铂铝高温抗氧化涂层的制备及性能研究

采用电镀铂加包埋渗铝的方法在镍基高温合金(GH586)上制备了铂铝(Pt-Al)涂层。采用扫描电镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)等手段研究了Pt-Al涂层的结构和高温抗氧化性能。950℃氧化100 h结果表明,Pt-Al涂层具有优良的抗高温氧化性能,氧化后涂层最表面为NiPt,次表层为氧化层。同时,对基体中的添加元素如Mo、W、Ti等元素在氧化过程中的扩散进行了分析。     

NiCrAlY涂层对Ni基高温合金K17抗氧化性能的影响

采用电弧离子镀技术在铸造Ni基高温合金K17上沉积NiCrA1Y涂层，测定了K17合金和NiCrAlY涂层在900℃-1100℃的氧化动力学曲线。实验结果表明：K17合金和NiCrAlY涂层在不同温度静态空气中氧化动力学曲线基本符合抛物线规律。900℃和1000℃时，K17合金上沉积NiCrAlY涂层后，明显改善了合金的抗氧化性。1100℃时，涂层的保护作用不如900℃和1000℃，900℃氧化时，NiCrAlY涂层氧化膜由α-Al2O3和Cr2O3的组成；1000℃氧化时，氧化初期，NiO,Cr2O3和Al2O3 3种氧化物同时生成。随着氧化的进行，不仅氧化膜增厚，而且发生较复杂的反应，氧化膜的相组成发生变化。随着氧化温度升高，涂层和基体之间元素扩散加剧，Ti从基体扩散到涂层表面形成氧化物是导致涂层抗氧化降低的原因。氧化膜从涂层上剥落下来，也导致了涂层抗氧化能力降低。     

K4104合金渗Al-Si涂层抗高温氧化性能研究

采用无机盐料浆法,在K4104镍基高温合金表面制备Al-Si涂层通过改变粘结剂中CrO3的含量得到两种不同成分的Al-Si涂层.依据HB5258-2000标准,对制备了Al-Si涂层的K4104镍基高温合金进行了高温氧化性能试验.绘制了氧化动力学曲线,用带能谱分析的扫描电镜观察了涂层的表面氧化形貌和横截面组织形貌.结果表明,K4104镍基高温合金表面的Al-Si涂层在高温氧化过程中已转变成完整致密的α-Al2O3氧化层和β-NiAl相化合物层,且与基体合金的粘附性良好,说明Al-Si涂层具有优良的抗高温氧化性能.     

K4104合金NiCrAlYSi涂层的抗高温氧化性能

采用电弧离子镀在K4104合金表面沉积了NiCrAlYSi涂层,对制备了NiCrAlYSi涂层的K4104试样和原始试样在相同环境下进行1100℃×300h的高温氧化试验。结果表明:无涂层的K4104合金的表面氧化膜主要由Cr2O3和少量的TiO2组成,基体内部出现了内氧化;制备了NiCrAlYSi涂层的K4104合金,其氧化膜成分主要为α-Al2O3、Cr2O3及少量的TiO2、NiO和NiCr2O4;氧化膜在氧化初期对基体有着良好的保护作用,虽然氧化膜在后期出现了一些剥落和孔隙,基体内部出现了一些孔洞,但此时涂层对基体仍有一定的保护作用。     

几种高温合金及其渗铝涂层的抗氧化性能研究

用Ｘ４０Ｔ３合金作对比，着重研究了低偏极合金Ｍ４１及其气相渗铝涂层的高温氧化性能。结果表明，９００℃下Ｍ４１Ｔ３合金的氧化增重近似，都比渗铝涂层的小，氧化膜均无明显剥落。１０５０℃下Ｍ４１合金的氧化增重小于Ｋ３合金，其氧化膜剥落较轻，但Ｋ３合金的氧化膜剥落严重，两合金的氧化增重大于渗铝涂层。渗铝涂层的氧化寿命在９００℃下较长，１０５０℃下则在大缩短。Ｋ４１合金形成Ａｌ２Ｏ３内氧化层，随温度的升高和     

NiCoCrAlYSi涂层对镍基单晶合金高温氧化特性的影响

通过对有/无NiCoCrAlYSi涂层镍基单晶合金高温氧化后的组织结构观察与分析、及等温循环氧化质量变化动力学曲线测定,研究了有/无涂层合金的高温氧化特性.结果表明:在高温氧化期间,无涂层合金表层发生明显的氧化和内氧化,在异形大颗粒内氧化物附近出现贫Al区,使区内y'相消失;元素贫化区尺寸随时间的变化服从抛物线规律;无涂层合金经不同温度循环氧化具有不同的动力学特征,1040℃循环氧化表现的较大增减重波动幅度的原因是元素Al和Cr的交替选择性氧化:涂层合金经不同温度循环氧化后无明显失重特征,该涂层可有效改善合金的抗氧化性能.     

Pt-Al涂层对一种镍基单晶高温合金抗热腐蚀行为的影响

采用电镀Pt和化学气相沉积渗铝法在一种镍基单晶高温合金表面制备Pt-Al涂层,该涂层为单一β-(Ni,Pt)Al相结构.选用涂盐法分别在无涂层和Pt-Al涂层试样表面涂覆Na2SO4盐,并在900℃常压炉中进行热腐蚀实验.通过热腐蚀动力学、热腐蚀产物、热腐蚀宏观表面形貌和微观结构的对比,分析Pt-Al涂层对镍基单晶高温合金热腐蚀行为的影响.采用XRD、SEM、EDS和EPMA等检测方法进行分析.实验结果表明:经900℃热腐蚀后,Pt-Al涂层可以提高基体合金的抗热腐蚀性能,Pt-Al涂层试样的热腐蚀速率小于无涂层试样;β-(Ni,Pt)Al相中的Pt原子能够抑制S原子向β-(Ni,Pt)Al相中扩散,将S原子阻隔在氧化物-金属界面处,从而降低基体合金的热腐蚀速率;Pt原子也能够将大量难熔的Ta原子阻隔在互扩散区内,仅有少量的Ta原子扩散到氧化物中,减少了Ta2O5的形成;此外,Pt-Al涂层能够在一定程度上抑制氧化膜-金属界面处孔洞的形成.     

高温合金渗铝涂层抗高温氧化性能的研究

采用固体粉末包埋渗铝法，在K438高温合金表面制备渗铝涂层。对渗铝试样做了1000℃、500h高温氧化实验。实验结果表明：在氧化过程中，K438高温合金表面的涂层已转变成连续致密的α—Al2O3氧化膜、富Al的β-NiAl和富Ni的β—NiAl化合物层，氧化膜与基体合金粘附良好，在高温氧化过程中无明显剥落现象。随着氧化时间的增加，β相分解较慢，到500h时涂层仍具有良好的抗高温氧化性能。     

高温合金Al-Si涂层抗高温氧化性能的研究

采用热扩散的方法 ,在K4 38高温合金表面制备了Al Si涂层。经 10 0 0℃× 5 0 0h高温氧化性能试验结果表明 ,K4 38镍基高温合金表面的涂层 ,在高温氧化过程中已转变成致密完整的α Al2 O3氧化层和富铝的 β NiAl和富镍的β NiAl化合物层 ,与基体金属的粘附性良好。Al Si涂层中Si元素的扩散和合理分布能有效的抑制β相的生长 ,延长涂层的退化速度 ,使涂层获得更佳的抗高温氧化性     

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...     

电弧离子镀NiAlHf涂层的抗高温氧化性能

目的通过电弧离子镀技术,获得抗氧化性能优良的NiAl涂层。方法采用电弧离子镀技术,在弧流为110 A,偏压为-50 V的参数下沉积NiAlHf涂层。通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对涂层的物相结构和形貌进行分析,通过能谱仪(EDS)分析涂层的成分。采用恒温氧化增重实验对涂层的氧化动力学进行分析。结果由电弧离子镀技术制备的NiAl涂层致密均匀,无大颗粒、孔洞等缺陷。涂层主要由β-NiAl相组成,活性元素Hf固溶在主相中。NiAlHf涂层表现出良好的抗高温氧化性能,动力学曲线符合抛物线规律,在1150℃下恒温氧化200h的平均氧化速率为0.0841g/(m^2×h),远优于传统MCrAlY涂层体系。NiAlHf涂层在氧化初期形成保护性的α-Al2O3氧化皮以及少量亚稳态的θ-Al2O3,随后θ-Al2O3逐渐转变为稳态的α-Al2O3。Hf在涂层表面富集从而形成HfO2,对氧化皮形成了钉扎作用,增强了氧化皮的粘附性,提高了涂层的抗氧化性能。随着氧化的进行,涂层中的β-NiAl相逐渐转变为γ'-Ni3Al相。结论 NiAlHf涂层在1150℃下仍具备优良的抗高温氧化性能,对下一代耐更高温度涂层开发,电弧离子镀NiAl涂层的技术推广及工业化应用有一定的指导作用。     

高温合金热障涂层的氧化和失效研究

评述了热障涂层发展的现状，研究了电子束物理气相沉积（EB－PVD）热障涂层的恒温氧化和循环氧化行为。结果表明：热障涂层 1000℃氧化稳定后，基本遵循抛物线氧化规律。循环氧化过程中，微裂纹优先沿陶瓷层柱状晶界形成，并逐渐沿横向及纵向扩展。热障涂层热循环过程中产生的热应力、氧化物长大应力等引起金属氧化物（TGO）／粘结层分界面多处开裂，最终导致热障涂层失效于TGO中或TGO／粘结层的分界面。     

K438铸造高温合金表面热浸镀铝涂层的抗氧化性能

针对K438镍基高温合金在高温条件下抗氧化性能不足的问题,采用热浸镀铝技术在其表面制备了铝化物涂层。经1000 ℃、1 h真空扩散退火处理后,对高温合金的热浸镀铝涂层开展了1000 ℃、250次的高温循环氧化试验,并采用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪等分析测试手段,对高温氧化后涂层截面组织进行了研究。结果表明,试验合金在1000 ℃、40次循环氧化后氧化增量曲线便开始下降,高温抗氧化性能较差,经1000 ℃、250次循环氧化后,形成了Al₂O₃、TiO₂、Cr₂O₃、NiO和尖晶石NiCr₂O₄、NiAl₂O₄等氧化产物。而热浸镀铝涂层经1000 ℃、40次循环氧化后,氧化增量变化较小,且经250次循环氧化后,氧化产物中未发现Cr₂O₃的存在,其高温抗氧化性能均较基体明显提高,其中热浸镀90 s的涂层高温抗氧化性能更好。     

溅射Ni-8Cr-3.5Al纳米晶涂层的抗高温氧化行为

对Ｎｉ－８Ｃｒ－３．５Ａｌ质量分数,％合金及其纳米晶涂层进行了１０００℃空气中高温氧化研究。结果表明：Ｎｉ－８Ｃｒ－３．５Ａｌ纳米晶涂层的抗高温氧化性能优于Ｎｉ－８Ｃｒ－３．５Ａｌ合金。这主要在于Ｎｉ－８Ｃｒ－３．５Ａｌ纳变涂层表面生成了具有分层结构含一连续α－Ａｌ２Ｏ３内层的氧化膜,而Ｎｉ－８Ｃｒ－３．５Ａｌ合金则生成了由Ｃｒ２Ｏ３内氧化物组成的氧化膜。讨论了涂层氧化膜的生成过程。     

NiCrAIY涂层对Ni基高温合金K17抗氧化性能的影响

采用电弧离子镀技术在铸造Ni基高温合金K17上沉积NiCrAlY涂层,测定了K17合金和NiCrAlY涂层在900℃～1100℃的氧化动力学曲线.实验结果表明:K17合金和NiCrAlY涂层在不同温度静态空气中氧化动力学曲线基本符合抛物线规律.900℃和1000℃时,K17合金上沉积NiCrAlY涂层后,明显改善了合金的抗氧化性.1100℃时,涂层的保护作用不如900℃和1000℃.900℃氧化时,NiCrAlY涂层氧化膜由α-A12O3和Cr2O3组成;1000℃氧化时,氧化初期,NiO、Cr2O3和A12O3 3种氧化物同时生成.随着氧化的进行,不仅氧化膜增厚,而且发生较复杂的反应,氧化膜的相组成发生变化.随着氧化温度升高,涂层和基体之间元素扩散加剧,Ti从基体扩散到涂层表面形成氧化物是导致涂层抗氧化性降低的原因之一.氧化膜从涂层上剥落下来,也导致了涂层抗氧化能力降低.     

K38G合金表面铬铝涂层的抗高温氧化性能

为提高镍基高温合金抗高温氧化性能,采用两步法制备了内扩散型铬铝涂层与单一渗铝涂层。当保温时间9 h、渗铬温度为1080℃、渗铬剂配比为:Cr粉含量为30%、NH4Cl含量为1%、Al2O3含量为69%;渗铝保温时间15 h、温度为750℃、渗铝剂配比为:Al粉含量为10%、NH4Cl含量为1.5%、Al2O3含量为88.5%;热处理保温时间为15 h、温度为800℃时可以得到期望的内扩散型β-NiAl和γ'-NiAl相,涂层组织均匀致密,可显著提高镍基高温合金基体在1100℃的抗高温氧化性能。     

真空热处理对镍基单晶高温合金溅射NiCrAlY涂层抗氧化性能的影响

用磁控溅射法在镍基单晶高温合金基体上沉积NiCrAlY涂层，研究了真空热处理对涂层组织结构及抗氧化性能的影响。结果表明，溅射NiCrAlY涂层主要由γ－Ni和β－NiAl两相组成，元素分布均匀；经真空热处理后，涂层主要由γ‘－Ni3Al、β－NiAl相和极少量的α－Al2O3相组成，元素分布变得不均匀，最外层富Al贫Cr。真空热处理可使溅射NiCrAlY涂层表面较早生成保护性能良好的α－Al2O3.1000℃氧化200h，溅射涂层氧化膜有较大部分已经剥落，但真空热处理涂层的氧化膜仍较好地粘附在涂层基体上。真空热处理使溅射NiCrAlY涂层表面生成的氧化膜粘附性更好，提高了溅射NiCrAlY涂层的抗氧化性能。     

K4104镍基高温合金渗Al-Si涂层氧化动力学

用无机盐料浆法在K4104镍基高温合金表面渗AlSi涂层。改变粘结剂中CrO3的添加量制备了三种不同成分的AlSi涂层。采用静态氧化增重法进行1000℃×200h抗氧化性试验。用扫描电镜(带能谱分析仪)对涂层表面形貌及成分进行观察分析,并绘制氧化动力学曲线和拟合氧化动力学方程。结果表明,料浆渗AlSi涂层改善了合金K4104的抗高温氧化性及延长了其使用寿命。粘结剂中添加少量CrO3制备的AlSi涂层具有最佳的抗高温氧化性。三种AlSi涂层都属于完全抗氧化级。     

热障涂层高温抗氧化性能研究的现状及发展

热障涂层是目前最为先进的高温防护涂层之一,它具有良好的隔热效果与抗高温氧化性能。文中从热障涂层的制备工艺及其长期在高温腐蚀的恶劣环境下的失效机制等方面,综述了热障涂层在高温环境下服役时,在粘结层和陶瓷面层之间生成一层热生长氧化物,热生长氧化物生成与生长如何导致涂层失效及如何改善高温抗氧化性能研究的热点问题,在此基础上提出了作者关于如何提高涂层抗氧化性能的一些新观点。