组分调制Cu/Ni多层膜的合金化及其合金化镀层的耐蚀特性

采用双槽电沉积方法制备出了Cu/Ni多层膜。探讨了调制波长、热处理条件等对Cu/Ni多层膜合金化行为影响的规律,并借助于SEM和XRD等对Cu/Ni多层膜及其合金化镀层的结构与组成进行了分析表征。结果表明,利用Cu/Ni多层膜合金化方法可以制备出组织均一、成分均匀的Cu-Ni合金镀层,且多层膜调制波长的减小、热处理时间的延长及保温温度的升高均有利于Cu/Ni多层膜的合金化。此外,利用电化学综合测试技术对合金镀层的耐蚀行为进行了评估。结果表明,合金化后的Cu-Ni合金镀层比相应条件下的纯Cu镀层、Ni镀层具有更正的自腐蚀电位、更低的极化电流密度以及更小的腐蚀速率。     

组分调制Ni/Cr多层膜合金化制备Ni-Cr合金覆盖层的耐腐蚀特性

利用双槽电沉积法制备组分调制Ni/Cr多层膜,探讨了Ni/Cr多层膜的合金化特性。借助SEM和EDS对Ni-Cr合金覆盖层的表面形貌、微观结构以及化学组成进行了表征。结果表明,减小周期厚度,提高热处理温度,延长保温时间有助于提高多层膜的合金化程度。经高温处理后,Ni-Cr合金覆盖层化学组分均一,与理论值基本吻合;其微观形貌由原来的结节状或颗粒状结构转变为块状结构,并且未产生热应力开裂等现象。与相同厚度的镍镀层和铬镀层比较,Ni-Cr合金覆盖层具有更好的耐腐蚀性能。     

TiAl基合金表面Mo合金化试验研究

对TiAl基合金表面Mo合金化试验进行了研究,并对试验前后的TiAl进行了抗高温氧化性能测试。结果表明:TiAl表面Mo合金化后,在表面形成致密均匀的合金层,该合金层具有良好的抗高温氧化性能,能显著提高TiAl基合金的抗高温氧化能力。     

γ-TiAl表面双辉等离子W-Mo合金化对其氧化行为的影响

目的研究W-Mo表面合金化对γ-TiAl合金抗高温氧化性能的影响。方法采用双层辉光等离子合金化技术在γ-TiAl合金表面进行W-Mo合金化,通过恒温氧化试验评价改性层的抗氧化性能,并通过扫描电子显微镜与X射线衍射仪对氧化膜表面及截面形貌和相组成进行分析。结果使用双层辉光等离子合金化技术可以在γ-TiAl表面制备出W-Mo改性层,改性层厚度为9μm,最外层为厚约6μm的W-Mo沉积层,而在沉积层与基体之间存在厚约3μm的扩散层。W-Mo改性层均匀、致密,基体与改性层之间没有裂纹、孔洞等明显缺陷,扩散层中的元素含量呈梯度分布。在750℃恒温氧化100 h后,γ-TiAl基体的氧化增重为5.306 mg/cm~2,W-Mo改性层的氧化增重为2.578 mg/cm~2,仅为γ-TiAl基体的48.6%。在氧化10、20、50 h后,改性层表面无明显变化,氧化膜层均匀、致密、无缺陷,几乎没有出现剥落现象;氧化100 h后,改性层中Mo与W的原子比由3:1降低到了1:2。结论通过双层辉光等离子合金化技术制备W-Mo改性层,能够改善γ-TiAl合金在750℃下的抗高温氧化性能。W-Mo改性层在经过氧化后所形成的氧化膜连续、致密,可以阻碍氧原子向基体内的扩散。但在氧化100 h后,Mo元素的蒸发会破坏氧化膜的完整性,使抗氧化性能有所降低。     

镍基高温合金Al-Si渗层高温氧化表面形貌分析

采用无机盐料浆法在镍基高温合金表面制备了Al-Si渗层.依据GB/T13303-91<钢的抗高温氧化性能测定方法>标准,用静态增重的试验方法,对制备了Al-Si渗层和未制备渗层的镍基高温合金进行了1 000℃恒温抗氧化性能试验.利用带能谱分析的扫描电镜(SEM/EDX)进行了渗层表面形貌观察和成分测试并用XRD-6000对氧化后的渗层进行相组成分析.研究结果表明:制备了Al-Si渗层的镍基高温合金在高温氧化过程中,渗层表面已转变成致密完整的α-Al2O3氧化膜,且渗层与基体合金的附着性良好,其抗高温氧化性能明显优于未制备渗层的镍基高温合金.     

工艺方法对Cu—Si和Fe-Si合金高温氧化行为的影响

采用电弧熔炼(CA)和机械合金化(MA)方法制备了不同显微组织的二元Fe-Si和Cu-Si合金,并研究了它们在不同温度下纯O2中的高温氧化行为.动力学分析表明,制备工艺对两种合金高温氧化行为的影响结果截然不同,机械合金化方法提高了Cu-Si合金的抗高温氧化性能但降低了Fe-Si合金的抗高温氧化性能.X射线衍射、扫描电镜和能谱分析表明,两种方法制备的Fe-1Si合金氧化生成了Fe2O3→Fe3O4 FeO→FeO→ FeO SiO2结构的氧化膜;而Cu-1.3Si合金氧化后生成了CuO→Cu2O→Cu2O SiO2→内氧化区结构的氧化膜;虽然两种合金氧化后均生成了富SiO2的混合氧化区,但未形成连续的SiO2保护膜.探讨了晶粒尺寸对合金高温氧化行为的影响机理.     

纳米晶Cu-Si合金的抗氧化性能

采用电弧熔炼和机械合金化方法制备了两种晶粒尺寸差别较大的Cu-Si合金,并采用热重分析方法对其在700℃和800℃、1×105Pa流动O2中氧化24 h的抗高温氧化性能进行了研究。结果表明,不是所有合金氧化动力学都遵循抛物线规律,甚至有些合金的动力学曲线十分不规则。总的来说,机械合金化法制备的合金单位面积氧化增重小于相应的熔炼合金。合金氧化后都未形成连续的SiO2保护膜,而形成了相似的复杂的氧化膜,其中都包含由Cu2O和SiO2组成的富含SiO2的混合氧化物层,它限制了铜和氧的进一步扩散。晶粒尺寸的减小促进了活泼组元Si的扩散,加速了SiO2和富含SiO2的Cu2O+SiO2混合氧化物层的形成,提高了Cu-Si合金的抗高温氧化性能。     

多弧离子镀铝对TiAl合金高温抗氧化性能的影响

利用多弧离子镀技术在TiAl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,研究了镀铝层对TiAl合金的高温抗氧化性能的影响.结果表明:TiAl合金表面离子镀铝后,形成致密的纯铝层,经850℃×100 h高温氧化后,氧化膜外层为连续致密的A12O3,内层为扩散层TiAl3相,有效地提高了TiAl合金高温抗氧化性能; 经950℃×100h高温氧化后,表面氧化膜由A12O3及少量的TiO2组成,膜层中TiAl2为主要成膜相.对TiAl合金的抗高温氧化性能起到一定的提高作用.     

硅含量对铝硅热浸镀层耐高温氧化性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析了镀层加热过程中的组织变化及镀层的高温氧化性能,并对铝硅镀层的氧化机理进行了分析。结果表明,引起热浸镀铝(铝硅)镀层失效的主要原因是镀层中小孔的形成和生长,小孔形成于与基体接触的最内层合金层之间,随着加热时间的增长,小孔慢慢聚集成孔群,进而形成大的孔洞;镀层高温氧化失效的直接原因是孔洞导致合金层产生微裂纹,氧气通过微裂纹贯穿合金层,使镀层丧失保护作用从而失效;在850℃下,随着硅含量增高,合金层厚度变薄,更容易在合金层中产生微裂纹,抗高温氧化能力减弱。     

高能微弧制备NiAl微晶合金化层的结构与抗蚀性能

采用高能微弧合金化技术(HEMAA)在K3高温合金上制备NiAl金属间化合物合金化层.通过反复试验,筛选出合适的输出功率、沉积时间、频率等工艺参数,得到均匀致密的微晶合金化层,实现了合金化层与基体之间的冶金结合.对合金化层的显微组织、常温电化学腐蚀以及高温氧化性能进行了研究.无论在酸性含氯离子还是在酸性不含氯离子溶液中,NiAl微晶合金化层的耐蚀性能较电极材料有所提高.在1000℃高温氧化性能显示,无论合金化层还是电极材料都形成连续致密的、粘附性良好的富Al_20_3氧化膜,但是由于合金化层制备时产生热裂纹,在裂纹处易生成了富Ni的氧化物,使得其氧化增重比电极材料更大.     

高能微弧合金化法制备的Ni_3Al(Cr)涂层的显微组织及高温氧化性能

采用高能微弧合金化技术,通过控制输出功率、电压、沉积时间等工艺参数,成功地在K3合金表面制备致密的Ni_3Al(Cr)超细晶合金化层.合金化层与基体之间是冶金结合、且制备过程对K3基体的热影响很小.在900℃空气中氧化400 h的结果表明,Ni_3Al(Cr)合金化层比相应的铸态Ni_3Al(Cr)电极和K3高温合金具有更好的高温氧化性能,它形成的富Al_2O_3氧化膜连续致密、粘附性良好,这得益于晶粒细化增加了短路扩散路径,降低了形成富Al氧化膜所需的临界Al含量.     

TiAl-Nb基合金高温抗氧化研究进展

TiAl-Nb基合金具有优异的综合性能,在先进飞行器及武器等耐高温部件中有巨大的应用潜力,但其高温抗氧化性能无法满足实际使用需求。综述了TiAl-Nb基合金高温抗氧化防护方面的研究进展,包括TiAl-Nb基合金的多元合金化、表面合金化、抗氧化涂层及其抗氧化机理,通过分析不同氧化防护措施的特性,展望了TiAl-Nb基合金高温抗氧化防护的发展趋势。国内外研究结果显示,通过多元合金化方法改善合金组织,并在氧化过程中促进形成保护性Al_2O_3而抑制形成TiO_2,是提高TiAl-Nb基合金高温抗氧化性能的有效手段。利用表面合金化对合金表面的显微组织和成分进行改善,氧化时促进抗氧化性能优良的Al_2O_3或SiO_2保护膜形成,显著提高了TiAl-Nb基合金的抗氧化性能。但高温下合金化层与基体之间的Al、Si、Ti等元素的互扩散会加剧合金化层的退化,进行表面多元合金化,特别是添加微量活性元素,对促进保护性氧化膜的形成及抑制互扩散有良好效果。通过制备表面抗氧化涂层,在氧化时生成保护性氧化膜,阻碍O的内扩散,能够起到良好的高温抗氧化作用,但需要解决涂层/基体合金的结合力较差和反应扩散等问题,制备复合涂层或扩散阻挡层是解决上述问题的有效途径。     

非晶态Ni-W-P合金镀层的形貌及其抗高温氧化性能

采用电沉积的方法,以亚磷酸为磷源制备出了含钨量较高及不同磷含量(其原子分数分别为0,2.1%,3.9%,4.6%,8.8%)的Ni-W-P合金镀层。利用增重法和X射线衍射法研究了Ni-W-P合金镀层的抗高温氧化性能。结果表明:磷元素的添加能显著改善Ni-W-P合金镀层的抗高温氧化性能,当磷原子分数为3.9%时,该镀层具有最佳的抗高温氧化性能,但继续增加磷含量会使其抗高温氧化性能变差;磷原子分数3.9%且保温温度低于500℃时,Ni-W-P合金镀层表面出现的彩色钝化膜能够显著抑制氧化反应;在常温下,该合金镀层为非晶态,经600℃保温处理后完全转变为晶态结构,同时出现NiO、WO2、Ni3P相。     

Nb、Mo对TiAl基合金高温氧化行为的协同效应研究

采用冷坩埚悬浮熔炼技术制备Nb、Mo合金化的TiAl基合金,研究合金在大气环境中的高温长时氧化行为。采用X射线衍射、扫描电镜及能谱分析研究氧化层的相结构、显微组织及与基体合金的界面特征,结合氧化动力学测试研究Nb、Mo对TiAl基合金高温抗氧化行为的协同效应。结果发现,Nb、Mo协同作用较单一元素合金化的TiAl合金具有更为优良的高温抗氧化性,连续致密且与基体良好结合的氧化膜可明显降低合金的氧化速率、减小氧化增重。Nb、Mo掺杂的TiAl基合金氧化层可阻止氧原子向内扩散,Nb、Mo的协同效应有助于改善TiAl基合金的高温抗氧化性。     

K444合金铝硅渗层的高温氧化行为分析

采用料浆法在K444镍基高温合金表面制备Al-Si涂层。依据HB5258-2000《钢及高温合金抗氧化性测定试验方法》标准,采用静态增重法对有涂层试样和无涂层试样进行了1000℃×200 h抗高温氧化性能试验,并绘制了氧化动力学曲线。用能谱扫描电镜对渗层原始组织和氧化膜的截面形貌进行分析,研究有无涂层试样在高温氧化过程中的元素扩散。结果表明带有Al-Si涂层的K444合金具有良好的抗高温氧化能力。     

扩散铝涂层对TiAl合金高温摩擦磨损性能的影响

利用多弧离子镀技术在TiAl合金表面制备镀铝层,并进行720℃×4 h高温扩散处理。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,测试了其显微硬度和耐磨性。结果表明:TiAl合金表面离子镀铝后,形成致密的纯铝层;经扩散处理后,膜层中纯铝相消失,形成了表面氧化层Al2O3和中间扩散层TiAl3,膜层硬度明显增加,显著提高了TiAl合金基材的抗高温摩擦磨损性能。     

爆炸喷涂技术制备热障涂层的研究

采用爆炸喷涂技术在M38G合金上制备热障涂层，分析了涂层的结构，形貌，显微硬度，并对涂层的氧化性能进行了研究，结果表明，爆炸喷涂制备的热障涂层均匀，致密，高温氧化过程中，陶瓷层与粘结层界面处生成了连续的Al2O3膜，使TBCs具有良好的抗高温氧化性。     

电化学法制备组分调制纳米多层膜的研究现状

探讨了应用电化学电沉积法制备具有超晶格结构的纳米组分调制多层膜的原理,对比了恒电流和恒电位两种电化学手段对膜层微观结构的影响,并简述了阳极氧化法制备多层膜陶瓷材料的研究现状;同时介绍了XRD、STM等几种常用于表征纳米多层膜微观结构的现代测试方法,阐述了纳米多层膜的优异性能及应用前景.     

退火处理对Ni-Al纳米复合镀层循环氧化性能的影响

研究在500℃真空扩散不同时间条件下的扩散合金化对Ni-Al纳米复合镀层的结构与抗循环氧化性能的影响。结果表明：扩散不仅导致Ni-Al纳米复合镀层的基体Ni晶粒粗化,还导致Al固溶在基体Ni中,Ni与Al之间形成金属化合物;随着扩散合金化时间的延长,Ni-Al合金涂层中的空洞减少,从而减少了合金涂层在循环氧化过程中出现的穿透性裂纹和内氧化,抑制了氧化膜剥落区瘤状NiO的形成,提高了Ni-Al合金涂层的抗循环氧化性能。     

多弧离子镀Cr涂层对γ-TiAl合金高温氧化性能的影响

采用多弧离子镀技术在γ-TiAl合金表面制备Cr涂层,用SEM/EDS和XRD等手段研究了该涂层对γ-TiAl合金在高温下氧化性能的影响。结果表明,涂层在高温下可形成保护性氧化膜,氧化膜主要分为内外两层,其中外层氧化膜在650℃下主要为Cr2O3,在750℃下为TiO2,在950℃为Al2O3,内层氧化膜均为Ti-Al-Cr的混合氧化膜,Ti-Al-Cr的互扩散层可有效阻止氧向基体扩散,显著提高了γ-TiAl的抗高温氧化能力。