多弧离子镀Cr涂层对γ-TiAl合金高温氧化性能的影响

采用多弧离子镀技术在γ-TiAl合金表面制备Cr涂层,用SEM/EDS和XRD等手段研究了该涂层对γ-TiAl合金在高温下氧化性能的影响。结果表明,涂层在高温下可形成保护性氧化膜,氧化膜主要分为内外两层,其中外层氧化膜在650℃下主要为Cr2O3,在750℃下为TiO2,在950℃为Al2O3,内层氧化膜均为Ti-Al-Cr的混合氧化膜,Ti-Al-Cr的互扩散层可有效阻止氧向基体扩散,显著提高了γ-TiAl的抗高温氧化能力。     

多弧离子镀NiCrAlY涂层对γ-TiAl氧化行为的影响

文中采用多弧离子镀技术在γ-TiAl合金表面制备了NiCrAlY涂层,用SEM/EDS和XRD等手段研究了该涂层对γ-TiAl合金高温氧化行为的影响。结果表明NiCrAlY涂层在高温下可形成保护性氧化铝膜,显著提高了γ-TiAl的高温氧化抗力。在氧化过程中,NiCrAlY/TiAl涂层体系发生了严重的Ni的内扩散,形成了层状结构的互扩散带。     

锆合金表面磁控溅射与多弧离子镀Cr涂层的高温抗氧化性能

为了研究磁控溅射(MS)和多弧离子镀(MAIP)技术制备Cr涂层的高温抗氧化性能,分别在锆合金表面制备厚度约5μm的Cr涂层。利用氧化动力学曲线对比研究800℃条件下涂层的高温抗氧化性能,利用SEM、XRD、EDS分析涂层表面形貌和相结构。结果表明:磁控溅射和多弧离子镀Cr涂层均能显著提高锆合金的高温抗氧化性能;磁控溅射Cr涂层表面光滑、致密,但涂层表面存在一定数量的孔洞,占涂层表面积0.40%,氧化7 h后涂层表面出现裂纹,单位面积氧化增重6.434 mg/cm2;与磁控溅射Cr涂层相比,多弧离子镀Cr涂层不再有(211)单一择优取向,Cr涂层厚度均匀,表面平整,膜/基界面分明,孔洞相对较少,占涂层表面积0.21%,氧化7 h后涂层表面依然致密,单位面积氧化增重5.616 mg/cm2,高温抗氧化性能优于磁控溅射Cr涂层。     

占空比对多弧离子镀纯Cr涂层表面形貌的影响

利用多弧离子镀技术于不同的占空比条件下在锆合金表面制备出纯Cr涂层,采用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪(XRD)分析了纯Cr涂层表面形貌和择优生长取向的变化规律,并利用Image J软件对纯Cr涂层表面的孔隙率进行分析。结果表明：占空比的改变显著影响着纯Cr涂层的微观形貌、择优生长取向和孔隙率。随着占空比的增大,纯Cr涂层的表面大颗粒数目和孔隙率逐渐减少,表面形貌得到改善,同时纯Cr涂层晶体择优生长趋势由（110）晶面转向（200）晶面。     

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.     

溶胶-凝胶法制备Al2O3/ZrO2涂层及对γ-TiAl

以异丙醇铝(Al(OC3H7)3)和氧氯化锆(ZrOCl2·8H2O)为原料,采用溶胶-凝胶法在γ-TiAl基合金表面制备Al2O3/ZrO2涂层。研究涂层试样和空白试样在1000℃静态空气中的长期氧化行为和循环氧化行为。结果表明:Al2O3/ZrO2涂层降低了该合金的氧化速率,提高了合金的抗循环氧化能力。对涂层的作用机制进行了探讨。     

化学镀Pt对多弧离子镀NiCoCrAlY涂层高温氧化行为的影响

目的 改善多弧离子镀NiCoCrAlY涂层的抗高温氧化性能,探究化学镀Pt对NiCoCrAlY涂层高温氧化行为的影响。方法 采用多弧离子镀(M-AIP)技术在第二代镍基单晶高温合金上沉积NiCoCrAlY涂层,然后通过化学镀技术在其表面制备厚度约0.5μm的Pt镀层,经真空退火处理后获得Pt改性的NiCoCrAlY涂层。通过1 050℃恒温氧化和循环氧化试验测试涂层的高温氧化性能,并利用扫描电子显微镜、X射线衍射以及电子探针等手段对涂层物相及元素分布进行分析。结果 经化学镀Pt改性后,NiCoCrAlY涂层恒温氧化20 h的氧化增重由0.78 mg/cm²减小至0.47 mg/cm²,氧化速率常数由6.32×10^-12g²/(cm⁴·s)降低为2.16×10^-12g²/(cm⁴·s);而循环氧化300次的氧化增重由1.52 mg/cm²减小至1.05 mg/cm²,氧化...     

粉末冶金靶材多弧离子镀HY3涂层抗氧化性能

目的 研究靶材制备工艺对多弧离子镀(Arc ion plating,AIP)MCrAlY涂层抗氧化性能的影响。方法 采用粉末冶金方法制备NiCrAlYSi(HY3)靶材,然后采用AIP在DZ125合金基体上制备HY3涂层。在1 100 ℃下对粉末冶金靶材制备涂层进行200 h的静态氧化实验,采用SEM、XRD等对靶材和氧化前后的涂层进行微观组织分析,并与传统铸造靶材进行对比。结果 采用粉末冶金方法制备的靶材成分更加均匀,相尺寸约为5 μm,相较于铸造靶材降低了1个数量级。采用粉末冶金靶材制备的涂层(P涂层)元素分布更均匀、β相含量更高。经过1 100 ℃、200 h的高温氧化,P涂层的氧化增量为1.01 mg/cm²,低于铸造靶材制备的涂层(C涂层,1.10 mg/cm²)。在200 h后,P涂层表面的热生长氧化物(TGO)完整,而C涂层表面的TGO出现了剥落现象,P涂层的活性元素均匀分布,促进TGO内生成了少量弥散分布的钉扎氧化物Y2Hf2O7,提高了TGO的抗剥落能力。更高的β相含量促进了氧化初期θ−Al2O3的快速生成,有利于P涂层生成保护性能更好的TGO。结论 粉末冶金靶材成分的均匀性优于传统铸造靶材,采用粉末冶金靶材制备的HY3涂层的抗高温氧化性能优于铸造靶材制备的HY3涂层。     

溶胶-凝胶法制备的Al2O3涂层及其对γ-TiAl合金的高温氧化防护

以异丙醇铝(Al(OC3H7)3)为原料,采用溶胶-凝胶法在γ-TiAl基合金表面制备Al2O3涂层.以空白样品做对照,研究涂层的作用机制以及涂层对γ-TiAl基合金1 000 ℃高温氧化行为的影响.结果表明:采用浸涂工艺制备的涂层表面均匀、无裂纹,主要由γ- Al2O3相组成,厚度约为0.8 μm;等温氧化110 h后,空白试样和Al2O3涂层试样的氧化抛物线速率常数分别为4.85×10-12 和 3.31×10-13 g2/(cm4-s),涂层明显提高合金的抗氧化能力及抗循环氧化能力;空白样品上形成的氧化膜出现分层现象,而在涂层样品的Al2O3涂层中存在金红石型TiO2和α-Al2O3混合物.     

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.     

后处理对多弧离子镀NiCoCrAlY涂层高温氧化性能的影响

用多弧离子镀在镍基高温合金K417G上制备了NiCoCrAlY涂层,对涂层进行了1050℃真空退火4小时、粉末包覆渗铝、1100℃下预氧化1小时等后续预处理;研究了涂层在1000℃下的高温氧化行为.结果表明：真空退火处理使涂层组织更致密,涂层形成β+σ+γ/γ′多相平衡组织,轻微降低了涂层退化倾向;渗铝处理基本消除了涂层内孔洞,降低了表面粗糙度,使涂层表面Al含量大幅增加,形成β相/扩散过渡层/β+σ+γ/γ′三层结构,并延长了涂层的寿命;1100℃短时间预氧化使涂层表面形成了α-Al2O3薄层,阻碍了亚稳态氧化铝膜的形成,从而进一步提高了涂层的抗氧化性能,延迟了涂层退化.     

真空退火对多弧离子镀Ti-Al-N涂层的影响

采用多弧离子镀技术和后续的真空退火工艺在06Cr19Ni10不锈钢基体上制备了Ti2AlN涂层;研究了多弧离子镀工艺及退火处理对涂层的成分、相组成以及摩擦系数等性能的影响。结果表明,沉积时氮气通量以及退火温度的选择是Ti2AlN相形成的关键因素,在氮气通量40 nm3/h、负偏压400 V、靶电流75 A、占空比90%的条件下镀制的涂层经700℃真空退火获得了纯度较高的Ti2AlN涂层,其硬度为7.2 GPa,摩擦系数仅为0.18。     

元素扩散对Cr2O3陶瓷薄膜结构和摩擦学性能的影响

目的 通过高温热处理,不同基材会发生不同的组织演变,研究了组织演变对基材中金属元素高温扩散的影响,从而判断其对多弧离子镀制备Cr2O3陶瓷薄膜形貌、结构以及摩擦学性能的影响。方法 利用多弧离子镀技术在不同基材表面(Inconel 718合金、IC10合金、45钢、316不锈钢)沉积Cr2O3薄膜。使用扫描电子显微镜(SEM)和冷场发射扫描电镜(FESEM)分析了基材和薄膜高温退火前后的表面形貌,并且利用EDS分析了基材和薄膜表面的元素含量变化。采用X射线衍射仪(XRD)对Cr2O3薄膜进行物相分析,使用往复摩擦磨损试验仪、三维轮廓仪以及扫描电子显微镜分析了基材和薄膜退火前后的摩擦学性能。结果 热处理后基材中的元素会扩散到其表面,Inconel 718合金、IC10合金和45钢热处理后,其摩擦因数降低。在Inconel 718合金和316不锈钢表面沉积的Cr2O3薄膜高温退火后,基材中的金属元素沿着Cr2O3薄膜晶界扩散至薄膜表面,并与大气中的O2反应形成三元氧化物。Cr2O3薄膜经1 000 ℃退火后,Inconel 718合金中的Ti元素扩散至Cr2O3薄膜表面形成类网状凸起结构,且薄膜表面形成CrTiO3和Cr2O3混合相,316不锈钢中的Mn元素扩散至Cr2O3薄膜表面形成尖晶石结构的MnCr2O4相,45钢表面上沉积的Cr2O3薄膜在850 ℃退火后薄膜表面形成以Fe元素为主的大颗粒,薄膜表面物相为Fe2O3和Cr2O3混合相,IC10合金表面上沉积的Cr2O3薄膜表面没有发现基材中的金属元素,主要物相为Cr2O3相。Cr2O3薄膜退火后摩擦因数降低至0.45左右。结论 Inconel 718合金、45钢以及316不锈钢中的金属元素扩散至薄膜表面时,其对Cr2O3薄膜的物相组成、表面形貌以及摩擦学性能有很大的影响。IC10合金表面上沉积的Cr2O3薄膜热处理后,磨损寿命较低。Inconel 718合金表面上沉积的Cr2O3薄膜具有优异的摩擦学性能。     

多弧离子镀沉积温度对TiN涂层性能的影响

在多弧离子镀设备上沉积了ＴｉＮ涂层,研究了不同沉积温度下ＴｉＮ涂层的表面硬度及与基体的结合力。实验结果表明,在保证基体材料不过热的前提下提高沉积温度,有利于提高ＴｉＮ涂层的性能。     

多弧离子镀Al靶弧流对活塞环AlCrN涂层性能的影响

采用多弧离子镀技术方法在铸铁活塞环的表面沉积一层AlCrN涂层,在各种参数一定的情况下,通过改变Al靶的弧流来研究AlCrN涂层的组织和性能的变化.采用SEM,XRD,MM-200型摩擦试验机和显微硬度计测试涂层的表面组织形貌、显微硬度和涂层的摩擦因数.实验结果表明:Al靶弧流对涂层的微观组织和力学性能影响都很大.随A...     

Ti2AINb基合金多弧离子镀铝层的抗高温抗氧化性能研究

利用多弧离子镀技术在Ti2 AlNb基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,研究了镀铝层的850℃高温抗氧化性能。结果表明：Ti2 AlNb基合金的镀铝层是均匀、致密的,经850℃高温氧化100 h后,表面氧化层主要是Al2 O3,次表层是TiAl3、TiNb4,镀铝有效地提高了Ti2 AlNb基合金的高温抗氧化性能。     

金属Cr层对Cr/Cr2N纳米多层涂层的性能影响

目的研究金属Cr层对Cr/Cr_2N纳米多层涂层结构和性能的影响,为多层硬质涂层在海洋等腐蚀性介质中的应用提供理论基础。方法采用多弧离子镀技术制备一系列不同金属Cr层厚度的Cr/Cr_2N纳米多层涂层,采用XRD、SEM、纳米压痕及划痕仪测试了多层涂层的结构、微观形貌和机械性能。采用电化学工作站评价了Cr/Cr2N纳米多层涂层在海水环境下的电化学行为,并采用摩擦实验机测试了涂层在海水环境下的摩擦学性能。结果 Cr层对Cr/Cr_2N纳米多层涂层的结构产生了一定的影响。不同Cr层厚度的Cr/Cr_2N纳米多层涂层在海水环境下的磨损率差别不大,均约为1.2×10-6 mm~3/(N·m),具有良好的耐磨损性能。Cr层厚度约为21 nm的Cr/Cr2N纳米多层涂层在海水环境下具有较高的阻抗值,呈现出较高的耐腐蚀性能。结论一定厚度的金属层(如Cr层厚度约为21 nm)和界面是多层涂层呈现较高耐腐蚀性能的关键。Cr/Cr2N纳米多层涂层在海水环境下良好的耐腐蚀和耐磨损性能,使其可应用于海洋等腐蚀性介质中,并发挥良好的表面防护作用。     

金属陶瓷多弧离子镀TiN／TiAlN涂层的结构与性能

采用多弧离子镀技术在Ti（C，N）基金属陶瓷基体上沉积了TiN／TiAlN涂层，通过扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、原子力显微镜等分析技术对其显微组织、成分、相结构、粗糙度及涂层与基体间的结合强度进行了分析。结果表明，多弧离子镀TiN／TiAlN涂层后试样的表面为金黄色，涂层光滑平整，其均方根粗糙度为20．6nm，显微硬度达到2808HK。TiN相和TiAlN相均存在强烈的（111）择优取向。Al的含量从涂层内部到表面逐渐增大，呈现梯度分布特征。TiN／TiAlN涂层与金属陶瓷之间的结合强度高达57．52N。     

磁控溅射和多弧离子镀制备Cr涂层Zr-4合金的微观结构和抗高温氧化性能

为了对比研究磁控溅射和多弧离子镀两种工艺制备的Cr涂层Zr-4合金微观结构和抗高温氧化性能,分别采用直流磁控溅射和多弧离子镀制备了Cr涂层Zr-4合金样品,在空气气氛中开展高温氧化试验研究。结果表明,磁控溅射制备的Cr涂层Zr-4合金样品表面光滑,Cr涂层沿着(211)晶面择优生长,而多弧离子镀制备的Cr涂层Zr-4合金样品表面存在大量的滴液,Cr涂层沿着(110)晶面择优生长。高温氧化试验结果显示,磁控溅射制备的Cr涂层Zr-4合金样品的氧化质量增加约为多弧离子镀的一半,氧化后的微观结构显示磁控溅射制备的样品还有约4 μm厚的残留Cr涂层,且O原子仅仅大量扩散到距表面约8 μm处,而多弧离子镀制备的样品表面Cr涂层全部被氧化,且O原子大量扩散到距样品表面约1 mm深处的Zr-4合金基体中。因此,磁控溅射制备的Cr涂层Zr-4合金具有更好的抗高温氧化性能。     

1000 – 1100 °C下多弧离子镀Cr涂层Zr-4合金的高温蒸气氧化行为

Cr涂层锆合金包壳是提高轻水反应堆燃料组件抗高温氧化性能的重要方法。本文旨在研究Cr涂层Zr-4合金在水蒸气环境中的高温氧化行为,采用多弧离子镀工艺制备Cr涂层Zr-4合金样品,在1000 °C和1100 °C水蒸气环境中开展高温氧化实验,采用高精度天平获得样品氧化增重,采用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)测试分析样品的表面与截面微观形貌、元素分布、物相及Cr-Zr扩散层厚度。结果显示,多弧离子镀制备的Cr涂层Zr-4合金样品表面存在大量尺寸不等的大颗粒,Cr涂层沿着(1 1 0)晶面择优生长。高温蒸气单位面积氧化增重与时间近似遵循抛物线规律,1100 °C的蒸气氧化速率明显高于1000 °C,相同温度下Cr涂层Zr-4合金的氧化速率低于无涂层Zr-4合金。高温蒸气氧化后,样品表面生成针须状氧化物,且氧化物间存在大量微孔。在1100 °C高温蒸气氧化3h和4h后,样品表面被氧化生成蠕虫状的团状物。样品截面呈层状结构,由外向内分别为Cr₂O₃层,Cr涂层,Cr-Zr扩散层,Zr-4合金层。但表面Cr₂O₃层的厚度并不是随着氧化时间的增加而同步增加的,而Cr-Zr扩散层的厚度随氧化温度和氧化时间的增加而增大,且与氧化时间基本呈线性关系。因此,采用多弧离子镀制备的Cr涂层Zr-4合金在1000 °C和1100 °C下表现出良好的抗高温蒸气氧化性能。