弧电流对多弧离子镀TiAlN涂层表面形貌和性能的影响

为优化TiAlN涂层的沉积参数,采用多弧离子镀技术在不同弧电流条件下于锆合金表面制备TiAlN涂层。利用扫描电子显微镜、能量色散X射线谱、高温热处理炉、划痕仪和X射线衍射仪分析弧电流对TiAlN涂层表面形貌、元素成分、高温抗氧化性、膜基结合力及物相结构的影响。结果表明:随着弧电流的升高,TiAlN涂层表面大颗粒数目逐渐增多,但涂层变得更加致密、孔隙率逐渐降低;弧电流为70 A时所制备的涂层高温抗氧化性能最好;膜基结合力随着弧电流的增加呈现出先增大后减小的趋势,弧电流为60 A时所制备的涂层膜基结合力最大,为32 N;弧电流为50 A时,涂层中物相Ti3AlN在(111)晶面、物相AlN在(100)晶面表现出择优取向。     

0Cr15Ni5Cu2Ti钢表面多弧离子镀TiAlSiN涂层的性能研究北大核心CSCD

采用多弧离子镀技术在0Cr15Ni5Cu2Ti钢表层制备TiAlSiN涂层;采用X射线衍射分析膜层的物相成分;利用显微硬度计检测涂层的硬度;利用扫描电镜观察TiAlSiN涂层的形貌;利用能谱仪对涂层表面的组成及含量采取分析;采用自动划痕仪测定涂层结合力;用高温热处理炉对涂层进行高温抗氧化实验。结果表明:基材经多弧离子镀膜,其表面均匀平整、致密度高,但有一定量的微孔洞和大颗粒。镀有TiAlSiN涂层的试样平均硬度达到1971.4HV0.2。镀有TiAlSiN涂层的试样与原始0Cr15Ni5Cu2Ti钢的相比,其氧化速率远低于原始0Cr15Ni5Cu2Ti钢的,而高温抗氧化性优于原始0Cr15Ni5Cu2Ti钢。划痕实验结果表明:膜基结合力约10N,此次实验涂层与基材的结合力较低。     

0Cr15Ni5Cu2Ti钢表面多弧离子镀TiAlSiN涂层的性能研究

采用多弧离子镀技术在0Cr15Ni5Cu2Ti钢表层制备TiAlSiN涂层;采用X射线衍射分析膜层的物相成分;利用显微硬度计检测涂层的硬度;利用扫描电镜观察TiAlSiN涂层的形貌;利用能谱仪对涂层表面的组成及含量采取分析;采用自动划痕仪测定涂层结合力;用高温热处理炉对涂层进行高温抗氧化实验。结果表明:基材经多弧离子镀膜,其表面均匀平整、致密度高,但有一定量的微孔洞和大颗粒。镀有TiAlSiN涂层的试样平均硬度达到1971.4HV_0.2。镀有TiAlSiN涂层的试样与原始0Cr15Ni5Cu2Ti钢的相比,其氧化速率远低于原始0Cr15Ni5Cu2Ti钢的,而高温抗氧化性优于原始0Cr15Ni5Cu2Ti钢。划痕实验结果表明:膜基结合力约10N,此次实验涂层与基材的结合力较低。     

过渡层对TiAlSiN涂层性能的影响

研究不同的过渡层对TiAlSiN涂层结合力和高温抗氧化性的影响。利用划痕仪测定临界载荷,用体视显微镜观察划痕形貌;利用高温热处理炉对试样进行800℃高温抗氧化实验和1200℃淬火实验,并观察宏观形貌;利用X射线衍射仪对涂层进行物相分析。结果表明:基材进行氮化处理对涂层膜基结合力的提升和高温抗氧化性能的提高有一定的加强作用,Cr过渡涂层对涂层膜基结合力和高温抗氧化性能的提高较大,其氧化速率远低于经过氮化处理的锆合金表面涂层的氧化速率,膜基结合力大约33N;通过物相分析,涂层均生成了对应的物相,当氮化剂量达到一定值后,会生成硬度较高的Zr N物相。     

纯Cr涂层厚度对涂层微观结构及抗高温氧化性能的影响

采用磁控溅射技术,在锆合金表面制备纯Cr金属涂层.探索纯Cr涂层厚度对抗高温氧化性的影响。利用扫描电镜分析涂层表面与截面形貌;采用X射线衍射对涂层进行物相分析;利用划痕仪分析涂层厚度对膜基结合力的影响;研究不同厚度的纯Cr涂层对涂层抗高温氧化性能影响。结果表明:随着涂层增厚,涂层表面孔洞数量呈越少趋势;涂层厚度不会影响涂层的择优取向与晶粒尺寸大小;涂层厚度为5.5μm,涂层的结合力最大;涂层的氧化增重随着涂层增厚,先减小后增加,涂层厚度为5.5μm,氧化增重最小。     

锆合金表面Cr基涂层的耐高温氧化性能

用磁控溅射法在锆合金基体表面制备Cr和CrAl层,并使其在1200℃/1 h水蒸汽中氧化,用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等手段表征氧化前后涂层和Zr合金基体的微观结构,研究了两种涂层在(反应堆失水(LOCA)事故情况下的)高温蒸汽环境中的抗氧化性能。结果表明：在1200℃/1 h水蒸汽中氧化后没有涂层的锆合金基体表面生成厚度约为100 μm的氧化膜;而在Cr涂层表面生成的致密Cr₂O₃层其厚度约为4 μm,表明氧化速率显著降低。CrAl涂层氧化后表面生成致密的Cr₂O₃和Al₂O₃混合氧化层,其厚度只有0.8 μm,表明氧化速率进一步降低。这些结果表明: 用磁控溅射法在锆合金表面制备的Cr和CrAl涂层,在1200℃水蒸气环境中均表现出良好的耐氧化性能。在Cr涂层表面生成的氧化膜厚度约为未涂层锆合金氧化层的1/25,CrAl涂层氧化膜厚度低于锆合金表面氧化层的1/100。     

Zr-2合金表面ZrO2/Cr复合膜的高温蒸汽氧化行为

用微弧氧化(MAO)和磁过滤阴极真空弧离子镀(FCVAD)在Zr-2合金表面制备ZrO₂/Cr复合膜,用热重分析仪(TGA)评估了Zr-2合金基体和ZrO₂/Cr复合膜在900～1100℃蒸汽环境中的抗氧化性能,并分析其氧化后氧化层的截面结构、相组成和成分深度分布。结果表明,在900、1000和1100℃蒸汽环境中分别氧化3600 s后,ZrO₂/Cr复合膜试样单位面积增重约为Zr-2合金基体的3/8、1/4和2/5。在高温蒸汽环境中,ZrO₂/Cr复合膜表面氧化生成的致密Cr₂O₃膜能抑制氧向内扩散,提高锆合金的抗蒸汽氧化性能,阻止锆试样在1000℃蒸汽环境中出现分离氧化。ZrO₂/Cr复合膜的表面Cr层完全消耗前,Cr涂层的氧化主要取决于铬向外扩散,而不是氧向内扩散。在蒸汽氧化过程中,MAO膜的中间层能抑制氢渗透进入锆合金基体。     

负偏压对纯Cr涂层表面液滴及涂层结合力的影响

采用多弧离子镀技术于不同负偏压条件下在锆合金表面沉积纯Cr涂层。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和划痕仪分析了纯Cr涂层表面形貌和择优生长取向变化规律,并对涂层膜基结合力进行表征。结果表明:负偏压不同,纯Cr涂层上液滴分布和择优生长取向都有较大的影响。其中随着负偏压的增加,纯Cr涂层表面液滴的数量和尺寸先减少后增加的趋势,同时纯Cr涂层晶体择优生长趋势由(200)晶面转向(110)晶面;纯Cr涂层的膜/基结合力随负偏压的增加逐渐增大。     

TiAlN涂层材料的制备及性能研究

采用独立靶材在YG6硬质合金上以电弧离子镀工艺制备了TiAlN涂层,研究了钛靶弧流对涂层的微观形貌、成分和性能的影响,对TiAlN涂层的膜基结合强度及高温抗氧化性能进行了测试分析,并将TiAlN涂层的YG6硬质合金刀具与未涂层的YG6硬质合金刀具对T12工模具钢(50HRC)进行对比切削试验。结果表明:钛靶弧流为60～70A时,涂层具有较理想的表面结构,膜基结合力较好,可达44N;钛靶电流对涂层中N含量的影响不大,对Al及Ti含量有较明显的影响。在干式切削条件下,TiAlN涂层刀具的使用寿命是未涂层刀具的3倍。     

电弧离子镀制备NiCrAlY涂层及其抗高温氧化性能

为提高高温合金材料抗高温氧化性能,利用真空阴极电弧离子镀在DZ22B高温合金上沉积Ni Cr Al Y涂层,研究涂层的抗高温氧化性能。采用扫描电镜观察膜层表面和截面形貌,化学容量法测试膜层成分,X射线衍射仪分析涂层的物相组成,万能试验机检测涂层结合力。结果表明:所制备的Ni Cr Al Y涂层厚度约50μm,涂层致密且与基体结合良好;涂层成份除Al元素有所损失外基本与靶材一致。Ni Cr Al Y涂层主要相为γ′-Ni3Al/γ-Ni,同时含有少量的β-Ni Al相。在1050℃高温下,Ni Cr Al Y涂层表面形成致密的氧化铝层有助于减缓氧化速度,对基材起到良好的保护作用;涂层失效的主要方式是随着氧化的进展,氧化层产生裂纹并剥落,新的表面被氧化,剥落和被氧化往复进行,直至涂层失效。     

氮氩比对模具钢表面镀TiAlN薄膜形貌和性能的影响

采用多弧离子镀技术在H13模具钢表面沉积TiAlN薄膜,氮气作为反应气体,氮氩比大小严重影响膜层的形貌和性能。为探究氮氩比对TiAlN薄膜形貌和性能的影响,采用扫描电镜、硬度、结合力测试、高温氧化试验及电化学测试等方法研究了不同氮氩比对薄膜表面和截面形貌、耐腐蚀性能和抗氧化性的影响。结果表明:随着氮氩比的增加,TiAlN薄膜表面大颗粒数目逐渐减小,薄膜更加致密,孔隙率降低;当氮氩比为8∶2时,TiAlN薄膜的硬度达到最大值2 576.7 HV,膜基结合力达到最大值29.1 N,具有最佳的高温抗氧化性能;当氮氩比为9∶1时,其耐腐蚀性能达到最佳。     

高温镍基单晶合金NiCoCrAlYTa涂层的抗热腐蚀性能

以往,对高温镍基单晶合金上采用低压等离子喷涂制备的NiCoCrAlYTa涂层的热腐蚀性能研究较少.为此,采用低压等离子方法在镍基高温单晶合金上制备了NiCoCrAlYTa涂层,采用涂盐法研究了Na2SO4对试样在1 123 K空气中热腐蚀的影响,同时分析了NiCoCrAlYTa涂层的形貌及结构.结果表明:高温镍基单晶合金遭受了严重的热腐蚀,出现了内硫化和内氧化;NiCoCrAlYTa涂层由于表面生成了致密、保护性的Al2O3膜,以及涂层中Cr和Ta元素的作用而表现出优异的抗热腐蚀性能.结果证实,NiCoCrAlYTa涂层可以很好地提高单晶合金的抗热腐蚀性能.     

偏压梯度TiAlN涂层高温氧化与抗高温粒子冲蚀性能

采用连续偏压的沉积工艺与磁过滤阴极真空弧技术在TC4钛合金表面成功制备偏压梯度TiAlN涂层，对涂层的高温氧化性能与抗高温粒子冲蚀性能分别进行了考核，并对考核前后涂层的表面形貌、成分、相结构变化，以及冲蚀损伤特征进行了测试与表征。结果表明，400℃高温氧化后偏压梯度TiAlN涂层表面颜色加深，且保持完整平滑，无明显损伤；偏压涂层表面氧原子分数为20.9%,质量增加为0.81μg/mm²,偏压涂层结构更加致密，抑制氧元素向内扩展，抗氧化性能较bias-50 TiAlN涂层更佳。400℃下高温粒子冲蚀条件下，偏压梯度TiAlN涂层在30°与90°冲蚀角度下的冲蚀率分别为0.26 mg/g、0.24 mg/g,低于bias-50 TiAlN涂层，表现出更加优异的抗高温粒子冲蚀性能；在400℃条件下，钛合金基体与TiAlN涂层未发生明显的氧化损伤，高温粒子冲蚀损伤均为冲蚀主导机制。     

镍基高温合金表面激光熔覆CoCrAlYSiHf_x涂层组织性能分析北大核心CSCD

选择激光熔覆技术在GH586镍基高温合金表面上制得了不同Hf含量的CoCrAlYSiHf涂层,并对涂层微观组织形态与涂层耐高温性能进行实验测试分析。研究结果表明:采用激光熔覆方法得到的涂层表面上形成了许多网状组织,在未添加Hf涂层的晶界部位产生了许多孔隙结构;在Hf含量0.1和0.3涂层内形成了更多的孔隙,同时沿晶区域产生了众多显微裂纹。在涂层的表面形成了许多具有致密结构的Cr2O3膜。涂层经过100h高温氧化处理依然由致密Cr2O3膜组成。未添加Hf涂层表面生成了约6μm厚的致密氧化膜,并且沿晶界处发生了一定成对内氧化。当Hf含量0.1和0.3涂层经过100 h高温氧化之后,其表面生成了厚度约12μm的氧化膜并含有较多孔隙。     

Nb/NbCr_2合金表面硅化物涂层的高温抗氧化性能

用扩散渗法在Nb/NbCr2合金表面制备硅化物涂层,研究了基体合金和涂层在1250℃的氧化行为。结果表明:在Nb/NbCr2合金表面渗Si所得硅化物涂层由(Nb,Cr)Si2和(Cr,Nb)Si2两相组成,过渡层为(Nb,Cr)5Si3,涂层的生长动力学服从抛物线规律。基体合金在1250℃氧化形成的氧化膜为Nb2O5和CrNbO4交替分布的疏松组织,与基体有剥离现象。渗Si涂层在1250℃氧化形成的氧化膜较为致密完整,与残留涂层结合良好,为SiO2和CrNbO4混合氧化膜,改善了合金的高温抗氧化性能。     

TiAlN涂层材料的制备及性能研究

采用独立靶材在YG6硬质舍金上以电弧离子镀工艺制备了TiAlN涂层，研究了钛靶弧流对涂层的微观形貌、成分和性能的影响，对TiAlN涂层的膜基结合强度及高温抗氧化性能进行了测试分析，并将TiAlN涂层的YG6硬质合金刀具与未涂层的YG6硬质合金刀具对T12工模具钢（50HRC）进行对比切削试验。结果表明：钛靶孤流为60-...     

熔烧温度对铌钨合金表面硅化物涂层显微组织和抗高温氧化性能的影响研究

硅化物涂层是航天航空用铌合金高温结构部件最常用的高温防护涂层，为了提高硅化物涂层的性能以满足铌合金高温结构部件越来越严苛的服役条件，采用料浆熔烧法在铌钨合金表面制备硅化物涂层，并通过改变涂层熔烧温度(1 350,1 400,1 450,1 500℃),研究熔烧温度对涂层微观结构和抗高温氧化性能的影响。结果表明：4种熔烧温度涂层致密层的主成分为(Nb, X)Si₂(X为Zr、Cr和Ti),过渡层为稳定的Nb₅Si₃;涂层在1 600℃高温下氧化2 h,氧化反应主要发生在表面的疏松层，Si、Zr、Ti、Cr等元素发生了选择性氧化，ZrO₂作为“氧化物钉”弥散在SiO₂玻璃膜中，涂层展现出良好的抗高温氧化性能。熔烧温度为1 350℃样品的抗高温氧化性能最优。     

NiCoCrAIY（Si）梯度涂层对Ni3Al基单晶合金IC6SX抗氧化性能的影响

采用超音速火焰喷涂的方法在Ni3Al基单晶合金IC6SX上涂覆了NiCoCrAlYSi／NiCoCrAlY梯度涂层,研究了涂层对IC6SX合金1100℃抗氧化性能的影响。利用扫描电镜、X射线衍射等手段观察了氧化试样的微观结构,分析了氧化产物的成分及涂层氧化前后的相组成变化。结果表明：涂层表面形成了致密的氧化膜,氧化膜由内外两层组成,内层主要由Al2O3组成,外层主要由NiAl2O4及少量的Cr2O3组成;涂层有效地控制了Mo元素的扩散氧化,对IC6SX合金的抗氧化性能有明显改善。     

NiCoCrAlY(Si)梯度涂层对Ni3Al基单晶合金IC6SX抗氧化性能的影响

采用超音速火焰喷涂的方法在Ni3Al基单晶合金IC6SX上涂覆了NiCoCrAlYSi/NiCoCrAlY梯度涂层,研究了涂层对IC6SX合金1100℃抗氧化性能的影响.利用扫描电镜、X射线衍射等手段观察了氧化试样的微观结构,分析了氧化产物的成分及涂层氧化前后的相组成变化.结果表明:涂层表面形成了致密的氧化膜,氧化膜由内外两层组成,内层主要由Al2O3组成,外层主要由NiAl2O4及少量的Cr2O3组成;涂层有效地控制了Mo元素的扩散氧化,对IC6SX合金的抗氧化性能有明显改善.     

GH3030合金NiCrAlYSi涂层的高温防护性能

采用等离子喷涂法制备的航空发动机涡轮部件不能满足抗高温和热腐蚀需求。采用真空电弧离子镀技术(AIP)在GH3030镍基高温合金上制备170～180μm厚的NiCrAlYSi涂层,研究了该涂层700℃下的高温氧化行为和760℃下的燃气热腐蚀行为。结果表明:经过长时间的氧化,NiCrAlYSi涂层表面形成了以Al2O3,Cr2O3为主的氧化膜,提高了其抗高温氧化性能;经过760℃,100h燃气腐蚀试验后,NiCrAlYSi涂层主要由Ni3Al和α-Cr相组成,NiCrAlYSi涂层明显改善了GH3030合金的抗低温热腐蚀性能。