渗铝铌合金微弧氧化的电解液优化及膜层抗氧化性

为了提高铌合金的抗高温氧化性能,先对铌合金C103进行包埋渗铝处理,再进行微弧氧化(MAO)处理获得Al2O_3陶瓷膜。对涂层的形貌、硬度、成分及高温氧化增重进行分析,通过单因素法优选了微弧氧化电解液配方。采用最佳电解液配方制备复合涂层(MAO/Al/C103),并与仅经包埋渗铝制备的涂层(Al/C103)进行对比分析,研究了复合涂层的抗高温氧化性能。结果表明:根据MAO膜层的硬度和厚度,获得微弧氧化的最佳电解液配方为10.0 g/L NaAlO_2+5.0 g/L NaOH+7.0 g/L Na_2WO_4+5.0 g/L NaF+2.5 g/L Na_2EDTA;在1 100℃高温氧化下,MAO/Al/C103试样氧化10 h的增重为5.5 mg/cm~2,小于Al/C103试样的9.4 mg/cm~2,表现出更好的抗氧化性。     

铌合金表面渗镀复合涂层及其抗氧化研究

利用包埋渗结合化学镀技术在铌合金表面制备了复合涂层,研究了涂层在退火过程中的元素扩散行为及涂层的高温抗氧化性能。结果表明:复合涂层以晶态Ni和Al_3Nb相为主;退火过程中渗层中的Al元素向外扩散,涂层转变为晶态,形成了Ni Al_3、Al_3Nb、Ni Al相。对退火前后的涂层进行1000℃恒温氧化实验,20 h后沉积态涂层的增重为7.7 mg/cm~2,表面主要含Ni O、Al_2O_3、Ni Al相;退火态涂层样品的增重为4.9 mg/cm~2,表面生成了Al_2O_3、NiNb_2O_6、NiAl_2O_4等相。氧化后涂层与基体结合良好。退火态涂层表面由于富Al元素,氧化后形成较多的Al_2O_3,比沉积态的涂层能更有效地减缓氧化进程,提高铌合金的抗氧化性。     

建筑用2524铝合金表面Al_2O_3/MAO膜组织及摩擦性能分析

选择微弧氧化工艺并将氧化铝颗粒添加到电解液内,在建筑用22524铝合金基体上制得的微弧氧化膜。并通过实验测试的方式分析其组织及摩擦性能。研究结果表明:加入Al_2O_3能够使氧化膜内形成更多的陶瓷氧化物,可以获得更加致密的氧化膜组织。在MAO膜内加入Al_2O_3颗粒后含有O、Ti、Al、Si,Al_2O_3对电解液的微弧氧化过程发挥着关键作用。在加入Al_2O_3颗粒MAO膜厚度更大,提高MAO膜的致密度,产生更厚的致密组织。采用微弧氧化处理可以获得更大的硬度,其中硬度最大的是Al_2O_3加入量3 g/L试样。加入Al_2O_3的MAO膜形成了宽度较小的磨痕,也没有出现沟壑,只发生了较轻程度的磨损,经过磨损处理后,试样表面区域并未产生显著区别。     

EP/Al_2O_3叠层复合膜的微弧氧化-液料喷涂制备及其耐蚀性

铝合金微弧氧化膜表面封闭可有效改善其耐蚀性及表面粗糙度,目前采用涂料溶液封闭浸泡方式的研究不多。采用微弧氧化-液料喷涂方法在6061铝合金表面制备了环氧树脂(EP)/氧化铝(Al_2O_3)叠层复合膜,着重探讨了液态封闭料中EP浓度对复合膜耐蚀性的影响。通过接触角测试表征了EP液料在Al_2O_3多孔层表面的润湿性,并借助涡流测厚仪、光学显微镜、电化学工作站及盐雾试验研究了复合膜的厚度、表面形貌及耐蚀性。结果表明:当EP浓度为20%(体积分数)时,EP液料在Al_2O_3多孔层表面具有良好润湿性,接触角约为22.7°;制备出的EP/Al_2O_3叠层复合膜的厚度约为15.1μm,其腐蚀电流密度低至1.303 nA/cm~2,腐蚀电位可达-693.3 mV,且经过144 h盐雾试验后未出现腐蚀。     

溅射Ni11Co26Cr6Al0.5Y涂层对镍基合金在1000 ℃氧化行为的影响

通过对有/无Ni11Co26Cr6Al0.5Y涂层镍基合金在1000℃进行氧化动力学曲线测定,及组织结构观察,研究了Ni11Co26Cr6Al0.5Y涂层对镍基合金高温氧化行为的影响。结果表明:高温氧化期间,合金发生外氧化和内氧化,外氧化层由NiO、NiCrO_4、CoWO_4构成,中间氧化物由TiO_2、Al_2O_3、NiWO_4构成,中间层氧化物层抑制了基体中Al元素向外扩散,形成平直连续的Al_2O_3内氧化物层;合金氧化动力学曲线呈现起伏波动的特征。镍基合金经溅射Ni11Co26Cr6Al0.5Y涂层,可有效改善合金的抗氧化性能;涂层的氧化动力学曲线仅在氧化初期有轻微增重而后趋于平稳,遵循抛物线规律,其形成的Al_2O_3氧化膜未发生明显剥落,仅在涂层内及近涂层/基体界面区域存在少量Al_2O_3内氧化物。     

ZK61S镁合金微弧氧化膜层的结构及耐腐蚀性能

为了提高ZK61S镁合金的耐腐蚀性能,采用微弧氧化方法以不同电压(300,380,450 V)在ZK61S镁合金表面制备氧化膜并进行封孔处理。利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪分析膜层的形貌、结构和组成;通过腐蚀电位试验、中性盐雾腐蚀试验及抗剥落腐蚀试验进行耐腐蚀性能考核。结果表明:微弧氧化呈现疏松多孔形态且均匀覆盖于基材表面,主要由Mg、MgO和Al_2Si_2O_5(OH)4相组成;微弧氧化处理后试样的腐蚀电位显著提升,且380 V所得微弧氧化试板的腐蚀电位达到-881.53 m V,经过408 h的中性盐雾腐蚀试验后的腐蚀速率为0.012g/(m~2·h),耐蚀性能比未进行表面处理的基材提高了88倍;经封孔处理的微弧氧化试板经过456 h的中性盐雾腐蚀试验后腐蚀速率降低到0.003 g/(m~2·h);封孔处理使微弧氧化膜的抗剥落腐蚀性能由微弧氧化后的EB级提升到EA级。     

TC4合金微弧氧化涂层的组织结构与高温氧化行为研究

为了提高TC4合金的高温抗氧化性能,采用微弧氧化方法在NaAlO₂+Na₃PO₄电解液体系中,于钛合金表面制备抗氧化陶瓷涂层。通过XRD、SEM、EDS等方法,表征涂层的相组成和微观结构,用纳米压痕仪测试涂层硬度与弹性模量,并研究了微弧氧化涂层的抗高温氧化及抗热震性能。结果表明：微弧氧化涂层表面多孔,涂层以Al₂TiO₅和金红石型TiO₂相为主。微弧氧化涂层的纳米硬度为(7.8±0.6) GPa,显著高于TC4合金[(4.0±0.2) GPa]。微弧氧化涂层在700℃循环氧化80 h后,单位面积增重仅0.73 mg/cm²,远小于TC4合金的增重(20 mg/cm²),表现出良好的高温抗氧化性能。经700℃热冲击25次后,涂层未出现剥落现象,展现出良好的抗热震性能。由此可见,微弧氧化涂层能有效阻止氧的扩散,显著降低了钛合金基体的氧化速率,改善了钛合金的抗高温氧化性能。     

铝含量对钛铝二元合金MAO涂层结构及亲水性的影响

金属及合金的微弧氧化(MAO)涉及在等离子体高温下电解液与合金表面的交互作用。在此过程中,合金表面的多孔层的形成,不仅与电解液成分密切相关,合金成分对涂层结构及电特性起着重要作用。通过在0.1 mol/L Na₂B₄O₇电解液中加入0.15 mol/L KOH,对不同Al含量的二元Ti-Al合金进行MAO,重点探究微弧氧化过程合金成分对涂层结构的影响。用扫描电子显微镜(SEM)、3D激光共聚焦显微镜分析了涂层的形貌和氧化物堆积厚度,接触角测试仪测量MAO涂层的亲水性能。结果表明,随着基体Al含量增加,MAO后的表面多孔涂层更加均匀,孔洞尺寸、氧化物堆积及电压值均有所增加。高Al含量的多孔涂层更加均匀,亲水性也更加优异。     

机械化学合成Ni2Al3/Al2O3去合金化制备Raney-Ni/Al2O3复合粉体

以NiO粉和Al粉为原料,采用机械球磨诱发化学反应制备了Ni_2Al_3/Al_2O_3复合粉体。利用X射线衍射仪(XRD)和附带能量色散谱仪(EDS)的扫描电子显微镜(SEM)对复合粉体球磨过程中的固态反应过程、表面形貌进行表征。将Ni_2Al_3/Al_2O_3复合粉体用浓度为20%的NaOH溶液腐蚀2h,可得到纳米晶结构的Ni/Al_2O_3复合粉体。利用XRD和TEM对其物相和结构进行了表征。结果表明,球磨1h后混合粉末仍为NiO粉和Al粉,球磨3h后NiO粉和Al粉在机械力的作用下反应形成Ni_2Al_3和Al_2O_3粉体,机械力诱发的NiO和Al之间的反应属于突发型反应,继续球磨10h后形成Ni_2Al_3/Al_2O_3复合粉体。Ni_2Al_3/Al_2O_3复合粉体在70℃、质量比为20%NaOH溶液中刻蚀2h,可获得Ni/Al_2O_3复合粉体。     

一种新型钴基高温合金在900℃熔融NaCl中的热腐蚀行为

采用浸盐法研究一种新型钴基高温合金在900℃熔融NaCl中的热腐蚀行为。结果表明:腐蚀初期合金发生选择性氧化,在表面生成Al_2O_3,Cr_2O_3和少量的TiO_2。随着腐蚀时间的延长,熔融NaCl开始侵蚀表面保护性Cr_2O_3和Al_2O_3,使腐蚀性介质与基体逐渐接触,加速合金腐蚀。随着腐蚀的进行,合金内腐蚀层生成棒状Al_2O_3。由于基体中Al的消耗,棒状Al_2O_3周围易生成Co3W。Co3W与棒状Al_2O_3的相界面形成氧扩散的快速通道,导致80h后合金热腐蚀加剧。     

Effects of Current Density on the Microstructure and the Corrosion Resistance of Alumina Coatings Embedded with SiC Nano-particles Produced by Micro-arc Oxidation

To improve the surface corrosion resistance of the alumina films fabricated by micro-arc oxidation (MAO),Al2O3 coatings at different current densities (5,7 and 10 A/dm 2) were produced on aluminum alloys by adding SiC nano-particles into electrolyte during MAO process.The morphology and phase composition of the coatings were investigated by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD),respectively.Furthermore,the corrosion performance of the coatings was evaluated via a three-electrode sys...     

High-temperature oxidation behavior of modified 4Al alumina-forming austenitic steel: Effect of cold rolling

The oxidation behavior and mechanism of as-received and 30 % cold-rolled alumina-forming austenitic(AFA) steel were investigated in dry air at 700℃.The results show that the mass gain per unit area curves of as-received and 30 % cold-rolled steels subject to near-parabolic law before 100 h oxidation time.Two samples both show higher high-temperature oxidation resistance due to the formation of dense Al₂O₃ oxide scale.Gradual spallation of outer scale results in the formation of continuous and dense alumina scale.Dislocations can act as short-circuit diffusion channel for the diffusion of Al from alloy matrix to surface,and also provide nucleation sites for B2-NiAl phase,which ensure the continuous formation of Al₂O₃ scale.     

钛合金表面梯度Al2O3陶瓷涂层的高温抗氧化性能

钛合金应用广泛,但在高温环境中极易被氧化,降低其力学性能及寿命。利用溶胶-凝胶法在TC11钛合金上制备梯度层(ZrO_2+Al_2O_3)+表层(Al_2O_3)的复合梯度涂层,提高其高温抗氧化能力。将复合梯度涂层、单层氧化铝涂层以及基体在700℃进行100h的高温氧化,利用氧化增重数据拟合得到梯度涂层的氧化速率为0.015mg~2/(cm4·h),氧化指数为2.137,并结合氧化后EDS成分分布,发现复合梯度涂层可以提高基体的高温抗氧化性能。同时利用700℃热震实验比较了复合梯度氧化铝涂层试样和单层氧化铝陶瓷试样的热震次数,梯度层(ZrO2+Al_2O_3)的存在缓解了基体与氧化铝陶瓷涂层之间热膨胀系数不匹配而导致的易剥落的问题,延长了涂层寿命,进一步提高了基体的高温抗氧化能力。     

LY12铝合金微弧氧化陶瓷层的电化学腐蚀行为

为了系统了解微弧氧化电参数对铝合金微弧氧化膜耐蚀性的影响,采用自制的设备以恒流法在硅酸盐系电解液中对LY12铝合金进行微弧氧化处理.研究了频率、占空比、时间等参数对铝合金微弧氧化陶瓷层电化学腐蚀行为的影响.用扫描电镜(SEM)和电化学工作站等手段,分析了不同能量参数制备的陶瓷层的微观结构及耐蚀性.结果表明:随着频率增加...     

电解液组分对TiCP/Ti6Al4V复合材料微弧氧化膜耐蚀性及耐磨性影响

采用微弧氧化技术在 TiC_P/Ti6Al4V 复合材料表面制备陶瓷膜。在NaAlO₂和NaH₂PO₂两种溶液体系中通过添加不同添加剂 NaOH、C₁₀H₁₂CaNa₂N₂O₈·4H₂O和Na₂SiO₃, 研究电解液组分对陶瓷膜组织、耐蚀性和耐磨性的影响。结果表明: 在NaH₂PO₂电解液体系中生成的膜层由金红石型和锐钛矿型TiO₂相组成, 而在NaAlO₂体系中除了生成TiO₂外, 还生成了Al₂TiO₅和γ-Al₂O₃。添加NaOH可以加快微弧氧化反应速率, 添加NaAlO₂和Na₂SiO₃有利于提高膜层的硬度, NaH₂PO₂溶液体系中形成的膜层厚度是NaAlO₂溶液体系的2~3倍。 在NaAlO₂和NaH₂PO₂电解液体系中生成的膜层, 其耐腐蚀性能排序均为: Na₂SiO₃>C₁₀H₁₂CaNa₂N₂O₈·4H₂O>NaOH。在NaAlO₂电解液体系中生成的膜层的耐磨性能排序为: Na₂SiO₃>NaOH>C₁₀H₁₂CaNa₂N₂O₈·4H₂O, 而在NaH₂PO₂电解液体系中生成的膜层的耐磨性能排序为: Na₂SiO₃>C₁₀H₁₂CaNa₂N₂O₈·4H₂O>NaOH。TiC_P/Ti6Al4V复合材料经过微弧氧化处理后, 耐磨性和耐蚀性均优于基体, 在NaH₂PO₂+Na₂SiO₃电解液中生成的微弧氧化膜的耐蚀性最好, 耐磨性也较好, 其腐蚀电流密度较钛基复合材料基体降低约2个数量级, 因此综合性能最好。     

微弧氧化处理对多孔Ti-15Mo合金显微结构、耐磨性和耐蚀性的影响

在铝酸盐电解液中对多孔Ti-15Mo舍金进行微弧氧化表面改性.利用SEM和XRD研究多孔舍金微弧氧化涂层的显微结构和相组成.采用显微硬度计、动电位极化曲线和球-盘摩擦磨损仪分析微弧氧化处理对多孔Ti-15Mo合金硬度、耐蚀性和耐磨性的影响.结果表明,微弧氧化处理未改变多孔Ti-15Mo合金原有的孔隙率和孔径,在合金表面和孔隙内壁呈现典型的粗糙多孔微弧氧化形貌.微弧氧化涂层主要由金红石TiO2和Al2TiO5相组成.经微弧氧化处理后,多孔Ti-15Mo合金的表面显微硬度提高了32％,摩擦系数降低了近50％,磨损率大幅度下降,磨损机制由磨粒磨损转变为粘着磨损.微弧氧化处理后多孔Ti-15Mo合金的耐蚀性较基体提高了近1个数量级,微弧氧化陶瓷涂层的保护效率高达90.78％.     

Improving Corrosion Resistance of Friction Stir Welding Joint of 7075 Aluminum Alloy by Micro-arc Oxidation

An attempt has been made to improve the corrosion resistance of friction stir welded joints of 7075 aluminum alloys by micro-arc oxidation（MAO）, and the effects of Na2Si O3 concentration in electrolyte on the corrosion resistance of the coatings were discussed. Morphology and phase constituents of the MAO coatings produced in electrolyte with different Na2SiO3 concentrations were analyzed by scanning electron microscopy, confocal laser scanning microscopy and X-ray diffraction. Electrochemical tests were conducted to evaluate the corrosion resistance of the coatings. The results show that the corrosion resistance of the coated joints is much better than that without the ceramic coating, and the ceramic coating produced in the electrolyte with Na2SiO3 concentration 20 g/L showed better corrosion resistance than the others.     

钛合金表面硅酸盐和铝酸盐超声波辅助微弧氧化膜的性能

为了改善钛合金硅酸盐和铝酸盐工作液微弧氧化膜的性能,采用超声波辅助(UA)进行了微弧氧化。分别用硅酸盐和铝酸盐体系工作液在Ti-6Al-4V钛合金表面制备了Al-UA-MAO和Si-UA-MAO膜,研究了各氧化膜的性能。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜及磨损、耐腐蚀试验机,对各氧化膜的物相、表面形貌、耐磨及耐腐蚀性能进行了测量和分析。结果表明:本复合工艺可降低微弧放电电压,尤其是硅酸盐体系降低程度更大;在硅酸盐体系工作液中,UA-MAO复合工艺能够更有效地增强氧化膜的密封性、致密性和光整度,其耐磨性较无超声波辅助工艺提高近50%。     

Nb-Si基合金表面Mo-Si-B涂层制备及抗氧化性能

为提高Nb-Si合金的抗高温氧化性能,在其表面制备Mo-Si-B涂层。通过Thermo-Calc计算的方法,从热力学角度分析NaF和AlF_3两种激活剂对Si-B二元共渗的影响。结果表明:以NaF为激活剂时可以实现Si-B的二元共渗,而以AlF3为激活剂时,难以实现Si-B的二元共渗。通过爆炸喷涂结合包埋渗的方法在Nb-Si合金表面成功制备Mo-Si-B涂层,涂层主要由有弥散硼化物分布的MoSi2外层和未反应的Mo内层构成。涂层在1250℃氧化100h后涂层的氧化增重仅为1.52mg/cm~2,良好的抗高温氧化性能是由于涂层在高温氧化过程中形成了一层具有保护性的硼硅酸盐层。