Al2O3-TiO2复相陶瓷涂层在动态LBE中的耐腐蚀行为

目的分析研究Al_2O_3-TiO_2复相陶瓷涂层在高温流动铅铋合金中的耐腐蚀行为。方法以纯Ti粉末、Fe Al粉末、CrFe粉末为原料制得复合粉末,在CLAM钢基材表面上采用热喷涂-激光原位合成复合工艺制备了Al_2O_3-TiO_2复相陶瓷涂层。试样在500℃,流速为0.3 m/s的液态铅铋合金中进行了时长1000 h的动态腐蚀实验,分别采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等分析测试手段对涂层试样在动态LBE中的耐腐蚀行为进行了研究表征。结果在CLAM钢基材表面制备的Al_2O_3-TiO_2复相陶瓷涂层表面形貌整体较腐蚀前仍保持完好,涂层物相成分保持稳定,截面分析显示铅铋合金在腐蚀过程在涂层中未见渗透;而没有涂层保护的CLAM钢基材在腐蚀后表面发生明显的氧化腐蚀现象,生成结构疏松的Fe3O4氧化层,铅铋合金在氧化层中有扩散分布。结论通过火焰热喷涂-激光原位合成复合工艺在CLAM钢表面制备得到的Al_2O_3-TiO_2复相陶瓷涂层在高温流动的铅铋合金腐蚀条件下组织结构稳定,具有良好的适用性,能有效地阻止高温流动铅铋合金对CLAM钢基体材料的腐蚀。     

316L表面制备Ni-Al系金属间化合物层的耐铅铋腐蚀性能

利用激光熔覆技术在316L不锈钢表面熔覆一层Ni60合金粉末,采用热喷涂技术在Ni60合金涂层表面制备纯Al涂层,再通过620 ℃×5 h高温扩散试验,使Ni60合金涂层和纯Al涂层中间生成Ni-Al金属间化合物。最后把制备有Ni60合金和Ni-Al金属间化合物涂层试样置于液态铅铋合金中进行400 ℃×500 h腐蚀试验。采用SEM,XRD对金属间化合物涂层腐蚀前后的表面、截面的形貌、物相组成及元素分布进行测试,分析Ni60合金涂层和金属间化合物涂层在400 ℃液态铅铋合金中的腐蚀情况。试验结果表明,经过高温扩散试验,试样表面生成了一层由Ni3Al,NiAl等组成的Ni-Al系金属间化合物;经过400 ℃液态铅铋合金腐蚀试验,Ni60合金涂层表面腐蚀较为严重,表面大量金属元素被氧化、溶解,在试样表面形成了不连续金属氧化物和腐蚀坑;Ni-Al金属间化合物涂层被氧化成为稳定的金属氧化物涂层,可以有效阻止Pb,Bi,O等元素渗透进入基体,提高316L的耐液态铅铋腐蚀性能。 创新点： 利用激光熔覆、热喷涂、高温扩散相结合的方法制备了金属间化合物,并研究了金属间化合物涂层在液态铅铋合金中的腐蚀情况。     

Al/Cr复合涂层对Ti2AlNb合金抗热腐蚀性能的影响

目的改善Ti2AlNb合金在高温腐蚀盐环境中的耐热腐蚀性能。方法在Ti2AlNb合金表面通过双层辉光等离子渗铬及磁控溅射镀铝技术制备Al/Cr复合涂层,分析涂层热腐蚀前后的微观形貌和物相组成,并探究涂覆Na2SO4盐膜的试样在不同温度下(750、850、950℃)的热腐蚀行为。结果Al/Cr复合涂层组织均匀致密,且与基体结合良好,厚度约73μm,由表及里依次由Al沉积层、Al/Cr合金层、Cr沉积层、Cr扩散层四部分组成。经不同温度Na2SO4盐热腐蚀后,Al/Cr复合涂层腐蚀程度均显著小于合金基体。涂层试样经750~850℃Na2SO4盐热腐蚀后质量变化较小,850℃腐蚀增重仅0.525 mg/cm^2,而经历950℃、40 h熔盐热腐蚀后失重达到73.571 mg/cm^2,且试样截面出现剥离、脱落现象,Al/Cr复合涂层抵抗热腐蚀能力减弱。结论具有涂层保护的试样抗热腐蚀性能明显优于合金基体。Al/Cr复合涂层在750~850℃Na2SO4盐环境中具有良好的热腐蚀抗力,而更高温度段(850~950℃)的热腐蚀抗力下降。Al/Cr复合涂层在Na2SO4盐环境中良好的抗热腐蚀性得益于涂层中Al、Cr元素氧化形成以Al2O3、Cr2O3为主的混合氧化膜,有效阻碍外界氧气及腐蚀性介质侵入基体。     

高速电弧喷涂FeNiCrAl/Cr_3C_2涂层的高温氧化性能和氧化机理

选用两种不同外皮的Fe Ni Cr Al/Cr3C2金属陶瓷粉芯丝材,采用高速电弧喷涂技术在45钢基体上制备涂层.采用增重法研究Fe Ni Cr Al/Cr3C2涂层在750℃时的氧化动力学曲线,利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪研究涂层的显微组织结构和氧化产物,分析涂层在750℃时的抗高温氧化性能和氧化机理.结果表明,Fe NiCr Al/Cr3C2涂层的氧化动力学曲线呈抛物线型,涂层的增重明显低于20G钢,并且以304不锈钢为外皮的涂层的抗高温氧化性能明显优于以430不锈钢为外皮的涂层;涂层氧化后表面生成致密的氧化膜,阻塞氧的扩散通道,抑制氧化,起到保护作用.     

抗氧化耐氯腐蚀电弧喷涂铁基粉芯线材

采用304L不锈钢带包覆铬、镍、钼、铝、稀土等金属粉末制备粉芯丝材,使用电弧喷涂方法制备涂层,研究了合金元素成分对涂层抗高温氧化性能和抗氯腐蚀性能的影响,并与传统的Ni-Cr-Ti涂层(PS45)的性能进行了对比。结果表明,Cr元素的抗氧化性能要好于Ni元素,在氯腐蚀环境下,Ni元素的耐腐蚀性能比Cr元素更为优异,添加适当数量的Al元素、Mo元素对耐氯腐蚀性能有一定的促进作用。所研制的LJ-1铁基涂层在650℃温度下具有良好的抗高温氧化性能和耐氯腐蚀的性能,其抗氧化性能和耐氯腐蚀性能分别是Ni-Cr-Ti涂层(PS45)的0.74倍和0.67倍,但涂层成本大幅度降低,性价比提高。     

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。     

相对流速对316L钢焊缝在液态铅铋合金中腐蚀行为的影响

在核工业领域,316L不锈钢因其优异的性能常被作为核用钢种,液态铅铋合金常作为加速器次临界驱动系统(ADS)的冷却剂,高速流动的液态铅铋合金(LBE)会对316L不锈钢焊缝造成氧化腐蚀,同时氧化腐蚀后的产物也会对液态LBE造成污染,所以研究316L不锈钢焊缝在液态铅铋合金中的腐蚀行为具有重要意义. 文中对比研究了使用母材作为焊丝进行TIG焊的316L不锈钢焊缝在550 ℃动态(相对流速为1.70,2.31,2.98 m/s)液态LBE中的耐腐蚀性能,试验时间为1 500 h. 结果表明,三组试样都生成了双氧化层,外氧化层主要为Fe₃O₄,内氧化层主要为FeCr₂O₄,内氧化层相对于外氧化层较致密;随着流速的提高,元素的传质过程变快,氧化腐蚀加剧,内氧化层增厚.     

超音速火焰喷涂TiB2-50Ni复合涂层的高温摩擦磨损性能

目的 研究环境温度对Ni质量分数为50%的TiB2-Ni复合涂层摩擦磨损性能的影响。方法 选用“壳核型”Ni包覆TiB2复合粉末,通过超音速火焰喷涂（HVOF）在304不锈钢基材表面制备TiB2-50Ni金属陶瓷复合涂层。采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析了粉末、涂层与摩擦磨损表面的显微结构和物相组成,并研究了TiB2-50Ni涂层和304不锈钢基材的高温摩擦磨损性能。结果 HVOF制备的复合涂层截面呈现明显的层片结构,涂层厚度、孔隙率、显微硬度、表面平均粗糙度及界面平均结合强度分别约300.8 μm、2.3%、766.1HV、2.3 μm及22.6 MPa。高温环境下,304不锈钢基材摩擦系数波动大,且随环境温度升高,其磨损率急剧增加,而TiB2-50Ni涂层的摩擦系数及磨损率波动较小。当环境温度达600 ℃时,涂层磨损率为(2.73±0.01)×10–5 mm3/(N?m),约为304不锈钢基材磨损率（(11.07±0.01)×10–5 mm3/(N?m)）的1/4。高温环境下,TiB2-50Ni涂层的磨损机理是磨粒磨损、粘着磨损和氧化磨损。结论 HVOF所制备TiB2-50Ni复合涂层受摩擦环境温度影响较小,具有优异的耐高温摩擦磨损性能。     

钛合金微弧氧化/有机硅转化复合涂层的制备与高温性能

为提高钛合金的高温抗氧化性能,采用微弧氧化法和有机硅转化法在TA15合金表面制备出微弧氧化/有机硅转化复合涂层。采用XRD、SEM、EDS等方法分析涂层的组织结构,并评价涂层在700℃时的高温氧化行为。结果表明:微弧氧化涂层主要由锐钛矿相和金红石相Ti O2组成,涂层表面存在直径约5μm的微孔,但涂层内层致密。微弧氧化涂层表面的有机硅转化层主要由Ce O2、Si C、Al和Al_2O_3相组成,厚度约为20μm;微弧氧化涂层与有机硅转化涂层之间无明显界线,界面结合良好。在700℃长时间高温氧化20 h后,TA15合金的氧化增重为0.5875 mg/cm2,微弧氧化涂层的增重为0.2513 mg/cm2,而复合涂层显著改善抗氧化性能,增重仅为0.0506 mg/cm2。700℃至室温热冲击50循环后,复合涂层没有发现剥落,显示出良好的抗热震性能。     

Ti65合金磷酸盐涂层抗高温氧化性能研究

目的通过表面涂层提高高温钛合金Ti65的抗高温氧化性能。方法采用喷涂法在Ti65合金基体上制备以磷酸铝为粘结剂、Al和Al/SiC为填料的两种磷酸盐抗高温氧化复合涂层。研究Ti65合金和涂层样品在650℃准等温、静态空气条件下的氧化动力学行为。用XRD和SEM/EDS分别对涂层样品氧化前后的物相组成、组织形貌和微区成分进行表征分析;用电子探针(EPMA)分析涂层样品的元素分布情况。结果650℃抗高温氧化实验结果表明,磷酸盐涂层样品的准等温氧化动力学曲线均符合抛物线规律,两种涂层样品的抛物线氧化速率常数kp分别为3.922×10^-2、1.768×10^-2 mg/(cm^2·h^1/2)和2.48×10^-2、3.385×10^-4 mg/(cm^2·h^1/2),均小于Ti65合金,氧化增重显著降低。以Al/SiC为填料的磷酸铝涂层的抗氧化性能最好,氧化1000 h,质量增加0.20 mg/cm^2,约为Ti65基体氧化增重(1.13 mg/cm^2)的1/6。微观分析结果表明,两种磷酸盐涂层样品在650℃准等温氧化后,涂层与基体形成扩散层,生成TiAl3金属间化合物,涂层表面均保持完好,没有裂纹和孔隙,有效阻止了氧元素向Ti65基体的扩散,保护基体不受氧化。结论磷酸盐涂层能有效阻止650℃温度下氧向Ti65合金基体的扩散,具有优异的抗高温氧化性能。     

材料阻尼及ZA合金阻尼性能的研究现状

综述材料的阻尼特性及ZA合金阻尼性能的机制测量方法与研究现状。     

High-Temperature Corrosion Resistance

The approaches which are currently used to develop high-temperature corrosion resistance in alloys are briefly described by considering oxidation, mixed gas, and hot corrosion degradation processes. These approaches are compared to those used to develop high temperature corrosion resistance in ceramics, and future trends that may be expected to be followed to obtain high temperature corrosion resistance are also reviewed.     

Aqueous Corrosion Resistance

In effect, all engineering materials are subject to some form of environmental degradation. Further, today’s technology demands materials that are capable of performing under increasingly hostile circumstances (i.e., fusion reactors, high-temperature batteries, MHD channels, etc.). In some cases, suitable materials are not currently available. Although much is currently known (in an empirical sense) regarding the design of materials for corrosion resistant service (e.g., stainless steels), a capacity for designing from first principles and producing new materials on an atomic level is emerging. Before introduction into service situations, the chemical stability of these materials must first be examined.     

Crack Growth Resistance

Materials design and development for resistance to stress corrosion cracking depends upon an understanding of the crack-growth mechanism. The factors controlling stress corrosion cracking may be classified as environmental, material and mechanical. This overview examines the state of the art in stress corrosion cracking and reviews such considerations as phenomenological influences, material chemistry and microstructure, mechanical factors. Also explored are materials design and future considerations.     

球墨铸铁抗腐蚀性和抗生长性研究

汽车排气歧管工作在高温环境中,要求其材料具有更加优异的性能。制备了两组不同化学成分的球墨铸铁试样,对它们的铸态组织与构成进行了研究。利用电化学综合测试系统测试了Na Cl溶液中球墨铸铁的腐蚀电流和电位;研究了球墨铸铁试样在不同工作温度下的增长情况。实验与分析结果表明,高镍球墨铸铁的抗腐蚀性能和抗生长性能均优于高硅钼球墨铸铁,更加适合作为汽车排气歧管材料。     

材料的抗磨损与抗汽蚀性能试验研究

用失重法研究颗粒浓度,旋转速度,液体介质对杂质泵过流部件材料磨损与汽蚀的影响,通过12种材料对比试验,探索硬度与磨损,韧性与汽蚀之间的关系。结果表明,含Cr,W,Mo的材料硬度高,抗磨损性能好,含Ti,Ni,Al的材料韧性高,抗汽蚀性能好;既有高硬度,又有良好韧性的材料抗磨蚀性能好;材料的抗磨性与材料本身的硬度有关;材料的抗空蚀性与材料本身的塑性,韧性和强度有关。     

不锈钢堆焊层抗磨损腐蚀性能的实验研究

对材料为16Mn钢的连轧机底座的磨损机理进行讨论.在16Mn钢表面进行电弧堆焊1Cr13不锈钢和等离子堆焊铁镍合金粉末,并对堆焊材料进行磨损和抗腐蚀实验.通过分析其磨损量及磨损形貌,得到堆焊层的抗磨损和腐蚀性能,从而寻找出连轧机底座修复的材料和方法.     

超高温陶瓷材料抗热冲击性能及抗氧化性能研究

研究了多种强韧化方法以提高超高温陶瓷材料抗热冲击性能,包括碳化硅晶须增强增韧、石墨软相增韧和氧化锆相变增韧。同时,还研究了碳化硅含量对超高温陶瓷材料的抗氧化性能影响。研究结果表明：碳化硅晶须和氧化锆的添加显著提高了材料的抗热冲击临界温差,而石豢软相的引入对抗冲击临界温差的影响不大,但显著提高了裂纹扩展阻力和强度保持率。高SiC含量超高温陶瓷材料在1800℃以下具有的优异的抗氧化性能,在更高的温度下,高与低的SiC含量对超高温陶瓷材料的抗氧化性能均不利,通过优化材料的组分以降低材料表面温度是提高超高温陶瓷材料的抗氧化性能的一个非常有效的途径。     

超高铬抗磨损耐腐蚀铸铁的研制及应用

本文介绍了研制的超高铬白口铸铁的成分、组织、性能及其工艺，并简介了它在耐腐蚀耐磨损工况下的应用情况。     

热喷涂高温抗氧化耐磨损涂层的研究

为研究涂层的耐磨损性能与高温抗氧化性能,制备一种低成本的NiCoCrAlYW粉末,与已经产业化的CoCrAlYTa粉末进行比较.对2种粉末进行了XRD、SEM、EDS分析,自制粉末颗粒呈块状,颗粒度为180~320目.用等离子喷涂工艺制备涂层,自制NiCoCrAlYW粉末的沉积效果比商品粉末好.对2种涂层进行了组织形貌分析、XRD物相检测及能谱分析.在高温抗氧化、DTA/TG热重差热分析实验中,2种涂层表现出良好的抗氧化性.在磨损实验中,自制粉末喷涂涂层的磨损率与商品粉末制备的涂层比较接近.在硬度检测中,CoCrAlYTa涂层显微硬度为800HV 左右,NiCoCrAlYW涂层的显微硬度低于前者,但是不影响其耐磨损性能.