镍基合金涂层抗热腐蚀性能和机理研究

采用增重法对铬含量分别为30％和43％两种镍基合金涂层在500,650℃和750℃下的热腐蚀行为进行了研究。并使用配有能量色散谱仪的扫描电镜以及X射线衍射仪等检测设备对涂层腐蚀产物的形貌、成分和相组成进行了分析。发现铬含量对镍基合金涂层的抗热腐蚀性能和机理有着重要的影响。铬含量为43％的涂层,在其腐蚀产物内层生成了连续的Cr2O3保护膜,可有效地抑制腐蚀反应的进程。     

新型高铬镍基合金涂层在SO2/O2气氛中的抗高温腐蚀性能

基于动力用煤在燃烧过程中产生的硫氧化物对电厂锅炉“四管”造成的腐蚀,采用20钢作为基体材料,对自行研制的新型高铬镍基合金（铬含量在40％以上）涂层和另一种传统的镍铬合金（Ni70Cr30)涂层在SO2／O2气氛中的高温腐蚀动力学规律进行了研究,并采用金相显微镜、配有能谱分析仪的扫描电镜以及X－ray衍射仪等对腐蚀产物的形貌和组成等进行了分析。结果表明,由新型高铬合金制备的涂层具有优良的抗硫氧化物腐蚀性能,适于作燃煤电厂锅炉“四管”的防护涂层材料。     

搪瓷涂层对Ti—24Al—12Nb—3V抗氧化及腐蚀性能的影响

研究了搪瓷层对Ti-24Al-14Nb-3V抗高温氧化及热腐蚀性能的影响,结果表明,在900℃下,由于搪瓷涂层具有较高的化学稳定性,且和Ti-24Al-14Nb-3V有比较接近的热膨胀系,大大改善了Ti-24Al-14Nb-3V抗恒温氧化及循环氧化性能,在850℃（Na,K)2SO4,虽然熔盐中的Na^ 与搪瓷涂层中的Ca^2 进行离子交换引起的搪瓷涂层少量减重,但它仍具有优异的抗熔融硫酸盐腐蚀能力,在850℃NaCl Na2SO4中,搪瓷涂层对Ti-24Al-14Nb-3V具有一定的保护作用,但是由于熔盐中的Na^2 与搪瓷涂层中的Ca^2 进行离子交换,和熔盐中的Cl^-对搪瓷涂层的腐蚀作用及对基材的点蚀作用,使其保护作用下降。     

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.     

搪瓷涂层对Ti-24Al-14Nb-3V抗氧化及热腐蚀性能的影响

研究了搪瓷涂层对Ti-24Al-14Nb-3V抗高温氧化及热腐蚀性能的影响.结果表明,在900℃下,由于搪瓷涂层具有较高的化学稳定性,且和Ti-24Al-14Nb-3V有比较接近的热膨胀系数,大大改善了Ti-24Al-14Nb-3V抗恒温氧化及循环氧化性能.在850℃(Na,K)2SO4中,虽然熔盐中的Na+与搪瓷涂层中的Ca2+进行离子交换引起搪瓷涂层少量减重,但它仍具有优异的抗熔融硫酸盐腐蚀能力.在850℃NaCl+Na2SO4中,搪瓷涂层对Ti-24Al-14Nb-3V具有一定的保护作用,但是由于熔盐中的Na+与搪瓷涂层中的Ca2+进行离子交换,和熔盐中的Cl-对搪瓷涂层的腐蚀作用及对基材的点蚀作用,使其保护作用下降.     

锅炉受热面3种电弧喷涂层的抗高温腐蚀性能与机理

为了提高锅炉受热面的抗高温腐蚀性能,在电厂锅炉常用的Q235钢板表面分别电弧喷涂了PS45,FeCrA l,4Cr13涂层,比较研究了3种涂层的抗高温腐蚀性能与机理。结果表明:随腐蚀时间的增加3种涂层的腐蚀增重均逐渐增大,开始阶段(0~20 h)腐蚀速度相对较高,20 h后涂层表面腐蚀生成的氧化膜对高温腐蚀起抑制作用,实现了对基体的防护,腐蚀速度出现了不同程度的减缓;PS45涂层中Cr含量最多,喷涂过程中更易形成连续致密和稳定性较高的Cr2O3保护膜,表现出比FeCrA l,4Cr13涂层更优异的抗高温腐蚀性能。     

稀土Y对激光熔覆Inconel 625合金抗高温氧化和热腐蚀性能影响

目的 分析稀土Y添加对激光熔覆Inconel 625组织和性能的影响规律,为严苛服役环境条件下的改性Inconel 625合金设计和制备提供借鉴。方法 采用真空气雾化工艺,制备含有0.1%(质量分数)Y的IN625-Y粉末,并使用激光熔覆工艺分别制备了IN625和IN625-Y的熔覆试样。对比研究二者在组织和力学性能上的差异,分析稀土Y添加对激光熔覆IN625试样表面氧化膜组成、抗高温氧化、模拟烟气及熔盐热腐蚀性能变化趋势的影响。结果 IN625合金和IN625-Y试样的显微组织主要由灰色富含Ni和Cr的γ-Ni基体相和枝晶组成,而IN625-Y试样晶粒组织更为细小,且有少量Laves相析出。IN625-Y和IN625试样的显微硬度分别为(268.8±3.1)HV0.3和(265.2±3.2)HV0.3,屈服强度、抗拉强度和延伸率分别从(430.1±20.8)、(753.2±19.1)MPa和(37.6±3.4)%,提升到(433.8±21.8)、(774.8±10.4)MPa和(39.2±1.1)%。激光熔覆IN625-Y试样的高温氧化增重和气氛熔盐条件下的热腐蚀增重速率均小于未添加稀土Y的IN625试样。结论 基于稀土Y添加对IN625熔覆组织的晶粒细化和洁净化作用,添加稀土Y能整体提升IN625试样的力学性能。激光熔覆IN625-Y试样表面能形成致密且稳定的Cr2O3氧化膜,具有更强的抗高温氧化性能,能更好地抵御SO2气体及NaCl/Na2SO4熔盐的热腐蚀。     

MCrAlY/搪瓷复合涂层的抗高温氧化及热腐蚀性能

研究了HVOF CoNiCrAlY和HVOF CoNiCrAlY／搪瓷复合涂层在900℃空气中氧化,以及850℃下75％NaCl 25％Na2SO4(质量分数,下同)熔盐中的腐蚀行为。结果表明：CoNiCrAlY涂层的抗热腐蚀能力由于NaCl的加入而受到严重影响,但CoNiCrAlY／搪瓷复合涂层在850℃的75％NaCl 25％Na2SO4中表现出良好的抗热腐蚀能力;在900℃的空气中,搪瓷层不但显著提高了CoNiCrAlY层的抗氧化能力,并且具有良好的粘附性,没有明显的剥落。     

锅炉"四管"粉芯喷涂丝抗高温氧化和热腐蚀性能的研究

针对锅炉"四管"防护问题,采用氧化增重、涂盐腐蚀增重和测量涂层表面硬度的方法,研究了3种新型粉芯喷涂丝的抗高温氧化性能、抗热腐蚀性能和涂层的硬度.结果表明,新型的粉芯喷涂丝具有良好的抗高温氧化和抗热腐蚀性能;涂层的抗高温氧化和抗热腐蚀性能随铬含量的增加而提高;其中GL1号喷涂丝在具有较好的抗高温氧化和抗腐蚀性能的同时,还具有相当高的硬度.     

真空预氧化对冷喷涂CoNiCrAlY涂层组织及热腐蚀性能的影响

利用冷喷涂技术制备CoNiCrAlY涂层,并对涂层进行真空预氧化处理。结合X射线衍射,扫描电镜,能谱分析和透射电镜等方法分析了CoNiCrAlY涂层真空预氧化前后的微观组织结构,并研究了喷涂态涂层和真空预氧化涂层在900℃的75%Na2SO4+25%NaCl(质量分数,下同)熔盐中的热腐蚀行为和机理。结果表明:冷喷涂CoNiCrAlY涂层呈纳米晶结构,含氧量为0.12%,孔隙率小于0.28%(体积分数)。真空预氧化处理改善了涂层粒子间的结合,使涂层更加致密,并在涂层表面生成厚约0.26μm连续、致密的α-Al2O3氧化膜;喷涂态涂层和真空预氧化涂层在热腐蚀150h后表面均生成了以α-Al2O3为主的致密连续氧化膜,保护了基体免受腐蚀破坏;真空预氧化处理有效减缓了S和Cl等元素向涂层内扩散的速率,使涂层的抗腐蚀性能提高了近一倍。     

镁稀土合金表面氧化铈-氧化钇稳定氧化锆涂层的耐高温及抗腐蚀性能

为提高镁稀土合金Mg-Gd-Y-Zr的耐高温和抗腐蚀能力,采用溶胶-凝胶法在该合金板表面制备了氧化铈掺杂氧化钇稳定氧化锆(CYSZ)的耐蚀涂层.X射线衍射和红外光谱等分析结果显示该涂层主要由CeO2-Y2O3-ZrO2等氧化物组成.析氢法和交流阻抗等电化学测试表明CYSZ涂层在5%NaCl溶液中比铬酸盐转化膜耐蚀性能更好,溶胶-凝胶膜贮藏和缓慢释放缓蚀剂显著增强了耐蚀涂层对基体镁合金板的耐盐水腐蚀能力.高温氧化动力学行为表明,在623 K时该膜对基体镁合金能够进行长时间保护.     

DZ40M合金表面纳米和垂直裂纹结构热障涂层的抗燃气热腐蚀性能

采用超音速火焰喷涂技术在定向凝固DZ40M钴基高温合金表面喷涂NiCrAlY金属粘接层,以纳米7YSZ团聚粉末为原料,分别利用大气等离子喷涂技术在粘接层表面制备了纳米结构和垂直裂纹结构7YSZ涂层,研究了高温合金基体和带涂层的基体在900℃下的燃气热腐蚀性能,分析了合金和涂层的燃气热腐蚀产物和过程。结果表明:两种结构热障涂层均大幅度提高了DZ40M合金的抗燃气热腐蚀性能,可避免基体在高温燃气热腐蚀中产生大量易剥离的腐蚀产物和氧化腐蚀孔洞;两种结构涂层在燃气热腐蚀后仍然保持完整并具有相近的燃气热腐蚀速率,垂直裂纹结构涂层中垂直于基体的贯穿裂纹在提高涂层应变容限的同时,并不会成为腐蚀介质快速渗入的通道。     

电弧离子镀TiAlN涂层的热疲劳及抗氧化性能

采用独立的高纯钛、铝靶,在TC4钛合金基材表面以电弧离子镀工艺沉积制备了TiAIN涂层.利用扫描电子显微镜(SEM)对比分析了钛合金基体和涂层热疲劳及氧化前后的表面形貌,利用能谱仪(EDS)分析了氧化前后的表面成分变化.结果表明,TRAIN涂层表现出很好的热疲劳抗力,显著改善了钛合金的高温抗氧化性.