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。     

开孔Ni-Cr-Fe泡沫合金制备及高温力学性能

为了满足航空航天领域对高熔点开孔泡沫金属的迫切需求,针对现有开孔泡沫金属熔点低、强度和抗氧化性能差,以及孔隙率低、孔径结构分布不均匀等难题,以三维网状开孔泡沫Ni为基体,采用固体粉末包埋结合高温固相扩散工艺,制备出一种孔隙率达到95%三维网状开孔Ni-Cr-Fe泡沫合金。利用扫描电镜(SEM/EDS)对开孔Ni-Cr-Fe泡沫合金化前后的组织形貌和元素扩散进行分析,进一步了解扩散过程中Ni-Cr-Fe骨架形成与元素扩散之间的规律,并且对合金化后泡沫合金的微观形貌及结构进行表征。同时,研究了800℃和1000℃条件下开孔Ni-Cr-Fe泡沫合金的准静态压缩性能和能量吸收性能。结果表明:随着高温固相扩散时间的延长,网丝骨架中Cr、Fe、Ni元素浓度梯度明显平缓,(1200℃,48 h)均匀化热处理后,网丝骨架中Cr、Fe、Ni 3种元素发生了充分的互扩散,达到合金成分均匀化。并且,开孔Ni-Cr-Fe泡沫合金保持着初始泡沫Ni基体的三维网状及骨架中空结构。同时,高温压缩时开孔Ni-Cr-Fe泡沫合金具有典型韧性金属泡沫的变形特性,其压缩强度随着泡沫合金中Cr、Fe含量的增加而明显增大,而能量吸收性能表现出先增加后降低的趋势。     

45钢表面Ni20合金激光熔覆层的组织及抗高温氧化性能

利用激光熔覆技术在45钢表面制备了Ni20合金熔覆层,研究了涂层的相组成、组织结构及抗高温氧化性能。结果表明:熔覆层与基体形成了良好的冶金结合;熔覆层组织具有定向凝固特征,且晶粒生长方向垂直于界面,主要由CrNiFeC,Fe3Ni2,Ni3Cr2等相组成;Ni20合金熔覆层在高温氧化时形成了致密的氧化膜,因而提高了基体材料的抗高温氧化性能。     

Ce含量对Ce/Cr涂层开孔Ni-Cr-Fe泡沫合金力学性能的影响（英文）

采用固体粉末包埋工艺将Ce/Cr涂层均匀分布在开孔Ni-Cr-Fe泡沫合金表面。利用静态压缩试验对Ce/Cr涂层改性Ni-Cr-Fe泡沫合金的力学性能进行研究。同时,对静态压缩条件下Ce/Cr涂层Ni-Cr-Fe泡沫合金的变形和破坏机制进行讨论。研究结果表明:添加不同含量的Ce O2粉对Ce/Cr涂层泡沫合金力学性能产生较大影响。虽然与初始Ni-Cr-Fe泡沫合金相比密度增加,但是Ce/Cr涂层泡沫合金的屈服强度和能量吸收性能明显提高。尤其2%Ce/Cr(质量分数)涂层泡沫合金的能量吸收性能为初始Ni-Cr-Fe泡沫合金的1.9倍。此外,Ce/Cr涂层泡沫合金的力学性能随着应变速率的增加而增加。扫描电子显微镜(SEM)观察显示变形和开裂是Ce/Cr涂层泡沫合金主要的变形行为。     

TiAl合金表面抗高温氧化涂层研究

研究了TiAl合金表面双层辉光离子渗Cr层、等离子喷涂以及激光重熔MCrAlY涂层在850℃的循环氧化行为.用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS),辉光放电光谱分析仪(GDS)和X射线衍射仪(XRD)分析了涂层氧化前后的表面形貌、微观组织和相组成.结果表明,渗Cr层组织均匀、致密,且与TiAl合金基体为梯度冶金结合;经过激光重熔处理后,等离子喷涂MCrAlY层的片层状组织得以消失,致密性提高;几种涂层均不同程度地提高了TiAl合金的抗高温氧化性能,其中渗Cr层在氧化初期表现出较好的抗氧化性能,但在长期循环氧化过程中存在局部氧化层剥落现象,等离子喷涂MCrAlY层能显著提高TiAl合金的抗高温氧化性能,经过激光重熔后可进一步提高其抗高温氧化性能.     

DZ125合金表面Cr-Al-Y涂层抗高温氧化性能及摩擦性能

目的 提高DZ125合金的抗高温氧化性能和耐磨性。方法 采用包埋渗技术在DZ125合金表面制备Cr-Al-Y涂层,分析Cr-Al-Y涂层经高温氧化后的组织结构和相组成,对比研究涂层与基体的摩擦行为。结果Cr-Al-Y涂层具有多层组织结构,经高温氧化100 h后,涂层的平均质量损失量仅为0.85 mg/cm²。由于在高温氧化过程中Cr-Al-Y涂层形成了连续致密的Al₂O₃和Cr₂O₃氧化膜,随着氧化温度的升高,涂层表面的氧化速率增大,导致氧化产物剥落,并出现表面缺陷。Cr-Al-Y涂层的摩擦因数明显低于DZ125基体的摩擦因数,DZ125合金的摩擦因数约为0.45,Cr-Al-Y涂层的摩擦因数约为0.2。在摩擦过程中,DZ125合金发生了犁削磨损和磨粒磨损,涂层表面发生了磨粒磨损。结论 该涂层具有优异的抗高温氧化性能,连续致密的Al₂O₃氧化膜和Cr₂O₃氧化膜能够有效阻挡氧化性气氛与基体直...     

γ-TiAl表面NiCrAlY/Al复合涂层的高温氧化行为

采用磁控溅射和电弧离子镀技术在γ-TiAl合金表面制备NiCrAlY/Al复合涂层,研究了复合涂层对提高γ-TiAl合金抗高温氧化性能的作用机理。经950℃恒温氧化100 h后,涂层表面未发现裂纹和脱落,涂层试样氧化增重值较基体大幅减小。对氧化层进行了SEM、EDS和XRD分析,结果表明无保护涂层的基体γ-TiAl合金表层疏松多孔,无法抵抗高温环境下氧气对基体合金的侵蚀。复合涂层表面的NiCrAlY镀层在氧化过程中形成了Cr2O3,α-Al2O3和β-NiAl相组成的致密防护涂层,阻隔了氧气与基体的接触,中间的Al层为表层持续生成Al2O3提供了Al源。NiCrAlY/Al复合涂层显著提高了基体在950℃下的抗高温氧化性能。     

电弧离子镀NiCrAlYSi涂层抗高温氧化行为

采用电弧离子镀技术,在镍基高温合金DZ22B表面沉积一层NiCrAlYSi抗高温氧化涂层。利用SEM、XRD、EDS和电子探针等,分析了涂层的微观形貌、组织结构、物相和元素分布规律。研究了涂层和基体在1050℃的静态空气环境中恒温氧化200 h的氧化动力学规律和抗氧化性能。结果表明:沉积态涂层致密均匀,无孔洞等明显缺陷。经热处理后,涂层发生了β-NiAl向γ'-Ni_3Al的转变,主要物相为γ'-Ni_3Al/γ-Ni、β-NiAl和α-Cr相。恒温氧化200 h后,与基体相比,平均氧化速度由0.096 7g/(m~2·h)降到0.0340g/(m~2·h),显著提高了基体的抗高温氧化性能。氧化初期,涂层表面形成了一层均匀致密的α-Al_2O_3保护层,阻止氧向涂层内部扩散,从而大大提高了抗氧化性能。氧化过程中,涂层与基体的界面处发生了元素互扩散现象;主要为Cr元素从涂层向基体的内扩散和Co、W和Y元素从基体向涂层的外扩散。     

利用SiO2中间层提高铝化物涂层的高温防护性能

目的提高TiAl合金的抗高温氧化性能。方法采用料浆法和电沉积法在TiAl合金表面制备Al-SiO_2复合涂层。通过静态空气氧化测试评价复合涂层对TiAl合金抗高温氧化性能的影响,利用X射线衍射仪分析高温氧化前后涂层物相组成,借助扫描电子显微镜分析试样表面和截面微观组织和形貌。结果 1000℃氧化过程中,铝化物涂层具有一定的抗高温氧化性能,氧化100 h后增重为10.44 mg/cm~2。然而其表面仍然出现了淡黄色TiO_2氧化层,并且存在裂纹等缺陷,表面涂层物质在热处理过程中与基体组织发生了大量互扩散。Al-SiO_2复合涂层经过100 h氧化后,表面形貌基本保持不变,未观察到裂纹等缺陷,随着Si O_2中间层沉积时间延长,试样的抗高温氧化性能总体呈现上升趋势。-2 mA/cm~2下电沉积300 s制备的SiO_2涂层抗高温氧化性能显著提高,其氧化增重仅为3.03 mg/cm~2。结论 Al-SiO_2复合涂层能够有效地提高TiAl合金的抗高温氧化性能。     

K4104合金渗Al-Si涂层抗高温氧化性能研究

采用无机盐料浆法,在K4104镍基高温合金表面制备Al-Si涂层通过改变粘结剂中CrO3的含量得到两种不同成分的Al-Si涂层.依据HB5258-2000标准,对制备了Al-Si涂层的K4104镍基高温合金进行了高温氧化性能试验.绘制了氧化动力学曲线,用带能谱分析的扫描电镜观察了涂层的表面氧化形貌和横截面组织形貌.结果表明,K4104镍基高温合金表面的Al-Si涂层在高温氧化过程中已转变成完整致密的α-Al2O3氧化层和β-NiAl相化合物层,且与基体合金的粘附性良好,说明Al-Si涂层具有优良的抗高温氧化性能.     

复合溶胶-凝胶法制备TiAl合金表面防护涂层

采用复合溶胶-凝胶法在γ-TiAl合金表面制备一种致密均匀的新型复合陶瓷涂层.通过1 000 ℃等温氧化和循环氧化实验研究涂层对γ-TiAl基体高温氧化行为的影响,并初步探讨涂层的抗氧化机制,利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)分析涂层氧化产物的表面形貌、组织结构及相组成.结果表明:涂层对TiAl基体具有良好的高温防护作用,能显著降低TiAl合金的高温氧化速率;涂层氧化产物Y3Al5O12和Y2(Ti2O7)的热膨胀系数与TiAl基体的非常接近,提高涂层和基体之间的相容性,从而避免涂层在氧化过程中的剥落.BSE和EDS分析表明,在涂层与基体界面处形成一层致密的Al2O3保护膜,有效地防止合金基体的高温氧化.     

Ni-Cr-Fe高温泡沫合金的制备及抗氧化性能研究

采用固体粉末法及高温固相扩散工艺制备了三维网状Ni-Cr-Fe高温泡沫合金。利用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪分析了Ni-Cr-Fe高温泡沫合金的微观组织、元素分布和相分布。研究了Ni-Cr-Fe高温泡沫合金在800~1000℃的抗氧化性能及机理。结果表明:Ni-Cr-Fe高温泡沫合金在800、900℃下表现出良好的抗氧化性;在1000℃时,Cr_2O_3保护膜起皱和破裂,导致泡沫合金的抗氧化性能降低。     

TiAl合金表面EB-PVD制备热障涂层及高温抗氧化性能

利用EB-PVD技术在Ti Al合金表面制备了扩散铝/YSZ热障涂层。采用SEM、EDS和XRD分析了涂层原始及高温氧化后的微观组织及相组成,并测试了高温氧化性能。结果表明:涂层表面YSZ层为致密柱状晶结构,由非平衡四方相t′-ZrO_2组成。Ti Al合金沉积了扩散铝/YSZ热障涂层后高温氧化性能显著提高,氧化动力学曲线呈对数变化规律,900℃高温氧化时,氧化速率为2.2×10~(-5) mg/cm~2·h。1000℃高温氧化时,氧化速率为1.14×10~(-3) mg/cm~2·h。在高温氧化过程中,粘结层与基体之间发生元素扩散,膜基界面消失。在面层与中间粘结层之间形成了均匀连续的热生长氧化物层TGO。     

高能高速等离子喷涂NiCoCrAlY涂层抗燃气热腐蚀性能

目的研究NiCoCrAlY涂层抗高温燃气热腐蚀性能。方法采用高能高速等离子喷涂工艺在Ni_3Al基高温合金IC6基体表面制备NiCoCrAlY涂层,测试了涂层与基体间的结合强度以及涂层和IC6基体在900℃高温环境下的抗燃气热腐蚀动力学曲线。并借助扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析燃气热腐蚀试验前后涂层的显微组织和物相结构组成。结果高能高速等离子喷涂工艺制备的NiCoCrAlY涂层致密性高,孔隙率≤3%;涂层与基体结合状态好,平均结合强度达到62 MPa;涂层中氧化物和夹杂含量少。经100 h燃气热腐蚀后,基体和涂层的腐蚀速率分别为8.09 g/(m2·h)和0.50 g/(m~2·h)。结论 NiCoCrAlY涂层显著提高了IC6合金的抗燃气热腐蚀性能。涂层表面生成了以Al_2O_3和Cr_2O_3为主要成分的完整致密的氧化膜,Al_2O_3抗氧化性能好,Cr_2O_3抗腐蚀性能好,在两者共同作用下,腐蚀气氛向涂层内部的侵蚀被有效地阻挡或延缓;同时涂层内孔隙、氧化物夹杂等缺陷含量少,腐蚀气氛的扩散通道被阻隔或延长,降低了腐蚀速率,使得涂层对基体合金起到了很好的保护作用。     

La_2O_3改性渗铝涂层的抗高温氧化性能研究

以K417G为基体,预置La2O3-Ni复合电镀层,采用粉末包埋法进行渗铝,且在恒温条件下对渗铝试样进行高温氧化试验,重点研究了稀土La对渗铝涂层的表面改性和作用机理。分析发现,稀土元素La对渗铝过程有促进作用,并且使得渗层组织细小均匀,表面质量好;高温氧化过程中,渗铝层的外表面形成了致密的氧化膜,降低了氧化增重速率,使涂层具有较好的抗高温氧化性能。     

高温合金渗铝涂层抗高温氧化性能的研究

采用固体粉末包埋渗铝法，在K438高温合金表面制备渗铝涂层。对渗铝试样做了1000℃、500h高温氧化实验。实验结果表明：在氧化过程中，K438高温合金表面的涂层已转变成连续致密的α—Al2O3氧化膜、富Al的β-NiAl和富Ni的β—NiAl化合物层，氧化膜与基体合金粘附良好，在高温氧化过程中无明显剥落现象。随着氧化时间的增加，β相分解较慢，到500h时涂层仍具有良好的抗高温氧化性能。     

γ-TiAl表面双辉等离子W-Mo合金化对其氧化行为的影响

目的研究W-Mo表面合金化对γ-TiAl合金抗高温氧化性能的影响。方法采用双层辉光等离子合金化技术在γ-TiAl合金表面进行W-Mo合金化,通过恒温氧化试验评价改性层的抗氧化性能,并通过扫描电子显微镜与X射线衍射仪对氧化膜表面及截面形貌和相组成进行分析。结果使用双层辉光等离子合金化技术可以在γ-TiAl表面制备出W-Mo改性层,改性层厚度为9μm,最外层为厚约6μm的W-Mo沉积层,而在沉积层与基体之间存在厚约3μm的扩散层。W-Mo改性层均匀、致密,基体与改性层之间没有裂纹、孔洞等明显缺陷,扩散层中的元素含量呈梯度分布。在750℃恒温氧化100 h后,γ-TiAl基体的氧化增重为5.306 mg/cm~2,W-Mo改性层的氧化增重为2.578 mg/cm~2,仅为γ-TiAl基体的48.6%。在氧化10、20、50 h后,改性层表面无明显变化,氧化膜层均匀、致密、无缺陷,几乎没有出现剥落现象;氧化100 h后,改性层中Mo与W的原子比由3:1降低到了1:2。结论通过双层辉光等离子合金化技术制备W-Mo改性层,能够改善γ-TiAl合金在750℃下的抗高温氧化性能。W-Mo改性层在经过氧化后所形成的氧化膜连续、致密,可以阻碍氧原子向基体内的扩散。但在氧化100 h后,Mo元素的蒸发会破坏氧化膜的完整性,使抗氧化性能有所降低。     

NiCoCrAlY粘结层喷涂工艺对8YSZ热障涂层抗氧化性能的影响

目的 提高热障涂层粘结层的抗高温氧化性能。方法 分别采用爆炸喷涂和等离子喷涂工艺制备了不同结构的NiCoCrAlY粘结层,之后通过等离子喷涂制备8YSZ陶瓷层,分析了两种粘结层结构的热障涂层的抗高温氧化性能。利用XRD、SEM和EDS对涂层物相、微观结构和成分进行分析,并对其与基体结合状态、抗高温氧化性能进行研究。结果 爆炸喷涂粘结层内部组织致密,缺陷较少,与基体结合处孔隙少;而等离子喷涂粘结层内部的层状特征明显,孔隙较多,表面粗糙度较低。爆炸喷涂粘结层氧化5 h后,表面生成了一层富Al2O3的致密氧化物膜;而等离子喷涂粘结层表面形成了富NiO、CoO、Cr2O3和Ni(Cr,Al)2O4的氧化物层,并出现了许多微裂纹和片层状氧化物。爆炸喷涂制备的热障涂层试样在前5 h氧化增重速率高于等离子喷涂试样,随后变平缓,而等离子喷涂试样氧化速率依然较高。爆炸喷涂热障涂层的热生长氧化物层（Thermally grown oxide, TGO）经50 h氧化后,仍呈连续状,厚度均匀,粘结层内氧化物缺陷较少。结论 爆炸喷涂粘结层组织均匀、致密,喷涂时涂层的氧化以及热处理的内氧化较少,使得足够的Al较快速地在粘结层表面形成致密的氧化铝,表面一定厚度的氧化铝层抑制了氧和其他金属原子的相向扩散反应,提高了涂层的抗高温氧化性能。     

Cr涂层Zr-4合金包壳的高温空气氧化/扩散行为

目的 在Zr合金包壳表面制备Cr涂层,以提高Zr合金包壳在事故环境下的抗高温氧化性能。方法 采用多弧离子镀技术在Zr-4合金包壳上制备约17 μm的Cr涂层,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散光谱(EDS)和电子探针(EPMA)等方法,分析试样氧化前后的相组成、微观形貌和扩散行为,并评估试样在1 100、1 200、1 300 ℃空气环境中氧化后的高温氧化性能。结果 沉积态Cr涂层显微结构致密均匀,(110)面有很强的织构。Cr涂层在高温空气中氧化60 min后,保持了涂层结构完整性。氧化后的Cr涂层Zr合金系统均为多层结构,包括外部Cr2O3层、中间Cr涂层、内部Cr-Zr扩散层和Zr合金基体。在涂层/基体界面上形成了具有Laves相的金属间ZrCr2扩散层,ZrCr2层下方的区域出现了大量分散的沉淀相。在Cr-Zr中间层和Zr合金界面处的不对称原子扩散导致Kirkendall空位生成,空位的聚集和合并导致空穴的形核和生长。结论 Cr涂层表面形成了致密的Cr2O3层,提高了Zr-4合金的抗高温氧化性能。通过研究高温空气中Cr涂层Zr-4合金包壳材料的高温空气氧化/扩散行为,可为耐事故涂层的开发、制备和应用提供一定的理论指导和技术支持。     

Ni_3Al金属间化合物激光熔覆层的组织与性能

以镍粉及铝粉的混合粉末为熔覆材料,配比了Ni_3Al粉末成分,采用激光熔覆技术,在Q235钢基体表面制备了Ni Al合金涂层,分析了涂层的组织结构及形成机理,研究了其抗高温氧化性能。结果表明:采用合适的激光熔覆参数可以获得表面质量及结合性能良好的Ni Al合金涂层,涂层主要由γ'-Ni_3Al及γ-Ni构成。涂层组织均匀细密,没有明显的方向性。涂层显微硬度约为基体的2.6倍,抗高温氧化性能约为基体的4倍。