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Al_2O_3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、Ni_2Al_3、NiAl_3及TiAl_3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.     

溅射Al涂层对Ni基合金热腐蚀性能的影响

采用磁控溅射方法在镍基合金表面制备Al涂层并对部分试样进行真空扩散,研究其在900℃空气中涂敷25%NaCl+75%Na_2SO_4(质量分数)盐时的热腐蚀行为.采用SEM/EDX及XRD进行分析,结果表明:无涂层镍基合金形成了疏松、不完整的Cr_2O_3和NiO的混合氧化物,且发生了内硫化;具有Al涂层的镍基合金形成了完整的Al_2O_3和Cr_2O_3的混合氧化膜,并且氧化膜较薄,在一定程度上提高了合金的耐腐蚀性能;扩散退火后形成FeAl相,使涂层与基体具有更好的结合强度,腐蚀24 h后Al_2O_3膜保持完整,具有继续保护作用.     

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Ni_2Al_3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-Al_2O_3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.     

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.     

Al-Si共渗涂层对1Cr18Ni9Ti不锈钢氧化行为的影响

采用料浆法与真空扩散相结合的方法在1Cr18Ni9Ti不锈钢表面制备Al-Si渗层,并研究其在1 000℃空气中的氧化行为.利用带能谱的扫描电镜(SEM/EDS)对氧化产物的显微组织形貌进行观察与分析.结果表明:无涂层不锈钢在1 000℃空气中的氧化动力学曲线遵循直线规律,表面产生了疏松、不完整的氧化膜,且局部存在裂纹,与基体的黏结性能差,经EDS分析可知氧化膜的主要成分为Cr_2O_3以及Fe_2O_3等氧化物,抗氧化性能差.渗Al-Si涂层不锈钢在氧化前期比无涂层不锈钢氧化增重大,主要是由于产生了Al_2O_3保护性膜,氧化后期氧化增重明显降低,氧化动力学曲线呈现抛物线规律,并且产生了Al_2O_3保护性膜,厚度约为8μm,与基体的黏附性能好,可有效阻止氧化反应的进一步发生,提高不锈钢的抗氧化性能.     

一种含Ti镍基合金在950℃的恒温氧化行为

用热重分析法测定了氧化动力学曲线,并采用XRD和SEM/EDAX等手段,研究了一种镍基合金950℃的高温氧化行为。结果表明,在950℃氧化初期,合金的氧化质量增重较快,随着氧化时间延长,氧化质量增加的速率逐渐降低,氧化动力学曲线符合抛物线规律,氧化膜出现少量剥落。合金表面氧化膜由三层组成,外氧化层为TiO2,中间层氧化物为Cr2O3、NiCr2O4、CrTiO3和NiAl2O4,内氧化层氧化物为Al2O3.     

炮钢表面电火花沉积NiCrAlY涂层的氧化行为

针对火炮身管在服役过程中发生的内膛氧化现象,利用电火花沉积技术在炮钢表面沉积NiCrAlY涂层,研究NiCrAlY涂层在900℃空气中的氧化行为。采用不连续称重法测定涂层的氧化动力学曲线,利用SEM/EDS、XRD表征涂层氧化前后的微观形貌、成分与相组成。结果表明:涂层由Al_3Ni_2和γ-Ni组成,与基体形成牢固的冶金结合;涂层在900℃空气中氧化100h的动力学曲线符合抛物线规律,氧化100h增重仅为0.946 mg/cm~2,极大地提高了CrNi3MoVA钢基体的高温抗氧化性能;经900℃空气氧化100h后,涂层表面形成连续、致密、粘附性良好的θ-Al_2O_3和α-Al_2O_3氧化膜。     

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.     

TC4热浸铝高温氧化性能的研究

通过热浸铝和扩散退火在TC4合金表面制备钛铝合金复合涂层,研究该涂层在850℃和900℃的长时间高温氧化行为。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等技术手段,分析复合涂层在高温氧化前后的微观组织。研究结果显示,复合涂层分为中间层和扩散层,扩散层主要相是TiAl_3和少量Al_2O_3;热浸铝有效提高基体的高温氧化性,850℃循环氧化后试样表面形成一层Al_2O_3保护层,900℃循环氧化后试样表面形成一层由Al_2O_3和TiO_2组成的混合氧化物层。     

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TiAl_3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-Al_2O_3,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.     

K444铸造镍基高温合金的高温氧化行为

为了研究燃气轮机叶片材料K444铸造镍基高温合金的高温氧化性能,研究了K444铸造镍基高温合金800℃及850℃恒温氧化动力学及氧化机制.采用x射线衍射仪、扫描电子显微镜及能谱仪分析了K444合金氧化产物、氧化膜形貌及成分.结果表明：在实验条件下K444合金氧化动力学遵循抛物线规律.在高温氧化期间,K444合金表面氧化膜无明显剥落.氧化膜主要由Cr₂O₃组成,含有少量的NiCr₂O₄及TiO₂.氧化膜呈多层结构：外层较薄,膜质疏松,孔隙较多,是以TiO₂为主的不连续氧化物膜层;中间层是以Cr₂O₃为主的连续致密保护性氧化物膜层,其中含有少量的NiCr₂O₄及TiO₂;内氧化层以Al₂O₃为主.     

大气中熔融Zn/Al2O3陶瓷涂层界面反应机理分析

为了分析熔融Zn/Al₂O₃陶瓷涂层界面反应产物及其反应机理,在大气气氛中测定了熔融Zn/Al₂O₃陶瓷涂层的润湿角.通过扫描电镜（SEM）、x射线衍射仪（XRD）、能谱仪（EDS）等手段,分析了润湿表面及断面组织形貌、润湿后Al₂O₃陶瓷涂层表面相结构及其微区成分.结果表明：熔融Zn/Al₂O₃陶瓷涂层的润湿角较大,约为138°,随着润湿时间的延长,润湿角减小到约131°,并基本保持不变;熔融Zn/Al₂O₃陶瓷涂层在润湿过程中,界面处产生了物质迁移和成分变化,生成3ZnO47Al₂O₃、4ZnO11Al₂O₃和ZnO/Al₂O₃等类似尖晶石结构的锌铝化合物.这表明熔融Zn/Al₂O₃陶瓷涂层间发生了反应性润湿.     

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.     

等离子喷涂Al2O3p/NiCrBSi涂层组织与性能

为了研究粉末结构对复合材料涂层组织与性能的影响规律,采用双路送粉方法、高能球磨团聚粉末及包覆混合粉末等离子喷涂制备Al₂O_3p/NiCrBSi 复合材料涂层.利用激光共聚焦扫描显微镜（LCSM）、扫描电子显微镜（SEM）、场发射扫描电子显微镜（FESEM）、x 射线衍射仪（XRD）及冲蚀磨损试验机等研究了涂层的微观组织和抗冲蚀磨损性能.结果表明,复合材料涂层主要由αAl₂O₃、γAl₂O₃、γNi、Ni₃B、CrB、Cr₂B、M₇C₃和M₇C₃相组成, Al₂O₃增强体颗粒分布于基体层片间或层片内.粉末结构对涂层的组织与性能具有明显的影响,采用包覆混合粉末制备的Al₂O_3p/NiCrBSi 复合材料涂层结构致密,具有更高的抗冲蚀磨损性能.     

304N不锈钢表面电弧喷涂复合涂层高温氧化防护机制

为了延长奥氏体不锈钢部件在高温环境下的工作寿命,采用电弧喷涂方法在304N不锈钢表面制备45CT/Al复合涂层,对复合涂层试件进行1 100℃×350 h的连续氧化实验,考察其高温氧化行为,通过研究复合涂层的微观组织变化,探索其高温防护机制.实验结果表明,复合涂层以两种方式为304N不锈钢基体提供有效的高温氧化保护.一方面保证在涂层体系中具有足够的Al、Cr元素,在涂层外表面形成以Al2O3为主的氧化物防护层,阻止氧化介质的向内侵入;此外,在复合涂层下的基体金属中形成层状分布的AlN扩散阻挡层,延缓复合涂层体系中Al、Cr抗氧化元素的质量分数减少,使复合涂层保持持久的高温氧化防护能力.     

熟料溶出二次反应过程中Al_2O_3损失动力学机理

为了分析熟料溶出过程的二次反应机理,对该过程中Al2O3损失动力学进行了详细的研究.采用DY8型低压群釜进行熟料溶出实验,分别用EDTA容量法和硅钼蓝比色法分析溶液中Al2O3和SiO2的质量浓度.根据给出的动力学方程,得到铝酸钠溶液中Al2O3、Na2CO3和NaOH质量浓度对该反应的级数分别为0.94、0.03和0.14.该结果表明,导致SiO2进入铝酸钠溶液和由此带来的Al2O3损失主要是熟料中硅酸钙与NaAl(OH)4相互作用的结果,而NaOH和Na2CO3的贡献则相对较小.在此结论的指导下进行了熟料高浓度溶出实验,实验结果表明,合理地调控影响因素可使熟料高浓度溶出过程二次反应得到有效控制.     

Al-Y-Fe合金玻璃形成能力及其热稳定性

为了分析Al-Y-Fe三元合金的玻璃形成能力和热稳定性,采用熔体急冷法制备了Al(100-2x)YxFex(其中x=3,4,5,6,7,8,9)、Al89Y5Fe6、Al88Y5Fe7和Al87Y5Fe8合金条带.利用x-射线衍射(XRD)及透射电子显微镜(TEM)表征了急冷态和部分晶化后条带的结构,运用示差扫描量热仪(DSC)分析了合金的玻璃转变和晶化行为.结果表明,Al88Y6Fe6、Al84Y7Fe7、Al89Y5Fe6和Al88Y5Fe7可以形成完全非晶合金;Al88Y5Fe7非晶合金280℃等温退火30 min析出纳米尺寸Al晶体,370℃等温退火30 min Al晶体发生进一步长大并有金属间化合物析出.     

Fe-Ni-Al合金在900℃时的氧化行为研究

为了提高Fe-Ni合金的抗氧化性能,采用熔铸法制备了50Fe-40Ni-10Al三元合金,采用增重法研究了其在900℃空气中的高温氧化行为.利用XRD、SEM和EDS对氧化膜进行了表征.结果表明:氧化过程满足抛物线规律;经过开始时的快速氧化后,在氧化膜底部生成了一层连续完整的Al2O3膜,阻止了Al的内氧化及其他金属的氧化,氧化速度显著降低;氧化产物以Fe2O3、Fe3O4为主,含有少量的Al2O3以及尖晶石型氧化物AlFe2O4;Fe2O3和Al2O3形成了固溶体;氧化进行过程中Al2O3的含量逐渐上升.所得合金具有良好的抗氧化性能,基本满足作为惰性阳极材料的要求.     

氧化物活性剂增加镁合金熔深机理

为了研究活性剂对TIG焊焊接电弧形态的影响,采用单组分氧化物活性剂(Cr2O3、TiO2)进行AZ91D镁合金直流TIG焊接,由关系曲线得出Cr2O3和TiO2活性剂的最佳涂覆量分别为2.52和2.65 mg/cm2.采用高速摄像技术对A-TIG焊焊接电弧形态进行拍摄和记录,得到了涂覆单一活性剂的焊接电弧形态,并分析了电弧形态的变化机理.对比电弧形态照片可以发现:当无活性剂作用时,焊接电弧呈现出锥形;当有活性剂作用时,电弧呈现出收缩状态,且TiO2使电弧收缩的效果最为明显,Cr2O3次之.通过理论分析认为,电弧收缩理论和阳极斑点理论是氧化物活性剂增加熔深的主要机理.