电弧离子镀NiCrAlYSi涂层抗高温氧化行为

采用电弧离子镀技术,在镍基高温合金DZ22B表面沉积一层NiCrAlYSi抗高温氧化涂层。利用SEM、XRD、EDS和电子探针等,分析了涂层的微观形貌、组织结构、物相和元素分布规律。研究了涂层和基体在1050℃的静态空气环境中恒温氧化200 h的氧化动力学规律和抗氧化性能。结果表明:沉积态涂层致密均匀,无孔洞等明显缺陷。经热处理后,涂层发生了β-NiAl向γ'-Ni_3Al的转变,主要物相为γ'-Ni_3Al/γ-Ni、β-NiAl和α-Cr相。恒温氧化200 h后,与基体相比,平均氧化速度由0.096 7g/(m~2·h)降到0.0340g/(m~2·h),显著提高了基体的抗高温氧化性能。氧化初期,涂层表面形成了一层均匀致密的α-Al_2O_3保护层,阻止氧向涂层内部扩散,从而大大提高了抗氧化性能。氧化过程中,涂层与基体的界面处发生了元素互扩散现象;主要为Cr元素从涂层向基体的内扩散和Co、W和Y元素从基体向涂层的外扩散。     

电弧离子镀氮化铬涂层的高温氧化

利用电弧离子镀设备在1Cr11Ni2W2MoV不锈钢基体上沉积了CrN涂层，对涂层的抗氧化性能进行了研究。结果表明，CrN氧化生成Cr2O3，氧化反应激活能小于Cr和Cr2N的氧化反应激活能，具有低的氧化速率常数，抗氧化性能良好。氧化过程中发生CrN向Cr2N的相转变，涂层中大的压应力的存在对这一转变起了关键作用。     

电弧离子镀氮化铬涂层的高温氧化

利用电弧离子镀设备在1Cr11Ni2W2MoV不锈钢基体上沉积了CrN涂层,对涂层的抗氧化性能进行了研究.结果表明,CrN氧化生成Cr2O3,氧化反应激活能小于Cr和Cr2N的氧化反应激活能,具有低的氧化速率常数,抗氧化性能良好.氧化过程中发生CrN向Cr2N的相转变,涂层中大的压应力的存在对这一转变起了关键作用.     

两种电弧离子镀Ni-Co-Cr-Al-Si-Y涂层的高温氧化行为

采用电弧离子镀技术在镍基高温合金DD32上制备了两种不同Cr和Al含量的Ni-Co-Cr-Al-Si-Y涂层,分析了两种涂层的组织及结构,对比研究了两种涂层分别在1000和1100℃时的静态氧化行为和从1000℃到室温的循环氧化行为.结果表明:退火后两种涂层均由γ'/γ,β-NiAl以及少量α-Cr析出相组成,但Al含量高的Ni-Co-Cr-Al-Si-Y涂层含更多的β相.氧化过程中由于高Al涂层具有较多的Al储存相,在恒温氧化时能有效修复被破坏的氧化膜,在循环氧化时氧化膜不易开裂和剥落,在长时间氧化后仍能保持较高的Al含量,使得涂层能抵抗更长时间的高温氧化.     

NiCrAlY涂层对Ni基高温合金K17抗氧化性能的影响

采用电弧离子镀技术在铸造Ni基高温合金K17上沉积NiCrA1Y涂层，测定了K17合金和NiCrAlY涂层在900℃-1100℃的氧化动力学曲线。实验结果表明：K17合金和NiCrAlY涂层在不同温度静态空气中氧化动力学曲线基本符合抛物线规律。900℃和1000℃时，K17合金上沉积NiCrAlY涂层后，明显改善了合金的抗氧化性。1100℃时，涂层的保护作用不如900℃和1000℃，900℃氧化时，NiCrAlY涂层氧化膜由α-Al2O3和Cr2O3的组成；1000℃氧化时，氧化初期，NiO,Cr2O3和Al2O3 3种氧化物同时生成。随着氧化的进行，不仅氧化膜增厚，而且发生较复杂的反应，氧化膜的相组成发生变化。随着氧化温度升高，涂层和基体之间元素扩散加剧，Ti从基体扩散到涂层表面形成氧化物是导致涂层抗氧化降低的原因。氧化膜从涂层上剥落下来，也导致了涂层抗氧化能力降低。     

高速电弧喷涂FeCrBSiMo涂层抗高温氧化性能

采用高速电弧喷涂工艺在20钢基体上制备铁基FeCrBSiMo涂层,孔隙率为3.64%,显微维氏硬度为9 002.5 MPa,结合强度达52 MPa;采用扫描电镜、能谱分析仪和X射线衍射仪对涂层的显微组织和抗高温氧化性能进行了研究,并与锅炉管道常用20钢的相关性能进行了比较.结果表明,FeCrBSiMo涂层组织结构致密,在450~750℃下氧化80 h后其氧化增重均明显低于锅炉管道用20钢增重,其中750℃时的氧化增重仅是20钢的1/25.高温氧化时,涂层表面生成连续致密的铁,铬氧化物膜,能阻碍O元素从涂层表面扩散渗入涂层内部,防止涂层的进一步氧化,具有很好的保护性.     

高速电弧喷涂FeCrNiNbBSiMo涂层高温氧化性能

采用高速电弧喷涂工艺在20钢基体上制备铁基FeCrNiNbBSiMo涂层,采用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析仪和X射线衍射仪对涂层的显微组织和抗高温氧化性能进行了研究,并与FeCrNiBSiMo涂层和锅炉管常用材料20钢的相关性能进行了比较。结果表明:FeCrNiNbBSiMo涂层的抗高温氧化性能明显优于FeCrNiBSiMo涂层和20钢,其氧化增重分别为FeCrNiBSiMo涂层和20钢的79%和1/30。Nb的加入使涂层更为致密,表现出优秀的抗高温氧化性能。     

离子镀TiN涂层的高温氧化特性

研究了离子镀ＴｉＮ涂层在５００－７００℃间的高温氧化特性,并利用ＳＥＭ观察和ＸＲＤ相分析的氧化产物的类型及膜失效机制。结果表明,ＴｉＮ膜的氧化遵循抛物线扩散规律,其氧化产物为金红石型ＴｉＯ２。与Ｍ２和３Ｃｒ２Ｗ８Ｖ相比,ＴｉＮ膜具有优良的抗氧化性能。以Ｍ２为基体的ＴｉＮ涂层抗氧化性能略高于以３Ｃｒ２Ｗ８Ｖ为基体的ＴｉＮ涂层。     

K4104合金NiCrAlYSi涂层的抗高温氧化性能

采用电弧离子镀在K4104合金表面沉积了NiCrAlYSi涂层,对制备了NiCrAlYSi涂层的K4104试样和原始试样在相同环境下进行1100℃×300h的高温氧化试验。结果表明:无涂层的K4104合金的表面氧化膜主要由Cr2O3和少量的TiO2组成,基体内部出现了内氧化;制备了NiCrAlYSi涂层的K4104合金,其氧化膜成分主要为α-Al2O3、Cr2O3及少量的TiO2、NiO和NiCr2O4;氧化膜在氧化初期对基体有着良好的保护作用,虽然氧化膜在后期出现了一些剥落和孔隙,基体内部出现了一些孔洞,但此时涂层对基体仍有一定的保护作用。     

炮钢表面电弧离子镀NiCoCrAlYSi涂层的高温氧化行为

采用电弧离子镀技术在炮钢表面制备NiCoCrAlYSi涂层,涂层在空气中950℃恒温氧化100h,借助XRD、SEM和EDS对涂层及氧化产物进行分析,研究其高温氧化行为。结果表明,包覆NiCoCrAlYSi涂层的炮钢极大的提高了其高温抗氧化性,涂层表面主要形成了连续、致密的α-Al2O3氧化膜,涂层氧化动力学曲线符合抛物线规律;同时,由于电弧离子镀涂层存在的针孔缺陷,O2会进入到涂层内部,并在针孔内和涂层与炮钢基体的界面反应形成富Al的氧化物。     

粉末冶金靶材多弧离子镀HY3涂层抗氧化性能

目的 研究靶材制备工艺对多弧离子镀(Arc ion plating,AIP)MCrAlY涂层抗氧化性能的影响。方法 采用粉末冶金方法制备NiCrAlYSi(HY3)靶材,然后采用AIP在DZ125合金基体上制备HY3涂层。在1 100 ℃下对粉末冶金靶材制备涂层进行200 h的静态氧化实验,采用SEM、XRD等对靶材和氧化前后的涂层进行微观组织分析,并与传统铸造靶材进行对比。结果 采用粉末冶金方法制备的靶材成分更加均匀,相尺寸约为5 μm,相较于铸造靶材降低了1个数量级。采用粉末冶金靶材制备的涂层(P涂层)元素分布更均匀、β相含量更高。经过1 100 ℃、200 h的高温氧化,P涂层的氧化增量为1.01 mg/cm²,低于铸造靶材制备的涂层(C涂层,1.10 mg/cm²)。在200 h后,P涂层表面的热生长氧化物(TGO)完整,而C涂层表面的TGO出现了剥落现象,P涂层的活性元素均匀分布,促进TGO内生成了少量弥散分布的钉扎氧化物Y2Hf2O7,提高了TGO的抗剥落能力。更高的β相含量促进了氧化初期θ−Al2O3的快速生成,有利于P涂层生成保护性能更好的TGO。结论 粉末冶金靶材成分的均匀性优于传统铸造靶材,采用粉末冶金靶材制备的HY3涂层的抗高温氧化性能优于铸造靶材制备的HY3涂层。     

空心阴极电弧镀NiCrAlY涂层的抗氧化性能

采用空心阴极电弧离子镀技术制备NiCrAlY涂层,研究涂层的高温抗氧化性能。结果表明涂层组织致密,与合金结合状态良好。电弧离子镀NiCrAlY涂层在1 100℃恒温氧化100h后增重只有2.22mg/cm2,在100次循环氧化后仍没有失重现象,其抗恒温氧化和抗循环氧化性能远优于成分相近的超音速火焰喷涂、爆炸喷涂和大气等离子喷涂的NiCrAlY涂层。电弧离子镀NiCrAlY涂层在恒温氧化和循环氧化过程中表面均形成了连续致密、粘附性的氧化铝保护膜。氧化膜没有翘起和剥落现象,涂层组织在氧化后仍然完整致密。热喷涂NiCrAlY涂层在上述氧化过程中则生成了保护性较差的Ni、Cr和Al混合氧化物,并发生了氧化膜剥落,同时有严重的内氧化现象。     

钛合金表面电弧离子镀TiAlN涂层的耐高温性能

采用独立的高纯钛靶和铝靶,在TC4钛合金基材表面以电弧离子镀工艺沉积制备了TiAlN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,利用X射线衍射(XRD)分析了氧化前后的相结构。结果表明,TiAlN涂层表现出很好的高温抗氧化性能和热疲劳抗力,显著改善了TC4钛合金在高温环境下的使用性能。     

沉积温度对电弧离子镀AlCrSiN涂层的影响

目的 优化涂层制备工艺,改善AlCrSiN涂层的力学及摩擦性能。方法 采用可调节磁场强度的新型电弧离子镀技术,在不同沉积温度下研制AlCrSiN涂层。利用XRD及SEM分析AlCrSiN涂层的相结构、截面形貌,借助纳米压痕仪、划痕测试仪、高温摩擦磨损试验机以及台阶仪测试AlCrSiN涂层硬度、膜/基结合强度以及摩擦磨损性能。系统分析沉积温度对AlCrSiN涂层的成分分布、微观结构演变、力学性能的影响,并研究沉积温度对AlCrSiN涂层摩擦磨损性能的影响规律及磨损机制。结果 随着沉积温度逐渐升高,涂层吸附原子的活性增强,涂层沉积速率出现先上升、再下降的趋势。随着沉积温度升高,涂层中的Cr₂N相逐渐替代CrN相,且hcp-AlN相沿(11■0)晶面择优生长。各沉积温度下,AlCrSiN涂层均与单晶硅片基体表面结合良好,且具有良好的致密性。沉积温度的升高,增强了原子的扩散能力,致使晶粒尺寸增大。随着沉积温度升高,涂层的硬度及弹性模量均呈上升趋势,而H/E、H³/E*²均先升高、后降低,涂层膜/基结合强度逐渐增大。当沉积温度为3...     

高能高速等离子喷涂MCrAlY涂层的抗高温氧化性能

为提高Ni3Al基高温合金IC6的抗高温氧化性能,采用高能高速等离子喷涂设备在其表面制备了MCrAlY涂层,测试了1 000℃高温条件下经300h氧化后涂层的抗氧化性能。结果表明:300h试验后,涂层的单位面积氧化增重为5.584g/m2,氧化速率为0.019g/m2·h,达到了完全抗氧化级。分析认为:高能高速等离子喷涂工艺制备的MCrAlY涂层与基体结合紧密,孔隙、裂纹及氧化物夹杂含量少,有效的阻隔了氧气的扩散通道,使得氧化物的生长缓慢。同时在高温氧化过程中,涂层表面生成了大量的Al2O3膜,阻碍了金属原子与氧原子的扩散,降低了涂层的氧化速率。另外涂层中含有的Y及Y2O3增加了氧化膜的粘附性,对氧元素的扩散具有抑制作用。     

热扩散处理电弧离子镀铝涂层的结构及其抗氧化性能

为了提高抗氢钢的抗高温氧化能力,采用电弧离子镀在抗氢钢上沉积Al涂层,通过高温热扩散处理,制备得铝基复合涂层。试验了不同温度对铝基复合涂层性能的影响,采用X射线光电子能谱仪（XPS）、X射线能谱仪（EDS）、X射线衍射仪（XRD）和扫描电镜（SEM）等分别测试了涂层的成分、晶体结构及表面、剖面形貌,通过高温氧化试验测试了涂层的抗高温氧化性能。结果表明： 电弧离子镀Al涂层经热扩散处理后,剖面结构为分层分布,表层为Al2O3层,700 ℃处理后的厚度约0.7 μm,为非晶态;950 ℃处理后的厚度约为2.2 μm,为α相。内层为热扩散层,700 ℃形成成分含量不同的两层热扩散层,由FeNiAl5、FeAl3、Fe4Al13及Ni2Al3等多种富铝相组成;950 ℃形成热稳定相立方体的FeAl和NiAl相。     

Ti2AINb基合金多弧离子镀铝层的抗高温抗氧化性能研究

利用多弧离子镀技术在Ti2 AlNb基合金表面制备镀铝层。采用SEM、EDS和XRD分析了膜层的显微组织、化学成分及其相组成,研究了镀铝层的850℃高温抗氧化性能。结果表明：Ti2 AlNb基合金的镀铝层是均匀、致密的,经850℃高温氧化100 h后,表面氧化层主要是Al2 O3,次表层是TiAl3、TiNb4,镀铝有效地提高了Ti2 AlNb基合金的高温抗氧化性能。     

NiCrWTi合金涂层的真空电弧离子镀研究

介绍了研制的新型NiCrWTi合金涂层，分析了NiCrWTi合金涂层常规工艺性能。结果表明，涂层的质量稳定，组织结构致密，结合强度高，耐腐蚀性能好，采用真空电弧离子镀技术沉积NiCrWTi合金涂层，为沉积多元合金涂层品种的多元化提供了一条新的有效途径。     

电弧离子镀(Ti,Cr)N涂层的制备与性能研究

采用电弧离子镀膜机,通过调节Ti靶和Cr靶的阴极弧电流,在W6Mo5Cr4V2高速钢基体上制备了（Ti1-x Crx）N涂层,并对其组织结构和性能进行了研究。结果表明,该涂层具有较高的显微硬度,而且随Cr含量的增加,硬度值先增大后减小;涂层具有较高的膜基结合力;Cr的引入不仅有利于提高膜基结合力,对（Ti,Cr）N涂层的抗氧化性也有好处,在700℃时具有很好的抗氧化性。