钛合金表面等离子喷涂热障涂层性能的研究

用等离子喷涂法在钛合金（Ti6Al4V）表面制备NiCrAlY＋（ZrO2＋Y2O3）陶瓷热障涂层。用XRD、SEM检测了涂层的金相组织、结构及形貌。对喷涂前后的试样在600℃进行了高温氧化实验,给出了氧化动力学曲线。结果表明．钛合金经等离子喷涂处理后表面形成陶瓷热障涂层且与基体结合紧密,涂层的厚度约为210um。所形成的热障涂层显著地提高了钛合金的高温抗氧化性能．降低了氧化速率,致密的氧化膜对继续氧化有阻碍作用。     

微弧离子沉积阻燃涂层对TC11钛合金力学性能的影响

为使阻燃涂层早日在我国航空发动机上得到应用,在提高涂层阻燃性能的同时,研究涂层对基体力学性能的影响十分必要。文中采用微弧离子表面改性技术在TC11钛合金基体上制备阻燃涂层,研究阻燃涂层对钛合金拉伸性能、压缩性能、蠕变性能及裂纹扩展速率的影响。结果表明,采用微弧离子表面改性技术在TC11基体上制备的阻燃涂层主要由TiC2、W2C及Ti组成,涂层结构致密,与基体结合良好。涂层试样规定非比例延伸强度、抗拉强度以及断面收缩率有轻微降低,降低幅值约为基体抗拉强度5%左右;断后延长率基本无变化,弹性模量随测试温度提高逐步下降,试样抗压强度增大,400℃高温蠕变性能变好,常温裂纹扩展速率降低。综合分析表明,在钛合金基体上制备阻燃涂层后,试样整体力学性能变化幅值小于5%,符合航空发动机部件强度设计要求。     

TC4钛合金表面Cr2AlC涂层的制备及高温氧化行为

目的为提高钛合金在高温条件下的服役性能,探索Cr_2AlC MAX相涂层对TC4钛合金高温氧化行为的影响。方法采用低温反应直流磁控溅射技术再经后续退火处理的方法,在TC4钛合金基体表面制备高纯度的Cr_2AlC MAX相涂层。利用X射线衍射仪、拉曼光谱仪、扫描电子显微镜和能谱仪,分析了Cr_2AlC涂层试样和TC4钛合金经750℃静态空气恒温氧化前后的相结构、组织形貌和组分,并采用分析天平测定了TC4钛合金和Cr_2AlC涂层试样在750℃静态空气中氧化后的氧化动力学曲线。结果经750℃空气中氧化10 h后,TC4钛合金表面形成厚度达13μm的疏松团絮状TiO_2和Al_2O_3混合物氧化膜。而Cr_2AlC涂层表面能够形成以α-(Al,Cr)2O3为主的致密氧化膜,可有效阻止氧元素向内扩散。Cr_2AlC涂层试样在750℃空气中氧化90 h后的氧化增重仅为无涂层TC4钛合金在750℃空气中氧化10 h后的6.6%。结论 Cr_2AlC涂层具有优异的抗高温氧化性能,能够明显提高TC4钛合金的使用温度,使其氧化增重速率大幅降低。     

Ti-Al合金表面热喷涂铝涂层的抗高温氧化性

利用火焰热喷涂在Ti-Al合金表面喷涂铝涂层,通过金相显微镜、扫描电镜（SEM）观察及显微硬度测试等方法研究了铝涂层在850 ℃下的高温抗氧化性能。结果表明,涂层基体界面处平直,结合较好,主要为机械结合;在氧化过程中由于Al和Ti之间的相互扩散,形成了冶金结合的扩散层。高温氧化后,扩散层硬度明显提高,有涂层试样氧化速率明显低于无涂层的试样,其高温抗氧化性能好。     

C/C复合材料预氧化处理对其SiC-ZrC-ZrB_2涂层抗氧化性能的影响

为了实现C/C复合材料氧化防护,对材料表面进行900℃、5 min的预氧化处理,然后应用包埋法在C/C复合材料表面制备SiC-ZrC-ZrB_2涂层。研究预氧化处理对材料微观结构、抗氧化性能和弯曲力学性能的影响。结果表明:预氧化试样涂层与基体间形成嵌入式过渡层结构,材料抗氧化性能得到改善,经1500℃静态氧化4h和8 h后,质量损失率分别为5.73%和10.88%。材料抗氧化性能提升的主要原因是界面的"钉扎效应"和过渡层减小涂层与基体间的热应力。预氧化涂层试样氧化前后弯曲性能增强,经1500℃静态氧化2 h和4 h后,强度保持率分别为104.86%和71.70%,均高于未预氧化涂层试样的。氧化后材料内部结构受损更少以及陶瓷相的增韧作用是预氧化试样弯曲力学性能提升的主要原因。     

MOSi2涂层的组织结构与高温抗氧化性能

采用包渗法在Nb-10W合金基体上制备MoSi2涂层,测试了涂层试样的1 600℃静态抗氧化和室温至1 600℃循环抗氧化性能,分析了硅化过程中涂层的形成机理、涂层表面和截面的形貌以及氧化后涂层成分与结构变化。采用包渗法制备的硅化物涂层是通过反应扩散形成的,该涂层为复合结构:MoSi2相主体层;以NbSi2相为主、并含少量Nb5Si3相的两相过渡区;Nb5Si3相扩散层;该涂层结构表现出良好的高温抗氧化和抗热震性能;Si的扩散是通过空位的反应流动实现的,空位在主体层与两相过渡区界面处聚集成微孔带,氧化后微孔带宽度增加;致密的低硅化物扩散层能有效地阻止裂纹向基体扩展。     

Ni基合金高温抗氧化陶瓷涂层的制备及性能表征

为提高Ni基合金的高温抗氧化能力,采用陶瓷粘结相与Cr2O3制成料浆,在1300℃熔烧制备一层高温抗氧化陶瓷涂层.结果表明,该陶瓷涂层结构致密,与基体结合牢固,抗热震性能良好.涂层试样在1100℃空气中连续100h抗高温氧化实验表明:陶瓷涂层展现出良好的抗高温氧化能力.     

钛合金表面激光熔覆AlCoCrFeMoVTi高熵合金涂层的摩擦磨损和高温抗氧化性能

为提高钛合金的摩擦磨损和高温抗氧化性能,采用激光熔覆技术在Ti6Al4V(TC4)钛合金表面制备了近等原子比的AlCoCrFeMoVTi高熵合金(HEA)涂层。借助X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等分析了涂层的物相组成和显微组织;利用HDX-1000维氏硬度仪测试了熔覆层显微硬度;通过UMT-3摩擦磨损试验机和GSL-1400X型管式电阻炉分别测试了HEA涂层的摩擦磨损性能和高温抗氧化性能。结果表明,HEA涂层主要由面心立方(fcc)、体心立方(bcc)二元共晶相组成;HEA涂层最高显微硬度HV0.2为10 990 MPa,是基体TC4的3.29倍;涂层摩擦系数为0.31,磨损体积为1.79×10~(-4)mm~3,分别为基体的59.62%和12.01%;在800℃恒温下氧化50h后,HEA涂层的氧化增重为1.49 mg,仅为基体的16.37%。激光熔覆高熵合金AlCoCrFeMoVTi涂层能显著改善Ti6Al4V钛合金的摩擦磨损和高温抗氧化性能。     

微弧离子沉积阻燃涂层及其性能

采用微弧离子表面改性技术在TC11合金表面制备阻燃涂层,采用扫描电镜、透射电镜、XRD等方法分析了阻燃涂层组织及物相,采用“钛火”液滴法试验平台测试了TC11钛合金在300～700 ℃之间的燃烧参数,验证了同等试验条件下带有阻燃涂层TC11钛合金试样在300～700 ℃之间的阻燃有效性. 结果表明,制备的阻燃涂层主要由TiZr非晶相组成,涂层致密,与基体为冶金结合,700 ℃以内具有一定的阻燃性能,分析阻燃涂层的阻燃机理主要为涂层吸收能量,减小基体对热量的吸收,同时阻止钛合金与氧接触机制来阻燃.     

高Cr含量镍基合金涂层的电弧喷涂制备及其抗氧化性能研究

目的提高高温环境下电厂设备及构件的抗高温氧化性能。方法采用电弧喷涂工艺在Q345钢表面制备高Cr含量镍基合金涂层,对涂层在750℃条件下的抗氧化行为与氧化机理进行了研究,并与未喷涂涂层的Q345钢基体的氧化行为进行了对比分析。结果 750℃高温循环氧化增重试验表明,涂层试样的氧化动力学曲线呈抛物线型,经过非线性拟合,符合抛物线方程ΔW=2.51t0.22,而无涂层基体试样的氧化动力学曲线趋于直线式增长。对氧化前后的涂层试样进行扫描电镜和X射线衍射分析显示,高温下涂层表面生成了连续的Cr_2O_3、NiO等氧化物以及具有尖晶石结构的NiCr_2O_4,这些相均匀致密地分布在涂层中,能够有效地阻碍氧原子侵入基体,抑制氧化过程的持续进行。结论采用电弧喷涂方法在Q345钢表面制备的高Cr含量镍基合金涂层,在高温下表现出良好的抗氧化性能,可有效提高Q345钢制构件的使用温度和工作寿命。