随腐蚀温度提高,合金表面的腐蚀层厚度及Al2O3内氧化层深度增加。     

不同Cr含量对镍基高温合金抗热腐蚀性能的影响

采用涂盐方法研究了不同Cr含量镍基高温合金的热腐蚀过程,利用XRD确定腐蚀产物相结构和采用电子探针观察腐蚀层前沿元素分布情况。结果表明,在900℃涂盐条件下,随着Cr含量增加,合金的热腐蚀抗力逐渐增强。合金中加入Cr后,能促使合金表层形成致密、连续的Cr2O3层,并且随着Cr含量增加,Cr2O3层厚度增加,Al2O3层逐渐向外腐蚀层迁移,从而提高了合金的热腐蚀抗力。     

含钛镍基合金在850℃和950℃的热腐蚀行为

研制了一种含钛镍基合金,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及能谱(EDS)等手段研究了其在850℃和950℃熔融硫酸盐中的热腐蚀行为。结果表明,热腐蚀期间,合金发生了氧化、硫化现象,合金表面腐蚀产物层可分为3层,外氧化层以Al2O3、Cr2O3和Cr2O4相为主,中间层为Al2O3相,内层为CrS和Ti2S硫化物层;随腐蚀温度提高合金表面腐蚀层的厚度增加,合金内氧化物区域和内硫化物区域加深。     

单晶高温合金热障涂层的循环氧化行为

在Ni基单晶高温合金基体上，采用磁控溅射沉积Ni30Cr12Al0.3Y粘结层，电子束物理气相沉积（EB－PVD）氧化锆陶瓷面层，制备了热障涂层。粘结层的晶粒尺寸小于100nm，为纳米结构，具有优异的抗氧化性能；陶瓷面层为柱状结构，有较好的应变允许度。XRD分析表明，沉积态的陶瓷层存在大量的非平衡正方相（t′），还有少量的立方相（c)和单斜相（m),t′相在冷却时不会转变为m，对陶瓷的高温稳定性有重要的作用。在1050℃下，对单晶合金基体和热障涂层进行了循环氧化实验。结果表明，单晶合金经过几次循环后氧化膜发生剥落，100次循环氧化后，表面氧化物主要由NiO和少量的Al2O3以及由于Kirkendell效应造成的孔洞组成；而热障涂层经过100次循环后，表面没有剥落，但有微裂纹出现，粘结层与陶瓷层之间的热氧化产物（TGO）为Al2O3。300次循环氧化后，TGO与粘结层之间有裂纹产生。     

一种新型定向凝固镍基高温合金抗热腐蚀性能的研究

研究了新型定向凝固镍基高温合金DZ68的抗热腐蚀性能,并与K438合金进行了比较.结果表明:热处理态DZ68合金组织中几乎没有(γ+γ')共晶,碳化物尺寸小,其整体组织比较均匀;在热腐蚀过程中发生比较均匀的腐蚀,其外腐蚀层的腐蚀产物主要是(Ni,Co)Cr2O4,内腐蚀层的腐蚀产物主要是Al2O3.热处理态K438合金组织中存在较多的(γ+γ')共晶和数量较多、尺寸较大的长条状碳化物,组织均匀性较差;在热腐蚀过程中发生不均匀腐蚀,其外腐蚀层的腐蚀产物主要是NiO,内腐蚀层的腐蚀产物主要是CrS.两种合金中Ti元素的偏析有促进其它元素偏析的倾向,使合金组织的均匀性恶化,热腐蚀均匀性变差.在本实验条件下,DZ68合金的抗热腐蚀性能略好于K438合金.     

电弧离子镀NiCrAlY涂层对镍基单晶合金热腐蚀行为的影响

采用电弧离子镀技术在镍基单晶合金表面沉积Ni28Cr11Al0.5Y涂层,研究镍基单晶合金及其Ni28Cr11Al0.5Y涂层在900℃的75%Na2SO4+25%K2SO4(质量分数)熔盐中的热腐蚀行为。结果表明:镍基单晶合金受到了严重的热腐蚀,镍基单晶合金内部出现了严重的内硫化和内氧化现象,且内硫化物区域和内氧化物区域出现明显分层结构,与外腐蚀层相邻的区域为内氧化区域,远离外腐蚀层的基体内部形成内硫化区域;而Ni28Cr11Al0.5Y涂层在热腐蚀过程中,表面生成连续的Al2O3氧化膜,且随腐蚀时间延长,Al2O3氧化膜的厚度增大,表现出优良的抗热腐蚀性能。     

定向凝固镍基高温合金DZ466表面CoAl涂层的氧化及组织演变

采用低压化学气相沉积法(LP-CVD)在定向凝固镍基高温合金DZ466表面制备Co Al涂层,通过900℃下约5000 h恒温热暴露实验,研究了DZ466合金及其表面Co Al涂层的高温氧化行为和内部组织演变。结果表明,由于Co Al涂层Al含量较高,促进了表面Al_2O_3的形成,改善了DZ466合金900℃抗氧化性能。揭示了热暴露过程中Co Al涂层基体相及析出相的演变规律,涂层的基体相由b-Ni Al/Co Al相逐渐转化为g'-Ni3Al相,涂层与基体合金间的元素互扩散促使基体相转变优先在靠近基体合金侧进行。热暴露后,Co Al涂层中间层中析出a-Cr相,a-Cr相倾向于在碳化物附近形核并依附于碳化物生长。涂层内层中有针状TCP相(m相)析出,m相的整齐排列形态与g/g'的立方化组织密切相关。涂层内部组织演变存在遗传效应。     

粘结层成分对单晶合金热障涂层寿命影响研究

采用电子束物理气相沉积工艺(EB-PVD)制备了针对第二代单晶高温合金的热障涂层,用SEM观察分析了不同成分粘结层的热障涂层热循环试验后的结构和晶体形貌,在N2条件下对比了不同成分粘结层材料与第二代单晶高温合金的热膨胀系数,分析了热循环试验后粘结层与热生长氧化(TGO)层成分、厚度及完整性情况。结果表明:NiCoCrAlYHf与第二代单晶高温合金热膨胀系数更为接近,匹配性更好;采用EB-PVD工艺制备的热障涂层在热循环试验过程中会产生大量垂直裂纹使涂层具有良好的应变容限;粘结层中Al元素含量的提高以及Hf等元素的加入,使得热循环试验后涂层TGO层的Al2O3纯度较高、生长缓慢无块状物生成,并且极大地改善了粘结层和合金基体的内氧化,涂层1 100℃循环氧化寿命达到1 200 h以上。     

Ni基合金在900℃75%Na_2SO_4+25%NaCl盐膜下的热腐蚀（英文）

研究了纯Ni、Ni-10Cr和Ni-10Cr-5Al合金在900℃空气中涂敷Na2SO4+25%NaCl盐膜时的热腐蚀行为。结果表明,Ni-10Cr合金的腐蚀动力学曲线近似服从抛物线规律,而纯Ni和Ni-10Cr-5Al合金的腐蚀动力学曲线分段服从抛物线规律。Ni-10Cr的腐蚀增重最小,抗热腐蚀性能最好,Ni-10Cr-5Al次之,纯Ni的腐蚀增重最大。Ni-10Cr-5Al合金热腐蚀24 h后氧化产物分为3层,外层氧化产物主要是NiO,中间层氧化产物为Cr2O3和Al2O3,最内层有少量Cr2S3和Al2S3。Ni-10Cr合金热腐蚀24 h后氧化膜分为3层,外层氧化产物是NiO,中间层是不连续的Cr2O3,内腐蚀区有少量Cr2S3。由于熔盐中NaCl的存在,Ni-10Cr-5Al和Ni-10Cr合金的腐蚀产物会变得疏松多孔。     

Ti3Al基合金表面两种Cr1-xAlxN(x=0.18,0.47)涂层的热腐蚀性能

利用磁控反应溅射的方法在Ti3Al基合金表面制备了两种不同铝含量的Cr0.82Al0.18N与Cr0.53Al0.47N涂层,测试了这两种涂层在800℃(NR2SO4+25 mass%K2SO4)熔融盐膜百的热腐蚀动力学,并采用X射线衍射仪和带能谱的扫描电镜分析腐蚀产物相组成以及微观结构.结果表明,两种涂层均可降低Ti3Al基合金的热腐蚀速率;涂层热腐蚀产物主要为具有保护性的Cr2O3和θ-Al2O3混合氧化膜,θ-Al2O3的含量随着涂层中Al含量上升递增;和θAl2O3相比,Cr2O3在熔融硫酸盐中的稳定性更好,Cr0.82Al0.18N涂层抗热腐蚀性能优于Cr0.53Al0.47N涂层.     

Ni基合金在900 ℃75%Na2SO4+25%NaCl盐膜下的热腐蚀

研究了纯Ni、Ni-10Cr和Ni-10Cr-5Al合金在900 ℃空气中涂敷Na2SO4+25%NaCl盐膜时的热腐蚀行为。结果表明,Ni-10Cr合金的腐蚀动力学曲线近似服从抛物线规律,而纯Ni和Ni-10Cr-5Al合金的腐蚀动力学曲线分段服从抛物线规律。Ni-10Cr的腐蚀增重最小,抗热腐蚀性能最好,Ni-10Cr-5Al次之,纯Ni的腐蚀增重最大。Ni-10Cr-5Al合金热腐蚀24 h后氧化产物分为3层,外层氧化产物主要是NiO,中间层氧化产物为Cr2O3和Al2O3,最内层有少量Cr2S3和Al2S3。Ni-10Cr合金热腐蚀24 h后氧化膜分为3层,外层氧化产物是NiO,中间层是不连续的Cr2O3,内腐蚀区有少量Cr2S3。由于熔盐中NaCl的存在,Ni-10Cr-5Al和Ni-10Cr合金的腐蚀产物会变得疏松多孔。