Pd-Ni-Al涂层的抗高温循环氧化性能

在IN738镍基高温合金上，采用低压固体粉末包埋渗铝方法制备钯改性铝化物涂层。利用TGA、XRD、SEM以及金相等方法，研究了Pd-Ni-Al涂层在1050℃的高温氧化行为。结果表明：与NiAl涂层相比，Pd-Ni-Al涂层表面氧化膜粘附性优良，改性涂层的退化相γ'远少于普通NiAl涂层，显示出优良的高温稳定性。添加改性元素Pd，提高了铝化物涂层的抗循环氧化性能。     

DZ40M钴基合金低压气相沉积铝化物涂层的高温氧化相变

研究了ＤＺ４０Ｍ钴基合金低压气相沉积简单铝化物和钛改性铝化物２种涂层的形成及其高温氧化时的相变退化过程。     

简单/改性铝化物涂层的研究现状

航空发动机各部件高温结构材料在苛刻环境下服役时,会遭受严重的高温氧化和热腐蚀.在合金表面施加铝化物涂层后,高温下表面能够生成一层致密且生长缓慢的Al2O3氧化膜,从而隔绝腐蚀介质,以防止合金被快速氧化腐蚀.概述了铝化物涂层的优点,包括制备简单、成本低廉.重点综述了以Ni、Fe、Ti/TiAl为合金基体的铝化物涂层微观结构.涂层的微观结构主要由渗铝工艺、基材成分及后处理工艺等因素决定,渗铝工艺包括渗剂成分、渗铝温度和渗铝时间.在高温下渗铝,Al的活度较低,涂层主要以基体元素向外扩散形成外扩散型涂层为主;在低温下渗铝,Al的活度较高,涂层主要以Al向内扩散形成内扩散型涂层为主.还归纳了不同渗铝涂层在干燥空气和水蒸气环境中的高温氧化行为,阐述了水蒸气对铝化物涂层高温氧化行为的影响,比较了Ni-Al系和Fe-Al系涂层的抗高温氧化性能.同时介绍了Cr-Al、Si-Al和Pt-Al 3种改性铝化物涂层的研究进展,包括制备方法、微观结构及抗高温氧化和腐蚀性能.最后,展望并总结了高温防护涂层的发展趋势.     

(Ni,Pd)Al涂层的抗高温氧化性能

采用低压固体粉末包埋渗铝方法在M38镍基高温合金上制备钯改性铝化物涂层，利用热重分析(TGA)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等方法，研究其l100℃的高温氧化行为．结果表明，(Ni，Pd)Al涂层的恒温氧化动力学近似符合抛物线氧化规律．与NiAl涂层相比，(Ni，Pd)Al涂层具有更优良的抗高温氧化性能，退化过程与NiAl涂层类似．添加改性元素Pd有利于稳定β相，延缓涂层的退化，有益于提高铝化物涂层的抗高温氧化性能．     

Pt改性镍基高温合金铝化物涂层研究进展

综述了镍基高温合金上抗高温氧化的Pt改性β-(Ni,Pt)Al涂层和γ-γ′型涂层,重点介绍了Pt改性铝化物涂层制备工艺,不同工艺条件下涂层的微观结构,Pt增强铝化物涂层抗氧化性能的作用机理,Al对涂层高温氧化性能的影响,并从元素互扩散、相变、表面起伏等方面描述了涂层退化过程,最后对Pt改性铝化物涂层发展进行展望。     

Pd-Ni-Al涂层的高温长期氧化行为

利用TGA，XRD，SEM／EDS等方法，研究了Pd改性铝化物涂层在900—1100℃的长期高温氧化行为．结果表明，在900-1100℃下，与简单铝化物涂层相比，β-(Ni，Pd)Al涂层具有较好的抗高温氧化性能．添加改性元素Pd加速了涂层表面的θ-Al2O3向α—Al2O3转变，有利于形成致密的保护膜；另外，Pd还促进了合金基体中Ti元素向涂层的表面以及氧化膜中扩散．     

钴基超合金铝化物涂层的高温氧化寿命

通过分析钴基超合金外扩散型铝化物涂层的高温氧化及退化行为 ,并采用近似方法推算 ,得出了这类涂层氧化和退化与时间的关系。研究表明 ,涂层外侧退化主要由氧化反应驱动力所控制 ,涂层的外侧退化速率正比于其氧化速率 ;而涂层的氧化寿期近似正比于其主体层厚的平方。运用氧化退化与时间的关系式 ,进行简便的辅助实验 ,即可预测出这类涂层的高温氧化寿命。     

钼及钼合金表面高温防护涂层的研究进展

系统总结了国内外关于钼及钼合金表面高温防护涂层的最新研究成果，分析了钼在不同温度区间的氧化特征，并基于涂层组织结构稳定性、涂层缺陷、涂层与基体界面结合强度、界面物理和化学相容性、氧扩散等多方面，概述了钼及钼合金表面高温防护涂层的性能要求。归纳了现阶段应用于钼及钼合金表面的高温防护涂层体系，主要包括单一硅化物涂层、改性的硅化物涂层、硅化物基梯度复合涂层、铝化物涂层、耐热合金涂层和氧化物涂层，重点讨论了涂层的成分和结构对其抗高温氧化性能的影响。同时，对比介绍了钼及钼合金表面高温防护涂层常用的制备方法，主要包括料浆烧结法、包埋渗法、等离子喷涂法、熔盐法、化学气相沉积法、磁控溅射法等。最后，对钼及钼合金表面高温防护涂层现阶段存在的问题及未来发展方向进行了展望。     

长城3号防护涂层氧化性能研究

由于大功率烟气轮机使用在较恶省条件的氧化、腐蚀和冲蚀等工况条件，须对其叶片采用涂层防护。本文对新研制的长城３号（简称Ｃ－３），防护涂层材料的高温氧化性能进行了研究。采用等离子喷涂工艺，基底材料为ＧＨ８６４高温合金，结果表明Ｃ－３涂层在７００至８００℃抗温度氧化性能优良。本文还提出了涂层的氧化模型。     

Pd-Ni-Al涂层的高温短期氧化行为

在M38镍基高温合金上电镀Pd-20 mass%Ni合金，采用低压固体粉末包埋渗铝方法制备钯改性铝化物涂层，XRD分析表明，涂层主要由β-(Ni,Pd)Al相组成.利用TGA、SEM等方法，研究了涂层在800℃、900℃和1100℃的高温氧化行为表明，β-(Ni,Pd)Al涂层恒温氧化动力学遵循抛物线规律；1000℃氧化动力学则不遵循抛物线规律.在800℃和900℃下，β-(Ni,Pd)Al 涂层表面氧化产物包括α-Al2O3、θ-Al2O3和少量的γ-Al2O3；在1000℃下，涂层表面存在α-Al2O3和θ-Al2O3两种氧化物；在1100℃下，涂层表面氧化产物主要是α-Al2O3.此外，在各温度下涂层表面的氧化产物中都含有少量的TiO2，随着温度升高，其含量增加.     

高温氧化防护涂层寿命预测的基础理论问题

介绍了高温氧化的动力学理论和高温循环氧化膜剥落的统计规律；理论计算了高温氧化动力学常数k p，氧化膜裂纹密度指数m和氧化剥落常数q；讨论了高温循环氧化动力学模型与高温防护涂层寿命预测的关系.      

钼金属高温抗氧化能力的研究概况

概述了钼在高温下的氧化机理及其在高温下的防止氧化的方法,例如涂层、合金,改变制备工艺等方法,介绍了最新研制的涂层和钼合金在高温条件下的应用,并指出新材料的研究方向。     

发动机排气门新型抗高温氧化涂层研究

目的提高排气门材料21-4N合金的抗高温氧化腐蚀性能和抗开裂剥落性能,提高排气门的服役性能,延长使用寿命。方法利用两步循环喷雾热解技术在21-4N合金表面制备(Al_2O_3-Y_2O_3)/YSZ层状陶瓷复合涂层,通过扫描电镜和能谱对涂层形貌和成分进行分析,通过循环氧化腐蚀实验评价涂层的抗高温氧化腐蚀性能和抗开裂剥落性能,通过划痕测试来评价涂层的结合强度。结果该层状复合涂层厚度均一、结构致密清晰,在900℃高温循环氧化100 h的实验中,该涂层样品的质量增加量和剥落量分别为0.3025和0.06 mg/cm~2,远低于无涂层21-4N合金的质量增加量和剥落量,具有优异的耐高温氧化腐蚀性能。该复合涂层的膜基结合力达到40 N,远高于21-4N合金表面氧化膜的结合力,能够满足排气门实际应用工况要求。结论采用两步循环喷雾热解技术在21-4N合金表面制备的(Al_2O_3-Y_2O_3)/YSZ层状复合涂层,能够有效提高排气门材料的抗高温氧化腐蚀性能,并具有优异的结合力。     

微弧氧化对TC4钛合金高温抗氧化性能的影响

采用直流稳压电源,在Na2SiO3、Na3PO4电解液中对TC4钛合金表面进行微弧氧化处理,研究了微弧氧化对TC4钛合金高温抗氧化性能的影响.结果表明,经微弧氧化的TC4合金高温抗氧化性能明显优于TC4钛合金;在750℃循环氧化100h后,经300V电压微弧氧化60 min的TC4钛合金的氧化增重为7.8 mg/cm2,而未经微弧氧化处理的TC4钛合金氧化增重为30.51 mg/cm2;随着微弧氧化时间增长和电压的增大,微弧氧化TC4钛合金的高温抗氧化性能也增强.     

Influence of Superficial Y2O3 Coatings on High-Tempera- ture Oxidation of Ni

在Ni基体上制备了Y2O3涂层, 并对其如何影响Ni在900 ℃的氧化性能进行了研究。作为对比,采用相同的工艺在Ni基体上制备了CeO2涂层。900 ℃下恒温氧化表明： Y2O3或CeO2对Ni的氧化机理没有影响;但与CeO2相比,Y2O3在降低Ni的氧化速度上有更强的作用。此外Y2O3和CeO2涂层的厚度也对Ni的氧化影响不明显。对Y2O3或CeO2如何影响Ni的氧化性能进行了分析     

稀土改性Fe-Ni基涂层的高温性能

为提高Fe-Ni基涂层的高温性能,在Fe-Ni基合金粉末中添加La2O3和Ce2O3的混合物,对涂层的高温氧化行为和高温耐磨损性能进行研究.结果表明:稀土改性Fe-Ni基涂层组织细密、晶粒细小、形成稀土化合物LaNi4Si、Ce2Ni22C3以及硬质相Cr3Si;稀土改性Fe-Ni基涂层具有良好的高温抗氧化性能,在氧化初期,涂层质量迅速增加,氧化动力学曲线符合抛物线规律,在氧化后期,氧化动力学曲线符合直线规律,质量增加缓慢.高温抗氧化性能的提高和Cr3Si硬质相的弥散分布使涂层的高温耐磨性能得到显著的提高.     

High-Temperature Oxidation Behavior of (Ti,Cr)N Coating Deposited on 4Cr13 Stainless Steel by Multi-arc Ion Plating

在4Cr13不锈钢表面进行多弧离子镀沉积(Ti,Cr)N涂层,研究不同Cr含量的(Ti1-xCrx)N(x=0.28,0.56,0.73)复合薄膜在700℃的高温氧化行为。考察了薄膜氧化后的表面形貌、成分等。用热重法(TG)与差示扫描量热分析法(DSC)分析(Ti,Cr)N薄膜的加热氧化情况,并与TiN薄膜进行对比。结果表明:随着铬靶弧电流(ICr)的提高,(Ti1-xCrx)N薄膜中的Cr含量增加,Cr含量与ICr/ITi存在着线性关系;Cr含量越高,(Ti1-xCrx)N薄膜的高温抗氧化性能越好;(Ti1-xCrx)N薄膜的氧化热力学温度均高于TiN薄膜,表明Cr的加入明显提高了薄膜的氧化热力学温度。     

铂含量对改性铝化物粘结层高温氧化和内应力的影响

研究镍基高温合金的热障涂层系统中不同铂含量的改性铝化物粘结层在1100℃空气中循环氧化和非连续氧化行为及生成的氧化铝层的内应力状态。发现在不同循环氧化条件下,铂铝粘结层表面都形成连续致密的α-Al2O3层,并且α-Al2O3具有相同的形态和相似的平均厚度。而在非连续氧化初期,Al2O3层热生长应力快速增大,在氧化至100h时内应力出现峰值。同时由于高含量铂促进Al元素的扩散从而改变了涂层力学性能,造成高含量铂涂层中表现较大的内应力,但铂含量不能影响Al2O3层中内应力曲线变化趋势。另外,低铂含量涂层γ′-Ni3Al多沿β-NiAl晶界生成,而高含量铂使涂层晶粒细化,导致γ′-Ni3Al相呈弥散分布生长,从而可以形成Al元素的"网"状快速扩散通道。     

OXIDATION RESISTANCE OF NANOCRYSTAL ODS ALUMINIDE COATINGS PRODUCED BY PACK ALUMINIZING PROCESS ASSISTED BY BALL PEENING

Nanocrystal ODS （oxide dispersion strengthening） aluminide coatings were produced on a stainless steel and nickel-based superalloy by the pock aluminizing process assisted by ball peening, Pure Al powders and 1% of ultra-fine Y2O3 powders were mixed by ball milling. The ultra-fine Y2O3 powders were dispersed in Al particles. Ball peening welded the Al particles onto the substrate and accelerated the formation of aluminide coating. Nanocrystal ODS aluminide coatings were produced by the outward growth at a much low temperature （below 600℃） in a short treatment time. The effects of the operation temperature and treatment time on the formation of the coatings were analyzed. SEM （scanning electron microscope）, AFM （atomic force microscope）, EDS （energy dispersive X-ray spectroscopy）, XRF （X-ray fluorescence spectrometer） and XRD （X-ray diffraction） methods were applied to investigate the microstructure of the coatings. High-temperature oxidation tests were carried out to evaluate the oxidation resistance of the ODS aluminide coatings.