CeO2颗粒对铌合金表面镀渗复合涂层抗氧化性能的影响

为了提高铌合金的高温抗氧化性,采用化学镀结合包埋渗技术在铌合金表面制备了含有CeO_2颗粒的复合涂层,研究了复合涂层的微观结构和高温抗氧化性能。结果表明,不含CeO_2的Al/Ni涂层以NiAl相为主,Al/Ni-CeO_2涂层则含NiAl、NiAl_3、Al3Nb和CeO_2等相。经1000℃氧化测试,Al/Ni复合涂层氧化50 h后增重为8.0 mg/cm~2,表面主要生成Al_2O_3、AlNbO_4相;Al/Ni-CeO_2复合涂层50 h后氧化增重为4.0 mg/cm~2,表面以Al_2O_3、CeO_2、NiAl、NiAl_3、Al3Nb、AlNbO_4相为主。高温氧化后,2种涂层样品表面均生成连续致密的Al_2O_3膜,涂层与基体结合良好;含CeO_2的涂层,其稀土氧化物主要在Ni膜拖拽力作用下富集于涂层互扩散区。稀土氧化物颗粒的添加细化涂层组织,降低涂层中Al元素的消耗,填补涂层中的孔洞,增强了氧化膜与涂层的粘附力,有效提高了涂层的抗氧化性。     

(MCrAlY+AISiY)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CraSi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.     

纳米CeO2改性渗Cr涂层在5%O2 - 0.1%SO2-N2气氛中的高温氧化

用Ni-CeO2复合电镀后包埋渗Cr的方法在低碳钢上制备了CeO2改性的渗Cr涂层.在900℃、含与不含0.1%SO2的5%O2+N2气氛中,与低碳钢渗Cr及镀Ni渗Cr涂层的氧化行为进行了对比研究,获得如下结果：（1）CeO2改性的渗Cr涂层抗高温氧化性能最好,低碳钢渗Cr涂层最差;（2）SO2促进了碳钢渗Cr及镀Ni渗Cr涂层的退化,而对CeO2改性渗Cr涂层的氧化影响不大.利用光学显微镜（OM）、X光衍射（XRD）、扫描电镜与能谱（SEM/EDAX）对氧化前后试样分析表明：CeO2通过细化改性渗Cr涂层晶粒以及改变渗层Cr含量,避免氧化膜/涂层界面附近由于Cr的贫化而析出Ni2Cr相,延缓α相向γ相的快速转变,来提高氧化膜的抗剥落性能;同时,CeO2还通过改变涂层氧化膜的生长机制降低了SO2对涂层抗高温氧化性能的影响.     

Al_2O_3和Y_2O_3改性的渗铬涂层循环氧化性能

采用在Ni基上分别电镀Ni-Al2O3复合涂层,单Ni镀层和Ni-Y2O3复合涂层+1100℃扩散渗铬3 h的方法,制备了3种渗铬涂层,并对其进行循环氧化实验。SEM分析表明:与Y2O3微米粒子相比,Al2O3纳米颗粒更加均匀分布在Ni纳米晶中,而且抑制了渗铬过程中涂层晶粒的长大。氧化实验表明:与普通渗铬涂层相比,Al2O3改性的渗铬涂层所具有的细晶结构促进了氧化初期保护性Cr2O3氧化膜的快速形成,随后涂层晶界处Al2O3抑制了Cr的外扩散,降低了氧化速度并提高涂层的抗剥落性能;微米Y2O3粒子通过溶解和重新析出来抑制渗层晶粒长大,且具有稀土活性元素的效应,从而提高渗层的抗循环氧化性能。     

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.     

基体喷丸处理对电泳沉积YSZ/(Ni,Al)热障复合涂层显微组织、相变和性能的影响（英文）

采用电泳沉积技术在喷丸处理和未处理的Inconel600高温合金基体表面制备YSZ/(Ni,Al)热障复合涂层,然后进行真空烧结。使用X射线衍射、扫描电子显微镜和电子探针能谱仪分析复合涂层的组成和相变,分析和讨论基体喷丸处理后的YSZ/(Ni,Al)热障复合涂层的显微组织结构和性能之间的关系。结果显示,基体喷丸处理后的YSZ/(Ni,Al)热障复合涂层在1100°C等温氧化100 h后的结合强度和抗氧化增重分别是3.3 N和0.00817 mg/cm~2,而基体未处理的YSZ/(Ni,Al)热障复合涂层的结合强度和抗氧化增重分别为2.6 N和0.00559 mg/cm~2。在能谱分析得出喷丸处理的涂层在等温氧化后出现明显的铬元素从基体向涂层扩散。基体喷丸处理后的YSZ/(Ni,Al)热障复合涂层具有更优异的结合性能和抗高温氧化性能。     

不同加热环境下钛表面Ni/Al涂层制备与高温氧化性

目的 研究大气与真空加热处理后Ni/Al涂层的金属间化合物析出规律,以及扩散层的生长速度,从而确定涂层的抗氧化性能。方法 分别采用电弧喷涂技术和等离子喷涂技术在纯钛基体表面制备Ni/Al涂层。将样品分别在大气条件和真空条件下进行加热处理,使Ni/Al涂层原位反应生成Ni-Al金属间化合物,并进行涂层抗氧化性试验。结果 Ni/Al涂层在大气环境700 ℃加热处理后,形成以Al2O3、Ni2Al3和富Al相NiAl3相为主的扩散层;在真空环境700 ℃加热处理后,形成以Ni2Al3、NiAl3相为主的扩散层。通过扩散反应动力学分析发现,真空热处理比大气热处理后Ni和Al之间的反应扩散系数更高,扩散系数为89.731 μm²/h。氧化增重试验表明,真空处理后,Ni/Al涂层由于金属间化合物层较厚,且具有大量的高熔点的Ni2Al3相,并且经过800 ℃下氧化200 h后,涂层未发生失效。结论 真空环境下加热处理原位反应后,Ni/Al复合涂层的扩散速率更高,更容易形成Ni-Al金属间化合物,获得更厚的金属间化合物层。与大气热处理相比,经过真空热处理后的涂层有更良好的抗高温氧化能力。     

镍基高温合金Al-Cr涂层的恒温氧化行为

采用电弧离子镀沉积Cr和粉末包埋法渗Al的联合工艺制备了Al-Cr涂层,并利用粉末包埋法制备了渗Al涂层,分析了2种涂层的组织结构和成分,研究了镍基高温合金DSM11基体、渗Al涂层和Al-Cr涂层在1000和1100℃下的恒温氧化行为.结果表明:渗Al涂层和Al-Cr涂层组织致密,与基体结合良好且成分分布均匀.2种涂层都明显分为2个区域:外层和互扩散区.渗Al涂层外层由b-NiAl相和Ni2Al3相组成,Al-Cr涂层外层由b-NiAl相、Ni2Al3相、a-Cr相和AlCr2相组成.AlCr涂层可以显著改善基体合金的抗氧化性能,且明显优于渗Al涂层.Al-Cr涂层优良的抗氧化性能源于在氧化过程中出现了Cr(W)析出带,能够一定程度阻碍涂层中的Al元素向基体扩散,降低了涂层退化速度,而Cr的存在可以促进Al的选择性氧化,提高涂层的自修复能力.     

一种Zr改性双相PtAl_2+(Ni,Pt)Al涂层的制备及热腐蚀行为研究

在镍基单晶高温合金上采用复合电镀的方法沉积Pt-Zr复合镀层,随后通过气相渗铝的方法,获得Zr改性的PtAl_2+(Ni,Pt)Al双相涂层,该涂层分为3层:外层由PtAl_2颗粒弥散分布在b-(Ni,Pt)Al中的双相区组成,中间层为b-(Ni,Pt)Al及少量Cr的析出物,内层为互扩散区(IDZ)。其中,Zr元素主要固溶在外层双相区以及中间层b-(Ni,Pt)Al中。分别对Zr改性和普通PtAl_2+(Ni,Pt)Al双相涂层在850℃下Na2SO4/Na Cl(75∶25,质量比)混合盐中进行热腐蚀实验,结果表明,因Zr元素具有固定S和Cl的作用,可降低S和Cl在热腐蚀过程中的破坏性,故Zr改性PtAl_2+(Ni,Pt)Al双相涂层比普通PtAl_2+(Ni,Pt)Al双相涂层具有更好的抗热腐蚀性能。经过低真空预氧化处理后,普通PtAl_2+(Ni,Pt)Al双相涂层表面生成的Al_2O_3膜较薄,在后续热腐蚀过程中并不能有效抵挡混合盐的持续入侵,涂层长期抗热腐蚀性能与原始状态PtAl_2+(Ni,Pt)Al涂层样品接近。     

(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.     

镍基高温合金表面Al2O3活性扩散阻挡层的研究

采用EB-PVD在DD5镍基高温合金与Ni Cr Al涂层之间沉积Zr O2作为先驱层,并对试样分别进行600℃/4 h,700℃/4 h及900℃/4 h真空扩散处理,研究了扩散温度对α-Al2O3活性扩散阻挡层形成的影响,并且通过900℃/100 h恒温氧化处理对活性扩散阻挡层的高温服役性能进行了评价。结果表明:经过900℃/4 h真空扩散处理后,在Zr O2/Ni Cr Al界面形成一层连续致密的α-Al2O3扩散阻挡层,并且经过900℃/100 h大气恒温氧化后,α-Al2O3活性扩散阻挡层表现出良好的稳定性,以及优异的阻扩散能力。     

超音速颗粒轰击处理对MCrAlY涂层TGO生长的影响

采用超音速火焰喷涂方法在镍基高温合金(GH99)上制备了MCrAlY涂层,并进行超音速颗粒轰击处理,研究了超音速颗粒轰击工艺对MCrAlY涂层显微结构和热生长氧化物(TGO)的影响.结果表明,通过表面轰击处理,增加了涂层中Al元素的扩散通道;高温氧化过程中MCrAlY涂层表面很快形成连续致密的Al2O3膜,保护了Ni,Cr等元素避免被氧化,从而避免了Ni(Cr,Al)2O4,NiO等大颗粒氧化物的生成;这样减少了涂层中的裂纹产生和扩展的可能性,从而提高涂层抗高温氧化性能.     

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.     

电泳共沉积NiCoCrAlY粘结层制备及抗高温氧化研究

目的 分析研究Ni基合金与粘结层之间的扩散和界面反应规律,以及其对热障涂层的抗高温氧化性能和工作寿命的影响.方法 采用电泳共沉积、真空致密化处理,在K17镍基高温合金表面制备NiCoCrAlY粘结涂层,并进行1000℃×100 h抗高温氧化实验,采用XRD、SEM、EDS分析NiCoCrAlY粘结涂层在高温氧化过程中合金元素的扩散规律.结果 高温氧化动力学曲线表明,氧化100 h制备的NiCoCrAlY粘结涂层的氧化速率为17.2134 mg/cm2,远低于K17镍基高温合金的.Ni由涂层向基体内扩散,Cr和Co向外扩散,Al向界面处扩散.电泳沉积制备的NiCoCrAlY粘结层经真空致密化处理后,涂层均匀、致密,粘结层主要由Ni3 Al、Al3 Y5 O12、Cr23 C6以及α-Al2 O3等组成.结论 NiCoCrAlY粘结涂层的抗高温氧化性高于K17镍基高温合金,在高温氧化过程中,α-Al2 O3氧化膜提高了NiCoCrAlY粘结涂层的高温抗氧化性.Ti主要来自基体的缺陷中,随着高温氧化作用,获得了由基体向外扩散所需要的能量,并且同时与氧反应生成TiO,TiO容易在粘结层表面形成泡状物质,Ti的扩散对粘结层的致密度与均匀度造成一定的影响.     

NiAl(Si)+CeO_2型高温涂层氧化行为的研究

采用复合技术制备了含弥散CeO_2的NiAl(Si)型高温涂层,并同几种铝化物涂层的氧化行为进行了对比研究,重点考察了CeO_2及Si在改善涂层抗氧化性能方面各自的作用及其相互关系。涂层组织及成分分析表明,少量Si固溶于β-NiAl相中,大部分Si以第二相的形式主要弥散分布于涂层的内侧,且合金渗Al-Si涂层中的Si含量明显高于同类复合NiAl(Sj)+CeO_2涂层。氧化实验表明,Si及CeO_2可有效地降低涂层1100℃的氧化速率。Si对涂层抗循环氧化性能的改善作用不显著,而CeO_2则具有益作用,特     

稀土掺杂Nd2O3对YSZ/(Ni,Al)复合涂层组织与性能的影响

目的提高YSZ/(Al,Ni)复合涂层与基体的结合强度和抗高温氧化性。方法采用电泳沉积方法在Inconel600高温合金表面沉积YSZ/(Al,Ni)复合涂层和掺杂稀土Nd_2O_3-YSZ/(Al,Ni)(N-YSZ/(Al,Ni))复合涂层,然后进行真空烧结,最后对制备好的热障复合涂层进行划痕实验和等温循环氧化实验。通过对样品进行等温循环氧化实验,获取不同氧化时间段的复合涂层样品,并通过采用SEM和XRD分别对复合涂层形貌和微观结构进行分析。结果在1100℃等温氧化过程中,未掺杂稀土元素复合涂层的氧化增重速率为0.0057 mg/cm~2,而掺杂钕元素的复合涂层的氧化增重速率为0.0046 mg/cm~2,比未掺杂稀土YSZ/(Al,Ni)复合涂层低。N-YSZ/(Al,Ni)热障复合涂层在等温氧化过程中颗粒较小,裂纹少,表面更加致密,并且发生自愈合现象。真空烧结后的YSZ/(Al,Ni)复合涂层和N-YSZ/(Al,Ni)复合涂层与基体的结合强度大约为4.0 N,在经过氧化100 h后,掺杂稀土的N-YSZ/(Al,Ni)复合涂层的结合强度为3.26 N,未掺杂稀土钕元素YSZ/(Al,Ni)复合涂层与基体的结合强度为2.6 N。N-YSZ/(Al,Ni)热障复合涂层中存在Nd_2Zr_2O_7相和稳定的NiAl_2O_4相,Nd_2Zr_2O_7相具有良好的稳定性以及耐高温氧化性。结论掺杂稀土氧化钕N-YSZ/(Al,Ni)复合涂层,在1100℃、空气氛围下等温氧化过程中发生自愈合现象。随着氧化时间的增加,掺杂稀土元素钕的N-YSZ/(Al,Ni)复合涂层表面的颗粒趋于均匀化,裂纹明显变少,使得涂层更加致密和平整。掺杂了稀土钕元素的N-YSZ/(Al,Ni)复合涂层与基体之间具有更高的结合强度。在1100℃、空气氛围下等温氧化100 h时,掺杂了稀土钕元素的N-YSZ/(Al,Ni)复合涂层与基体的结合强度明显大于YSZ/(Al,Ni)复合涂层,提高了N-YSZ/(Al,Ni)复合涂层的抗剥落性和服役寿命。在1100℃、空气氛围下等温氧化过程中,掺杂稀土元素钕的N-YSZ/(Al,Ni)复合涂层的抗高温氧化性能比未掺杂稀土元素的YSZ/(Al,Ni)复合涂层的抗高温氧化性能显著提高。     

稀土掺杂Gd2 O3对YSZ/（Ni，Al）热障涂层组织与性能的影响

目的提高YSZ/(Ni,Al)复合涂层与基体的结合强度和抗高温氧化性。方法采用电泳沉积的方法,在Inconel 600高温合金表面上沉积YSZ/(Ni,Al)复合涂层和掺杂稀土Gd2O3-YSZ/(Ni,Al)(简称G-YSZ/(Al,Ni))复合涂层,后进行真空烧结,然后对制备好的热障复合涂层进行划痕实验和等温循环氧化实验。通过对样品进行等温循环氧化实验,获取不同氧化时间段的复合涂层样品,并采用SEM和XRD对复合涂层组织和形貌进行分析。结果在1100℃等温氧化过程中,未掺杂稀土元素的氧化增重速率为0.0057 mg/mm2,而掺杂钆元素的氧化速率为0.0049 mg/mm2,氧化增重速率比未掺杂稀土YSZ/(Ni,Al)复合涂层的低。G-YSZ/(Ni,Al)热障复合涂层在等温氧化过程中颗粒长大较小、裂纹少、表面更加致密。真空烧结后的YSZ/(Al,Ni)复合涂层和G-YSZ/(Al,Ni)复合涂层与基体的结合强度约为4.0 N,氧化100 h后,掺杂稀土的G-YSZ/(Al,Ni)复合涂层结合强度为3.5 N,未掺杂稀土的YSZ/(Al,Ni)复合涂层与基体的结合强度为2.6 N。G-YSZ/(Ni,Al)热障复合涂层中存在Gd2Zr2O7相和稳定的Ni Al2O4相,Gd2Zr2O7相具有良好的稳定性以及耐高温氧化。结论掺杂稀土氧化钆的G-YSZ/(Al,Ni)涂层的抗高温氧化性能显著提高。在等温氧化过程中,掺杂稀土元素的G-YSZ/(Al,Ni)复合涂层,其颗粒趋向于均匀化,裂纹明显变少,使得涂层更加致密,表面更加平整。等温氧化100 h后,掺杂了稀土氧化钆的G-YSZ/(Al,Ni)复合涂层基体之间具有更好的结合力,抗剥落性和服役寿命较好。     

等离子喷涂陶瓷涂层后氧化处理的研究

对比研究了后氧化处理、封孔和退火、真空退火对大气等离子喷涂 (Al/Ni Cr2 O3 )陶瓷涂层硬度、结合强度等性能的影响。结果表明 ,合理的后氧化能够明显改善涂层性能 ,且氧的扩散是发挥作用的重要因素之一。     

DETERIORATION OF ALUMINIDE COATING ON NICKEL-BASE SUPERALLOYS

研究了两种镍基高温合金上的渗Al层的退化过程。两种合金用两种方法施加的涂层组织相似:外层以NiAl+Ni_2Al_3为母体,上面弥散着Ti(C,N)和Al_3Ti;内层由NiAl,Ni_3Al,Ti(C,N),M_(23)C_6和M_6C等相组成。渗Al层高温氧化时的退化与外层相变紧密相关,其过程如下: Ni_2Al_3+NiAl(富Al)→NiAl(富Ni)→NiAl+Ni_3Al→Ni_3Al→Ni_3Al+γ Ni_2Al_3和NiAl(富Al)相极不稳定,而NiAl(富Ni)相十分稳定。Ni_3Al沿NiAl晶界生核标志着渗层退化的开始,渗层NiAl完全变成Ni_3Al+γ是退化的终了。     

钛表面改性Al/NiCu组合涂层反应机理及抗氧化性能

采用等离子结合电弧喷涂的工艺方法在工业纯钛表面制备了Al/Ni Cu组合涂层,在700℃的大气环境下对Al/Ni Cu/Ti试件进行加热处理,使得Al、Ni Cu复合涂层之间发生扩散反应并原位生成具有一定抗高温氧化性能的Ni-Al金属间化合物涂层。对加热改性处理前后涂层的微观组织及Ni-Al金属间化合物的形成机理进行了研究,并对经加热和打磨处理后的Al/Ni Cu/Ti试件及无防护涂层的Ti块进行了800℃/100 h的高温氧化试验。研究结果显示,Ti基体表面Al/Ni Cu涂层经700℃炉中加热改性处理后,Al、Ni Cu涂层间可发生扩散反应并原位生成Ni Al3、Cu Al2、Ni2Al3及含有一定Cu元素的Ni Al金属间化合物,但只有高熔点的Ni Al金属间化合物能够始终稳定地存在,且此金属间化合物对Ti基体起到了较好的高温防护作用。