纳米氧化锆基陶瓷涂层抗高温氧化性能的研究

采用亚音速火焰喷涂工艺制备了纳米ZrO_2基陶瓷涂层;研究了纳米ZrO_2对涂层抗高温氧化性及显微组织的影响.结果表明,添加适量的纳米ZrO_2可以细化喷涂层的组织,提高喷涂层的抗高温氧化性,当纳米ZrO_2的含量为19%时涂层的抗高温氧化性最好.     

纳米Y2O3对氧化锆陶瓷涂层显微组织和抗高温氧化性能的影响

在ZrO2陶瓷基粉体中添加适量纳米Y2O3,采用等离子喷涂工艺制备陶瓷涂层.对涂层进行了显微组织分析、抗高温氧化试验和耐磨损性能试验,研究了添加剂Y2O3对涂层显微组织和抗高温氧化性能的影响.研究结果表明,纳米Y2O3的加入可以减少涂层中的孔隙,提高涂层的致密性,且随着纳米Y2O3加入量的增加,涂层的抗氧化能力先增强后减弱,纳米Y2O3以5%加人涂层中孔隙最少,晶粒细化,涂层致密,抗氧化性能最好.     

基于激光熔覆的5CrNiMo模具修复研究

选用含稀土Y的合金粉末,采用同步法激光熔覆工艺方法对失效的5CrNiMo模具进行了修复,并进行了显微组织、硬度、耐磨性和抗高温氧化性的测试与分析.结果表明,同步法激光熔覆技术可以实现5CrNiMo模具的成功修复,含稀土Y的合金粉与5CrNiMo基体形成了良好的冶金结合;此外,模具的表面硬度、耐磨性和抗高温氧化性因此而分别提高了40.2％、85.7％和86.3％.     

稀土Y对漂珠/AZ91D复合材料组织和力学性能的影响

为了弥补AZ91D镁合金结构件强度和硬度不足等缺点,以AZ91D合金为基体,添加漂珠和稀土Y,制备出新型的漂珠/AZ91D复合材料。利用光学显微镜、X射线衍射仪、维氏硬度计、压缩试验机,研究了稀土Y对复合材料组织和性能的影响。结果表明,在复合材料中添加稀土Y后,显微组织得到明显细化,同时Mg2Si相由网状变成块状;稀土Y和漂珠对复合材料硬度的提高都有促进作用;在漂珠/镁合金复合材料中添加适量的稀土Y可提高其抗压强度。     

混合稀土对Cu-Al合金薄板内氧化组织和性能的影响

采用内氧化工艺,以工业N2中余氧为氧源,在950℃使Cu-Al-RE合金薄板内氧化成功制备了Al2O3/Cu复合材料,并对其显微硬度、电导率进行测试,用透射电子显微镜(TEM)对内氧化生成相和微观亚结构进行了分析.结果表明,与未添加混合稀土相比,Cu-Al-0.05(Ce+Y)合金950℃×2h内氧化层深度增加了22.8%,表现出明显的稀土催渗作用;TEM分析表明,在铜基体上弥散分布着大量细小均匀的γ-Al2O3颗粒;适晕添加混合稀土改善了合金的导电性,提高了合金的显微硬度,添加0.05%(Ce+Y)的Cu-Al-RE内氧化后综合性能最优.     

高速电喷镀纳米ZrO2/Ni复合层组织及高温氧化性能

通过高速电喷镀工艺在Ni基高温合金K17表面沉积了纳米ZrO2/Ni复合镀层,测定了K17合金和纳米ZrO2/Ni复合镀层在1000℃的氧化动力学曲线,采用SEM、XRD和显微硬度计分析了纳米ZrO2/Ni复合镀层的组织结构、表面形貌和表面显微硬度;实验结果表明,镀层中纳米ZrO2的存在有利于细化复合镀层晶粒,提高复合镀层显微硬度;1000℃氧化5h后,纳米ZrO2/Ni复合镀层氧化膜由NiO,ZrO2和Cr2O3组成,1000℃氧化100h后,纳米ZrO2/Ni复合镀层氧化膜由NiO,NiCr2O4,ZrO2and Cr2O3组成;纳米ZrO2/Ni复合镀层中ZrO2和Cr2O3的存在明显改善了K17合金的抗高温氧化性。     

纳米稀土对热喷涂WC-12Co涂层的改性作用

利用超音速火焰喷涂技术在45钢基体上制备了不同纳米稀土含量的WC-12Co涂层。通过物相分析并测定材料的显微硬度、结合强度、磨损性能,研究纳米稀土对WC-12Co涂层的改性作用。结果表明:适量纳米稀土的加入使WC-12Co涂层的显微硬度和结合强度显著提高,并且纳米稀土的加入有效地抑制了WC颗粒的脱碳,使组织细化。当纳米稀土含量在1.5wt%时,涂层的耐磨性最好。     

表面内氧化Al2O3/Cu-(Ce+Y)弥散铜薄板带的组织和性能

采用内氧化工艺,在950℃以工业N2中的余氧为内氧化介质对试样进行表面内氧化,成功制备了Al2O3/Cu复合材料,并对其组织和性能进行了分析.结果表明:Cu-Al-RE合金经950℃×2 h内氧化后,表面内氧化层厚度随着混合稀土含量的增加而增加,当超过0.1%(Ce+Y)时,表面内氧化层厚度略有降低;内氧化法制备的Al2O3/Cu-(Ce+Y)复合材料中弥散分布着大量纳米级的Al2O3颗粒;添加适量的混合稀土能改善Cu-Al合金的导电性,提高合金的硬度.     

稀土对碳钢表面纳米TiO_2化学复合镀性能的影响

采用化学镀的方法,将含轻稀土Pr的硫酸镨和含重稀土Y的硫酸钇加入Ni-P合金掺杂纳米TiO_2酸性复合化学镀中以提高碳钢表面的整体性能。通过计算、化学及仪器分析法,借助紫外分光光度仪、显微硬度仪、扫描电镜、X射线荧光衍射、能量弥散X射线谱、电化学工作站进行分析,研究了稀土对沉积速率、纳米TiO_2在镀液中的分散性和复合镀层性能的影响。结果表明:添加一定质量浓度的稀土元素,能够提高沉积速率及纳米TiO_2在复合镀液及镀层的分散性,增加复合镀层的显微硬度和耐蚀性,并且使得复合镀层中P和Ti含量略有增加且仍为非晶态结构,细化了晶粒。添加重稀土Y比添加轻稀土Pr性能更优,最优添加稀土Y的质量浓度为10 mg/L。     

稀土对碳钢表面纳米TiO_2化学复合镀性能的影响北大核心CSCD

采用化学镀的方法,将含轻稀土Pr的硫酸镨和含重稀土Y的硫酸钇加入Ni-P合金掺杂纳米TiO_2酸性复合化学镀中以提高碳钢表面的整体性能。通过计算、化学及仪器分析法,借助紫外分光光度仪、显微硬度仪、扫描电镜、X射线荧光衍射、能量弥散X射线谱、电化学工作站进行分析,研究了稀土对沉积速率、纳米TiO_2在镀液中的分散性和复合镀层性能的影响。结果表明:添加一定质量浓度的稀土元素,能够提高沉积速率及纳米TiO_2在复合镀液及镀层的分散性,增加复合镀层的显微硬度和耐蚀性,并且使得复合镀层中P和Ti含量略有增加且仍为非晶态结构,细化了晶粒。添加重稀土Y比添加轻稀土Pr性能更优,最优添加稀土Y的质量浓度为10 mg/L。     

稀土对低碳低合金钢氧化性能的影响

针对不加稀土与添加镧铈混合稀土的低碳低合金钢,在立式管式炉中进行950~1250℃的恒温氧化实验,利用静态增重法绘制氧化动力学曲线,采用扫描电镜对实验钢表面的氧化膜形貌进行观察。结果表明:950~1250℃的恒温氧化动力学曲线均符合抛物线规律,氧化膜具有保护性。稀土的添加提高低碳低合金钢的反应激活能,降低氧化速率常数,提高了抗高温氧化性能,且稀土含量较高的,抗高温氧化性能更好。稀土的添加细化了低碳低合金钢氧化膜的晶粒,增强了氧化膜与基体的粘附性,使氧化膜不易脱落,从而有助于提高抗氧化性能。     

等离子体稀土渗氮化合物层中ε相电子结构计算

研究了稀土对42CrMo钢等离子体渗氮表面相结构、渗层增厚动力学及渗层显微硬度分布的影响;基于密度泛函理论,采用第一性原理赝势平面波方法计算了化合物层ε-Fe2-3N相的电子结构.XRD结果表明,稀土添加并未改变表面相结构;显微硬度结果表明,稀土添加使试样表面硬度和层渗均有所增加;态密度计算结果表明,稀土添加降低了晶胞中Fe、N的稳定性,提高了原子间的交互作用,起到了催化和强化的双重作用.     

镧、铈对低合金钢高温氧化的影响

研究了添加不同含量的镧、铈对低合金钢高温氧化的影响。通过热分析仪采用增重法对稀土含量不同的低合金钢进行抗高温氧化实验。利用扫描电镜(SEM)观察氧化膜形貌。通过观察氧化层断面形貌,分析氧化层结构以及其分层情况。结果表明:在950、1050、1150、1250℃时恒温氧化动力学曲线均符合抛物线规律,氧化膜具有保护性。稀土的添加明显增加了钢的氧化反应激活能,同时降低了氧化速率常数。并且稀土越多,氧化膜的粘附性越强,氧化层更加坚固。稀土的加入减小了氧化物晶粒间的空隙,使氧化膜不易脱落。     

NbMoWTa-Al2O3固体润滑复合材料的宽温域摩擦磨损性能

通过高能球磨和放电等离子烧结方法制备了新型NbMoWTa难熔高熵合金基固体润滑复合材料。系统研究了纳米Al₂O₃作为固体润滑剂对NbMoWTa难熔高熵合金宽温域摩擦学性能的影响。结果表明：纳米Al₂O₃颗粒在具有BCC结构的NbMoWTa难熔高熵合金基体相晶界和晶内均匀分散,强烈的弥散强化显著提升了NbMoWTa的显微硬度。纳米Al₂O₃颗粒在室温至800℃范围内降低摩擦因数和磨损方面有显著作用。室温下,由于复合材料的显微硬度显著提升,添加足量的纳米Al₂O₃实现了复合材料耐磨性的提升。在中高温下,复合材料表面形成的连续致密氧化摩擦层对提升摩擦学性能起着关键作用。纳米Al₂O₃颗粒协助氧化摩擦层承载更大的载荷,提高其致密性及稳定性,从而更有效地保护基体。此外,在800℃下纳米Al₂O₃颗粒的存在能够抑制MoO3的过度挥发。     

活塞环表面CrAlN涂层的微观组织与抗高温氧化性能

采用多弧离子镀在65Mn钢基体上制备了不同Al含量的CrAlN复合涂层,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、纳米硬度仪和高温氧化炉,系统分析了CrAlN复合涂层的成分、相结构、表面形貌、纳米硬度和抗高温氧化性能。研究结果表明:添加Al后,CrN涂层的择优取向由(111)转变为(200),随着Al含量的增大,衍射峰向右偏移,晶格常数逐渐减小,涂层的表面粗糙度增大,纳米硬度值增加。与CrN涂层相比,CrAlN复合涂层具有较好的抗高温氧化性能,且随Al含量的增加,抗高温氧化性能增强,其原因是涂层表面形成了铬铝氧化物,减小了高温条件下氧向涂层内部的扩散能力。     

CeO_2粉体对激光熔覆Ni基合金层抗高温热震性能的影响

为了研究激光熔覆中添加纳米CeO2粉体对涂层抗高温热震性能的影响,采用压片预置式激光熔覆工艺,添加适量纳米CeO2粉体,利用NiCoCrAlY合金粉末在GH4037合金表面激光熔覆制备了Ni基合金涂层,对熔覆层进行了1070℃高温抗热震性能试验。结果表明,添加适量纳米CeO2粉体的Ni基合金激光熔覆涂层经1070℃10次高温热震循环后,其表面氧化膜由大面积的扩展剥落转变为小的单元剥落;经100次热震循环后,其涂层内氧化得到有效抑制,横切面上裂纹数量及尺寸均小于未加纳米粉体的涂层,且均未出现内部裂纹,其抗高温热震性能得到显著提高。     

La对热浸镀渗铝层抗冲蚀腐蚀磨损性能的影响

研究了稀土La及其加入量对热浸镀渗稀土铝合金渗层显微硬度及抗冲蚀腐蚀磨损性能的影响.结果表明,在相同的工艺条件下, 与渗纯铝相比,加入稀土La元素后,渗层的显微硬度和抗冲蚀腐蚀磨损性能均得到了不同程度的提高.且当La含量为0.5%时, 渗铝层的显微硬度和抗冲蚀腐蚀磨损性能均为最好.     

激光熔覆纳米SiC增强Ni基合金涂层的组织与高温抗氧化性能

目的揭示添加纳米粉体对激光熔覆涂层高温防护性能的影响。方法以NiCoCrAlY合金粉末为熔覆材料,添加纳米SiC粉体,在GH4037合金表面激光熔覆纳米SiC增强Ni基合金涂层,对熔覆层表面及界面区进行显微组织分析,并进行1070℃下的高温抗氧化性实验。结果加入纳米SiC粉体的激光熔覆涂层组织明显细化,界面区未出现明显缺陷,其高温氧化速率远远低于未加纳米粉体的涂层,氧化膜致密,抗剥落能力显著增强。结论添加适量纳米SiC粉体对Ni基合金激光熔覆层的组织具有明显细化作用,对界面区裂纹的产生有一定的抑制作用,使得熔覆层的高温抗氧化性能显著提高。     

多元合金加入对Fe65粉末等离子熔覆层组织和性能的影响

采用微束等离子熔覆方法,在H13钢基体上制备了以自熔性合金粉末Fe65为基础成分、添加适量Al、W、V的正交实验熔覆层,研究了熔覆层的显微组织、高温回火性能和高温氧化性能。结果表明,正交实验熔覆层的显微组织中,奥氏体晶粒细小,短针状FeAl和Fe3Al金属间化合物沿晶分布,Cr7C3、WC、VC等碳化物呈枝晶分布,马氏体消失;与熔覆层后的空冷相比,经700℃高温回火后,正交组熔覆层的硬度提高,8H(Fe65-12%Al-4%W-1%V)熔覆层的硬度增加显著,抗高温回火性能最优,而参照组Fe65粉末覆层硬度明显下降,H13钢硬度则较低。在700℃高温氧化试验中,加入适量Al的正交组熔覆层的抗高温氧化性能大大优于Fe65粉末覆层及H13钢,其中8H覆层的氧化增重仅分别为Fe65粉末覆层、H13钢的32%及8.5%,表现出优异的高温抗氧化性能。     

化学复合镀Ni-Mo-P/CeO2镀层结构与摩擦学性能研究

为研究CeO2稀土添加对Ni-Mo-P化学镀层结构及性能的影响,采用化学复合镀技术,在GH4169镍基高温合金表面制备Ni-Mo-P镀层、Ni-Mo-P/CeO2复合镀层,并对其进行400℃热处理。利用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射仪（XRD）对镀层组织结构、元素组成、相结构进行分析。采用显微硬度计、纳米压痕仪、球-盘式摩擦磨损试验机、三维表面轮廓仪对镀层力学性能和摩擦学性能进行分析。结果表明:Ni-Mo-P镀层分布有典型的球状结构,为纳米晶和非晶混合的混晶态结构,结晶化程度只有16%。加入CeO2颗粒后Ni-Mo-P/CeO2复合镀层内分布有孔洞,镀层粗糙度增加,镀层结晶化程度提高至51%。400℃热处理后镀层内析出纳米晶Ni3P相,镀层结晶度增大,镀层内孔洞消失,组织致密度获得改善。添加CeO2颗粒使镀层的硬度有所降低,热处理可明显提高镀层的硬度;热处理后Ni-Mo-P镀层硬度从镀态的645HV上升至1378HV,Ni-Mo-P/CeO2复合镀层硬度由镀态的546HV提高至1141HV。400℃热处理可以明显提高镀层的耐磨性能;CeO2颗粒的添加提高了镀层的韧性,抑制了磨损过程中裂纹的产生,使得复合镀层具有优良的耐磨性能。