钼表面不同Al含量Mo(Si,Al)_2涂层的制备及氧化膜结构

采用16Si-x Al-4NH4F-Bal.Al_2O_3(x=1,2,3,4,%,质量分数)渗剂经1200℃扩散共渗5 h在Mo表面制备了不同Al含量的Mo(Si,Al)_2涂层,分析了渗剂中Al含量对涂层组织及其氧化膜结构的影响。结果表明,不同渗剂所形成涂层均具有多层结构,涂层的外层均由Mo(Si,Al)_2相组成;渗剂Al含量为1和2%时,涂层中间层均为Mo_5(Si,Al)_3相,内层则分别为固溶有少量Al的Mo或Mo_3(Al,Si)相;渗剂Al含量为3和4%时,涂层中间层均由Mo5(Si,Al)_3和Mo_3Al_8相组成,内层则均为Mo_3(Al,Si)相。对含Al为1和4%的渗剂所制备的涂层在1250℃下氧化50 h,前者氧化膜厚度约为3μm,主要由SiO_2组成;后者氧化膜厚度约为10μm,上部由Al_2O_3和SiO_2的混合物组成,下部为Al_2O_3。     

Mo-Si-B合金表面包埋渗Si-Al涂层的组织及氧化膜结构研究

采用包埋渗Si-Al的方法在Mo-9Si-8B(at%)合金表面制备抗氧化涂层,然后在1250℃下进行5 h氧化;同时制备包埋渗Si和Si-B涂层以进行对比。运用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析该涂层的组织和结构,利用X射线衍射仪(XRD)确定涂层的相组成,采用波谱仪(WDS)分析涂层中的B元素。结果表明:包埋渗Si和Si-B涂层都主要由MoSi_2外层和MoB内层组成,但Si-B共渗涂层内层更厚;Si-Al共渗在基体表面形成Al改性MoSi_2涂层,由Mo(Si,Al)_2外层和MoB内层组成。对三种涂层在1250℃下氧化5 h,前两种涂层表面氧化膜主要由SiO_2和Mo_8O_(23)组成,而Si-Al共渗涂层表面氧化膜主要由SiO_2、Al_2SiO_5和Mo_8O_(23)组成。     

活性元素Y对高Nb-TiAl合金表面硅化物渗层组织的影响

目的提高Nb-TiAl合金的抗高温氧化性能。方法采用NaF为催化剂、1080℃下Si-Y扩散共渗5 h的方法,在高Nb-Ti Al表面制备了Y改性硅化物渗层,利用SEM、EDS和XRD分析了渗剂中Y_2O_3含量对共渗层组织及相组成的影响。结果采用不同含量Y_2O_3所制备的Si-Y共渗层具有多层复合结构,共渗层的厚度随Y元素的添加呈先增大后减小的趋势,共渗层的内层均由γ-Ti Al相组成;当渗剂中Y_2O_3含量为2%和3%(质量分数)时,共渗层的外层主要为(Ti,Nb)Si_2相,中间层分为上下两层,分别为(Ti,Nb)_5Si_4相和(Ti,Nb)_5Si_3相,其中2%Y_2O_3的Si-Y共渗层有一层富Al的(Ti,Nb)_5Si_4和(Ti,Nb)_5Si_3相组成的浅表层;当渗剂中Y_2O_3含量为0%、1%和5%时,共渗层外层以(Ti,Nb)_5Si_4相为主,中间层主要为(Ti,Nb)_5Si_3相。结论稀土Y元素质量分数为2%~3%时具有明显的促渗作用,且获得的Si-Y渗层组织结构致密,但添加过量的稀土元素会抑制Si元素的吸附与扩散,使得Si-Y共渗层中产生较多的孔洞,同时渗层的组织结构发生了改变。     

Y改性的MoSi_2-MoB_x复合涂层制备及氧化行为

通过两步包埋法在钼表面制备了Y改性的Mo Si_2/Mo B_x复合涂层。采用SEM、EDS和XRD分析了渗剂中Y添加对渗B过程影响及Y改性的Mo Si_2/Mo B_x复合涂层的组织结构与氧化行为。结果表明:在渗B过程中,涂层表层的主要物相为β-Mo B_2;添加稀土Y能增强B元素的向内扩散,并起到催渗作用;Y改性的Mo Si_2/Mo B_x外层为固溶了部分Mo B的Mo Si_2,内层为Mo B与Mo_2B混合相;在1150℃下循环氧化20 h后,Y改性的Mo Si_2/Mo B_x复合涂层的外层生成了Si O_2层,且Mo Si_2发生了扩散,生成了Mo_5Si_3,但Mo B_x层能有效阻止Mo Si_2的扩散。     

铌基超高温合金表面Si-Al包埋共渗抗氧化涂层的组织形成

通过1000～1150℃Si-Al包埋共渗8h的方法在铌基超高温合金表面制备Al改性硅化物抗氧化涂层,结果表明：实验温度下制备的涂层均具有多层复合结构;不同温度下共渗涂层外层的相组成不同,但最内层均由（Nb,Ti）Al3和（Cr,Al）2（Nb,Ti）组成。1050℃、8hSi-Al共渗在合金表面形成了Al改性的硅化物涂层,其最外层主要为Nb3Si5Al2,依次往内为（Nb,X）（Si,Al）2（X代表Ti,Cr和Hf元素）层、（Nb,X）5Si3层以及最内层;而在1000℃、8h条件下Si-Al共渗形成的涂层以（Nb,Ti）Al3为主,其中含有少量的（Nb,X）5Si3,没有形成以硅化物为主的涂层;在1100℃、8h和1150℃、8h条件下Si-Al共渗形成的涂层外层以（Nb,X）（Si,Al）2为主,但其中Al含量（摩尔分数）仅为2.35%,没有形成Nb-Si-Al三元化合物层。     

铌硅化物基合金Si-Y_2O_3共渗涂层的组织形成

采用Si-Y_2O_3包埋共渗工艺在铌硅化物基超高温合金表面制备Y改性的硅化物涂层,共渗温度分别为1050、1150和1250℃,共渗时间分别为5、10、15和20 h.利用SEM、EDS和XRD等方法分析涂层的结构、元素分布及相组成,并对涂层形成机理及Y_2O_3催渗机理进行讨论.结果表明:涂层具有明显分层的结构,由外至内依次为(Nb,X)Si_2(X表示Ti、Hf和Cr)外层和(Nb,X)_5Si_3过渡层,在过渡层与基体之间有一些不连续分布的细小(Cr,Al)_2(Nb,Ti)块状沉淀;Y在涂层中的分布不均匀,在(Cr,Al)_2(Nb,Ti)相中Y含量为0.94%(摩尔分数)左右,而在(No,X)Si_2和(No,X)_5Si_3相中则为0.46%～0.57%;随共渗温度升高,Y含量增加显著;而随共渗时间延长,涂层中的Y含量增加较小;渗剂中添加Y_2O_3不但细化了涂层的组织,而且产生了明显的催渗作用.     

Ni基高温合金表面Al+Si共渗涂层的制备及其结构

采用粉末包埋法在DZ417G镍基高温合金基体表面制备Al+Si共渗涂层。利用XRD、SEM和EDS研究涂层的组成和结构。结果表明,渗剂中Al和Si的含量、后续热处理均影响涂层结构。当渗剂中Al含量为1%(质量分数,下同)时,随着Si含量不同,共渗后形成Ni Si涂层,后续热处理后NiSi涂层转化AlNi_6Si_3或δ-Ni_2Si;当渗剂中Al含量为4%和6%时,随着Si含量增加,涂层均为Ni_2Al_3,后续热处理后Ni_2Al_3涂层转化为β-NiAl,少量的Si固溶于β-NiAl中。     

Al + Si共渗涂层的制备及涂层结构研究

采用粉末包埋法在DZ417G镍基高温合金基体表面制备Al + Si共渗涂层。利用XRD、SEM和EDS研究涂层的组成和结构。结果表明,渗剂中Al和Si的含量、后续热处理影响涂层结构。当渗剂中Al含量为1 wt.%时,随着Si含量不同,共渗后形成NiSi涂层,后续热处理后NiSi涂层转化AlNi6Si3或δ-Ni2Si;当渗剂中Al含量为4 wt.%和6 wt.%时,随着Si含量增加,涂层均为Ni2Al3,后续热处理后Ni2Al3涂层转化为β-NiAl,少量的Si固溶于β-NiAl。     

Ti-Nb-Si基高温合金表面包埋Si-Cr共渗涂层的组织

采用Si-Cr包埋共渗法在Ti-Nb-Si基高温合金表面制备了Cr改性的硅化物涂层,共渗温度为1250和1300℃,时间为10h。利用SEM,EDS和XRD等检测手段分析了涂层的结构、元素分布及相组成等,并对涂层的形成机理进行了讨论。结果表明:Si-Cr共渗温度为1250℃时,降低渗剂中的催化剂NaF含量会降低Si和Cr的反应扩散速度并且改变了涂层的结构和相组成。催化剂NaF含量为8wt%,涂层外层由(Nb,Ti)Si2及少量(Ti,X)5Si3(X代表Nb,Cr和Hf等元素)组成,中间层由(Ti,X)5Si4组成,过渡层由(Nb,Ti)5Si3组成;降低NaF含量至5wt%,Si-Cr共渗温度仍为1250℃时,涂层外层由(Ti,X)5Si3组成,且有较多孔洞出现,中间层为(Ti,X)5Si4,而过渡层很薄。与渗Si涂层相比,Si-Cr共渗涂层中的裂纹明显减少,但在涂层外层存在较多孔洞且涂层厚度明显减小。提高包埋共渗温度至1300℃时,Cr的反应扩散速度得到提高,且在涂层外层出现了(Nb1.95Cr1.05)Cr2Si3三元相。     

纯钼表面包埋Si-B共渗涂层的显微组织及低温氧化行为

在纯钼表面进行包埋Si-B共渗,研究B改性MoSi2涂层的结构及其在600℃下的氧化行为。利用XRD,EDS,WDS分析涂层的相组成和结构,并结合热力学计算分析涂层的组织形成。结果表明:采用16Si-4B-4NaF-76Al2O3渗剂在1100~1400℃下可制备Si-B共渗涂层,涂层由外向内可分为五层:最外层MoSi2,次外层MoSi2+MoB,第三层Mo5Si3,第四层MoB和最内层Mo2B;涂层主体为MoSi2,渗入的B在与基体反应形成Mo-B化合物层的同时,还在MoSi2中形成MoB相;涂层的生长以Si,B原子向内扩散为主;在600℃氧化时涂层中的B向表面扩散并氧化生成B2O3。     

Ti-Nb-Si基超高温合金Si-Cr共渗抗氧化涂层的显微组织

采用在1 250、1 350和1 400 ℃ Si-Cr包埋共渗10 h的方法,在Ti-Nb-Si基超高温合金表面制备了Cr改性硅化物涂层.结果表明:各温度下制备的涂层均具有多层复合结构;随包埋共渗温度的升高,涂层外层和中间层的组成相都发生改变.经1 250 ℃,10 h Si-Cr共渗时涂层外层为(Ti, X)_5Si_3(X代表Nb、Hf和Cr元素),中间层为(Ti, X)_5Si_4,过渡层(Ti, X)_5Si_3很薄;当提高共渗温度至1 350 ℃时,涂层外层中Cr含量明显提高,外层除了(Ti, X)_5Si_3外,还出现含Cr的三元相(Nb_(1.95)Cr_(1.05))Cr_2Si_3,中间层由(Ti, X)_5Si_4和(Ti, X)_5Si_3两相组成,而过渡层((Ti, X)_5Si_3)增厚;继续提高共渗温度至1 400 ℃时,涂层外层主要由(Nb_(1.95)Cr_(1.05))Cr_2Si_3三元相组成,中间层已全部由(Ti, X)_5Si_3相组成,在过渡层与基体间还存在不连续的块状(Nb, Ti)_3Si相,Si-Cr共渗温度对Cr扩散的影响更为显著.     

纯钼Cr-Si共渗层的组织及形成机理

在工业纯Mo表面进行包埋Cr-Si共渗抗氧化涂层,利用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析涂层的组成和结构,结合热力学分析结果,研究Cr-Si共渗涂层的组织形成机理。结果表明：包埋Cr-Si可在Mo表面形成Cr的硅化物改性涂层,Cr固溶于MoSi2或Mo5Si3相中,或者在涂层中形成以Cr5Si3化合物相;对高温下渗剂反应的热力学分析可知,包埋Cr-Si共渗过程中,含Cr, Si的气相生成物平衡分压比越大,渗入涂层中的Cr含量越高;但随着涂层中Cr含量增加,涂层生长速度降低。     

CeO2对铌硅基超高温合金硅化物渗层组织及抗氧化性能的影响

采用Si-CeO2包埋共渗工艺于1 150℃在铌硅基超高温合金表面制备Si-Ce共渗层,分析渗剂中CeO2粉含量对共渗层组织、相组成及高温抗氧化性能的影响。结果表明:Si-Ce共渗层的组织、结构与单独渗硅层的相似,由(Nb,X)Si2(X表示Ti、Hf和Cr)外层、(Ti,Nb)5Si4过渡层和富Al扩散层组成。EDS分析结果表明,Ce在共渗层中的分布不均匀,而在由原基体合金中的(Nb,X)5Si3块转变而成的富Hf(Nb,X)Si2相中含量较高。渗剂中添加CeO2不仅起到了细化渗层组织的作用,而且起到了明显的催渗作用,当渗剂中CeO2粉含量为3%(质量分数)时催渗效果更显著。Si-Ce共渗层及单独渗硅层经1 250℃氧化50 h后的氧化膜均主要由TiO2与SiO2组成。但Si-Ce共渗层试样的氧化膜中TiO2棒更细小,并且在SiO2基体中的分布也更均匀,因而能显著改善氧化膜的粘附性与致密性,进而提高Si-Ce共渗层的高温抗氧化性能。     

铌基超高温合金表面包埋Si-Y共渗涂层的显微组织

通过在1050和1150 ℃包埋Si-Y共渗5-20 h的方法在铌基超高温合金上制备抗氧化涂层,对涂层结构、相组成和形成过程进行了分析.结果表明:涂层主体为(Nb,X)Si2(X=Ti,Cr,Hf),向内依次为(Nb,X)5Si3过渡层和富Al扩散区;不同共渗条件下制备的涂层具有相似的结构,涂层生长的动力学曲线符合抛物线规律.能谱的半定量分析表明,渗层中的Y含量随共渗温度的升高增加显著,而随共渗时间的延长增加缓慢.     

包埋渗结合激光熔覆制备复合涂层的高温抗氧化性

为了提高铌合金的抗氧化性能,采用铝硅共渗的方法在铌合金表面制备Al-Si涂层,结合激光熔覆技术于渗层上熔覆MOSi2涂层。探讨了Al-Si渗层的生长机制,研究了铌合金表面Al-Si渗层及MoSi2/Al-Si涂层的抗高温氧化性能。结果表明:Al-Si渗层的形成过程是源于Al、Si元素的先后沉积,优先形成了Al3Nb相。渗层厚度x与保温时间f遵循关系式:x=At1/2+7.4(1000℃:A=11.6,1050℃:A=16.2)。激光熔覆制备的MoSi2/Al-Si涂层均匀连续致密,与基体结合紧密,无裂纹孔洞等缺陷。主要相结构为MoSi2、Al3Nb、NbSi2、Nb5Si3和Mo(Si,Al)2。经1200℃氧化后,Al-Si渗层及MoSi2/Al-Si涂层都形成大量的SiO2保护膜,阻止了氧原子的进一步扩散。与Al-Si渗层相比,MoSi2层表面形成的连续致密混合氧化物有效避免了Al-Si渗层的快速消耗,MoSi2/Al-Si涂层的高温氧化优于Al-Si渗层。     

TiAl合金表面Si-Al-Y共渗层的组织与摩擦磨损性能

通过1050 ℃下Si-Al-Y2O3扩散共渗4 h的方法在TiAl合金表面制备了Y改性的Si-Al共渗层,采用SEM、EDS和XRD分析共渗层的结构及相组成,并对TiAl合金基体及共渗层的常温(20 ℃)及高温(600 ℃)耐磨性进行研究。结果表明：1050 ℃下共渗4 h所制备的Si-Al-Y共渗层具有多层复合结构,由外向内依次为TiSi2-外层,(Ti,X)5Si4(X表示元素Nb和Cr)及(Ti,X)5Si3中间层,TiAl2和γ-TiAl内层及富Al的过渡层组成;在常温和600 ℃高温条件下,Si-Al-Y共渗层的耐磨性均明显优于TiAl合金基体,并且Si-Al-Y共渗层具有良好的耐高温磨损性能,在实验温度条件下其磨损机理无明显变化,均为剥层磨损和磨粒磨损;TiAl合金基体在常温下的磨损机理为犁削磨损和磨粒磨损,在600 ℃高温下的磨损机理为犁削磨损、氧化磨损和磨粒磨损     

包渗工艺制备TiAl合金表面Si-Y共渗层的组织和抗高温氧化性能（英文）

通过在1030,1080和1130℃下扩散共渗5h在TiAl合金表面制备Y改性的硅化物渗层,分析共渗层的显微组织及相组成,并对其高温抗氧化性能进行研究。结果表明:共渗温度对共渗层的组织有显著影响,在1080℃共渗5h所制备的共渗层由外向内依次为富Al的(Ti,Nb)_5Si_4和(Ti,Nb)_5Si_3表层、(Ti,Nb)Si_2外层、(Ti,Nb)_5Si_4和(Ti,Nb)_5Si_3中间层及γ-TiAl内层。1080℃共渗5h制备的共渗层在1000℃下具有良好的抗高温氧化性能,且渗层的氧化速率常数较基体的约降低了2个数量级。     

Nb-Ti-Si 合金表面辉光离子渗 Mo / 包埋渗 Si制备 MoSi2 涂层的研究

目的在Nb-Ti-Si合金表面制备MoSi2涂层。方法先进行辉光离子渗Mo,再进行包埋渗Si。分析温度对渗Mo层表面形貌、厚度、元素互扩散的影响,以及渗Si后涂层的表面形貌和结构。结果在1100℃进行辉光离子渗Mo,渗Mo层与基体形成了显著的互扩散。对渗Mo层进行包埋渗Si后,所形成的涂层组织致密,具有多层结构,由外向内依次为MoSi2层、NbSi2层和Nb5Si3层,在MoSi2和NbSi2层之间存在(Mo,Nb)Si2互扩散区。结论通过辉光离子渗/包埋渗的方法,可以在Nb-Ti-Si合金表面制备Mo Si2涂层,且涂层与基体呈冶金结合,结合较好。     

不同Al含量Mo(Si_(1-x),Al_x)_2材料的高温氧化行为

以MoSi2、Mo和Al粉末为原料,采用真空热压烧结制备不同Al含量的Mo(Si1-x,Alx)2材料,考察Al含量对MoSi2材料微观结构和高温氧化行为的影响。结果表明,当x=0和0.05时,Mo(Si1-x,Alx)2材料主要由呈C11b结构的MoSi2组成;当x=0.1时,该材料主要由呈C40结构的Mo(Si0.9,Al0.1)2和MoSi2组成;当x=0.2~0.4时,该材料由呈C40结构的Mo(Si1-x,Alx)2相组成。随着Al含量的增加,Mo(Si,Al)2晶格膨胀增大。1200℃氧化时,不同Al含量Mo(Si1-x,Alx)2材料的氧化动力学均呈抛物线规律;Mo(Si,Al)2中Al含量越高,氧化增量越大,抗氧化能力越低。当x=0和0.05时,材料表面氧化生成了连续致密的SiO2氧化膜;当x=0.1时,氧化层由SiO2·Al2O3混合氧化膜组成;当x=0.2~0.4时,材料表面氧化生成连续的Al2O3氧化膜。由于Si和Al的扩散,氧化膜与Mo(Si1-x,Alx)2界面处形成了Mo5(Si,Al)3过渡区。     

TC4合金表面Si-Y共渗层的组织结构及摩擦性能

采用包埋渗工艺在TC4合金表面分别制备了单独渗Si层和Si-Y共渗层,分析了各渗层的结构及相组成,并对Si-Y共渗层的摩擦磨损性能进行了讨论。结果表明:单独渗Si层和Si-Y共渗层均由TiSi2外层和Ti5Si4内层组成;Y的添加具有显著的催渗作用。摩擦磨损实验结果表明,Si-Y共渗层能够显著增加TC4合金的摩擦磨损抗力。