等离子喷涂高温润滑涂层的组织与力学性能研究

选取了具有优异的高温性能和一定的自润滑性能的高温镍基合金作为复合涂层基体材料,润滑相则分别从高、中、低温固体润滑剂中选取了Ag、CaF2、石墨（C）、MoS、BN为基本润滑组元;耐磨相则选用了在高温下具有良好的抗氧化性能及耐磨损性能的碳化铬（Cr3C2）硬质粒子,采用等离子喷涂技术制备了具有极佳相容性的高温润滑涂层。涂层的结合强度测定、硬度测定和扫描电镜分析均显示出涂层的梯度结构优于单层结构。梯度结构缓和了涂层内部的物理性能差异,不仪使涂层的硬度得到平缓过渡,而且使涂层的结合强度大大提高。有效改善了涂层的性能。     

Ag含量对WC-12Co/Ag涂层高温摩擦性能的影响

采用超音速火焰喷涂技术制备了三种不同Ag含量(10%,15%和20%)的WC-12Co/Ag涂层,将其高温摩擦性能与WC-12Co涂层进行对比。通过微观检测手段分析了Ag在涂层中的分布形态;检测了500℃,不同载荷(50N,100N,150N和200N)条件下,WC-12Co/Ag涂层摩擦因数随摩擦行程增加而变化的情况;并观察了涂层高温摩擦试验后磨痕微观形貌以及Ag元素的分布状态。试验结果表明:Ag元素在涂层中均匀分布,涂层中的Ag主要以单质的形式存在;在500℃条件下,当Ag含量大于15%时,Ag元素在磨损界面处形成一定厚度的连续润滑膜,起到良好的自润滑作用。     

MoS2对镍基自润滑材料摩擦学特性的影响

详细地研究了在Ni- 2 0Cr合金粉中添加MoS2 ,通过热压法制备得到的高温自润滑材料的摩擦学特性。研究表明 ,当MoS2 的添加量在 2 0 %左右时 ,所得到的材料具有最佳的摩擦磨损性能。在热压过程中MoS2 发生了热分解 ,并与合金中的铬反应生成了CrXSY(x/y =2 /3～ 1 )型硫化物共晶体 ,这种化合物在高温下可以变软或熔化 ,在摩擦面之间形成润滑膜 ,并具有转移性 ,从而具有减摩性能。     

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...     

溶胶-凝胶技术提高不锈钢抗高温氧化及铝合金阳极氧化膜的耐蚀性能

采用溶胶-凝胶法在不锈钢基体表面制备ZrO₂和Al₂O₃涂层,并对铝合金阳极氧化膜进行封孔处理.采用高温循环氧化法研究ZrO₂和Al₂O₃涂层抗高温氧化性能,通过电化学阻抗谱和剥蚀法分析溶胶-凝胶法封孔后铝合金氧化膜的耐腐蚀性能.结果表明：ZrO₂和Al₂O₃涂层的抗高温氧化性能随涂层厚度增加而提高;铝合金阳极氧化膜的耐腐蚀性能也随封孔次数的增加而提高,但当封孔处理超过8次后,阻抗值和腐蚀程度基本不随封孔次数发生变化;实施相同次数封孔处理后,Al₂O₃溶胶的封孔效果略优于ZrO₂溶胶的封孔效果.     

Co、Al共渗涂层的性能研究

本文采用包埋渗方法实现了在镍基高温合金表面共渗Co、Al涂层,并研究了涂层在3.5%Na Cl溶液的耐腐蚀性能以及经过盐雾加速腐蚀(NSS)处理的涂层抗高温氧化性能。试验结果表面明,经NaCl溶液浸泡768h后,涂层仍然具有较好的耐腐蚀性能—腐蚀电流密度9.78×10~(-8)A/cm~2。经过100h和300h中性盐雾加速腐蚀的涂层试样在高温静态氧化条件下,氧化增重1g·cm~(-1),达到国际标准中的完全抗氧化级别,表明CoAl共渗涂层经过NSS后,仍然具有良好的高温抗氧化性能。     

Ni-Fe-Cr基高温合金表面AICrN涂层制备及高温氧化性能

采用阴极弧离子镀法在Ni-Fe-Cr基高温合金表面制备了AlCrN涂层.通过电子扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和X射线光电子谱仪等分析了AlCrN涂层表面和界面的形貌、能谱、物相以及结合能谱,并进行了800和900℃高温氧化实验,研究了AlCrN涂层抗高温氧化性能及其机理.实验结果表明：AlCrN涂层主要成分为Al、Cr和N元素,添加Al元素后表现出较强的AlN择优取向;Al2p峰谱为Al—N和Al—O结合键,Cr2p峰谱为Cr—O和Cr—N结合键,N1s峰谱以Cr—N和Al—N的形态存在,另外含有少量的N—Cr—O和N—Al—O结合键;经过高温氧化后AlCrN涂层表面氧化物为Cr²O³,对高温合金基体有良好的保护作用.     

Si 元素对 CoCrAlY 涂层组织及性能的影响

在GH907基体上制备了三种不同Si含量的CoCrAlY合金涂层,对800℃涂层耐75%Na_2SO_4+25%NaCl熔盐腐蚀性能进行了测试分析,研究了1050℃下,Si元素对涂层抗氧化性能的影响,测定了不同Si含量涂层的抗热震性能。对实验条件下涂层的氧化产物、腐蚀产物及显微形貌进行了测定分析。研究结果表明:Si元素在高温下通过促使涂层表面Al_2O_3膜的形成提高涂层抗高温氧化及抗热盐腐蚀性能,但是过高的Si含量使涂层表面氧化膜破裂,使抗高温氧化性能下降。     

TaC对SiC涂层高温耐烧蚀性能的影响

以Si粉和Ta₂O₅粉为原料,采用包埋反应工艺在C/C复合材料表面制备SiC涂层和SiC-TaC复合涂层,通过X射线衍射、扫描电镜和高温等离子火焰(2 300℃左右)烧蚀实验,研究TaC对SiC涂层微观结构、高温耐烧蚀性能的影响和影响机理。结果表明：TaC可有效提升SiC涂层的高温耐烧蚀性能。经30 s等离子火焰烧蚀后,SiC涂层的质量烧蚀率和线烧蚀率分别为(0.189 2±0.080 0) mg/s和(1.386 7±0.120 0)μm/s,而SiC-TaC复合涂层的质量烧蚀率和线烧蚀率分别为(0.062 7±0.050 0) mg/s和(0.893 9±0.070 0)μm/s,比SiC涂层的质量烧蚀率和线烧蚀率分别降低66.86%和35.54%。SiC-TaC复合涂层的高温耐烧蚀性能提高主要与涂层的高温稳定性增强及烧蚀过程中熔融Ta₂O₅相的自愈合作用有关。     

SiC 添加相对 NiCr-Cr3C2 金属陶瓷涂层高温磨损性能的影响

本文利用超音速火焰喷涂技术 (HVOF), 在 G20 钢表面制备了三种不同 SiC 掺杂含量 (5wt.%、 10wt.%、 15wt.%) 的 NiCr-Cr3C2 金属陶瓷复合涂层, 并探究掺杂含量对涂层微观结构、 力学性能和摩擦学性能的影响。 利 用扫描电镜、 显微硬度计、 拉伸试验机对涂层的微观结构和力学性能进行了表征, 使用球盘式摩擦磨损机对三种 涂层在 400℃下的磨损性能进行了对比研究。 结果表明掺杂 5wt.%SiC 的复合涂层具有最好的力学性能, 其显微 硬度达到 812HV, 结合强度达到 71MPa。 但随着掺杂量的升高, 涂层的孔隙率增大, 涂层力学性能下降。 涂层 的抗高温磨损性能随着 SiC 掺杂量的增加先升高后降低再升高, 其中掺杂 15wt.%SiC 的复合涂层磨损率最低, 其 值为 1.053× 10-12m3/N·m。 在高温磨损环境中, 掺杂 15wt.%SiC 的复合涂层表面形成的 Cr2O3、 SiO2 等氧化物阻隔 了磨损表面之间的直接接触, 使涂层表现出优异的抗高温磨损性能。     

钛合金热障涂层高温氧化和热循环性能

分别采用超音速火焰喷涂和大气等离子喷涂工艺,在高温钛合金基体上制备出由Ti-48Al-2Cr-2Nb粘结层和8YSZ陶瓷面层组成的热障涂层.对这两种涂层进行高温静态氧化和热循环实验,结果表明：高温静态氧化后,两种涂层内均形成一层生长氧化层(TGO),该氧化层由Al₂O₃和TiO₂组成,位于粘结层和陶瓷面层之间.大气等离子喷涂制备的涂层经高温氧化后,原有的界面裂纹基本消失;而超音速火焰喷涂制备的涂层在高温氧化过程中,由于TGO过度生长导致界面处仍有裂纹存在.两种涂层在热循环实验后氧含量稍微增加,均没有出现明显的分层现象,表现出较好的抗热震性能。对两种涂层微观组织和高温性能进行对比研究后可知,大气等离子喷涂得到的涂层组织更为均匀致密,抗高温氧化和热循环的性能更好.     

热解炭涂层对C/C复合材料高温氧乙炔焰烧蚀性能的影响

采用化学气相沉积工艺在C/C复合材料表面制备热解炭涂层,利用扫描电镜以及能谱仪等分析手段研究涂层的结构,通过氧乙炔焰烧蚀试验考察热解炭涂层对C/C复合材料高温耐烧蚀性能的影响。结果表明:在C/C复合材料表面沉积热解炭涂层可显著提高材料的短时高温耐烧蚀性能。经过20 s的高温氧乙炔焰烧蚀后,与无热解炭涂层的C/C复合材料试样相比,涂层试样的线烧蚀率和质量烧蚀率分别下降26.92%和75.76%。在烧蚀中心区,热解炭涂层完全被烧蚀损耗掉;在烧蚀过渡区,涂层表现为局部烧穿;而在烧蚀边缘区,涂层表面烧蚀后形成了众多的烧蚀孔洞,呈现出蜂窝状的结构形貌。烧蚀过程中,涂层的烧蚀机制以热氧化和燃气冲刷为主。     

热障涂层表面粗糙度对涂层高温性能的影响

通过对热障涂层厚度与其表面粗糙度关系的研究,初步探讨了涂层表面粗糙度对其高温氧化性能、隔热性能和热循环性能的影响,研究表明涂层的表面粗糙度随着热障涂层厚度的增加而增大,并且随着涂层粗糙度的增加,涂层的热循环寿命先增加后减小,而其在高温氧化过程的初期,涂层重量增加迅速,氧化20h后重量增加减缓。     

机械合金化法制备NiCrAlCoY涂层的研究

采用高能球磨机在室温下于碳钢表面制得NiCrAlCoY涂层,利用SEM、EDS、XRD、显微硬度测试和高温氧化实验等方法分析涂层的显微形貌、组织结构、显微硬度及高温氧化性,并对机械合金化过程中基体表面形成涂层的机理作了初步探讨.研究结果表明,提高球磨转速有利于涂层厚度、显微硬度的增加和抗高温氧化性的提高;以400r/min球磨10 h时,碳钢表面形成界面结合良好且平均厚度为50μm的NiCrAlCoY涂层;合金涂层显微硬度HV0.1 最大达706,约为基体硬度的3倍;界面结合处的硬度呈梯度变化,对涂层起到良好的支撑作用,而涂层的存在显著提高了基体的抗高温氧化性能.     

NiCrAl/B.e封严涂层室温和高温摩擦磨损性能研究

采用热喷涂工艺制备NiCrA1/B.e封严涂层,研究了NiCrA1/B.e涂层与钦合金对磨时的高温和室温摩擦磨损性能.利用MR11-3型滑动磨损试验机测试室温摩擦磨损性能,采用MMS-1型销盘式磨损试验机测试涂层在600℃下的摩擦磨损性能,并通过SEM和EDS分析了磨损表面和磨屑的形貌及成份.结果表明:室温下NiCrA...     

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。     

TiAl基合金高温抗氧化研究进展

综述了TiAl基合金高温抗氧化研究进展,包括TiAl基合金氧化热力学/动力学、氧化膜组成和结构及其形成过程,以及提高合金高温抗氧化性的措施。研究结果表明,TiAl基合金高温氧化动力学一般遵循抛物线规律,且受到合金相组成和组织形貌的影响。氧化膜由外向内,主要呈TiO_2/Al_2O_3/Al_2O_3+TiO_2结构,氧化膜与基体界面处易形成降低合金抗氧化性的Z相(Ti_5Al_3O_2)和氮化产物(TiN,Ti_2AlN)。TiAl基合金中添加适量的Nb,Y,Si,Cr,Mo等元素,在改善力学性能的同时,可明显降低合金高温氧化增重。采用表面处理技术,包括表面离子注入、表面渗透扩散处理以及磷化处理等,可在合金表面形成保护层,显著提高TiAl基合金高温抗氧化性能,然而保护层的稳定性尚需提高。采用涂层技术,包括富Al涂层、陶瓷涂层以及新兴的复合涂层等,可有效地阻止氧向内扩散,抑制TiAl基合金在高温下的氧化行为。     

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/NiCu组合涂层,在700℃的大气环境下对Al/NiCu/Ti试件进行加热处理,使得Al、NiCu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,...     

等离子喷涂 Cr2O3-TiO2/YSZ 高效热防护涂层 微观结构及性能研究

本文以 Cr2O3、TiO2 和 NiO 为原材料,通过喷雾造粒和烧结获得了由尖晶石结构 NiCr2O4 和钙钛矿结构TiCrO3 组成的 Cr2O3-TiO2 复合粉末。采用大气等离子喷涂技术在镍基高温合金表面制备 Cr2O3-TiO2/nano-YSZ 复合涂层,分析测试了复合涂层的微观结构、抗拉结合强度、抗烧蚀性能和高温热辐射性能。结果表明,Cr2O3-TiO2/nano-YSZ 复合涂层孔隙率较低,抗拉结合强度达到 29.2 MPa;经 1.5 MW/m2、600 s 氧乙炔火焰烧蚀后,Cr2O3-TiO2/nano-YSZ 复合涂层表面有轻微点状剥落,涂层内部结构完整,未发生失效。在烧蚀过程中,Cr2O3-TiO2/nano-YSZ 复合涂层隔热能力达到 426 ℃,比单一纳米 YSZ 涂层隔温能力高 146 ℃,基体温度比纳米 YSZ涂层低 335 ℃;Cr2O3-TiO2/nano-YSZ 复合涂层在 400 ℃和 750 ℃在 2~15 μm 波段内的法向发射率分别为 0.91 和0.89。     

金刚石化学镀Ni-P涂层高温抗氧化性的研究

在金刚石表面镀覆一层Ni-P合金后, 用扫描电子显微镜(SEM)观察镀覆后的金刚石在空气中高温处理后的石墨化程度, 定性分析比较高温抗氧化性.结果表明: 经过化学镀处理后的金刚石的高温抗氧化性能提高了, 但也只是在一定范围而言.同时利用5 kW CO2连续激光器在低碳钢表面激光熔覆金刚石/Ni基金属涂层, 利用扫描电镜研究了不同功率下金刚石化学镀Ni-P合金的抗氧化能力.进一步表明: 激光熔覆后的金刚石Ni-P化学镀的抗氧化性能比在空气中的高温抗氧化性能有所提高.