CeO2对Ti-Al渗层组织和抗高温氧化性能的影响

采用浆料包渗法,以TiO2粉为渗Ti源,纯Al粉为还原剂,NH4Cl作为活化剂,Al2O3为惰性添加剂,蛋白质(鸡蛋清)为粘结剂,在Cu表面预先镀Ni随后表面浆料包渗Ti-Al,制备Ti-Al共渗层。研究CeO2氧化物对Ti-Al渗层的组织和氧化性能影响。结果表明:渗剂中添加CeO2氧化物后,渗层组织由Ni-Ti金属间化合物为主转变为Ni-Al金属间化合物为主,包渗过程由渗Ti为主转变为渗Al为主;Ti-Al渗层氧化增重由纯铜的1/10降低到1/28,氧化产物为TiO2、Al2O3和少量的NiO,氧化层致密,没有明显的裂纹和空洞出现,改善了抗高温氧化性能。     

CeO2对渗Si层组织和耐磨性能的影响

采用料浆包渗法,以SiO2粉为Si源,纯Al粉为还原剂,NaF和NH4Cl作为复合活化剂,Al2O3为惰性添加剂,蛋白质(鸡蛋清)为粘结剂,在Cu表面预先镀Ni层随后900℃、12h表面渗Si,制备渗Si层.分别研究了CeO2和Al粉含量对渗Si层组织和摩擦性能的影响.结果表明:当铝粉含量20％时,CeO2含量由3％增加到6％,渗层组织为Ni2Si+ NiSi相;当CeO2含量6％时,铝粉含量由20％增加到30％,渗层组织变化过程:Ni2Si+ NiSi→NiAl→Ni2Al3相,包渗过程由渗硅向渗铝转变;两种渗层的最小摩擦系数都约为纯铜的1/5.     

CeO_2对纯铜表面料浆包渗Cr-Al渗层组织和耐磨性能的影响

采用浆料包渗法,以Cr2O3粉为渗Cr源,纯Al粉为还原剂,NH4Cl为活化剂,Al2O3为惰性添加剂,蛋白质(鸡蛋清)为粘结剂,在纯Cu表面预先镀Ni,随后表面浆料包渗Cr、Al,制备Cr、Al共渗层;研究稀土氧化物CeO2含量对Cr、Al渗层显微组织和耐磨性能的影响。采用SEM和XRD测定渗层的表面形貌和结构。结果表明:添加稀土氧化物CeO2后,渗层表面显微组织产生明显变化,颗粒由大变小,渗层变致密,组织由单一的Ni(Cr、Al)固溶体转变为由Ni3Al相和固溶体混合组成;随着稀土氧化物CeO2含量的增加,固溶体中Cr含量先增后减,渗层的摩擦因数先降后升,最小摩擦因数为纯铜的1/3。     

铜表面Ni2Al3涂层高温抗氧化性能与组织转变研究

以铜为基体,采用电镀镍和浆料包渗铝法制备出Ni2Al3渗层.研究了900℃下空气中不同氧化时间,Ni2Al3渗层的高温抗氧化性能与组织转变行为.结果表明:经电镀Ni及随后800℃×12h浆料包渗铝,可在铜表面获得厚度为250μm、物相单一的致密Ni2Al3渗层.900℃氧化实验过程中,氧化时间在100h内,渗层表面X射线衍射分析中,没有Al2O3相衍射峰产生,Ni/Ni2Al3界面的Ni2Al3,相首先转变为NiAl相,并且NiAl相随时间延长而增厚;超过150h后,在渗层中Al2O3相出现衍射峰,同时Ni2 Al3相全部转变成NiAl相.在高温氧化过程中渗层无明显剥落现象,到250h时渗层仍具有良好的抗高温氧化性能,渗层表面由NiAl相和Al2O3相组成.     

浆料包渗温度对Cu基体Ni镀层表面渗铝组织和性能的影响

采用浆料包渗法在Cu基体Ni镀层表面渗铝，制备出了Ni2Al3金属间化合物渗层，研究了包渗温度对渗层组织、厚度、扩散系数和显微硬度的影响。结果表明：在600-900℃渗铝12h，均形成了单相Ni2Al3金属间化合物渗层。随着温度升高，Ni2Al3晶粒尺寸增大，渗层厚度和扩散系数增加，显微硬度降低。     

CeO2对Cr-Al渗层组织和高温氧化性能的影响

采用浆料包渗法,以Cr2O3,粉为渗Cr源,纯Al粉为还原剂,NH4Cl作为活化剂,Al2O3,为惰性添加剂,蛋白质(鸡蛋清)为粘结剂,在Cu表面预先镀Ni随后浆料包渗Cr、Al,制备Cr-Al共渗层.研究了稀土氧化物CeO2对Cr-Al渗层的组织和氧化性能影响.结果表明:渗剂中添加CeO2氧化物后,渗层组织由Cr、Al的固溶体为主转变为Ni3Al金属间化合物和固溶体两相混合;与不加稀土氧化物相比,改性后渗层氧化增重由纯铜的1/6降低到1/11,氧化产物为Cr2O3、Al2O3和少量的NiO,氧化层致密,没有明显的裂纹和空洞出现,改善r铜表面抗高温氧化性能.     

Ni-Al金属间化合物合成机理的研究

采用粉末冶金法以铝粉和镍粉为原料合成NiAl和Ni3Al金属间化合物粉体,对Ni-Al金属间化合物及相关反应进行了热力学计算,并对不同的反应阶段进行了动力学分析,总结出Ni-Al金属固相反应过程的机理。实验结果表明,Ni-Al金属固相反应生成物形成的顺序为NiAl3→Ni2Al3→NiAl→Ni3Al。Ni粉和Al粉原子配比为1︰1的物料,在750℃左右反应可以获得结晶完整纯度较高的NiAl粉体,反应温度超过铝熔点温度时,升高温度对反应产物的成分影响不大;Ni粉和Al粉原子配比为3︰1的物料,在1 200℃左右反应可以获得结晶完整纯度较高的Ni3Al粉体,提高反应温度有利于提高Ni3Al的转化率。     

TC4合金表面TiB2强化TiAl3复合渗层的组织形成及耐磨性能

目的 在TC4钛合金表面制备扩散渗层以提高其耐磨性能.方法 采用包埋渗的方法,首先对TC4合金样品进行950～1100℃下4～8 h渗B,然后再进行950～1100℃下4 h渗Al制备TiB2强化TiAl3复合渗层.通过分析复合渗层的组织结构、表面粗糙度、硬度和磨损率等,结合对包埋渗B和Al过程的热力学分析,阐明TiB2强化TiAl3复合渗层的组织形成机理和耐磨性能.结果 采用包埋渗的方法,可在TC4钛合金表面制备厚度约37～108μm的TiB2强化TiAl3复合渗层,其表面粗糙度约为5.485～9.320μm.复合渗层由硼化物相和Ti-Al金属间化合物相组成,TiAl3层为复合渗层的主体,硼化物主要分布在复合渗层的表层区域,形成TiB2连续层或弥散分布于TiAl3层最外部.通过调整渗Al的温度和时间可调控复合渗层中硼化物的形态和分布.室温干摩擦条件下,TiB2强化TiAl3复合渗层与GCr15对磨时磨损率最低为2.65×10–5 g/(N·m),较相应渗B层可最多降低约75.0％.结论 可采用扩散渗的方法,在TC4钛合金表面实现TiB2强化TiAl3复合渗层的可控制备,复合渗层表现出了比渗B层更优异的耐磨性能.     

铜基体上渗铝层的高温抗氧化性能和组织变化(英文)

以铜为基体,采用电镀镍和浆料包渗铝法,在800°C渗铝12 h制备出组织为Ni2Al3的单相渗层。采用SEM、XRD和光学显微镜,研究在1000°C下空气中氧化25~250 h,Ni2Al3渗层的高温抗氧化性能与组织转变行为。结果表明:Ni2Al3渗层在1000°C氧化250 h后,氧化增重分别为纯铜和镍镀层的1/15和1/2。氧化时间在25 h内时,渗层表面仍有Ni2Al3相;氧化50 h后,出现NiAl相;当氧化时间增加到100 h时,Ni2Al3相完全转变为NiAl相。当氧化到250 h时,渗层仍具有良好的抗高温氧化性能。     

钛合金Ti6Al4V表面渗钼层的摩擦磨损性能

利用双层辉光离子渗金属技术在钛合金Ti6Al4V表面进行合金化，形成均匀、致密、厚度为9．4μm的钛钼合金渗层。表面硬度提高3倍左右，达到1050Hκ。采用球盘磨损试验机考察了钛合金Ti6Al4V表面渗钼层和Ti6Al4V钛合金的摩擦性能，得出该合金表面渗Mo后虽然摩擦因数略微增大，但耐磨性提高100余倍；通过对磨损形貌的分析可知，表面渗Mo合金层磨损机制主要表现为粘着及少量微切削。     

Formation and Characterization of Titanium Modified Aluminide Coatings on IN738LC

Up to now, the aluminide coatings used to protect industrial components at high temperature and corrosive environments have been modified by Pt, Cr, Si and Ni. In this investigation, aluminide coatings were modified by titanium and the microstructural feature and formation mechanism were evaluated. The coatings were formed on a Ni-based superalloy(IN738LC) by a two stage process including titanizing at first and aluminizing thereafter. Pack cementation titanizing performed at temperatures 950℃ and 1050℃ in several mixtures of Ti, Al2O3 and NH4Cl. At the second stage,aluminum diffused into surface of the specimens by an industrial aluminizing process known as Elcoatl01(4 hrs at 1050℃C). The modified coatings were characterized by means of standard optical microscopy, scanning electron microscopy,energy dispersive spectroscopy and X-Ray diffraction methods. The results show that Ti in the coatings is mainly present in the form of TiNi and Al67CrsTi25. Titanium modified coatings grew with a mechanism similar to simple aluminizing; this includes inward diffusion of Al from the pack to the substrate and then outward diffusion of Ni from the substrate to the coating. The advantages and characteristics of this two-stage modified coating is discussed and the process parameters are proposed to obtain a coating of optimum microstructure.     

结晶器铜板表面耐磨纳米复合镀层的制备及性能

目的提高连铸坯质量,延长结晶器的服役时间,节约铜资源。方法采用纳米复合镀技术在结晶器铜板表面制备了Ni/Al_2O_3纳米复合镀层,并通过扫描电镜(SEM)观察了复合镀层表面形貌。采用单因素变量法研究了镀液中纳米Al_2O_3添加量、阴极电流密度及镀液温度等对纳米复合镀层显微硬度的影响。对结晶器铜板表面的纯Ni镀层和纳米复合镀层进行了摩擦磨损实验。结果在结晶器铜板表面制备出了高硬度、耐磨损的纳米复合镀层。随着镀液中纳米颗粒添加量的增加,镀层的硬度先升高后降低,且当纳米颗粒添加量为40 g/L时,复合镀层的显微硬度达到最大值384HV。因镀液中纳米颗粒的存在,随着电流密度和镀液温度的变化,纳米复合镀层的硬度变化不大。在相同的摩擦磨损条件下,纳米复合镀层和纯Ni镀层的摩擦系数分别约为0.41和0.7,纳米复合镀层的磨损量约为纯Ni镀层的1/2。结论在Ni基镀层中加入纳米Al_2O_3材料,能显著地提高复合镀层的硬度、耐磨损性能。     

Effect of compositions on the microstructure and properties of plasma clad NiAl coating

NiAl intermetallic coating was in-situ synthesized by the plasma cladding process. The effect of atomic ratio of Ni to Al atoms 1 (coating 1), 2 (coating 2) and 3 (coating 3) on the microstructure and mechanical properties of plasma clad was studied by combining microstructural analysis and wear-resistant test. The obtained results indicated that the microstructure of the synthesized NiAl coating was compact and uniform in addition to few porosities and the NiAl coating well metallurgically bonded with the substrate. Coating 1 is mainly composed of NiAl and the solid solution γ-(Fe,Ni) phases. Coating 2 contains of NiAl, Ni₃Al and γ-(Fe,Ni). Coating 3 is mainly composed of Ni₃Al, γ-(Fe,Ni) and NiAl. Coating 3 has excellent wear-resistance property owing to high hardness and low friction coefficient. Ni3Al phase has great influence on wear-resistance property of coating 3. The main wear mechanism of coating 1 is multi-plastic deformation wear and adhesion wear. Grain abrasion is the main wear mechanism of coating 3. The main wear mechanism of coating 2 is grain abrasion and partly adhesive wear.     

纯铜表面氩弧熔覆TiB2/Ni复合涂层组织及耐磨性能

通过氩弧熔覆技术在纯铜表面制备TiB₂增强 Ni 基复合涂层,以改善其耐磨性能. 将钛粉、硼粉和镍粉在球磨机中充分混合,采用氩弧熔覆技术将纯铜表面预置粉末熔化制备出陶瓷颗粒增强镍基熔覆层. 采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜分析涂层的物相及涂层中陶瓷颗粒相的组成、分布及结构,利用显微硬度仪和摩擦磨损试验机测试涂层的显微硬度和耐磨性能. 结果表明,熔覆层物相主要包括γ(Ni, Cu)和TiB₂;陶瓷颗粒增强相弥散分布于熔覆层中,其中颗粒相TiB₂以六边形存在,熔覆层内部与基体界面处均无缺陷产生;熔覆涂层具有较高的显微硬度,当(Ti+B)质量分数为10%时,涂层显微硬度高达781.3 HV,与纯铜基体对比,熔覆层显微硬度提高约11.7倍;在相同磨损条件下,随(Ti+B)质量分数的增加,熔覆涂层的摩擦系数及磨损失重先减小后增大;氩弧熔覆原位自生TiB₂陶瓷颗粒增强镍基熔覆层可显著提高纯铜表面的耐磨性能.     

Layered structure of Ni-Al multi-layered metal-intermetallic composites fabricated by in-situ reactions

Systematical experiments were done at five temperature levels: 500℃, 630℃, 900℃, 1000℃ and 1100℃ to illuminate the layer structure of the multi-layered metal-intermetallic composites of Ni-A1 system that were fabricated by a previously reported simple and cost-effective method. The analysis of back scattering photos and XRD examination of specimens reveal that the look like single compound layer is composed of several different components. The primary phase produced during reaction is Ni2Al3 and there exists a like two-phase field between NiAl3 and Ni2Al3. The high temperature phases like NiA1 and Ni3Al are also found at low temperature. The results indicate that the key driving force of in-situ reaction is not temperature, but the atom concentration.     

Ti和Al反应的动力学分析

以Ti粉、纯Al和钛纤维为原料,采用压力浸渗法研制了Tif+Tip/Al复合材料,利用XRD和SEM测试分析了复合材料的相组成和显微组织,利用EDX测试分析了不同反应温度下纤维周围反应层中Al的浓度分布。计算了Ti和Al间的扩散系数,确定了扩散系数与温度和成分的变化规律,求出扩散激活能。结果表明,随着反应温度的升高,纤维周围的反应层厚度逐渐增大,各相的互扩散系数逐渐增大,各相的扩散激活能存在如下关系:Q_(Ti_3Al)〉Q_(TiAl_2)〉Q_(TiAl)〉Q_(TiAl_3)。     

Al2O3-TiO2对铝合金表面激光熔覆NiAl涂层组织性能的影响

目的 进一步提高6061铝合金表面的硬度、耐磨性。方法 应用脉冲Nd:YAG激光器在6061铝合金表面制备了NiAl合金涂层和NiAl/Al2O3-TiO2复合涂层。通过SEM、X射线衍射仪系统研究了Al2O3-TiO2陶瓷相添加对NiAl熔覆层组织形貌、成分分布、物相组成的影响。利用HVS-1000硬度测试仪及HSR-2M高速摩擦磨损机,对熔覆层硬度分布及耐磨性进行测试分析。结果 Al2O3-TiO2陶瓷颗粒加入使涂层宏观成形质量明显提高,表面平整光滑、波纹均匀,熔覆层枝晶间距减小,组织结构明显细化。与NiAl熔覆层相比,在NiAl/Al2O3-TiO2复合涂层中,具有较高硬度的Al3Ni、Al3Ni2硬质相含量增大。同时,高硬度Al2O3和良好韧性的TiO2、NiTi金属间化合物在复合涂层内部形成。NiAl/Al2O3-TiO2复合涂层的显微硬度平均可达650HV0.2,相比NiAl涂层提高了300HV0.2;磨损体积仅为铝合金基体的1/9,相比NiAl涂层降低了35%。干摩擦条件下,NiAl/Al2O3-TiO2复合涂层的犁削、剥落现象显著降低。结论 在细晶强化、硬质相弥散强化及良好韧性的NiTi金属间化合物共同作用下,6061铝合金表面硬度和耐磨性得到显著提高。     

激光熔覆NiCoCrAlY/HfB2复合涂层结构及高温摩擦学性能

利用激光熔覆技术在纯钛表面制备了NiCoCrAlY/HfB2复合涂层。用XRD和SEM分析了涂层的组成和组织结构,在SRV-IV微动摩擦磨损试验机上对涂层不同温度下的摩擦磨损性能进行对比测试,采用SEM和三维表面轮廓仪对磨损后试样、对偶球和磨屑的形貌进行了分析。结果表明:NiCoCrAlY/HfB2复合涂层主要组成为NiTi、HfB2、TiB2、Co3Ti、CrTi4和Hf3Ni7相,复合涂层与基材冶金结合,涂层晶体结构主要为块状晶。涂层的平均显微硬度约为850HV0.2,是基材硬度的4.25倍。在20℃、100℃、300℃和500℃摩擦测试温度下涂层的摩擦因数和磨损率随温度的升高而减小,复合涂层的磨损率在10-4～10-5 mm3/Nm数量级,具有较好的高温耐磨性能,涂层的磨损机制主要为磨粒磨损和黏着磨损。