等离子渗镀CrON复合涂层结构与抗铝液熔蚀性能

采用等离子渗氮/电弧离子镀复合方法在H13模具钢表面制备出CrON涂层,研究氧流量对CrON复合涂层结构及抗铝液熔蚀性能的影响。结果表明,随着氧流量的增加,所制备的涂层主要物相由氮化物向氧化物转变,在氧流量较低时主要呈现面心立方CrN结构,而在氧流量为200 mL/min时制备的涂层形成典型的Cr₂O₃晶体相特征。掺入适量的氧,CrN涂层柱状晶生长受到抑制,涂层结构更加致密。涂层表面缺陷和粗糙度随着氧含量的增加而增大。CrON复合涂层在铝液中的失效形式是局部点蚀。由于形成致密的结构和良好的热稳定性,在氧流量为50 mL/min时制备的涂层具有优异的抗铝液熔蚀能力,而氧流量较高时表面生成致密的Cr₂O₃抗氧化层也有利于提高抗铝液熔蚀性能。     

纯铁表面三价镀铬/渗氮复合处理制备CrN/Cr_2N涂层

采用预三价镀铬再穿透气体渗氮的方法,在纯铁表面制备CrN/Cr_2N涂层。研究不同镀铬层厚度、渗氮温度和时间所形成涂层的微观结构和相组成变化规律。随渗氮温度从540℃提高到700℃,镀铬层相结构变化为:Cr→CrN/Cr_2N(具有超点阵结构的Cr_2N)→CrN/Cr_2N。在同一温度(640℃)渗氮,随时间延长,Cr→CrN/Cr_2N,形成大量具有超点阵结构的Cr_2N相。SEM/EPMA测试结果表明,采用该复合处理制备的氮化铬层与基体间可形成互扩散的冶金结合,实现氮化铬层与基体间在组织结构上的平缓过渡,有利于提高涂层性能。     

激光熔覆钴基金属陶瓷复合涂层抗高温氧化及冲蚀性能

在1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢表面激光熔覆了Co基金属陶瓷复合涂层,对高温氧化后基体和复合层进行物相分析,并采用垂直气一砂喷射式高温冲蚀磨损试验装置进行高温冲蚀试验,分析熔覆层冲蚀后的微观形貌。研究表明:钴基合金熔覆层具有良好的抗高温氧化性能,原因在于Co能有效促进形成由Cr_2O_3,CoO·Cr_2O_3或CoCr_2O_4组成的致密氧化膜,且CoO与Cr_2O_3间较强的结合键增强了氧化膜的致密性。钴基合金添加10%WC的激光熔覆层具有比基体金属更为优良的抗高温冲蚀磨损性能,而添加了20%WC的激光熔覆层的抗高温冲蚀磨损性能则比基体差。     

γ-TiAl合金表面Al_2O_3/Al复合涂层的抗高温熔盐腐蚀性能（英文）

采用磁控溅射技术于γ-TiAl合金表面制备Al_2O_3/Al复合涂层。在850℃下、100%(质量分数)Na_2SO_4熔盐中观测Al_2O_3/Al复合涂层的高温腐蚀行为。结果表明,Al_2O_3/Al复合涂层具备由Al_2O_3表层、富Al中间层以及互扩散层组成的梯度结构,因而有效地提高了基体γ-TiAl合金的抗高温腐蚀性能。在腐蚀实验后,涂层试样表面相结构为Al_2O_3、TiO_2和TiAl_3。致密的Al_2O_3/Al复合涂层有效地抑制了O~(2-)、S~(2-)和Na~+对基体γ-TiAl合金的侵蚀。并且,Al_2O_3/Al复合涂层的梯度结构亦使其表现出了优异的抗开裂和抗剥落性能。     

等离子喷涂YSZ/NiCrAlY涂层及抗熔融Al-Si腐蚀性能研究

热浸镀Al-Si合金涂层是一种高效的耐蚀技术。然而,其生产过程中与Al-Si熔液直接接触的部件存在严重的Al-Si熔蚀问题。采用大气等离子喷涂(APS)制备了YSZ/NiCrAlY涂层,研究了主气流量对YSZ(Y-Si-Zr)涂层微观组织结构、力学性能的影响规律、涂层的高温稳定性和耐Al-Si熔液腐蚀行为。结果表明,随着主气流量的提升,粒子熔滴的铺展均匀性、涂层致密度、力学性能均先升高后降低。在主气流量(Ar)为40L/min时,涂层显示出最佳的表面平整度、最大的致密度以及最优的力学性能。在1000℃热处理100 h后YSZ涂层的界面结构稳定,孔隙率下降,致密度显著提高。此外,将试样在700℃熔融Al-Si液腐蚀50h后,在YSZ涂层与熔融Al-Si合金的界面没有发现互反应区和元素互扩散现象,并且Al-Si熔液没有渗透进涂层内部而是被阻挡在涂层表面,表明APS制备YSZ/NiCrAlY涂层能够有效地抵抗Al-Si熔液腐蚀,可作为与高温Al-Si熔液接触部件的最有潜力的防护涂层之一。     

氮气流量对AZ31B镁合金表面MAO/TiN涂层性能的影响

为了提高镁合金的装饰性及耐腐抗磨性能,采用微弧氧化(MAO)和多弧离子镀技术制备了MAO/TiN复合涂层。利用SEM、XRD、纳米压痕仪及电化学工作站等考察氮气(N_2)流量对涂层结构及性能的影响。结果表明:随着N_2流量的增加,TiN涂层的颜色由淡黄色到金黄色再到红黄色变化,涂层表面的熔滴粒子数量增多,大尺寸颗粒数量减少,膜层更致密;涂层硬度和耐腐抗磨性能先增大后降低;当N_2流量为130 mL/min时,涂层表现出较高的硬度(13.6 GPa)、较低的磨损量(0.8 mg)和自腐蚀电流密度(约1.6μA/cm~2)。N_2流量通过控制涂层中N/Ti原子的比例决定了涂层的颜色、微结构、物相组成及性能,涂层内部的孔隙、微裂纹等结构缺陷是导致涂层耐腐抗磨性能较差的关键因素。     

活塞杆表面制备CoNiCrAl/Cr_2O_3·SiO_2·TiO_2复合涂层的性能研究

采用超音速火焰喷涂与高焓等离子喷涂相结合的方法,在启闭机活塞杆用45钢表面制备了CoNiCrAl/Cr_2O_3·SiO_2·TiO_2复合涂层。分析了该涂层的微观组织结构、显微硬度、孔隙率、结合强度、抗磨损性能和电化学性能等,并分析了涂层的磨损机理。结果表明:涂层的孔隙率为0.57%,涂层的平均显微硬度达1332.3HV0.2,涂层结合强度均值达到63.7MPa,涂层的抗摩擦磨损性能是基体45钢的84.3倍,CoNiCrAl/Cr_2O_3·SiO_2·TiO_2涂层具有优良的抗磨损性能。CoNiCrAl/Cr_2O_3·SiO_2·TiO_2涂层的抗电化学腐蚀能力强于基体的。利用超音速火焰喷涂与高焓等离子喷涂相结合制备的CoNiCrAl/Cr_2O_3·SiO_2·TiO_2涂层具有优良好的应用前景。     

N2流量对等离子体增强磁控溅射TiN涂层的影响

目的研究N_2流量对等离子体增强磁控溅射TiN涂层组织结构和性能的影响,优化TiN涂层的制备工艺。方法在不同N_2流量的条件下,采用等离子体增强磁控溅射法制备TiN涂层。采用3D形貌仪和扫描电子显微镜观察涂层的表面形貌,利用X射线衍射仪测定涂层的相结构,利用显微硬度计测试涂层试样的硬度,利用球-盘摩擦磨损试验机考察涂层试样的摩擦磨损性能,利用能谱仪分析磨痕表面的化学组成。结果 N_2流量小于61.5 mL/min时,增加N_2流量对总气压和靶电压的影响很小;N_2流量超过61.5 mL/min后,总气压和靶电压均随着N_2流量的增加而显著增大。随着N_2流量的增大,制备的TiN涂层X射线衍射谱中的TiN(111)、TiN(220)衍射峰强度不断增大,TiN(200)衍射峰强度先不变后突然减小。N_2流量约为61.5 mL/min时,制备的TiN涂层试样的致密性最好,硬度最高。N_2流量在50~61.5 mL/min范围内,制备的TiN涂层试样的磨损率较低,最低可达7.4×10~(-16) m~3/(N·m)。当N_2流量超过63 mL/min后,TiN涂层试样的磨损率显著增大。结论 N_2流量对等离子体增强磁控溅射TiN涂层择优取向、硬度及摩擦磨损性能的影响较显著,N_2流量约为61.5 mL/min时,制备的TiN涂层试样的硬度和耐磨性最好。     

几种镍基高温合金铝、铬涂层的抗热腐蚀性能

本文对五种高温合金及三种铝、铬涂层,用坩埚融盐全浸法,在700～900℃进行了热腐蚀试验,发现除 GH30外,其余合金上的铝涂层都比铬涂层耐热腐蚀。这可能是因为 Al_2O_3膜比Cr_2O_3 膜致密,且 Cr_2O_3 易与氧离子 O~(2-)反应,生成铬酸盐,Cr_2O_3在融盐中的溶解度也比Al_2O_3大。试验表明,GH30合金上铝涂层抗腐蚀性差是因为βNiAl 相存在大量晶界,产生沿晶内氧化。     

热喷涂对模具钢表面性能的改善与研究

通过电弧喷涂工艺在8Cr3模具钢表面制备了FeCrAl涂层。利用扫描电镜、能谱分析仪对涂层表面、截面形貌、元素进行分析,利用MH-3型显微硬度计对FeCrAl涂层的平均硬度进行测定;将试样静置于720℃的熔融ZL101A铝液30 min、1 h和2 h,比较各试样的熔损情况。结果表明:涂层与模具钢基体结合部位没有十分明显的界线,部分区域相互机械咬合,FeCrAl涂层内部粒子相互交错成波浪状堆叠,涂层整体组织致密;模具表面喷涂的FeCrAl涂层,其平均维氏硬度可达282.6 HV0.5;试样经电弧喷涂FeCrAl涂层处理后,随铝熔蚀时间的延长,熔蚀速率明显偏低。未喷涂处理的模具钢熔蚀后在界面附近形成了新相Fe2A15。     

Cr_3C_2-NiCr涂层的高温抗氧化和耐热腐蚀性能

采用大气等离子喷涂技术制备Cr_3C_2-NiCr复合涂层,并对制备的Cr_3C_2-Ni Cr涂层试样进行800℃×100 h氧化和熔盐(Na_2SO_4+25wt%NaCl)热腐蚀试验。利用X射线衍射仪(XRD)和带能谱的扫描电镜(SEM/EDX)分析氧化、腐蚀涂层表面和截面的成分及结构变化,探讨其高温氧化、腐蚀机理。结果表明:等离子喷涂Cr_3C_2-Ni Cr涂层具有层状组织结构,喷涂过程中无明显相分解或氧化。高温氧化后的Cr_3C_2-NiCr涂层表面及层片界面形成了连续、致密的Cr_2O_3保护膜,涂层表现出优异的抗高温氧化性能。在热腐蚀过程中,腐蚀盐破坏了涂层表面及层片界面形成的氧化膜,腐蚀性元素沿着涂层中的孔洞及层片界面扩散到涂层内部,涂层发生"活化氧化",耐腐蚀性较差。     

钛合金表面Cr_2O_3颗粒增强复合搪瓷涂层的抗高温氧化性能研究

通过在TC4钛合金的搪瓷涂层釉料中添加0%～50%的Cr_2O_3陶瓷颗粒,制备出了搪瓷涂层。利用XRD、EDS、SEM和体视显微镜观察搪瓷涂层的微观结构、界面形貌及相组成。结果表明:随着涂层中Cr_2O_3陶瓷颗粒加入量的增加,搪瓷涂层的致密度增加,但添加量超过30%以后,涂层变得疏松,涂层中添加20%～30%的Cr_2O_3陶瓷颗粒,其致密性最好;不含Cr_2O_3陶瓷颗粒的涂层组织主要由玻璃相和少量的点状晶体组成,当添加Cr_2O_3陶瓷颗粒的量小于30%时,晶体呈点状弥散分布;当Cr_2O_3含量大于30%时,晶体呈树枝状分布;搪瓷涂层中主晶相为NaAlSi_3O_8和Ca_2SiO_4,加入的Cr_2O_3陶瓷颗粒部分以独立相存在,部分形成Ca_5Cr_3O_(12)相;添加30%Cr_2O_3陶瓷颗粒的搪瓷涂层抗高温氧化性能最好,这主要是因为NaAlSi_3O_8转变为Na_2Si_2O_5,有利于涂层的自愈合。     

表面溅射高含铝奥氏体不锈钢合金涂层对316不锈钢抗高温氧化性能的影响

利用直流磁控溅射在316奥氏体不锈钢表面制备高含铝奥氏体不锈钢涂层,采用增重法、SEM、EDS和XRD研究了高含铝合金涂层对316奥氏体不锈钢在850℃下抗高温氧化性能的影响。结果表明,施加涂层显著提高了316不锈钢的抗氧化性能。其原因是高含铝合金涂层表面形成了由Al_2O_3、Fe(Cr,Al)_2O_4和Cr_2O_3组成的连续致密的氧化膜,而316奥氏体不锈钢表面形成的是由Fe_2O_3、Cr_2O_3、FeCr_2O_4和少量NiCr_2O_4组成的疏松且不连续的氧化膜。     

添加第二相颗粒和晶须对搪瓷复合涂层高温性能的影响

添加Cr_2O_3陶瓷颗粒和硼酸铝晶须进入搪瓷涂层制备TC4钛合金搪瓷复合涂层。对该复合涂层进行了热震实验和抗高温氧化性能实验。结果表明:该复合涂层的主晶相为NaAlSi_3O_8,Cr_2O_3陶瓷颗粒与[AlBO]w作为增强相以独立相存在。随[AlBO]w含量的增加,该涂层的致密度增加,添加8%[AlBO]w的搪瓷涂层致密性最好。在热震实验中,当硼酸铝晶须含量小于2%时,涂层以脱落的形式失效;当硼酸铝晶须含量大于2%时,涂层以减薄的形式失效。添加8%[AlBO]w的搪瓷涂层热震性能最佳,比未添加[AlBO]w的搪瓷涂层热震失重减小82.01%。添加8%[AlBO]w的涂层氧化增重最小,为0.23 mg/cm~2,较未添加[AlBO]w的搪瓷涂层减小59.65%。     

大气等离子喷涂NiCoCrAlY/Al_2O_3-30%B_4C复合涂层的抗氧化性能

采用化工冶金包覆、喷雾造粒和固相合金化技术制备了NiCoCrAlY/Al_2O_3-30%B_4C粉体,利用大气等离子喷涂技术制备了NiCoCrAlY/Al_2O_3-30%B_4C复合涂层,对粉体和涂层的显微结构进行了分析,并对涂层的抗氧化性能进行了研究。结果表明,Al_2O_3和B_4C表面均包覆一层致密的NiCoCrAlY合金,包覆层厚度为3~5μm。涂层呈典型的层状结构,涂层由NiCo CrAlY、Al2O3和B4C相组成。在850℃时,涂层的恒温氧化动力学曲线分为氧化初期的大斜率直线、氧化中期的小斜率直线和氧化后期的抛物线3个阶段。850℃下氧化96 h后,涂层表面生成一层连续的氧化物保护层,其外层主要由Al_2O_3组成,而内层则由Cr_2O_3和Al_2O_3组成。     

基于磁过滤沉积技术TiAlCr基多元结构调控及性能EI北大核心CSCD

科技发展使军用、船舶、切削等各领域的精密器件所面临的环境更加极端复杂,多元防护涂层因具有良好的综合性能而逐渐取代传统的二三元氮化物,但目前关于TiAlCr基多元涂层结构与性能的影响研究尚未报道。通过调控氮气流量(5≤F_(N)≤40 mL/min),基于磁过滤阴极真空弧(FCVA)技术制备TiAlCr基的多元(TiAlCrSi)N涂层。采用FESEM、EDS、.XRD、XPS和TEM对涂层的相结构、形貌和成分进行表征,并通过纳米压痕仪、划痕仪和电化学工作站对涂层性能进行表征。结果表明:随着氮气流量增加,涂层由无序致密的非晶相转变为具有柱状晶的(TiAlCr)N纳米晶1 SizN4非晶相的复合结构。FN≤20 mL/min时,涂层结构以均匀致密的非晶相为主;FN=20 mL/min时,涂层的结合强度Lc3(27.1 N)较高,在3.5 wt.%NaCl溶液中拥有较好的耐腐蚀性能(E_(corr)=-0.314 V,I_(corr)=2.9038μA·cm^(-2));FN≥30 mL/min时,涂层结构转变为具有柱状晶的(TiAlCr)N纳米晶/Si_(2)N_(4)非晶相复合结构,涂层的硬度得到显著提升,达到超硬级别;F_(N)=40 mL/min时,涂层拥有良好的力学性能,硬度、弹性模量、H/E和H^(3)/E^(2)分别为45.11.460.4、0.098和0.433 GPa。通过FCVA制备的(TiAlCrSi)N涂层具有优异的耐腐蚀和力学性能,可为表面防护技术在复杂苛刻环境中的发展提供参考。     

高温合金表面激光熔覆MoSi_2/Al复合涂层的组织结构和性能

为了制备陶瓷基复合涂层,采用CO2激光器在GH586表面激光熔覆Mo Si2/Al复合涂层,研究了熔覆层的组织结构、显微硬度,并进行了1050℃下的抗高温氧化试验。结果表明,熔覆层剖面中热影响区、结合区、熔覆区分布较为明显,在其他条件不变时,随着Al含量的增加,熔覆层显微硬度逐渐降低,复合涂层硬度最高为920 HV,熔覆层抗氧化性能逐渐增强,这是由于氧化膜中Al2O3含量逐渐增多。而与基体相比,熔覆层氧化膜更为致密,抗剥落能力增强,高温抗氧化性能明显提高。     

纳米Ti对等离子堆焊Fe基Cr_3C_2合金涂层组织与性能的影响

采用等离子堆焊技术在低碳钢表面分别制备了Fe50涂层、添加20%纳米Cr_3C_2的Cr_3C_2/Fe复合涂层以及再添加1%纳米Ti的Ti/Cr_3C_2/Fe复合涂层。研究了纳米Cr_3C2对Fe50涂层以及纳米Ti对Cr_3C_2/Fe复合涂层组织和性能的影响。结果表明,Cr_3C2/Fe复合涂层主要由α-Fe、γ-Fe、Cr_(23)C_6、Cr_7C_3和未熔Cr_3C_2等组成;添加Ti以后,涂层中出现了TiC相。Fe50涂层的组织主要由发达柱状晶及其间的网状共晶组成;添加Cr_3C_2以后,涂层中的枝晶明显碎化,生长方向性减弱;Ti/Cr_3C_2/Fe复合涂层则以细小而均匀的共晶组织为主。此外,Cr_3C_2/Fe复合涂层的硬度和耐磨性明显优于Fe50涂层,而Ti/Cr_3C_2/Fe复合涂层的硬度和耐磨性得到进一步提高。     

激光熔覆Cr_3C_2-Ni复合涂层的减摩性能

以粉末化学镀法制备的Cr_3C_(2-)Ni复合粉末作为预置层,在Q235钢板表面用激光熔覆技术制备了减摩复合涂层.研究了Cr_3C_(2-)-Ni涂层在干摩擦条件下的减摩性能,并对磨损形貌进行了SEM观察,对涂层的硬度进行了测 试.结果表明,该涂层组织均匀致密、硬度较高;涂层的摩擦性能稳定,摩擦系数为0.44;硬质Cr_3C_(2-)粒子与金属粘结相的配合能有效提高熔覆层的承载能力,减小摩擦损失.     

电弧喷涂PS45涂层抗高温氧化性及抗热震性

采用电弧喷涂工艺在钢基体上制备PS45涂层,利用扫描电镜、X射线衍射仪对涂层的显微组织和抗高温氧化性及抗热震性进行了分析。结果表明,制备的涂层组织致密,涂层与基体之间界面凸凹不平,结合性良好;涂层主要由沉积颗粒铺展区域和飞溅区域组成。XRD结果显示,涂层由δ(Ni-Cr),Ti O_2及Cr_2O_3等相组成。涂层在550℃,650℃时氧化增重不明显,而在750℃时氧化增重较为明显。550℃时涂层15次热循环未出现明显的裂纹和剥落等现象。涂层高温时生成Ni O,Cr_2O_3及Ni Cr_2O_4等氧化物。