耐热钢部件的热腐蚀疲劳损环机制与合金涂层的保护作用

本文着重研究了内燃机排气阀的热腐蚀疲劳破坏机理，并指出采用真空熔结合金涂层是解决这一问题的有效方法。为了全面讨论热腐蚀与疲劳应力的联合破坏作用，也适当研究了预燃室喷嘴的破坏机理与合金涂层的保护作用。以喷射盐水溶液的“HCF”全自动热腐蚀疲劳直接对比试验法，研究了4Cr10Si2Mo、18SR，20—14三种耐热钢与Co—50，Ni-81两种合金涂层的抗热腐蚀疲劳性能。腐蚀程度的测量由试样的最大腐蚀深度来决定。并以金相、电子探针和X光衍射技术研宄了各钢种的热腐蚀疲劳破坏过程，和两种合金涂层有效地抗热腐蚀疲劳的原因。     

Co-Ni-Cr-W与Ni-Cr-B-Si合金涂层对几种耐热钢抗热腐蚀疲劳性能的影响

本文以喷射盐水溶液的“HCF”全自动热腐蚀疲劳直接对比试验法,研究了4 Cr10Si2Mo.18SR、20—14三种耐热钢与Co—50、Ni—81两种合金涂层的抗热腐蚀疲劳性能。腐蚀程度的测量由合金的最大腐蚀深度来决定,并以金相、电子探针和X-光衍射技术研究了各钢种的热腐蚀疲劳破坏过程和两种涂层有效地抗热腐蚀疲劳的原因。在“HCF”热腐蚀疲劳试验条件下我们发现:①耐热钢具有三带侵蚀构造。疏松的腐蚀产物层层开裂脱落,毫无保护作用,硫与氧直接向合金内部侵入,氧甚至比硫侵入得更深。②耐热钢热腐蚀疲劳破坏的程度主要与合金内部侵蚀带的侵蚀类型有关。③无论Ni—基或Co—基合金涂层均能生成致密的抗热腐蚀疲劳表面保护膜。本试验结果已成功地指导了延长内燃机排气阀使用寿命的涂层研究工作。     

Ni3Al基合金IC6及MCrAlY包覆涂层的抗腐蚀性能

采用离子电弧镀的方法在Ni3Al基合金IC6上涂覆了NiCrAlY，NiCoCrAlY及NiCoCrAlYHf3种MCrAlX涂层，测试了IC6合金及其涂层900℃时的抗热腐蚀性能。利用电子探针、SEM、X射线等手段观察了腐蚀试样的微观结构，分析了腐蚀产物的组成，探讨了IC6合金及其涂层的腐蚀机理。结果表明：3种涂层均使IC6合金的抗热腐蚀性能有明显改善，NiCoCrAlYHf涂层的效果最为显著，表面氧化膜的酸性溶解是造成热腐蚀的主要原因。     

Cr25Ni20Si2合金表面复合搪瓷涂层的抗热腐蚀研究

在Cr25Ni20Si2合金上制备了施加Ni中间层的复合搪瓷涂层,研究了Cr25Ni20Si2合金、搪瓷涂层及含镍中间层的复合搪瓷涂层在800℃熔融盐(75%Na2SO4+25%NaCl)下的腐蚀行为和腐蚀机理。试验表明合金在孕育期结束后发生灾难性腐蚀,腐蚀机理主要遵从硫化-碱融模式;未镀镍搪瓷涂层主要以直接脱落丧失保护能力,复合搪瓷涂层则以物理减薄方式缓慢失效。搪瓷涂层使合金的抗热腐蚀能力提高了30%,复合搪瓷涂层可使合金抗热腐蚀能力提高100%以上。这种复合搪瓷涂层是有效的抗热腐蚀涂层。     

TiAl合金表面搪瓷基复合涂层与多弧离子镀NiCrAlY涂层的抗热腐蚀行为对比研究

以Ti-45Al-2Mn-2Nb合金为基体,采用多弧离子镀制备NiCrAlY涂层、喷涂-烧结法制备搪瓷基复合涂层,对比研究了2种涂层以及合金基体的热腐蚀行为。热腐蚀实验温度为850℃,选用饱和盐溶液溶质成分为75%Na_2SO_4+25%NaCl (质量分数),涂盐量为1.5～2.5 mg/cm~2。研究结果表明,合金基体完全不具备抗热腐蚀能力,表面形成的氧化膜疏松多孔,且极易剥落;NiCrAlY涂层表面生成的保护性Al_2O_3膜提高了合金的抗热腐蚀能力,然而涂层与基体间严重的互扩散及Al_2O_3膜与熔盐的碱性溶解使得NiCrAlY涂层逐渐失效,热腐蚀60 h即出现氧化膜的剥落;而搪瓷基复合涂层在熔盐环境中只发生了轻微的物理溶解,具有极高的热稳定性及较低的热腐蚀速率,有效地阻隔了腐蚀性离子的入侵,抗热腐蚀性能优异。     

PFBC烟气轮机涡轮叶片用MCrAlY溅射涂层性能

研究了两种适用于PFBC烟气轮机涡轮叶片的磁控溅射MCrAlY涂层的组织和性能.结果表明两种涂层都具有优良的抗高温氧化和抗热腐蚀性能,良好的抗急冷急热性能,涂层与基体合金的结合强度大于75MPa     

K38G合金及其纳米晶涂层在900℃熔融硫酸盐中的热腐蚀行为

用磁控溅射法在K38G合金上溅射上一层与其成分相同的纳米涂层，研究了铸态合金及其溅射纳米晶涂层在900℃的75％Na2SO4 25%K2SO4中的热腐蚀行为，结果表明，K38G合金经溅射形成纳米晶层后，腐蚀过程中能生成一层连续的Al2O3外氧化膜，延长了失稳氧化的孕育期，提高了合金的抗热腐蚀能力，并讨论了铸态合金及纳米晶涂层的热腐蚀机理。     

HY3包覆型涂层修复对DD3合金性能的影响

采用真空电弧镀技术(ARC)在镍基高温合金DD3上制备了包覆型涂层HY3,通过化学方法完全退除基体上的涂层,用燃气热腐蚀试验、循环抗氧化试验来评价涂层的抗高温氧化、抗热腐蚀性能,并且通过高温持久、室温瞬时拉伸、高周疲劳等力学实验来评价涂层退除再涂覆后对基体合金的力学性能的影响,用SEM观察涂层退除前后表面形貌.结果表明,涂层经过去除再涂覆后,微观组织形貌基本不变;循环氧化寿命是原始涂层的97.9%,与原始涂层的抗热腐蚀性能相当,对合金的力学性能不造成显著影响.     

低碳钢表面电弧喷涂层FeNiCr/Cr_3C_2与NiCrTi的热腐蚀性能

采用高速电弧喷涂工艺在低碳钢基体表面制备了FeNiCr/Cr3C2和NiCrTi两种电弧喷涂涂层。通过光学显微镜对涂层的显微组织进行了观察研究。试验选用摩尔比为7：3的Na2SO4＋K2SO4饱和水溶液涂刷在涂层表面,在700℃的条件下进行了156 h的热腐蚀试验。通过腐蚀动力学测试对电弧喷涂涂层的抗热腐蚀性能进行了评估。采用了X射线衍射,扫描电镜和能谱分析技术对热腐蚀机理进行了探讨。结果表明,两种电弧喷涂涂层具有致密的层状结构,涂层中含有少量空隙。在涂层表面生成的连续致密的氧化膜使得NiCrTi涂层具有良好的抗热腐蚀性能。FeNiCr/Cr3C2涂层则遭受了较严重的氧化腐蚀和硫化腐蚀,并且有内硫化物析出,抗热腐蚀性能较差。     

20G钢表面制备耐熔融铝硅合金腐蚀涂层的研究

太阳能热发电中,熔融铝硅合金储能材料会对换热管造成一定的腐蚀,为了延长换热管的使用寿命,在其表面制备了C1,C2和C3三种涂层,并对三种涂层的抗热震性能、附着力和耐熔融铝硅合金腐蚀性能进行了研究。结果发现:三种涂层具有较好的抗热震性能和附着力,在经过1 080h熔融铝硅合金腐蚀试验后发现,C3涂层具有最好的耐腐蚀能力,涂覆C3涂层的20G钢基体的腐蚀层厚度,相对于无涂层20G钢基体降低了93.69%。     

DZ40M合金表面4种渗层的热腐蚀性能

在DZ38G高温合金表面制备了NiCr-CrAl、Co-Al、Al-Si和Al-Ti 4种改性的铝化物涂层,对比研究了4种涂层的组织结构和在900℃下的涂盐(25%NaCl+75%Na2SO4)热腐蚀行为。结果表明:在4种涂层中,Ti-Al涂层表面腐蚀产物连续致密,而且与基体结合紧密,表现出最优异的抗热腐蚀性能。     

电弧离子镀Ni-Co-Cr-Al-Y-Si-B涂层的热腐蚀性能

采用电弧离子镀技术在DZ125和DSM11两种镍基高温合金基材上沉积Ni-Co-Cr-Al-Y-Si-B涂层,研究了高温合金基材及其Ni-Co-Cr-Al-Y-Si-B涂层在900℃的75％Na2SO4+25％K2SO4熔盐中的热腐蚀行为.结果表明,Ni-Co-Cr-Al-Y-Si-B涂层在热腐蚀过程中生成了连续致密的α-Al2O3氧化膜,有效地保护了合金基材免受腐蚀破坏,合金基材的热腐蚀性能对体系后期的热腐蚀行为影响很大.     

铸造镍基合金K-3的热腐蚀及防护研究

用光学显微镜、X 光衍射、扫描电镜、能谱分析和化学分析等多种手段,对经热腐蚀后的K-3合金试样及渗铝的 K-3合金涡轮叶片进行了分折研究。结果表明叶片失效的原因是硫化及熔盐引起的热腐蚀;低铬、富难熔金属的 K-3合金的热腐蚀机制是硫化、碱性熔解和酸性熔解的综合作用。用 RFL 燃气腐蚀装置对不同的保护涂层进行抗热腐蚀性能的对比试验表明:渗铝的防护效果并不理想,而富硅的扩散型和融烧型料浆铝硅涂层则具有良好的抗热腐蚀性能。     

车轮铸钢铁基合金涂层改善热疲劳损伤的强化机制

用扫描电镜分析研究了铁基合金涂层对车轮铸钢材料抗热疲劳损伤机制的影响.结果表明,铁基涂层试样表面出现一些腐蚀坑和微裂纹,但并未出现剥落现象,涂层有效地阻碍了微裂纹向基体的传播,较好地避免了基体材料的热疲劳损伤.而在同等条件下未涂层试样不论是表面还是断口处都已遭受了较为严重的破坏.     

激光重熔对TiAl合金表面等离子喷涂热障涂层耐热腐蚀性能的影响

分别采用等离子喷涂和等离子喷涂一激光重熔复合工艺在TiAl合金表面制备了热障涂层,研究了两种涂层在850℃：下75％Na2SO4＋25％NaCl（质量分数）熔融盐中的热腐蚀行为,进而分析激光重熔工艺对等离子喷涂热障涂层耐热腐蚀性能的影响。结果表明：激光重熔热障涂层可以有效地阻止熔融盐腐蚀介质进入涂层发生腐蚀,具有更优的抗热腐蚀性能和使用寿命。     

4种改性的铝化物涂层对DZ38G合金热腐蚀性能的影响

在DZ38G高温合金表面制备了Ni Cr-Cr Al,Co-Al,Al-Si和Al-Ti 4种改性的铝化物涂层,对比研究了4种涂层的组织结构和在900℃下的涂盐(25%Na Cl(质量分数)+75%Na2SO4(质量分数))热腐蚀行为。结果表明:在4种涂层中,Al-Ti涂层表面腐蚀产物连续致密,而且与基体结合紧密,表现出最优异的抗热腐蚀性能。     

Al-Si涂层在900℃硫酸盐中的热腐蚀行为

采用料浆法在Ni基高温合金上制备了Al-Si扩散涂层，研究了表面涂覆75mass%Na2SO4+K2SO4盐膜的基体合金和Al-Si涂层在900℃空气中的热腐蚀行为.结果表明，铸态合金遭受了灾难性的热腐蚀，合金出现严重的内硫化和内氧化，而Al-Si涂层由于表面生成致密的、保护性Al2O3膜，以及涂层中Cr元素和一些富Si相的有益作用而表现出优异的抗热腐蚀性能.       

真空电弧镀Al-Si-Y涂层的热腐蚀行为研究

采用真空电弧镀技术在镍基高温合金基材上制备Al-Si-Y涂层.通过涂盐试验对涂层的热腐蚀性能进行了测试,利用场发射电子显微镜和X射线能谱仪对显微组织进行了观察和成分检测,研究了高温合金基材及Al-Si-Y涂层在900℃条件下不同NaCl Na2SO4含量熔盐中的热腐蚀行为.结果表明,Al-Si-Y涂层能有效提高合金抗热腐蚀性能,对NaCl的加入量不敏感,这与涂层在热腐蚀过程中生成了连续致密的Al2O3氧化膜有关.     

纳米晶涂层对DD98M合金热腐蚀行为的影响

为了研究纳米化对DD98M合金热腐蚀行为的影响,采用磁控溅射的方法制备了与其成分相同的纳米晶涂层。运用XRD、SEM/EDS、TEM分别分析了涂层的结构和热腐蚀性能。结果表明:沉积态的纳米晶涂层呈柱状晶结构,有大量沿沉积方向的柱状晶界,晶粒宽度为30~100 nm。涂层为单一的γ相且具有明显的(111)择优取向。在900℃Na_2SO_4+25%K_2SO_4以及Na_2SO_4+25%Na Cl盐中,DD98M合金在5 h内就发生了严重腐蚀。纳米晶涂层在熔融Na_2SO_4+25%K2SO4中表现出了良好的热腐蚀性能,但在Na_2SO_4+25%Na Cl盐中,纳米晶及其预氧化涂层对DD98M合金的抗热腐蚀性能的提高并不明显。纳米晶促进了涂层表面Al_2O_3膜在空气中和熔融Na_2SO_4+25%K2SO4盐中的快速形成,显著提高了DD98M合金在硫酸盐中的抗热腐蚀性能,预氧化处理则使涂层的抗热腐蚀能力进一步提高。     

钎料合金BCo46的抗热腐蚀性能

采用涂盐方法研究了新型钴基钎料BCo46的抗热腐蚀性能,并与BNi-2和基材合金DZ468进行了对比.评估了完全热处理后的采用BCo46钎焊DZ468合金接头的抗热腐蚀性能.研究表明,BCo46合金的热腐蚀抗力优于DZ468和BNi-2合金,热腐蚀过程中3种合金都发生了氧化膜溶解和硫化物析出,合金的腐蚀进程可以用硫化-酸碱熔融的热腐蚀模型解释;钎焊接头中形成的硼化物会显著降低合金的热腐蚀抗力,完全热处理后的钎焊接头组织均匀,接头抗热腐蚀性能与DZ468合金相当.