TiAl合金表面涂层技术研究现状

TiAl合金由于其密度低,比强度和比刚度高,是航空航天工业理想的新型高温结构材料.室温塑性差的问题已通过添加合金元素和显微组织调控等手段基本得到解决,进一步提高其高温抗氧化和耐磨性能已成为需要重点研究的问题.表面涂层技术为这一问题的解决提供了一条有效的途径,为此,综述了国内外TiAl合金表面涂层技术的研究现状,重点介绍了激光技术和热喷涂技术及其应用,并展望了TiAl合金表面涂层技术的发展趋势.     

TiAl基金属间化合物表面涂层研究进展

TiAl合金具有优异的高温力学性能,可以作为Ni基高温合金的轻量化替代材料,但氧化和磨损等行为限制了TiAl合金的高温服役时间,不利于工业化应用。通过在TiAl合金表面沉积涂层,可以使材料兼具基体的力学性能和涂层材料的表面性能,以提高TiAl合金适应不同服役环境的能力,进而拓展其应用范围。列举了TiAl合金使用的涂层材料应具有的性质;介绍了常见涂层的制备方法;以涂层成分分类,分别总结了不同涂层体系的研究现状,并展望了制备工艺和涂层性能的发展趋势。     

冷喷涂制备TiAl_3-Al复合层及其抗高温氧化性能

为了提高γ-TiAl合金的抗高温氧化性能,采用冷喷涂技术在γ-TiAl合金基体上喷涂纯Al层后进行热扩散处理,制备了厚约250μm的TiAl3-Al复合涂层,研究了该涂层在950℃下的长时间高温氧化行为,用X射线衍射仪(XRD)分析了复合涂层的相组成,用场发射电子显微镜研究了其形貌,用电子探针分析了其成分。结果表明:冷喷涂纯Al层致密,存在少量微裂纹和微气孔;TiAl3-Al复合涂层和基体之间生成了TiAl3相,TiAl3与Al的界面有空洞;γ-TiAl合金高温氧化70 h即失重,氧化产物为TiO2和Al2O3的混合物;TiAl3-Al复合涂层进入稳态氧化阶段后,增重缓慢,遵循近抛物线规律,高温氧化1 000 h后涂层仍完好,氧化产物主要为Al2O3相,还有微量的TiO2及钛氮化合物;TiAl3-Al复合涂层提高了γ-TiAl合金的抗高温氧化性能。     

发动机用TiAl表面双辉等离子制备W-Mo合金层及其高温氧化行为

目前采用双辉等离子表面合金化技术在TiAl合金表面制备W-Mo涂层的研究不多。通过SEM与XRD等测试手段,研究双辉等离子表面合金化技术在TiAl基体表面制得的W-Mo合金涂层在780℃温度下的氧化行为。研究结果表明:W-Mo改性合金在初期氧化阶段快速氧化增重,经过100 h氧化后,试样增重5.2 mg/cm2,有效改善了TiAl基体的高温抗氧化性能。W-Mo合金涂层对氧气扩散起到阻碍作用,使TiAl基体抗高温氧化性能获得显著提升。氧化处理后合金涂层表面未发生改变,形成了致密、均匀的氧化膜层。TiAl基体经100 h氧化后表面氧化膜主要是一种柱状晶结构,TiAl基体氧化产物包括金红石型TiO2以及刚玉2种成分。     

TiAl合金复合韧化及其复合材料研究进展

TiAl合金具有低密度、高比强度及优异的高温性能等特点,成为航空航天领域极具发展潜力的轻质高温结构材料。然而,TiAl合金在室温下断裂韧性较低及800 ℃以上时热稳定性不佳等问题限制了该合金的应用,解决这些难题的重要方向之一是发展TiAl基复合材料。介绍了近年来国内外对TiAl基复合材料研究的进展情况,主要包括颗粒、连续纤维及改性涂层纤维增强增韧TiAl基复合材料的研究,并对未来TiAl基复合材料的发展方向提出展望。     

TiAl合金表面TiAlCrY/YSZ涂层高温长时间服役性能

TiAl合金具有低密度、高比强度的优异性能,是一种潜在的航空发动机用结构材料。TiAl合金的服役温度范围为700～900℃,在其表面制备高温热防护涂层可以进一步提高服役温度。本研究采用等离子喷涂技术在TiAl合金表面制备了新型TiAlCrY/YSZ涂层,并与传统的NiCrAlY/YSZ热障涂层进行高温长时间服役性能对比研究。结果发现, TiAlCrY/YSZ涂层在1100℃空气环境中服役300 h保持完好,表现出良好的高温性能,而NiCrAlY/YSZ涂层在1100℃的服役寿命不足100 h。显微分析结果表明, TiAlCrY黏结层表面会形成一层连续且致密的TGO,其主要成分为Al2O3,与YSZ涂层的界面兼容性良好。并且TGO在1100℃空气环境中服役300 h后,厚度仍<8μm。以上研究表明,与传统NiCrAlY/YSZ热障涂层相比, TiAlCrY/YSZ更适合作为TiAl合金表面的高温热防护涂层。     

TiAl合金表面激光重熔等离子喷涂MCrAlY涂层研究

为了进一步提高TiAl合金表面等离子喷涂MCrAlY涂层的高温氧化性能,采用激光重熔工艺对涂层进行处理,研究了激光重熔对涂层微观组织及抗氧化性能的影响.用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)分析了涂层氧化前后的表面形貌、微观组织和相组成.结果表明:经过激光重熔处理后,涂层片层状组织得以消失,致密性提高,消除了喷涂层的大部分孔洞、夹杂等缺陷,同时使Al元素在涂层表面的重新分布,形成了Al的富集区;等离子喷涂MCrAlY层能显著提高TiAl合金的抗高温氧化性能,经过激光重熔后可进一步提高其抗高温氧化性能.     

TiAl合金热浸镀铝及热扩散处理后的镀层结构

为了提高TiAl基合金的抗高温氧化性能,采用热浸镀铝法和热扩散处理工艺在合金Ti-45Al-2Cr-2Nb-0.15B(原子分数,%)表面制备TiAl_3涂层.用XRD和SEM方法对涂层的结构和成分进行了分析.结果表明:TiAl合金经过热浸镀铝处理,表面生成了双相的富Al涂层,它由纯Al外层和TiAl_3内层组成;在550℃下,无论是在真空或者空气气氛中,进行扩散热处理,TiAl合金表面都形成了单相的TiAl_3涂层.     

TiAl基合金研究现状及进展

本文综述了TiAl基合金的研究进展,总结了该合金的发展历史及国内外研究应用现状,重点探讨了TiAl基合金在室温脆性、高温氧化行为和制备工艺方面存在的问题及改善措施。     

层板复合型TiAl基合金微层板的制备及组织性能研究

详细介绍了箔片热加工和电子束物理气相沉积(EB-PVD)在制备TiAl基合金微层板方面的特点及研究现状.重点讨论了EB-PVD制备TiAl基合金微层板的组织与性能,结果表明:TiA1基合金薄板的显微组织结构为非平直的柱状晶,亚结构为月牙形形貌;TiAl/Nb微层板中Nb层的显微组织形貌为粗大的等轴晶;TiAl/NiCoCrAl微层板中NiCo-CrA1层则主要由平直柱状晶结构的γ-Ni相组成.TiA1基合金微层板具有比TiAl基合金薄板更好的常高温力学性能,尤其是在750℃左右的高温环境中,TiAl/NiCoCrAl微层板的增韧效果最佳,伸长率高达72.2％;而TiAl/Nb微层板则表现出最好的高温综合性能,其高温抗拉强度高达443.1MPa,几乎与其室温时的抗拉强度持平.     

直接乙醇燃料电池阳极催化材料的研究进展

评述了直接乙醇燃料电池阳极催化剂研究过程中存在的主要问题，简述了DEFC阳极催化剂的电催化氧化反应机理，概述了目前研究的主要成就，并对今后直接乙醇燃料电池阳极催化材料发展方向进行了展望。     

合金元素对镁合金氧化性能的影响

概述了合金元素在镁合金抗氧化性能的作用.介绍了Ca、Be以及稀土元素对镁合金抗氧化性能的影响,并对相应的作用机理进行了分析.最后指出了合金化方法中存在的问题和发展方向.     

Photocatalytic Oxidation of N-Substituted p-phenylenediamines in TiO2 Dispersion

The photocatalytic degradation of N-substituted p-phenylenediamines (PPDs) was investigated in UV-illuminated TiO₂ dispersions under aeration condition. The photocatalytic oxidation of PPDs was compared with the chemical oxidation. The mechanism and kinetics of photocatalytic oxidation of PPDs is discussed.     

Effect of IR Irradiation on the Oxidation of Thin Cu–Ti Films on Si Substrates at Reduced Oxygen Pressure

The effect of IR irradiation on the low-pressure oxidation of thin Cu–Ti films grown on Si by magnetron sputtering is studied, and the phase composition of the films is determined before and after oxidation. The solid-state reactions involved are discussed, and a mechanism is proposed which accounts for the observed decrease in oxidation rate under IR irradiation.     

聚丙烯氧化过程的化学发光的研究EI

研究了不同光谱范围的聚丙烯氧化过程的化学发光动力学特性。研究表明,聚丙烯氧化过程的化学发光分属于两个光谱范围,有三个峰值过程。第一和第三个峰值过程在530到725nm光谱范围依次出现;第二个峰值过程仅在330到590nm光谱范围观测到;530到590nm光谱范围则可观测到所涉及的三个峰值过程。其中,第一个峰值过程与试样的氧化程度有关,第二和第三个峰值过程对应于自催化氧化反应。文中还讨论了聚丙烯氧化过程的化学发光机制。     

Oxidation and chromia evaporation of austenitic steel TP347HFG in supercritical water

The evaporation of protective chromia scales is expected to be a primary oxidation mechanism. An oxidation test of austenitic steel TP347HFG in supercritical water was carried out at 550 and 600°C under 25 MPa with a dissolved oxygen content of 2000 ppb. The results show that the protective chromia scale forms at the earlier stage and then disappears gradually with the increasing exposure time due to chromium evaporation in the presence of both dissolved oxygen and supercritical water. The effect of chromia evaporation on oxidation resistance of austenitic steels in supercritical water is discussed.     

真空热蒸发碲化镉薄膜的结构组成和光电性能研究

研究了真空热蒸发制备CdTe薄膜的光电性能以及微结构、化学组成和成膜机理。通过X射线衍射、透射电镜电子衍射、X光电子能谱和光、暗电导测试等分析手段,系统表述了薄膜的组成、结构、表面氧化与真空热蒸发工艺的关系。指出基板温度是决定CdTe薄膜组成和结构的关键参数,150℃左右制备的CdTe薄膜具有最佳光电性能和成膜质量。另外,对CdTe薄膜的氧化机制和成膜机理也进行了初步探讨。     

电化学改性PAN基碳纤维表面及其机理探析

表面处理是高性能碳纤维制备的重要环节之一. 采用原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱(XPS)和X射线衍射(XRD)等表征方法, 研究了改性聚丙烯腈（PAN）基碳纤维的表面状态, 探讨了电化学氧化法对碳纤维表面的改性机理. 研究结果表明, 在电化学的化学刻蚀作用下, 碳纤维表面薄弱外层被去除, 表面原有沟槽加宽加深, 表面粗糙度增大了1倍多;在电化学的化学氧化作用下, 碳纤维表面的活性官能团增多, (O1s+N1s)/C1s提高了9.7%. 并提出了电化学氧化同时改善了碳纤维的表面物理状态和表面化学状态的 “物化双效”机理.     

用气相反应法制备C/C复合材料的梯度SiC涂层

本文采用化学气相反应法（CVR）制备了C/C复合材料的梯度SiC涂层,对该梯度涂层的形成机理及抗氧化性能进行了试验研究.研究结果表明：Si渗入基体的速率对梯度涂层的形成产生直接的影响,当采用体密度较高的C/C基体时,得到了完整致密的梯度SiC涂层,生成的SiC为β-SiC,该涂层具有较好的高温抗氧化能力,在1500℃静态空气气氛中,氧化26小时后失重不超过2%.     

铝合金表面微弧氧化耐磨润滑涂层

介绍了铝合金表面微弧氧化技术的工艺过程、反应机理和结构特征。对应用微弧氧化技术制备具有润滑性能的高硬度耐磨、防腐蚀氧化铝涂层及其应用进行了初步探讨。