一种可内生Al2O3扩散障的δ-Ni2Al3-Cr2O3/ Ni-Cr2O3涂层体系

通过对Ni-Cr₂O₃复合镀层620 ℃部分渗铝制备了δ-Ni₂Al₃-Cr₂O₃/Ni-Cr₂O₃涂层体系。Cr₂O₃颗粒在渗铝的过程中和Al反应生成更为稳定的Al₂O₃。1000 ℃恒温氧化20 h后发现,铝化物涂层和复合镀层内掺杂的Cr₂O₃颗粒完全转化为Al₂O₃,并在铝化物涂层/Ni镀层界面自发形成了一层Al₂O₃富集层,该富集层起扩散障作用,阻碍铝化物涂层因互扩散所致的退化。     

一种可内生Al_2O_3扩散障的δ-Ni_2Al_3-Cr_2O_3/Ni-Cr_2O_3涂层体系

通过对Ni-Cr2O3复合镀层620℃部分渗铝制备了δ-Ni2Al3-Cr2O3/Ni-Cr2O3涂层体系。Cr2O3颗粒在渗铝的过程中和Al反应生成更为稳定的Al2O3。1000℃恒温氧化20 h后发现,铝化物涂层和复合镀层内掺杂的Cr2O3颗粒完全转化为Al2O3,并在铝化物涂层/Ni镀层界面自发形成了一层Al2O3富集层,该富集层起扩散障作用,阻碍铝化物涂层因互扩散所致的退化。     

CeO2颗粒含量和尺寸对铝化物涂层和基体互扩散行为的影响

研究发现,在铝化物涂层中添加活性元素（Reactive Element,简称RE）,例如钇,铪,锆,铈及其氧化物,可以显著提高涂层的抗氧化性能。本文通过在Ni基体电沉积纳米CeO2颗粒（15-30 nm）含量~0,~1,~2,~3 wt. %和微米CeO2颗粒（5 μm）含量~1 wt. %的Ni-CeO2复合镀层并对其进行部分渗铝,制备了不同CeO2颗粒含量和尺寸掺杂的δ-Ni2Al3/Ni涂层体系。将以上CeO2掺杂的铝化物涂层在1000 °C真空退火不同时间,研究CeO2颗粒含量和尺寸对铝化物涂层和基体互扩散行为的影响。退火结果表明,纳米CeO2颗粒的添加可有效减轻δ-Ni2Al3/Ni涂层体系的退化,而且随着CeO2颗粒含量的增加,其对互扩散的抑制作用明显增强;但微米CeO2颗粒的添加对涂层和基体的互扩散几乎没有影响。这是因为CeO2颗粒含量和尺寸会影响高温过程中铝化物/Ni镀层界面处CeO2富集层的形成,该富集层可作为扩散障,阻碍铝化物涂层和基体的互扩散。     

模拟高温海洋环境中铝化物/搪瓷复合涂层腐蚀行为研究

对镍基高温合金GH4169基体先采用包埋渗铝工艺制备铝化物涂层,随后在渗铝涂层表面喷烧搪瓷涂层,得到了渗铝+搪瓷复合涂层.该涂层外层由搪瓷涂层组成,厚度约为40 μm;中间层为渗铝涂层,厚度约20μm,主要为Ni2Al3相,搪瓷涂层和渗铝涂层结合良好;内层为互扩散区,厚度约为3μm.分别考察了搪瓷+渗铝复合涂层、渗铝涂...     

超音速火焰喷涂Ni-CeO2复合涂层的数值模拟及耐磨耐腐蚀性能

超音速火焰喷涂因其制备的涂层具有优异性能而被航空航天、石油化工等领域广泛使用，其工艺参数较为复杂且对涂层质量具有重要影响，但对其制备Ni基涂层的工艺参数选择及涂层性能研究相对较少。采用数值模拟的方法对超音速火焰喷涂Ni基涂层进行模拟，并对焰流与粒子特性进行分析；利用模拟指导试验，在316L不锈钢基体上成功制备Ni-CeO₂复合涂层；对复合涂层组织形貌及耐磨耐腐蚀性能做进一步研究。研究结果表明：当氧气煤油比等于3，注入颗粒粒径在20～80μm时，喷涂工艺最优；在添加CeO₂后，复合涂层的耐磨性能耐腐蚀性能均得到提升，且当CeO₂含量为1 wt.%时，涂层硬度最大，摩擦因数最低，其摩擦因数相较于基体降低了39.8%，相较于Ni基涂层降低了22.2%，其耐磨性能相较于Ni基涂层提升了62.5%。探究了超音速火焰喷涂工艺参数对喷涂系统状态的影响，分析了添加CeO₂在复合涂层中的作用，对超音速火焰喷涂Ni-CeO₂复合涂层具有引领与推动作用。     

超音速火焰喷涂NiCoCrAlY/Al2O3-10%B4C涂层的制备及抗氧化性能研究

目的 提高金属/陶瓷体系高温固体润滑耐磨涂层的抗氧化性能。方法 采用离心喷雾造粒、高压氢还原镀镍和固相合金化技术,制备包覆型NiCoCrAlY/Al₂O₃-10%B₄C复合粉体,并采用超音速火焰喷涂技术在镍基高温合金上沉积复合涂层材料,通过SEM和XRD研究粉体和涂层的显微结构和物相组成,通过马弗炉研究涂层在高温下的氧化性能。结果 Al₂O₃-B4C颗粒表面均匀包覆着一层厚度为2～3μm的NiCoCrAlY合金。超音速火焰喷涂NiCoCrAlY/Al₂O₃-10%B₄C复合涂层结构致密,孔隙率仅为0.45%±0.05%,涂层与基体结合良好。涂层和粉体的主晶相均为Ni的固溶体、α-Al₂O₃相和B4C相,涂层衍射峰强度比粉体有所降低。在850℃氧化96 h后,涂层表面生成了一层连续的灰色物质,其厚度为1～3μm,经EDX分析,其主要元素组成为O、Ni、Al和Cr,说明主要...     

CeO2含量对激光熔覆Ni45A+TiC复合涂层组织和性能的影响

目的提高模切刀具刃口层硬度和耐磨性，使刃口层内部组织无缺陷。方法以Ni45A-Ti C-Ce O₂为熔覆材料，采用激光熔覆技术在AISI 1045钢表面制备不同含量稀土氧化物复合涂层。通过测试，分别研究不同含量Ce O₂(质量分数0%～5%)对熔覆层物相组成、显微组织、显微硬度和耐磨性能的影响规律。结果添加Ce O₂后，熔覆层的物相主要包括Ti C、Ni₃Fe、Cr₇C₃、Cr₂₃C₆等，少量Ce O₂的加入未改变熔覆层内主要相的生成，在Ce O₂的质量分数为5%的条件下，在熔覆层中观测到Ce₂O₃相。当Ce O₂的质量分数为2%时，Ni45A-Ti C-Ce O₂复合涂层表面无渣、无裂纹、润湿角较小、宏观形貌最好，从表面到与基体结合处涂层的显微组织无枝晶，组织得到明显细化，Ti C...     

双脉冲电沉积纳米晶Ni-CeO2复合镀层的微观结构及其高温抗氧化性能

在超声波振荡环境下,用双脉冲电源在Watt-Ni电解液体系中电沉积了纳米晶Ni CeO₂复合镀层,采用E-S:EM,TEM和XRD对镀层的形貌,微观结构及相组成进行分析;通过循环氧化增重曲线和DSC曲线,比较研究了纯Ni镀层和NiCeO₂复合镀层的高温抗氧化性能与热稳定性.结果表明,超声波振荡能有效抑制纳米颗粒在镀液中的团聚;添加20 g/L CeO₂,可使Ni晶粒细化;在873 K空气中退火处理2 h,复合镀层中的CeO₂沿裂纹扩展间隙处析出并形成含有稀土元素的弥散相,可起到钉扎晶界和阻止热裂纹萌生的作用.晶界作为Ni的快速扩散通道,促进稀土弥散相沿晶界析出并形成连续的致密氧化膜,能有效抑制O与Ni原子在氧化膜中互扩散,从而降低镀层的氧化速率.通过测定不同升温速率下镀层DSC曲线的吸热峰对应温度,由Kissinger方程求得Ni CeO₂复合镀层中Ni晶粒长大的表观活化能为243.3 kJ/mol,明显高于纯Ni的晶粒长大表观活化能（159.2 kJ/mol）,吸热峰对应温度也较纯Ni镀层提高约130 K,因此Ni-CeO₂复合镀层具有更高的热稳定性.     

Ni-CeO2纳米复合镀层的摩擦磨损性能

采用复合电镀技术,通过向普通电镀溶液中加入平均粒度约为10 nm的CeO2颗粒的方法在Ni基上制备了Ni-CeO2纳米复合涂层. XRD和SEM/EDAX分析结果表明,CeO2纳米颗粒均匀分布在Ni纳米晶中,由于纳米CeO2颗粒的加入,Ni-CeO2纳米复合涂层的择优取向由单Ni镀层的 (200)变为 (111),在镀层中起弥散强化作用的CeO2同时细化了基体Ni的晶粒尺寸,使得与单Ni镀层相比,Ni-CeO2纳米复合镀层表现出了更高的硬度、低的摩擦系数和更好的耐磨性能.     

粉末包埋渗铝与气氛渗铝对P92钢650℃饱和蒸汽氧化行为的影响

表面渗铝技术可以在不改变基体材料力学性能的基础上显著提高基体的抗高温蒸汽氧化性能。 利用低温粉末包埋和气氛渗铝两种方法在 P92 钢表面制备了铝化物涂层,并结合氧化增重法、扫描电镜观察及 XRD 分析,研究了两种工艺下铝化物涂层的 650 ℃饱和蒸汽氧化行为。 结果表明:P92 钢抗氧化能力不足,生成了由外层疏松层瘤状富铁氧化物与表面氧化膜下方内氧化物 FeCr₂O₄ 组成的双层结构氧化膜,外层富铁氧化膜在氧化 300 h 后发生剥落;低温包埋渗铝所得涂层为 β-FeAl 层,氧化 500 h 后试样表面形成极薄的保护性 α-Al₂O₃ 氧化膜(<0. 2 μm);气氛渗铝涂层为单层 Fe₃Al 结构,氧化 500 h 后试样外表面形成了 Fe₃O₄₊Fe₂O₃ 氧化膜,厚度为 1. 3 μm,靠近涂层表面生成单层连续 Al₂O₃ 氧化膜。 采用低温包埋和气氛渗铝均可提升 P92 钢的抗蒸汽氧化能力。     

特殊形貌的PANI/CeO2的电化学制备

采用恒电位法,以石墨箔为工作电极,通过聚苯胺（PANI）和二氧化铈（CeO₂）的电化学共沉积,制备了PANI/CeO₂复合膜.利用SEM,TEM和电子衍射（EDP）观测了PANI/CeO₂复合膜的形貌和结构,利用Fourier变换红外光谱（FTIR）研究了PANI/CeO₂复合膜的组成.利用循环伏安法研究了PANI/CeO₂复合膜的电化学行为.研究了电化学沉积条件对PANI/CeO₂复合膜形貌的影响.结果表明,在1.1 V（vs SCE）进行PANI与CeO₂的电化学共沉积时,由于苯胺电化学聚合和CeO₂电化学沉积过程中均释放一定量的H⁺,PANI/CeO₂复合膜以"羊角"形貌存在;而0.8 V电化学沉积的复合膜则以纳米颗粒形式存在."羊角"形的PANI/CeO₂复合膜上形成很多上部宽大、底部稍窄的楔形空间,有利于客体粒子进入复合膜深处与活性组分充分接触,提高性能.复合膜的FTIR谱上出现了PANI的典型振动吸收,循环伏安测试结果表明复合膜主要呈现PANI的电化学性能.     

GH738合金表面Al-Si渗层的制备及其抗氧化行为

采用热扩散法在GH738合金表面制备出Al-Si渗层。通过X射线衍射仪(XRD),扫描电镜(SEM),能谱仪(EDS)分析了Al-Si渗层形貌、厚度、物相组成和元素分布;采用显微维氏硬度计测定了渗层的硬度;采用静态增量试验方法,在1200℃,对Al-Si渗层试样和GH738镍基合金基体进行了100 h的恒温抗氧化性能测试。结果表明,Al-Si渗层厚度可达120μm,渗层为明显的双层结构,外层为Al-Si层,内层为互扩散层;渗层物相组成主要为NiAl和Ni₂Al₃以及少量Cr₃Si;渗层表面硬度达到900 HV0.1左右,约为基体的3.5倍;Al-Si渗层氧化动力学曲线满足抛物线规律,氧化速率常数为0.0987 mg²·cm^-4·h^-1,表面形成比较致密的Al₂O₃保护膜,其高温抗氧化性能较基体提高了约5倍。     

特殊形貌的PANI/CeO2的电化学制备

采用恒电位法,以石墨箔为工作电极,通过聚苯胺（PANI）和二氧化铈（CeO₂）的电化学共沉积,制备了PANI/CeO₂复合膜.利用SEM,TEM和电子衍射（EDP）观测了PANI/CeO₂复合膜的形貌和结构,利用Fourier变换红外光谱（FTIR）研究了PANI/CeO₂复合膜的组成,利用循环伏安法研究了PANI/CeO₂复合膜的电化学行为.研究了电化学沉积条件对PANI/CeO₂复合膜形貌的影响.结果表明,在1.1 V（vs SCE）进行PANI与CeO₂的电化学共沉积时,由于苯胺电化学聚合和CeO₂电化学沉积过程中均释放一定量的H⁺,PANI/CeO₂复合膜以"羊角"形貌存在;而0.8 V电化学沉积的复合膜则以纳米颗粒形式存在."羊角"形的PANI/CeO₂复合膜上形成很多上部宽大、底部稍窄的懊形空间,有利于客体粒子进入复合膜深处与活性组分充分接触,提高性能.复合膜的FTIR谱上出现了PANI的典型振动吸收,循环伏安测试结果表明复合膜主要呈现PANI的电化学性能.     

X80管线钢钝化膜在各种高浓度NaHCO3溶液中的电化学行为

采用动电位极化曲线、恒电位极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)、Mott-Schottky分析等电化学方法研究了X80管线钢在各种高浓度的NaHCO₃溶液中形成钝化膜的电化学行为。结果表明, X80管线钢钝化膜的稳定性和耐蚀性会受到NaHCO₃溶液浓度的影响。钝化膜电化学性质随HCO₃^-浓度升高而降低;内层Fe₃O₄的厚度不随HCO₃^-浓度变化,推测其形成与成膜电位有关;内外膜层厚度比随HCO₃^-浓度的升高而增大,钝化膜的稳定性和耐蚀性主要受外层γ-Fe₂O₃的影响。根据点缺陷(PDM)理论的分析认为,NaHCO₃溶液浓度升高时钝化膜稳定性和耐蚀性的降低与溶液电导率的升高和HCO₃^-在缺陷点处吸附作用的增强有关。     

CLAM钢表面铝化物涂层的制备与铅液相容性研究

目的探索铝化物涂层的制备工艺,研究其是否能有效抑制铅液对CLAM钢的腐蚀。方法用配制的渗剂对CLAM钢进行包埋渗铝,并通过随后的热扩散和原位氧化处理,在CLAM钢表面制备铝化物涂层,研究不同渗铝时间和热扩散时间对涂层厚度的影响。通过静态氧化试验和铅液腐蚀试验,分别评价铝化物涂层的抗氧化性能及其与铅液的相容性,采用XRD、SEM和EPMA分析涂层的相组成以及铅液腐蚀前后的微观形貌和元素分布。结果包埋渗铝+热扩散+原位氧化处理制备的铝化物涂层主要由约30μm的FeAl相层和约70μm的α-Fe(Al)固溶体层组成。在热处理过程中,由于Al和Fe的互扩散现象,涂层中的Fe-Al相依次经过了Fe₂Al₅、FeAl₂、FeAl、Fe₃Al和α-Fe(Al)的转变。在600℃空气中静态氧化120 h后,铝化物涂层试样氧化质量增量为0.028 mg/cm²,比CLAM钢的氧化质量增量降低了1个数量级,铝化物涂层使CLAM钢的氧化动力学曲线由直线规律转变为抛物线规律。经550℃铅液腐蚀600、1800 h后,铝化物涂层的腐蚀质量增量分别为0.058、0.077 mg/cm²,仅约为CLAM钢的1/120。CLAM钢表面产生了疏松多孔的铁氧化物层,而铝化物涂层没有发生明显的腐蚀,但是腐蚀1800 h后,随着表面铝含量的不断消耗,Al₂O₃层厚度逐渐减小。结论铝化物涂层具有良好的抗氧化性能及与铅液的相容性,能够有效抑制铅液对CLAM钢的腐蚀。     

Low friction composite coating of CrxSiy/MoS2 on steel

The manufacture of the system tool steel/intermediate layer of Cr_xSi_y/low friction MoS₂ film was achieved by r.f. magnetron sputtering. The substrate material was X100CrMoV51 with a surface roughness of R_z<100 nm and average roughness of R_a<10 nm. The intermediate layers of Cr₃Si, CrSi, and CrSi₂ varied in film thickness between 150 and 300 nm, and the MoS₂ film was 300 or 600 nm thick. The films, deposited without a substrate heating, were amorphous, as shown by X-ray diffraction, and homogeneous in chemical composition (determined by secondary ion mass spectrometry and Auger electron spectroscopy). The Cr_xSi_y films corresponded in chemical composition to that of the target material but the low friction MoS_1.86 film (examined by ESMA) was understoichiometric. The oxygen content was below the detection limit of less than 5 at.%, as is shown in the Auger electron spectroscopy measurements. The tribological pin-on-disk experiments were carried out with ceramic, cemented carbide, stainless steel and with coated steel as the pin material. These experiments showed a significant effect of the chemical composition of the intermediate layer on the tribological behaviour of the multilayer film. The pin-on-disk tests were carried out under the following standard conditions: load, 5 N; feed, 0.1 m s^-1; temperature, 22°C; relative humidity 40%. The layer system Cr₃Si/MoS₂ showed the best values, with the disk undergoing 5000 rev and the pin covering a sliding distance of 9 m. These values decreased with increasing silicon content in the intermediate layer. Thinner films yielded the same relationships with smaller absolute values. The friction coefficients μ are independent of the film thickness: 0.05 for MoS₂, 0.07 for CrSi₂/MoS₂, 0.09 for CrSi/MoS₂ and 0.1 for Cr₃Si/MoS₂.     

奥氏体化过程中热冲压钢Al-Si镀层的组织演化

利用差示扫描量热仪、场发射电子探针和激光共聚焦显微镜研究了22MnB5热冲压钢奥氏体化过程中Al-Si镀层的组织演化。镀层板升温过程中,Al-Si镀层在570 ℃左右熔化;由于温度较低,Al、Fe、Si原子的扩散受到Fe₂SiAl₇阻挡。当温度升到610 ℃左右时,扩散到镀层的Al原子增多,使得Fe₂Al₅进一步生长;Si原子向基体和镀层外表面扩散,由于Fe₂Al₅溶解Si原子能力弱,因此在Fe₂Al₅晶界处形成一层沉淀物FeSiAl₂,其余的Si原子就扩散在镀层表面形成Fe₂SiAl₇。750 ℃时,Al原子扩散到基体中形成了Fe₃Al;镀层中的Fe原子增加使Fe₂Al₅和FeAl₂不断生长;由于Fe₂Al₅和FeAl₂相中Si原子的溶解度低,因此会在晶界处形成Fe₃SiAl₅沉淀物;与Fe₂Al₅、Fe₃SiAl₅、Fe₃Al相比,FeAl₂相的生长速度更快,所占Al-Si镀层整体体积最大,这是因为FeAl₂正交晶格中沿c轴的高空位率(30%)导致了FeAl₂相的生长动力学更强。     

Structure of Y3TaNi6+xAl26: a filled-up substitution variant of the BaHg11 type

The crystal structure of Y₃TaNi_6+xAl₂₆ (refined composition Y₄TaNi_6+[7]Al_20+[6]) was determined by single-crystal X-ray diffraction (λ(Mo K) −0.71073 A. μ −17.827 mm¹, F(000) = 700, T = 293 K, wR = 0.015 for [8] unique reflections). This new quaternary aluminide crystallizes with a cubic structure. Pearson code cP49-12.85, (221) Pm-3m-ji'gdba, a = 8.3600(1) Å. V = 584.28(2) Å, Z = 1, M₁ = 1510.25, D_x = 4.292 mg mm¹. The structure of Y_xTaNi_6+xAl₂₆ is filled-up substitution variant of the BaHg₁₁ structure type with one additional atom site, partly occupied (around 15%) by Ni atoms, located at the centre of a cube formed by Al atoms. Distinct atom coordinates were refined for Ni and Al atoms on a site for which mixed occupation (approximately 50% Ni/50% Al) was found. The Ta atoms centre regular Al atom cuboctahedra, and the Y atoms 20-vertex polyhedra, formed by Al and Ni atoms, similar to those observed in CeMn₄Al₈ and YbFe₂Al₁₀.