Al-Cr涂层的制备及抗热腐蚀性能研究

采用粉末包埋法在Ni基高温合金K417G上制备Al-Cr涂层,并研究其在25%NaCl＋75%Na2SO4（mass%）盐膜下900℃的热腐蚀特性.采用两步法沉积的Al-Cr涂层为双层结构,外层为β-NiAl相和少量AlCr2相,平均Cr含量约为20 mass%;内层为互扩散带.而采用一步法沉积的Al-Cr涂层具有三层...     

梯度NiCrAlY涂层的1000和1100℃氧化行为研究

采用电弧离子镀技术及后续热处理工艺在镍基高温合金上制备了均匀NiCrAlY涂层和梯度NiCrAlY涂层,分析了2种涂层的组织结构,对比研究了2种涂层静态空气下1000和1100℃恒温氧化行为以及1100℃的循环氧化行为.结果表明:均匀NiCrAlY涂层由γ′/γ相和少量β-NiAl相、α-Cr相组成,成分分布均匀;梯度NiCrAlY涂层具有外层富Al和内层富Cr的结构,其中外层由β-NiAl相和少量γ′/γ相、α-Cr相组成.一方面,梯度涂层的初始Al含量较高;另一方面,氧化过程中其富Cr区两侧出现了对富Al区的Al向基体扩散起阻碍作用的Cr(W)析出带.这两方面使梯度涂层长时间维持更多的Al存储相,提升了氧化膜的迅速生成及再生成能力,从而使涂层具有较好的抗氧化性能.     

Al-Cr涂层对TC21合金抗氧化和热腐蚀性能的影响

采用双辉等离子表面渗铬和后续多弧离子镀铝处理在TC21合金表面制备Al-Cr涂层;同时研究Al-Cr涂层在850℃下的高温氧化行为和850℃下25%NaCl+75%Na_2SO_4(质量分数)混合盐中的热腐蚀行为。结果表明:Al-Cr复合涂层包括表面富Al沉积层、中间Al-Cr扩散层和内侧Cr-Ti互扩散层。在850℃氧化100 h后,Al-Cr涂层表面生成致密Al_2O_3膜,对基体有很好的保护作用;中间Al-Cr扩散层中Cr元素的存在促进Al的选择性氧化,有利于涂层的后续氧化行为。在850℃混合熔盐中腐蚀100 h后,内部Cr-Ti扩散区仍保持完整,涂层表现出较好的热腐蚀抗力。     

45钢表面PII-DGPSM复合强化层的耐腐蚀性能研究

针对海工装备中常用45钢表面耐腐蚀性不足的问题,采用离子注入技术(PII)注Al和双辉等离子表面冶金技术(DGPSM)渗Cr复合,在基体45钢表面制备Al-Cr复合强化层。利用X射线衍射(XRD)、光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)等对试样的元素分布、物相结构进行表征。并采用极化曲线和电化学阻抗谱,对比分析Al-Cr复合涂层、注Al涂层和基体在3.5wt%NaCl溶液中的耐腐蚀性,研究其腐蚀机理。研究表明,采用复合技术制备所得Al-Cr涂层的耐腐蚀性最佳,其表面形成Cr2O3和Al2O3复合钝化膜,和涂层内部形成具有优异耐腐蚀性Fe2AlCr和Al8Cr5相,阻碍Cl-的腐蚀作用;注Al层耐腐蚀性次之,其表面形成致密Al2O3钝化膜,延缓了Cl-对基体的腐蚀作用;基体耐腐蚀性最差。     

不锈钢表面粉末包埋渗铝过程及渗铝层表征

采用固体粉末包埋法对00Cr17Ni14Mo2和1Cr18 Ni9Ti 不锈钢进行渗铝，形成富铝表层.阐述了不锈钢表面渗铝过程，并且对不锈钢渗铝层的成分、结构和形貌进行了表征.分析了合金中Ni元素对渗铝过程的影响.结果表明：渗铝层呈多层结构，渗层与基体及层间结合良好，界限明显、齐整.渗层组织主要由FeAl相组成，并含一定量的Ni3Al相.      

HR-2不锈钢表面渗Al涂层的制备

为避免制备温度过高引起基体性能退化,采用了室温熔盐电镀与热处理复合技术在HR-2不锈钢卜进行了渗Al涂层制备研究,并对涂层的形貌、结构和成分进行了表征.结果表明,利用该技术制备渗Al涂层是可行的;经500℃和700℃两种温度下热处理,成功制得成分渐变,冶金结合且无缝隙和裂纹的10-15 μm厚渗Al涂层.经700℃下2 h热处理后,渗Al涂层与基体无明显界面,依次由(Fe,Cr,Mn,Ni)2Al5,(Fe,Cr,Mn,Ni)Al和(Fe,Cr,Mn,Ni)3Al3层组成;与700℃热处理后不同,经500℃下10 h热处理后,渗Al涂层与基体间界面明显,由内外两层组成.     

不同方法制备K403镍基高温合金渗铝层的氧化行为研究

目的 研究采用包埋渗(PCA)、料浆渗(SA)和化学气相沉积(CVD)3种方法,在Ni基高温合金K403上制备渗Al涂层的成分和结构差异及其对氧化行为的影响,为采用相关方法制备高性能渗Al涂层提供理论和实验指导。方法 在K403上,采用3种方法在950 ℃下扩散渗Al,通过带能谱仪(EDS)的扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和热重分析仪(TGA)分析不同方法制备的渗Al涂层的成分变化情况,以及对Al2O3生长机制的影响。结果 采用SA、PCA、CVD 3种方法扩散渗Al,均获得了β–NiAl涂层,其中来自K403合金基体元素(尤其是Ti)的掺杂情况各不相同,掺杂浓度按照涂层制备方法排列顺序为SA>CVD>PCA。在1 000 ℃空气中恒温氧化,结果表明,CVD渗Al涂层的氧化速度最慢,PCA最快,SA居中。这是由于Ti的掺杂水平不同,导致涂层的氧化行为,尤其是亚稳态θ–Al2O3向稳态α–Al2O3的转变过程发生了变化。在氧化时,PCA渗Al涂层快速生长θ–Al2O3膜,适量Ti的掺杂致使CVD渗层α–Al2O3膜快速形成。虽然SA渗Al涂层在多数地方生长α–Al2O3膜,但过量Ti掺杂导致渗层析出较多大尺寸富Ti相,快速外氧化和内氧化使得涂层的总氧化速度居于另2种涂层之间。结论 在K403上采用不同方法渗Al,合金元素的掺杂水平不同,使得制备的β–NiAl涂层的氧化机制发生变化。     

Al2O3改性的渗铬涂层制备与氧化性能研究

采用在Ni基上复合电镀Ni-Al2O3纳米复合涂层后在1100 ℃扩散渗铬3 h的方法,制备Al2O3改性的渗铬涂层.作为对比,采用相同的工艺在单Ni镀层上直接渗铬,获得一种不含Al2O3纳米粒子的渗铬涂层.SEM/EDS和TEM结果表明:Al2O3纳米颗粒均匀分布在Ni纳米晶中, 纳米Al2O3颗粒的加入不仅细化基体Ni的晶粒尺寸,而且明显抑制在渗铬过程中涂层晶粒的长大.900 ℃, 120 h的氧化试验结果表明:与不含Al2O3纳米粒子的渗铬涂层相比,Al2O3改性的渗铬涂层所具有的细晶结构促进了保护性氧化物形成元素Cr沿晶界向氧化前沿的快速扩散,从而有利于保护性Cr2O3氧化膜的快速形成,同时改变氧化膜的形成过程,降低氧化速度,使得Al2O3改性的渗铬涂层表现出更优异的抗氧化性能.并对Al2O3渗铬涂层的组织及氧化机制进行了分析.     

AISI304表面硅化物渗层的制备及其900℃循环氧化性能研究

采用NaCl:KCl:NaF=2:2∶1(摩尔比)的中性熔融盐作为载体,Na2SiF6∶ Si=8:2粉末做为渗硅剂,以SiO2为助渗剂,800℃下渗硅5h可实现在AISI 304不锈钢表面形成厚约600 μm的富含Cr、Ni合金元素的Fe3Si型硅化物渗层,研究了渗层在900℃下的循环氧化行为.采用X射线衍射仪分析了渗层和氧化膜的物相组成,用附带能量色散谱仪附件的扫描电子显微镜研究了渗层和氧化膜截面的形貌和成分.结果表明,渗层为以Fe3Si相为主,Cr在渗层中含量低于其在304不锈钢基体中含量,而Fe和Ni在基体和渗层中的含量大致相当.氧化动力学遵从二次抛物线规律;Cr和Si元素发生上坡扩散形成以SiO2和Cr2O3为主的内层氧化膜,外层氧化膜以Fe2O3为主,这种复合氧化膜是渗层具有优异抗氧化性能的原因.     

模拟高温海洋环境中铝化物/搪瓷复合涂层腐蚀行为研究

对镍基高温合金GH4169基体先采用包埋渗铝工艺制备铝化物涂层,随后在渗铝涂层表面喷烧搪瓷涂层,得到了渗铝+搪瓷复合涂层.该涂层外层由搪瓷涂层组成,厚度约为40 μm;中间层为渗铝涂层,厚度约20μm,主要为Ni2Al3相,搪瓷涂层和渗铝涂层结合良好;内层为互扩散区,厚度约为3μm.分别考察了搪瓷+渗铝复合涂层、渗铝涂...     

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。     

稀土改性Cr涂层对开孔Ni-Cr-Fe泡沫合金组织结构及高温氧化性能的影响

为了提高三维网状开孔Ni-Cr-Fe泡沫合金的高温氧化性能,本文采用固体粉末包埋工艺在开孔Ni-Cr-Fe泡沫合金表面分别制备Y-Cr和Ce-Cr涂层,再将涂层加热到900℃和1000℃进行120h高温静态氧化试验。利用扫描电镜、X射线衍射仪对两种涂层改性Ni-Cr-Fe泡沫合金的微观组织结构和氧化产物的形貌、成分和相组成进行对比分析。结果表明：Ce-Cr涂层改性开孔Ni-Cr-Fe泡沫合金组织均匀致密、涂层表面晶粒明显细化,且涂层与基体界面结合紧密。同时,Ce-Cr涂层改性泡沫合金的抗高温氧化性能优于Y-Cr涂层,氧化动力学曲线符合抛物线氧化规律。这主要由于其表面生成了均匀致密的Cr2O3氧化膜;涂层与基体之间形成了由Ni-Cr-Fe,[Fe,Ni]相构成的过渡层,使基体与涂层冶金结合,从而加强了涂层与基体的结合力。     

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.     

镁合金表面冷喷涂铝合金的界面扩散行为

采用冷喷涂技术在镁合金表面制备了快凝Al-12Si-3Fe-3Mn-2Ni合金粉末涂层,观察了涂层与基体合金界面形态,试验研究了热处理温度和保温时间对涂层与基体之间相互扩散的影响.结果表明,采用冷喷涂技术制备的快凝Al-12Si-3Fe-3Mn-2Ni合金粉末涂层,经热处理后涂层更加致密、均匀,涂层中的Al元素和基体中的Mg元素均发生互扩散;基体中的Mg元素向涂层方向的扩散量要大于涂层中的Al元素向基体方向的扩散量;随着温度的提高和时间的延长,基体和涂层之间的Mg,Al元素扩散程度均提高;但是当温度提高到300℃,时间延长到3h后,其扩散层变化微小.涂层和基体合金中的其它元素扩散量较少.     

稀土改性Cr涂层对开孔Ni-Cr-Fe泡沫合金组织结构及抗高温氧化性能的影响

为了提高三维网状开孔Ni-Cr-Fe泡沫合金的抗高温氧化性能,采用固体粉末包埋工艺在开孔Ni-Cr-Fe泡沫合金表面分别制备Y-Cr和Ce-Cr涂层,再将涂层试样加热到900和1000℃进行120 h高温静态氧化试验。利用扫描电镜、X射线衍射仪对2种涂层改性Ni-Cr-Fe泡沫合金的微观组织结构和氧化产物的形貌、成分和相组成进行对比分析。结果表明:Ce-Cr涂层改性开孔Ni-Cr-Fe泡沫合金组织均匀致密、涂层表面晶粒明显细化,且涂层与基体界面结合紧密。同时,Ce-Cr涂层改性泡沫合金的抗高温氧化性能优于Y-Cr涂层,氧化动力学曲线符合抛物线氧化规律。这主要由于其表面生成了均匀致密的Cr_2O_3氧化膜;涂层与基体之间形成了由Ni-Cr-Fe,[Fe,Ni]相构成的过渡层,使基体与涂层冶金结合,从而加强了涂层与基体的结合力。     

(MCrAlY+AlSiY)复合涂层的高温氧化行为

采用电弧离子镀技术在镍基高温合金K465上制备了（MCrAlY＋AlSiY）复合涂层,分析了复合涂层的组织及结构,对比研究了NiCoCrAlYSiB单一涂层及（NiCoCrAlYSiB＋AlSiY）复合涂层分别在1000及1100℃时的恒温氧化行为和从1000℃到室温的循环氧化行为.结果表明：退火后复合涂层外层主要由β-（Ni,Co）Al相及少量σ-NiCoCr和Cr3Si相组成,内层主要是富Cr相及少量β-（Ni,Co）Al相.氧化过程中由于Al的消耗,单一涂层表面生成了尖晶石和NiO,而复合涂层中的β-（Ni,Co）Al相退化成γ/γ′相,提供Al源支持表面Al2O3膜的形成和修复,从而提高了抗高温氧化性能.     

梯度NiCoCrAlYSi涂层的循环氧化及热腐蚀行为

采用电弧离子镀技术制备了普通NiCoCrAlYSi涂层和梯度NiCoCrAlYSi涂层,分析了2种涂层的组织及结构,对比研究了2种涂层分别在1000℃到室温的循环氧化行为和900℃的高温热腐蚀行为.结果表明,普通涂层由g/g′相、b相和a-Cr相组成,梯度涂层外层富Al,内层富Cr,Al和Cr在涂层中呈梯度分布.循环氧化过程中梯度涂层外层充足的Al源维持表面Al_2O_3膜的形成和修复,界面处富Cr(W,Re)相抑制涂层与基体的互扩散,表现出良好的抗循环氧化性能.热腐蚀过程中,NaCl的存在加速了腐蚀的进程,2种涂层出现不同程度的内氧化和硫化,普通涂层表面形成了非保护性的NiAl_2O_4尖晶石和NiO,梯度涂层中外部富Al内部富Cr的梯度分布,减缓了热腐蚀进程.     

NiCrAlY涂层／Ni基单晶高温合金的元素扩散及界面特性

采用磁控溅射方法在Ni基单晶高温合金上沉积NiCrAlY涂层，研究了真空热处理及高温氧化过程中，NiCrAlY涂层／Ni基单晶合金界面显微结构的变化及元素扩散行为。结果表明，原始涂层成分分布比较均匀，各元素分布在涂层／基体界面呈陡然变化。真空热处理时，涂层与基体间发生互扩散，NiCrAlY涂层的显微结构和相结构发生变化：涂层／基体界面区出现互扩散层(内、外扩散层)；出现γ-Ni3Al和α-Cr两新相，导致涂层局部区域富Cr。1000℃氧化200h后，涂层／基体界面区的互扩散层增厚，并且在其下的基体中出现扩散影响层。Ta在涂层中扩散时，置换了部分γ-Ni3Al相中的Al，导致γ相的晶格常数α0增大。     

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。     

磁控溅射Ni_3(AlCr)微晶涂层的抗氧化性能

研究了铸态Ni3(AlCr)合金及其微晶溅射涂层在900—1000℃下的高温氧化性能,结果表明:铸态Ni3(AlCr)合金在氧化过程中,开始形成以Al2O3为主含有少量NiAl2O4的氧化膜,但氧化膜的粘附性很差,在冷却时很容易剥落,在继续氧化过程中合金表面将形成NiO膜,由于NiO的保护性较差,合金表现出“失稳氧化”行为。而溅射微晶Ni3(AlCr)涂层表面形成的氧化膜与基体粘附良好,冷却过程中未发生剥落。长时间氧化后表面氧化膜只由Al2O3和NiAl2O4组成,未出现NiO,因此溅射微晶化合金的抗氧化