Al涂层对γ-TiAl合金高温抗氧化能力的影响

研究了多弧离子镀铝对γ-TiAl合金850℃、950℃恒温氧化性能的影响,同时分析讨论了镀铝层的氧化机制.结果表明:多弧离子镀铝后,形成的纯铝涂层均匀致密,无裂纹、孔洞,与基体结合良好.静态空气中,850℃氧化100 h后,形成了连续致密的Al2O3膜层及扩散层TiAl3相;950℃氧化100 h后,表面氧化膜由Al2O3及少量的TiO2组成,膜层中TiAl2为主要成膜相.多弧离子镀铝有效地提高了γ-TiAl合金高温抗氧化性能.     

多弧离子镀铝对TiAl合金高温抗氧化性能的影响

利用多弧离子镀技术在TiAl合金表面制备镀铝层.采用SEM、EDS和XRD分析了膜层的显微组织、化学成分及其相组成,研究了镀铝层对TiAl合金的高温抗氧化性能的影响.结果表明:TiAl合金表面离子镀铝后,形成致密的纯铝层,经850℃×100 h高温氧化后,氧化膜外层为连续致密的A12O3,内层为扩散层TiAl3相,有效地提高了TiAl合金高温抗氧化性能; 经950℃×100h高温氧化后,表面氧化膜由A12O3及少量的TiO2组成,膜层中TiAl2为主要成膜相.对TiAl合金的抗高温氧化性能起到一定的提高作用.     

扩散处理对离子镀铝TiAl合金高温氧化性能的影响

利用多弧离子镀技术在TiAl合金表面制备纯铝层,分别进行720℃×2 h、780℃×2 h和840℃×2 h高温扩散处理,采用SEM、EDS和XRD分析了扩散铝层的微观组织及其相组成,并测试了不同扩散热处理工艺对合金高温氧化性能的影响.结果表明:随着扩散温度升高,镀铝扩散层厚度不断增加,扩散层由表及里形成Al2O3/TiAl3/TiAl2的结构特征,且内部Al元素浓度呈梯度分布;镀铝经扩散处理后的TiAl合金在850℃空气中的氧化速度主要受扩散层元素与基体元素之间的热扩散过程控制.氧化动力学曲线呈对数变化规律.当扩散工艺为840℃×2 h时,镀铝扩散层具有优良的抗高温氧化性能.     

全片层组织TiAl–Nb合金的高温氧化行为及氧化层结构表征

以Ti-42Al-8Nb-0.2W-0.1Y(at%)合金为研究对象,通过热处理获得全片层组织,片层团尺寸约为85μm,在900℃空气条件下,对合金进行了100 h的抗氧化实验,主要研究了该Ti Al-Nb合金的高温抗氧化行为,并对氧化层的结构、成分及形成过程进行了深入分析。利用OM、SEM、XPS、XRD、和EDS对试样的微观结构、相组成及微区成分进行表征。结果表明:在900℃空气条件下,具有全片层组织的Ti Al-Nb合金,其恒温氧化动力学曲线符合近抛物线规律;长时氧化后,合金表面生成了结晶状颗粒氧化物,为Ti O2和A12O3的混合物;氧化层主要由外表面氧化层、中间过渡层和基体层构成,氧化膜完整厚度大约为6μm。由此可知,添加了合金元素且具有小尺寸片层团组织的Ti Al合金在900℃高温时,具有较好的抗氧化性能。     

Nb、Mo对TiAl基合金高温氧化行为的协同效应研究

采用冷坩埚悬浮熔炼技术制备Nb、Mo合金化的TiAl基合金,研究合金在大气环境中的高温长时氧化行为。采用X射线衍射、扫描电镜及能谱分析研究氧化层的相结构、显微组织及与基体合金的界面特征,结合氧化动力学测试研究Nb、Mo对TiAl基合金高温抗氧化行为的协同效应。结果发现,Nb、Mo协同作用较单一元素合金化的TiAl合金具有更为优良的高温抗氧化性,连续致密且与基体良好结合的氧化膜可明显降低合金的氧化速率、减小氧化增重。Nb、Mo掺杂的TiAl基合金氧化层可阻止氧原子向内扩散,Nb、Mo的协同效应有助于改善TiAl基合金的高温抗氧化性。     

具有不同大小片层团的Ti–Al–Nb–W-B–Y合金的等温氧化行为

以Ti-42.5Al-8Nb-0.2W-0.2B-0.1Y (at. %)合金为研究对象,通过热处理获得不同大小片层团的两种全片层显微组织,并在900 ℃空气条件下,进行了100 h的抗氧化性实验。利用OM、SEM、TEM、XRD和EDS对试样的微观结构、相组成及微区成分进行了分析。恒温氧化动力学结果表明：在900 ℃空气条件下,具有两种不同大小全片层组织的TiAl合金,其恒温氧化动力学曲线符合近抛物线规律,且大片层组织合金的抗氧化性能优于小片层组织。氧化100小时后,大片层组织的合金其氧化增重为7.62 g/m₂,小片层次组织的合金的氧化增重为6.45 g/cm₂。对合金截面进行观察后发现,大小片层团两种合金表面氧化物的厚度分别为7μm和5μm。通过对氧化动力学曲线、组织结构、氧化膜结构、氧化表面形貌进行综合分析,表明TiAl合金的片层团大小对其氧化行为具有不可忽视的影响。     

具有不同大小片层团的Ti-Al-Nb-W-B-Y合金的等温氧化行为（英文）

以Ti-42.5Al-8Nb-0.2W-0.2B-0.1Y(原子分数,%)合金为研究对象,通过热处理获得不同大小片层团的2种全片层显微组织,并在900℃空气条件下,进行了100 h的抗氧化性实验。利用OM、SEM、TEM、XRD和EDS对试样的微观结构、相组成及微区成分进行了分析。恒温氧化动力学结果表明:在900℃空气条件下,具有2种不同大小全片层组织的Ti Al合金,其恒温氧化动力学曲线符合近抛物线规律,且大片层组织合金的抗氧化性能优于小片层组织。氧化100 h后,大片层组织的合金其氧化增重为6.45 g/m~2,小片层组织的合金的氧化增重为7.62 g/cm~2。对合金截面进行观察后发现,具有大小片层团2种合金表面氧化物的厚度分别为5和7μm。通过对氧化动力学曲线、组织结构、氧化膜结构、氧化表面形貌进行综合分析,2种合金组织结构的不同影响了O元素在基体中的扩散,而扩散速率的不同最终导致2种Ti Al合金表现出不同的氧化行为。     

扩散处理热浸镀铝钢高温抗氧化行为的研究

对经不同扩散工艺处理的热浸镀铝层高温抗氧化性进行了研究,通过SEM、TEM、XRD分析了经扩散处理后,热浸镀铝层高温氧化过程中组织结构的变化情况,分析了热浸镀铝层高温抗氧化性能和微观结构的关系,确定了提高热浸镀铝层高温抗氧化性的适宜扩散温度.结果表明,经750℃扩散处理,热浸镀铝层结构由较厚的外表层(Fe2Al5+FeAl2)及内层(FeAl+条状FeAl2)组成,条状FeAl2的形成为氧提供了扩散通道,其抗氧化性较差;经950℃扩散处理,镀层外表层变薄,外表层转为单一FeAl2、内层为FeAl,并出现早期内氧化裂纹,其抗氧化性较差当扩散处理温度为850℃时,镀层外表层变薄,结构转为FeAl2+少量Fe2Al5,而内层增厚,其结构为FeAl+球状FeAl2,而内层FeAl2球化,增强了氧由内层向基体扩散的阻碍作用,使氧只能逐层形成Al2O3+Fe2O3的氧化膜,提高了镀层的高温抗氧化性.     

扩散处理热浸镀铝钢高温抗氧化行为的研究

对经不同扩散工艺处理的热浸镀铝层高温抗氧化性进行了研究,通过SEM、TEM、XRD分析了经扩散处理后,热浸镀铝层高温氧化过程中组织结构的变化情况,分析了热浸镀铝层高温抗氧化性能和微观结构的关系,确定了提高热浸镀铝层高温抗氧化性的适宜扩散温度.结果表明,经750℃扩散处理,热浸镀铝层结构由较厚的外表层(Fe2Al5+FeAl2)及内层(FeAl+条状FeAl2)组成,条状FeAl2的形成为氧提供了扩散通道,其抗氧化性较差;经950℃扩散处理,镀层外表层变薄,外表层转为单一FeAl2、内层为FeAl,并出现早期内氧化裂纹,其抗氧化性较差:当扩散处理温度为850℃时,镀层外表层变薄,结构转为FeAl2+少量Fe2Al5,而内层增厚,其结构为FeAl+球状FeAl2,而内层FeAl2球化,增强了氧由内层向基体扩散的阻碍作用,使氧只能逐层形成Al2O3+Fe2O3的氧化膜,提高了镀层的高温抗氧化性.     

TC4合金双辉等离子渗Cr高温氧化行为

研究了双层辉光等离子渗Cr对TC4合金650、750、850℃恒温氧化性能的影响。结果表明：渗Cr后,表面梯度合金层显著提高了TC4合金的高温氧化性能,Ti-Cr互扩散层可有效阻止氧向基体扩散。氧化过程中,Ti、Cr向外扩散形成TiO2/Cr2O3氧化膜,其形态与氧化温度有关。850℃氧化100 h后,渗Cr试样表面形成致密Cr2O3膜,恒温氧化性能优于NiCrAlY热障涂层。     

γ-TiAl表面双辉等离子W-Mo合金化对其氧化行为的影响

目的研究W-Mo表面合金化对γ-TiAl合金抗高温氧化性能的影响。方法采用双层辉光等离子合金化技术在γ-TiAl合金表面进行W-Mo合金化,通过恒温氧化试验评价改性层的抗氧化性能,并通过扫描电子显微镜与X射线衍射仪对氧化膜表面及截面形貌和相组成进行分析。结果使用双层辉光等离子合金化技术可以在γ-TiAl表面制备出W-Mo改性层,改性层厚度为9μm,最外层为厚约6μm的W-Mo沉积层,而在沉积层与基体之间存在厚约3μm的扩散层。W-Mo改性层均匀、致密,基体与改性层之间没有裂纹、孔洞等明显缺陷,扩散层中的元素含量呈梯度分布。在750℃恒温氧化100 h后,γ-TiAl基体的氧化增重为5.306 mg/cm~2,W-Mo改性层的氧化增重为2.578 mg/cm~2,仅为γ-TiAl基体的48.6%。在氧化10、20、50 h后,改性层表面无明显变化,氧化膜层均匀、致密、无缺陷,几乎没有出现剥落现象;氧化100 h后,改性层中Mo与W的原子比由3:1降低到了1:2。结论通过双层辉光等离子合金化技术制备W-Mo改性层,能够改善γ-TiAl合金在750℃下的抗高温氧化性能。W-Mo改性层在经过氧化后所形成的氧化膜连续、致密,可以阻碍氧原子向基体内的扩散。但在氧化100 h后,Mo元素的蒸发会破坏氧化膜的完整性,使抗氧化性能有所降低。     

扩散铝涂层的制备及其对γ-TiAl基体的防护

采用电弧离子镀在γ-TiAl基体上镀铝后进行扩散处理,制备出了扩散铝涂层,涂层与基体结合良好,无贯穿性裂纹,EDX和XRD分析表明涂层由厚的TiAl3外层和薄的TiAl2内层构成．900℃空气中的高温氧化实验结果显示：γ-TiAl氧化后生成了疏松多层的Ti和Al氧化物的混合物,其抗高温氧化性能很差;施加扩散铝涂层后,高温下生成了一层连续致密的Al2O3膜,抗氧化性能显著提高,同时讨论了涂层的氧化和退化机制．     

电弧离子镀NiCrAlYSi涂层抗高温氧化行为

采用电弧离子镀技术,在镍基高温合金DZ22B表面沉积一层NiCrAlYSi抗高温氧化涂层。利用SEM、XRD、EDS和电子探针等,分析了涂层的微观形貌、组织结构、物相和元素分布规律。研究了涂层和基体在1050℃的静态空气环境中恒温氧化200 h的氧化动力学规律和抗氧化性能。结果表明:沉积态涂层致密均匀,无孔洞等明显缺陷。经热处理后,涂层发生了β-NiAl向γ'-Ni_3Al的转变,主要物相为γ'-Ni_3Al/γ-Ni、β-NiAl和α-Cr相。恒温氧化200 h后,与基体相比,平均氧化速度由0.096 7g/(m~2·h)降到0.0340g/(m~2·h),显著提高了基体的抗高温氧化性能。氧化初期,涂层表面形成了一层均匀致密的α-Al_2O_3保护层,阻止氧向涂层内部扩散,从而大大提高了抗氧化性能。氧化过程中,涂层与基体的界面处发生了元素互扩散现象;主要为Cr元素从涂层向基体的内扩散和Co、W和Y元素从基体向涂层的外扩散。     

EB-PVD制备TiAl/NiCoCrAl微层板复合材料氧化性能研究

采用电子束物理气相沉积(EB-PVD)技术制备了TiAl/NiCoCrAl微层板复合材料,并对其在850℃空气条件下的抗氧化性能进行了研究,利用XRD和SEM对试样进行相组成和微观结构进行分析。结果表明:TiAl/NiCoCrAl微层板具有较好的抗氧化性能,其恒温氧化动力学曲线均近似符合抛物线规律。而TiAl/NiCoCrAl微层板的高温氧化机制为:表层的Al首先氧化生成多孔结构的Al2O3单层膜;随后内部TiAl层中的Ti元素穿越NiCoCrAl层到达表面生成(TiO2+Al2O3)的氧化层;最后NiCoCrAl层中的Ni和Cr会形成以Cr2O3和NiCr2O4相为主的致密的外层氧化膜,这是其抗氧化性能显著提高的根本原因。     

组织结构对片层TiAl合金氧化行为影响

以Ti-48Al-2Cr-2Nb(at%)合金为研究对象,通过热处理获得近片层和全片层两种显微组织,并在800℃空气条件下,进行了100 h的抗氧化性实验。利用OM、SEM、TEM、XRD和EDS对试样的微观结构、相组成及微区成分进行了分析。恒温氧化动力学结果表明:在800℃空气条件下,对于近片层和全片层两种Ti Al合金组织,其恒温氧化动力学曲线符合近抛物线规律,且近片层组织合金的抗氧化性能优于全片层组织。基于氧化动力学曲线、组织结构、氧化膜结构、氧化表面形貌分析,表明Ti Al合金的片层组织结构对其氧化行为具有不可忽视的影响。     

TiAl合金表面热障涂层的高温抗氧化性能研究

利用大气等离子喷涂技术(APS)在TiAl合金基体表面制备TiAl₃/Al₂O₃-13TiO₂纳米热障涂层。采用SEM、EDS和XRD技术分析纳米热障涂层在氧化前后的微观组织及相组成,并对其在950℃下的抗氧化性能进行测试。结果表明,TiAl合金表面制备TiAl₃/Al₂O₃-13TiO₂纳米热障涂层后高温抗氧化性能显著提高,氧化动力学曲线呈对数变化规律,950℃高温氧化时,氧化速率常数为3.7×10^-3 mg²·cm⁴/s。在高温氧化过程中,TiAl₃粘结层与TiAl合金基体之间发生元素扩散,TiAl合金基体与粘结层之间界面消失。在陶瓷层与粘结层之间形成均匀连续的热生长氧化物层(TGO),在TiAl₃粘结层完全降解为TiAl₂相和三元Ti-Al-O化合物后,TGO对陶瓷层和粘结层仍...     

TiAl合金等离子喷涂CoNiCrAlY+(ZrO2+Y2O3)涂层性能的研究

利用等离子喷涂法在TiAl合金基体表面依次喷涂结合紧密的过渡CoNiCrAlY涂层和(ZrO2 Y2O3)的陶瓷热障涂层，并进行高温氧化试验。用XRD、SEM检测了试样的显微组织、结构及形貌，结果表明，经等离子喷涂处理后TiAl合金表面形成陶瓷热障涂层且与基体结合紧密；过渡层的硬度有所增大，表面陶瓷层的硬度显著增高，耐磨性能提高；进行850℃和1000℃高温静态氧化试验，TiAl合金表面高温抗氧化能力也显著提高。     

TiAl合金表面抗高温氧化涂层研究

研究了TiAl合金表面双层辉光离子渗Cr层、等离子喷涂以及激光重熔MCrAlY涂层在850℃的循环氧化行为.用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS),辉光放电光谱分析仪(GDS)和X射线衍射仪(XRD)分析了涂层氧化前后的表面形貌、微观组织和相组成.结果表明,渗Cr层组织均匀、致密,且与TiAl合金基体为梯度冶金结合;经过激光重熔处理后,等离子喷涂MCrAlY层的片层状组织得以消失,致密性提高;几种涂层均不同程度地提高了TiAl合金的抗高温氧化性能,其中渗Cr层在氧化初期表现出较好的抗氧化性能,但在长期循环氧化过程中存在局部氧化层剥落现象,等离子喷涂MCrAlY层能显著提高TiAl合金的抗高温氧化性能,经过激光重熔后可进一步提高其抗高温氧化性能.     

NH4F溶液化学处理对γ-TiAl抗高温氧化性能的影响

采用NH4F溶液对γ-TiAl合金进行表面氟化处理,以提高TiAl合金的抗高温氧化性能.分别研究经过氟化处理和未处理试样在850和900℃时的高温氧化行为及NH4F溶液浓度对合金氧化层组织结构的影响.结果表明,经过NH4F溶液处理TiAl合金高温氧化层的组织比未处理合金更加致密,高温氧化抗力高于未处理合金的.850℃氧化时,TiAl合金氧化抗力随NH4F溶液浓度的增高而增加;900℃氧化时,TiAl合金氧化后的质量增量不随NH4F溶液浓度增加而改变.     

B对一种高Al+Ti镍基高温合金氧化行为的影响

采用真空感应炉制备不同B含量的U720Li合金铸锭并对其进行均匀化处理,研究了B对均匀化态U720Li合金1100℃恒温氧化行为的影响。结果表明,经高温均匀化处理后,不同B含量合金基体中的B均发生了严重损耗,表明在1100℃以上空气中热暴露时B会向氧化皮中迅速扩散;增加B含量降低了合金的氧化速率,减小了氧化膜附近基体中孔洞的体积分数及γ′分解区的厚度;高B和低B合金的氧化膜均分为3层:最外层主要由疏松的(Ni/Co)O、TiO_2和复杂尖晶石化合物构成,中间层主要为Cr_2O_3,最内层是不连续的Al_2O_3+TiO_2层。B提高均匀化态U720Li合金抗氧化性的主要原因是,增加B含量显著增加了Cr_2O_3层的厚度并改善其连续性,使其具有更强的保护性。