钽钨合金Si-Ti-Hf高温抗氧化涂层的制备及性能研究北大核心

钽钨合金(Ta-10W)具有较高的高温强度、优良的耐腐蚀性及良好的延展性、可焊接性,广泛应用于航空航天、原子能工业等领域,但在500℃时会出现"pest"氧化现象,成为制约其应用的主要因素,因此必须在其表面制备高温抗氧化涂层加以防护。主要采用料浆熔烧法,在钽合金表面制备出了均匀致密平整的Si-Ti-Hf硅化物涂层,涂层的各项高温抗氧化性能优异,可以有效保护钽钨基材免受氧气侵蚀。     

钽钨合金螺套高温抗氧化涂层制备研究

研究了一种能够在高温环境中与钽钨合金配套使用,具有韧性好、与基材结合力强、结构致密、性能优异的钽钨合金高温抗氧化涂层材料及其制备方法,解决了新型超音速发动机研制中钽钨合金螺套高温抗氧化防护涂层制备的难题。使钽钨合金涂层能够广泛应用在航空航天、武器装备、原子能及化工工业领域中类似弹簧螺套这种在安装或工作过程中会产生形变时涂层不会受损的高温结构部件上。     

钽钨合金高温抗氧化复合涂层制备研究

钽钨合金具有高熔点、高热强性和良好的加工性能,是航天飞行器关键高温部件的主要结构材料,但在高温工作环境中易发生氧化,必须在合金表面制备高温抗氧化涂层加以防护。本文采用料浆熔烧法,在Ta10W合金表面制备高温抗氧化复合防护涂层,通过涂层制备,性能测试,SEM对涂层的微观形貌分析,对涂层特性及工作机理进行研究。结果显示制备的Ta10W合金复合涂层1800℃静态抗氧化寿命25h,1950℃静态抗氧化寿命5h。涂层与基体结合良好,高温条件下涂层对基体形成了良好的保护,产品在超音速飞行器中得到了应用。     

Mo元素的掺杂对Ta-10W合金用Si-Ti-Hf涂层高温抗氧化性能的影响

本文为解决钽钨合金(Ta-10W)在500℃时出现"pest"氧化现象的问题,采用料浆熔烧法在钽钨合金(Ta-10W)表面制备高温抗氧化涂层,通过在Si-Ti-Hf料浆中掺杂Mo元素对涂层进行改性,调整了涂层的热膨胀系数,制备出更均匀致密平整的涂层。研究掺杂不同含量的Mo元素对涂层高温抗氧化性能的影响:Mo元素掺杂越多,涂层的热膨胀系数与基材越接近,涂层的微裂纹越少,抗氧化性能越优异;而与此同时,涂层中形成的MoSi_2含量也越高,氧化成气态的MoO_3含量也更多,不利于涂层的高温抗氧化性能;当掺杂2%Mo元素时,涂层的高温抗氧化性能最优并分析涂层的抗氧化及失效机理。     

钼合金表面MoSi2涂层氧化行为和氧化机理的研究

采用包埋渗硅法在钼合金表面制备了MoSi2涂层,研究了涂层的氧化行为和抗氧化机理.结果表明,钼合金基体经历30 min高温氧化后,样品表面鼓泡严重,质量失重率在11%左右;在钼合金基体表面形成MoSi2涂层后,抗氧化能力大幅度提高,经过60min的高温氧化后,样品表面完好,质量增重率为0.58%;在高温氧化过程中,Mo...     

钼及钼合金表面MoSi2抗氧化涂层的研究进展

钼及钼合金的高温氧化问题限制了其应用。MoSi2因其优异的高温抗氧化性能被认为是最适合工程应用的高温涂层材料。本文介绍了MoSi2的物理性能、抗氧化机理及其作为涂层材料的制备工艺,综述了国内外钼及钼合金表面MoSi2的单一及复合抗氧化涂层的研究进展,并对其未来发展方向进行了展望。     

着色渗透法检测钽合金板材表面缺陷的可行性研究

钽合金是一种具有高温强度和优良加工性的高温结构材料,使用环境的特殊性要求其具有较高的表面质量。渗透检测是一种高效的表面无损检测方法,尤其是对点状、线状表面缺陷具有较好的分辨性。本文介绍了渗透检测的应用及原理,并使用着色渗透法对钽合金板材表面缺陷进行试验。检测结果证明,着色渗透检测法检测钽合金表面缺陷是可行的。     

铌合金及其抗氧化涂层研究进展

铌合金因其高熔点、低密度、高强度、加工性能好等诸多优良特性,被广泛应用于航空、航天、核工业等领域,国内外针对不同的应用场景已经研发出几十种不同的铌合金。但铌合金在高温下极易氧化使得其使用受到限制,研究者通过在铌合金表面制备不同的抗氧化涂层显著提高了其高温抗氧化性。本文对铌合金及其抗氧化涂层的研究进展进行了综述,重点介绍了目前应用广泛的几种铌合金和抗氧化涂层,并讨论了存在的问题,最后对铌合金及其抗氧化涂层的研究方向进行了展望。     

激光熔覆高熵合金涂层组织结构及强化机理研究进展

激光熔覆作为一种绿色、高效的表面处理技术,能够快速制备组织致密、晶粒细小,与基体呈高强度冶金 结合的涂层,是近年来高熵合金领域的研究热点之一。概述了现有高熵合金涂层材料体系和制备方法,重点讨论 了激光熔覆CoCrFeNi-M 典型过渡族高熵合金涂层的组织结构,及其耐磨、耐蚀、抗高温氧化等性能,并归纳了 涂层的强化机制和方法。CoCrFeNi-M 系合金涂层主要呈现FCC 固溶体结构,综合力学性能普遍较好,通过合金 体系调控,在细晶强化、固溶强化、第二相强化等作用下,能够获得硬度、耐磨性、耐蚀性等性能的进一步提升。 同时,概述了激光熔覆难熔高熵合金涂层的组织结构,耐磨、耐蚀、抗高温氧化性能及性能强化机制,该体系合 金涂层主要呈现BCC 固溶体结构,硬度较高但室温韧性普遍不足,具有较好的高温强度,在高温领域具有较好 的应用前景,但抗高温氧化性能普遍不足,仍需通过合金体系优化进一步提升。此外,总结了基于激光熔覆技术 开展的高熵合金涂层制备及研究中存在的问题和不足,并展望了未来的发展方向。     

航天发动机用铌钨合金高温抗氧化涂层常见缺陷分析

利用料浆熔烧法在航天发动机用铌钨合金表面制备了高温抗氧化涂层,通过扫描电镜(SEM)和能量弥散X射线谱(EDX)等手段分析观察涂层表面、断面微观形貌及涂层组成,由上述分析结果阐述了铌钨合金表面高温抗氧化涂层常见的表面缺陷、涂层色差的形成机制及其对涂层在高温有氧环境中的性能和表面质量的影响。通过一系列的研究发现涂层色差的形成是由于涂覆过程中料浆过剩,熔烧制备过程中过剩料浆在涂层表层反应生成硅化物富集,形成不同于正常涂层的晶粒,由此导致了涂层色差的出现,涂层色差只存在于涂层表层,它的存在并不改变涂层其他层次的结构和成分,对涂层整体的厚度及表面质量都没有影响,而且在高温有氧环境中进行测试发现,有色差和没有色差的涂层高温性能相差不大,由此表明涂层色差的存在并不影响涂层的高温性能。     

TiN/Cr涂层锆合金包壳高温氧化与抗热冲击性能研究

为了研究TiN/Cr涂层锆合金的高温氧化性能和抗热冲击性能,采用磁控溅射制备了TiN/Cr涂层锆合金样品,分别开展高温氧化和抗热冲击性能试验,并对高温氧化和抗热冲击后的样品微观结构、物相及结合强度等进行表征。结果表明磁控溅射制备的TiN/Cr双层涂层之间存在明显界线,样品表面存在类圆形的团聚凸起,但涂层结构致密,无裂纹和孔隙等缺陷。高温氧化后,表面Cr涂层部分被氧化为Cr₂O₃,呈不规则的多面体结构,中间TiN涂层中Ti原子向表面扩散,与O结合形成TiO₂,呈长条状结构,且Cr₂O₃聚集区域呈鼓泡状。在涂层与基体界面处,向内扩散的Cr原子和向外扩散的Zr原子形成约5μm厚的Cr-Zr扩散层。同时,O原子持续向样品内部扩散,与基体中Zr原子结合形成ZrO₂。虽然TiN/Cr涂层锆合金的氧化增重小于无涂层锆合金,且样品保持相对完整,但是由于O原子的持续扩散,内部锆合金被氧化,说明TiN/Cr涂层无法为锆合金提供良好的长时抗高温氧化性。热冲击试验后,表面涂层依然...     

Nb-Ti-Al合金及其硅化物涂层的高温氧化行为

采用电子束和真空自耗电弧熔炼法制备Nb-40Ti-7Al(质量分数,%)合金,利用料浆熔烧法在合金表面制备Si-Cr-Ti涂层,研究在1 400℃下合金与涂层的氧化行为。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)及电子探针微区分析(EPMA)研究基体与涂层氧化前后的组织形貌变化及成分分布。结果表明:Nb-40Ti-7Al合金在1 400℃氧化1～11 h后,氧化产物均主要为TiNb2O7、TiO2、Al2O3;氧化前,涂层主要由(Nb,Ti,Cr,Al)Si2主体层与(Ti,Nb,Al)5Si3过渡层组成,高温氧化后涂层表面形成含有Al2O3、TiO2的SiO2阻挡层;合金与涂层的氧化行为均遵循抛物线规律,合金在1 400℃氧化11 h的单位面积质量增量为161.98 mg/cm2,而涂覆涂层后单位面积质量增量降至9.56 mg/cm2,表明Si-Cr-Ti涂层具备良好的高温抗氧化性能。     

海绵钛还原蒸馏反应器外表面金属基防护涂层研究

应用热喷涂技术制备的海绵钛还原蒸馏反应器外表面金属基防护涂层由高cr合金底层和Al-Si合金面层组成。在海绵钛生产使用条件下,在金属基防护涂层之中以及涂层与基体金属之间发生合金元素的扩散,原位生成氧化铬,从而提高了涂层与基体金属的结合强度;涂层中的氧化铬与涂层表面的氧化铝共同作用,有效地减缓了高温氧化的发展,为反应器的钢铁基体提供有效的抗氧化防护。经过13个炉次生产过程的现场试验结果表明,金属基防护涂层对反应器的钢铁基体提供了非常有效的高温保护。     

氧化钽喷涂及涂层熔炼实验

液态铈非常活泼,与很多涂层都发生反应。将钽坩埚表面氧化后熔炼铈已有比较满意的结果,但在石墨坩埚表面喷涂Ta2O5涂层的研究报道却很少。本文总结了石墨坩埚表面等离子及火焰喷涂Ta2O5涂层工艺。在大气中通过热震试验考核了氧化钽涂层相稳定性,在真空感应加热环境下对火焰喷涂氧化钽涂层进行了进一步的热震稳定性考核,采用SEM分析了涂层表面微观形貌,同时采用XRD技术分析了加热前后氧化钽涂层的组成变化,分析表明,火焰喷涂能够制备单一的Ta2O5涂层。石墨坩埚表面Ta2O5涂层熔炼实验表明,液态铈不侵蚀Ta2O5涂层。     

铌合金抗高温氧化涂层研究现状及发展趋势

铌合金表面抗高温氧化防护涂层分为耐热合金涂层、贵金属涂层、铝化物涂层以及硅化物涂层等几类。本文综述了各类涂层材料的特点、应用、研发现状以及硅化物涂层的制备技术,对硅化物涂层研究中存在的问题及今后的发展方向进行了分析和探讨。     

抗高温蒸汽氧化ZrC/Cr复合涂层制备与性能研究

采用预制涂层粉末方式在锆合金表面激光熔覆涂层,成功制备出了不同成分配比的ZrC/Cr复合涂层管。涂层厚度90-120μm,组织均匀致密,与基体结合良好。对涂层管进行高温蒸汽氧化试验,结果发现,ZrC/Cr复合涂层抗高温蒸汽氧化性能受成分配比影响显著,ZrC与Cr粉末配比为1:4的复合涂层在1204℃高温水蒸气环境中表现出了良好的抗高温水蒸气氧化性能,氧化增重约为无涂层锆合金包壳管氧化增重的一半。     

包埋渗铝结合激光熔覆制备铌合金高温防护涂层

为提高铌合金高温抗氧化性,在铌合金表面制备包埋渗铝涂层,通过激光熔覆技术在渗铝层表面熔覆MoSi_2粉末,获得MoSi_2/Al涂层。研究涂层的高温抗氧化性及热腐蚀性能。结果显示:涂层的成分主要有MoSi_2、NbSi_2、Al_3Nb等相,涂层均匀连续致密,与基体结合紧密。经1200℃氧化30 h和900℃Na_2SO_4+K_2SO_4混合盐热腐蚀50 h后,MoSi_2/Al涂层都生成内外两层氧化物膜层,膜层之间结合紧密,氧化膜厚度随时间延长逐渐增大,原有涂层厚度逐渐被氧化消耗。与C103合金相比,MoSi_2/Al涂层有效阻止了氧向涂层内扩散,可以大幅度减缓氧化速率,对基体有良好的防护作用。     

电弧离子镀电弧电流对铬涂层锆合金高温抗氧化性能的影响北大核心

采用电弧离子镀膜技术在Zr合金表面制备Cr涂层,研究电弧电流对Zr合金高温抗氧化性能的影响。通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对涂层的微观结构和物相组成进行表征,分析电弧电流对Cr涂层锆合金1200℃抗氧化性能的影响。结果表明,较高的电弧电流可以在单位时间内获得较厚的Cr涂层,电弧电流为80 A时,涂层表面最光滑,膜基结合性能最优。1200℃高温氧化后Cr涂层主要由Cr_(2)O_(3)、Cr和Cr-Zr组成,Cr涂层氧化后生成了致密的Cr_(2)O_(3)层,Cr_(2)O_(3)层可有效阻止O元素向Zr基体内部扩散。当电弧电流为80 A时,Zr基体上的Cr涂层对基体的保护性能最优。     

等离子喷涂NiCrBSi合金涂层的高温性能

根据高温涂层要求,采用等离子喷涂工艺制备NiCrBSi合金涂层试样,对涂层成分、组织、硬度、粘结强度、冷热疲劳性能、抗热震性能及常温和高温摩擦磨损性能进行了检测,对其结果进行了分析讨论.结果表明:等离子喷涂NiCrBSi合金涂层具有良好的粘结强度和抗高温氧化、耐高温磨损性能.     

Nb-Ti-Al基合金防护涂层制备及其抗氧化机理研究

采用真空电子束和电弧炉熔炼制备Nb–Ti–Al基合金,采用料浆熔烧法在合金表面制备Si–Cr–W涂层。在1250℃下对涂层进行氧化测试,通过扫描电镜、能谱分析方法分析涂层测试前后的微观形貌变化以及成分分布。分析结果显示,涂层由Nb、Ti、Cr、W等金属硅化物组成,依靠金属硅化物的氧化分解形成SiO_2和复合金属氧化物来实现对合金的高温氧化防护。在氧化测试100 h以后,涂层外层因氧化而疏松,但内层未被氧化依然致密,说明该涂层具有良好的高温抗氧化能力。