900℃加热后热喷涂FeCrAl/AlSi复合涂层组织变化

为开发一种经济可靠的高温防护涂层,采用电弧喷涂方法在低碳钢表面制备FeCrAl/AlSi复合涂层,并对复合涂层试件进行900℃温度下的2400h加热,以考察其高温氧化表现和微观组织变化.实验结果表明：复合涂层中抗氧化元素的相互配合很好地保护了基体金属.900℃加热3h,防护涂层表面以及内部的氧化物以Al2O3为主,涂层/基体界面两侧形成Cr元素的扩散带.经过2400h加热后,复合涂层外表面氧化物层增厚,涂层/基体界面原位生成铬的氧化物,界面基体金属一侧存在约200μm宽的Cr元素扩散带.     

电弧离子镀(Ti,Al)N涂层高温氧化形貌分析

利用电弧离子镀在1Cr11Ni2W2MoV不锈钢表面上沉积了(Ti,Al)N梯度涂层,通过用扫描电镜对700℃空气条件下氧化500h试样表面形貌分析来测定其抗高温氧化性能.分析表明:700℃条件下(Ti,Al)N涂层试样表面形成致密完整的Al2O3氧化物层,在200h以后出现少数氧化物颗粒的长大现象.分析认为(Ti,Al)N涂层优良的抗高温氧化性能是由于其特有的成分与结构所致.(Ti,Al)N为陶瓷涂层,氧化时先要发生氮化物的分解,而生成的Al2O3氧化膜不仅可以抑制O、Al等元素的扩散,也会抑制N元素的扩散,使N2在氧化反应界面处富集而降低氧分压,从而会进一步降低氧化速度,少数大氧化物颗粒的出现对涂层的高温氧化性影响甚微.     

热喷涂FeCrAl/Al复合涂层抗高温硫化的研究

为了提高材料的抗热腐蚀性能,采用电弧喷涂方法在钢铁基体表面施加FeCrAl/Al复合涂层,通过沉积Na2SO4的900℃热腐蚀试验以及二硫化碳生产装置中的现场挂片试验,研究了FeCrAl/Al复合涂层的高温硫化表现。实验结果表明:FeCrAl/Al复合涂层提高了钢铁材料的抗高温硫化腐蚀能力,在高温硫化初期,外表面的Al涂层首先发生氧化,形成连续的Al2O3层,显著地减缓了硫原子向复合涂层内部的扩散速度。随着复合涂层中Cr、Al等有效抗硫化合金元素的相互扩散,形成FeCr金属间化合物层,进一步阻碍硫原子扩散,对钢铁基体材料提供有效的高温硫化防护作用。     

NiAl/Al复合涂层高温抗氧化性能与扩散机制

为了延长纯钛在高温环境下的工作寿命,采用电弧喷涂方法在纯钛表面制备了NiAl/Al复合涂层.在热处理炉中进行800℃×50 h连续氧化实验,根据NiAl层与纯Al层反应生成的金属间化合物性能,考察涂层的高温抗氧化行为和高温防护机制.结果表明,复合涂层在体系中具有足够的Al、Ni元素,可在涂层外表面形成以Al₂O₃为主的氧化物防护层,从而阻碍氧向内侵入.在高温氧化过程中NiAl/Al涂层中的Al发生熔化扩散,并与Ni和Ti形成以NiAl、Ni₂Al₃、NiAl₃及TiAl₃富Al相为主的扩散阻挡层.NiAl/Al复合涂层显著提高了纯钛的高温抗氧化能力.     

NiAl/Al复合涂层高温抗氧化性能与扩散机制

为了延长纯钛在高温环境下的工作寿命,采用电弧喷涂方法在纯钛表面制备了NiAl/Al复合涂层.在热处理炉中进行800 ℃×50 h连续氧化实验,根据NiAl层与纯Al层反应生成的金属间化合物性能,考察涂层的高温抗氧化行为和高温防护机制.结果表明,复合涂层在体系中具有足够的Al、Ni元素,可在涂层外表面形成以Al₂O₃为主的氧化物防护层,从而阻碍氧向内侵入.在高温氧化过程中NiAl/Al涂层中的Al发生熔化扩散,并与Ni和Ti形成以NiAl、Ni₂Al₃、NiAl₃及TiAl₃富Al相为主的扩散阻挡层.NiAl/Al复合涂层显著提高了纯钛的高温抗氧化能力.     

K438高温合金Al-Si涂层的高温氧化表面形貌分析

为提高航空发动机使用寿命,航空发动机涡轮机叶片表面均采用防护涂层技术,以提高基体合金的抗高温氧化腐蚀性能.采用热扩散的方法,在K438镍基高温合金表面制备了Al Si涂层.依据GB/T13303 91标准,对制备了Al Si涂层的K438高温合金进行了1 000℃×500h高温氧化性能试验.用XL 300FEG扫描电镜对氧化后的涂层表面进行观察分析,分析结果表明,K438高温合金表面的Al Si涂层,在高温氧化过程中已转变成连续致密的αAl2O3 氧化膜,该氧化膜无裂纹、剥落发生,可有效地阻止氧原子的渗入.涂层中Si元素的加入,能有效地阻止涂层元素与基体元素的互扩散,起到了扩散障的作用,延长了涂层的退化周期,使涂层获得了优良的抗高温氧化性能.     

激光重熔制备TA1表面Ni/Al复合抗高温氧化涂层

为了提高纯钛的高温抗氧化性能,采用电弧喷涂和等离子喷涂方法在纯钛表面制备Ni/Al复合涂层.利用激光重熔使得Ni层与Al层发生冶金反应,对试件进行800℃×40 h连续氧化.根据生成的金属间化合物特征研究纯钛的高温抗氧化行为.结果表明,经过表面改性处理后Ni/Al复合涂层可以显著提高纯钛的高温抗氧化性能.在激光重熔过程中Ni/Al复合涂层中的Al发生熔化扩散并与Ni形成以Ni₂Al₃相为主的扩散层.在氧化过程中Ni/Al复合涂层表面形成连续且致密的α-Al₂O₃氧化膜与大量NiAl相,表面扩散层中的富铝相可为表面提供充足的Al元素,进而对纯钛基体提供有效的高温抗氧化保护作用.     

TA1表面制备Ni/Al涂层的反应扩渗及抗氧化行为

为了提高纯钛的高温抗氧化性能,采用电弧喷涂和等离子喷涂方法在纯钛表面制备Ni/Al涂层.对试件进行900 ℃×5 h热处理后,再进行900 ℃×40 h连续氧化实验,探索其高温抗氧化行为.结果表明,经过表面改性处理的Ni/Al涂层可以显著提高纯钛的高温抗氧化性.在热处理过程中Ni/Al涂层中的Al发生熔化扩散并与Ni和Ti形成以NiAl与TiAl₃相为主的扩散层.在氧化过程中Ni/Al涂层表面形成连续且致密的α-Al₂O₃,同时表面扩散层中的富铝相可为涂层表面提供充足的Al元素,进而对纯钛基体提供有效的高温抗氧化保护作用.     

TA1表面制备Ni/Al涂层的反应扩渗及抗氧化行为

为了提高纯钛的高温抗氧化性能,采用电弧喷涂和等离子喷涂方法在纯钛表面制备Ni/Al涂层.对试件进行900℃×5 h热处理后,再进行900℃×40 h连续氧化实验,探索其高温抗氧化行为.结果表明,经过表面改性处理的Ni/Al涂层可以显著提高纯钛的高温抗氧化性.在热处理过程中Ni/Al涂层中的Al发生熔化扩散并与Ni和Ti形成以NiAl与TiAl₃相为主的扩散层.在氧化过程中Ni/Al涂层表面形成连续且致密的α-Al₂O₃,同时表面扩散层中的富铝相可为涂层表面提供充足的Al元素,进而对纯钛基体提供有效的高温抗氧化保护作用.     

高温氧化对304不锈钢红外发射率影响研究

研究了304不锈钢在800℃下空气中分别氧化0.5,2,10,25,100和200 h后,其氧化增重、表面形貌和元素组成的变化以及高温氧化对其红外发射率的影响。研究结果表明,氧化初期氧化增重迅速,随着氧化时间增加,合金增重速率逐步降低。合金表面氧化初期以形成Fe氧化物为主,氧化时间增加,表面组成由Fe氧化物转变为大的片状Cr、Mn氧化物。抛光后未经氧化的304不锈钢的红外发射率极低,随着氧化时间的延长红外发射率迅速增大。     

溶胶-凝胶法制备Al2O3-CeO2-Y2O3复合防护涂层

采用溶胶-凝胶技术在SUS304不锈钢表面制备Al2O3-CeO2-Y2O3复合涂层.SEM,EDS和XRD分析表明,当增稠剂的用量为5％时,获得的复合氧化物涂层致密、无裂纹.采用Solartron 1287和Solartron 1260电化学工作站对涂层耐腐蚀性能进行分析,结果表明,与基体相比复合氧化膜具有更高的耐腐蚀性.     

35碳钢Cr-Ti共渗及Al-Ti共渗层的高温氧化行为

用循环氧化法测定了35钢Cr Ti及Al Ti共渗层的抗高温氧化性能.Cr Ti共渗层内侧富集的Ti以稳定的TiC形式存在,阻碍了表层富集的Cr向内层扩散,在700、800℃×96h条件下的抗高温氧化性能与0Cr18Ni9不锈钢接近.Al Ti共渗层内侧富Al,外侧富Ti.但经24h氧化加热后,Al、Ti元素的分布发生逆转,Al向表面富集,而Ti在渗层内侧富集并形成TiC,使氧化增重速率明显下降.如果以24h氧化加热后的氧化增重速率为比较标准,Al Ti共渗层在900℃×96h的抗高温氧化性能优于Cr Ti共渗.     

不锈钢表面粉末渗铝及其抗高温氧化性能研究

研究了316L不锈钢表面的固体粉末渗铝以及渗铝处理前后不锈钢的抗高温氧化性.结果表明,研究所用粉末渗铝法可在不锈钢表面形成厚度约100 μm的渗层,渗层主要由NiAl相和Ni3Al相组成,渗层与基体之间结合紧密;对渗铝不锈钢进行热氧化处理,可在其表面形成致密均匀、且主体成分为氧化铝的表面膜;与没有处理的不锈钢相比,渗铝处理后不锈钢的抗高温氧化性能明确增强,这主要是由于渗铝层在高温下所形成的致密氧化膜层阻止了氧化性气体对基体金属的进一步氧化.     

钛合金表面低氧压熔结Al-Cr涂层及其高温抗氧化性

采用低氧压高温快速熔结技术在钛合金表面制备Al Cr熔结涂层,通过对涂层形貌及涂层断面的组织结构进行观察、分析,研究了熔结时间等工艺参数对熔结涂层的形成及Al Cr涂层对Ti 6Al 4V合金在600℃(873K)空气中循环氧化行为的影响。结果表明:合理控制熔结时间可控制互溶区的宽度,大大增强涂层与基体的结合强度和涂层的循环氧化抗力,在本试验条件下,使合金的抗循环氧化能力提高了近300倍。     

Ti表面改性Al涂层及其抗氧化性能

为了提高钛材的抗高温氧化性能,利用电弧喷涂工艺方法在工业纯钛表面制备了纯Al涂层,对喷涂态纯Al涂层分别进行炉中加热及激光重熔改性处理,以得到具有一定抗高温氧化性能的Ti-Al金属间化合物涂层.对改性处理后的试件进行了800℃/60 h的氧化试验.结果表明,经750℃/5 h炉中加热改性处理后,钛基体表面可形成厚约300μm的TiAl_3金属间化合物层,而经激光重熔改性处理后,钛基体表面形成的TiAl_3金属间化合物层较薄.经高温氧化试验后,炉中加热改性Al涂层的微观组织形貌未发生明显变化,而激光重熔改性Al涂层的微观组织形貌变化较为明显.相比于激光重熔改性处理,经炉中加热改性处理后Al/Ti试件的抗高温氧化性能更佳.     

氮化与未氮化38CrMoAlA钢高温水蒸汽氧化比较

通过高温氧化实验,比较了氮化与未氮化38CrMoAlA钢的抗高温氧化性能;利用扫描电镜及能谱仪分析了氮化与未氮化38CrMoAlA钢氧化膜中各元素的分布,以及所形成的氧化物形貌特征.结果表明,氮化后的38CrMoAlA钢较未氮化的38CrMoAlA钢氧化速度快,主要原因是氧与氮化物在高温高压水蒸气条件下发生反应,O置换了N,而且未能在氧化膜中富集Si、Al元素形成保护性氧化膜,使得氮化试样的表面及基体内部沿晶界处产生了氧化物.     

电弧喷涂铁铬铝/铝复合涂层的高温抗氧化机理

为了进一步提高涂层体系的抗高温氧化性能及使用寿命,采用铁铬铝做底层,纯铝做外面的涂层,形成了铁铬铝/铝复合涂层.通过对电弧喷涂铁铬铝/铝复合涂层在900℃下加热试验后的试件进行分析表明,由于铁铬铝底层与碳钢基体之间发生冶金结合,增加了涂层体系的可靠性,并且铁铬铝底层还为铝涂层提供了极好的沉积表面.铝层的应用不但增加了涂层中的铝元素,还有助于提高铁铬铝涂层的自封孔能力.研究还进一步表明,铁铬铝/铝复合涂层有利于阻止氧的扩散,可提高涂层体系的高温防护作用.     

Ti-48Al-8Cr-2Ag微晶涂层的高温氧化

研究了微晶涂层Ti-48Al-8Cr-2Ag(at.%)在不同基体上(TiAlNb以及TiAlCrAg)1 000 ℃下的抗高温氧化性能.结果表明:二者的表面都形成保护性的Al2O3膜,且均无剥落发生,但二者的氧化速率不同,TiAlNb上的涂层氧化速率大于TiAlCrAg基体上的涂层,TiAlNb上涂层的氧化在涂层以及涂层/基体界面有明显的空洞.     

溅射Ni16Co26Cr10Al纳米晶涂层的熔盐热腐蚀性能

利用磁控溅射技术在铸造Ni16Co26Cr10Al合金上溅射了相同成份的纳米晶涂层,以研究晶粒化对高温合金抗高温腐蚀性能的影响.热腐蚀试验在900℃的75%Na2SO4 25%NaCl(质量分数)混合熔盐中进行.结果表明溅射Ni16Co26Cr10Al纳米品涂层由于品粒尺寸细小,促进了保护性氧化物形成元素Al向氧化前沿的扩散,从而促进了保护性Al2O3的快速形成,使得溅射Ni16Co26Cr10Al纳米晶涂层表现出比M38合金更优异的抗热腐蚀性能.     

磁控溅射Co-40Cr-0.5Y纳米超细晶涂层抗氧化性能研究

利用磁控溅射法在Co-40Cr基体上制备纳米级Co-40Cr．0．5Y涂层．1000℃空气中恒温氧化和循环氧化实验表明：该涂层的抗氧化性能好于基材Co－40Cr合金．声发射（AE）实验表明：该涂层表面氧化膜有较好的抗开裂和抗剥落性能．原因主要是该涂层氧化后形成晶粒十分细小（小于1μm）的Cr2O3膜,此外,涂层中的钇在降低氧化膜生长速率的同时,还使氧化膜有较好的高温塑性及粘附性．