(NiCoCrAlYSiB+AlSiY)复合涂层热腐蚀行为的研究

采用电弧离子镀（AIP）技术在镍基单晶高温合金基体上制备了NiCoCrAlYSiB涂层（普通涂层）和（Ni-COCrAlYSiB+AlSiY）复合涂层,研究了高温合金基体与2种涂层分别在900和700℃下的涂盐（Na₂SO₄+K₂SO₄和Na₂SO₄+NaCl）热腐蚀行为.结果表明:高温（900℃）热腐蚀条件下,基体合金表面主要生成NiO;普通涂层表面上要生成Cr₂O₃,而且涂层内部出现内氧化和内硫化现象;复合涂层表面主要生成Al₂O₃,外层出现程度较轻的内氧化,涂层表层Al含量仍然较高,维持表面Al₂O₃膜的形成和修复.低温（700℃）热腐蚀条件下,基体合金表面主要生成NiO;普通涂层表面主要生成Cr₂O₃,涂层内部出现严重的内氧化;复合涂层表面也出现了内氧化,高Cr的内层未受腐蚀,有助于提高涂层的抗腐蚀性能.     

(NiCoCrAlYSiB+AlSiY)复合涂层热腐蚀行为的研究

采用电弧离子镀（AIP）技术在镍基单晶高温合金基体上制备了NiCoCrAlYSiB涂层（普通涂层）和（Ni-CoCrAlYSiB+AlSiY）复合涂层,研究了高温合金基体与2种涂层分别在900和700℃下的涂盐（Na₂SO₄+K₂SO₄和Na₂SO₄+NaCl）热腐蚀行为.结果表明:高温（900℃）热腐蚀条件下,基体合金表面主要生成NiO;普通涂层表面主要生成Cr₂O₃,而且涂层内部出现内氧化和内硫化现象;复合涂层表面主要生成Al₂O₃,外层出现程度较轻的内氧化,涂层表层Al含量仍然较高,维持表面Al₂O₃膜的形成和修复.低温（700℃）热腐蚀条件下,基体合金表面主要生成NiO;普通涂层表面主要生成Cr₂O₃,涂层内部出现严重的内氧化;复合涂层表面也出现了内氧化,高Cr的内层未受腐蚀,有助于提高涂层的抗腐蚀性能.     

TiAl合金表面激光重熔MCrAlY涂层热腐蚀性能

采用等离子喷涂技术在TiAl合金表面制备了MCrAlY涂层,并用激光重熔工艺对涂层进行处理,研究了TiAl合金、等离子喷涂MCrAlY涂层及激光重熔MCrAlY涂层850℃下75%Na₂SO₄+25%NaCl(质量分数)混合盐浸泡热腐蚀性能,分析了不同试样的热腐蚀破坏机理,并讨论了激光重熔处理对涂层热腐蚀性能的影响.结果表明,等离子喷涂MCrAlY涂层能显著提高TiAl合金的耐热腐蚀性能,经过激光重熔后可进一步提高其耐热腐蚀性能.MCrAlY涂层在高温熔盐中的热腐蚀发生的是表面氧化反应和内部硫化反应,主要生成Al₂O₃,Cr₂O₃,NiO,NiCr₂O₄,Ni₃S₂及CrS等腐蚀产物.     

温度对高速电弧喷涂FeNiBSi/Cr_3C_2复合涂层热腐蚀性能的影响

采用高速电弧喷涂技术在45钢基体上制备出Fe Ni BSi/Cr3C2复合涂层.采用光学显微镜和扫描电镜分析涂层的显微结构,以及X射线衍射分析涂层相组成.试验选用摩尔比为7∶3的Na2SO4+K2SO4饱和水溶液为腐蚀介质涂刷于试样表面,并以20G钢作对比材料,在550~750℃下研究了涂层的抗热腐蚀性能.结果表明,涂层具有典型的层状结构特征,致密且连续.涂层的抗热腐蚀性能明显优于20G钢.在550和650℃下涂层表面形成了致密的氧化膜(Fe2O3,Cr2O3和Fe Cr2O4)阻碍了熔盐的侵入,提高了涂层抗热腐蚀性能.在750℃下涂层氧化膜变得不完整,不能有效地阻隔熔盐,此时涂层的抗热腐蚀性能较差.     

GH3625合金在75%Na2SO4-25%NaCl环境中热腐蚀行为研究

将GH3625合金置于750℃下,75%Na₂SO₄-25%NaCl熔盐环境中以研究GH3625合金的热腐蚀行为,使用扫描电镜、能谱仪以及X射线衍射仪等设备对腐蚀后合金表面形貌、元素分布以及物相鉴定等进行研究分析。研究结果表明：组织为奥氏体等轴晶的GH3625合金腐蚀增重曲线呈现“两级”增重规律。合金在熔盐中腐蚀后,由腐蚀层最外层到合金基体结构依此为尖晶状NiO和片层状NiCr₂O₄、存在少许缺陷但相对致密的Cr₂O₃氧化层、带有孔洞的“蜂窝”状Ni₂S₃硫化层、基体贫Cr层以及合金基体。GH3625合金在750℃下,75%Na₂SO₄-25%NaCl熔盐环境中造成氧化膜失效的主要腐蚀反应为Cr₂O₃与Cl^-以及Na₂O的反应,反应生成CrO₂Cl_2<...     

氧化时间及铬含量对Fe-Cr钢高温氧化行为的影响

为了测定不同氧化时间以及铬含量对高温条件下钢材表面氧化铁皮组织和厚度的影响,将Fe-5Cr钢与Fe-10Cr钢在1000 ℃空气条件下氧化60~180 min,采用增重法绘制其氧化动力学曲线,并利用光学显微镜、能谱仪和X射线衍射仪对氧化铁皮的断面形貌和物相进行研究。结果表明,两试验钢氧化初期为“气-固”反应,中后期为“气相-氧化铁皮-固相”反应。两试验钢氧化铁皮结构均由外氧化层、内氧化层和内氧化区域组成。当氧化时间为180 min时,Fe-10Cr钢检测到了内氧化物Cr₂O₃。空气中氧元素向内扩散与基体中铬元素发生反应生成内氧化物Cr₂O₃,再与氧化铁皮层中的FeO发生固相反应生成尖晶石结构产物FeCr₂O₄。随着氧化时间的增加,由于内氧化物Cr₂O₃不断受到内氧化层的包裹而转为外氧化,内外氧化的转变使得基体不断被腐蚀,氧化铁皮厚度不断增加。     

Inconel 718及其渗铝涂层在Na2SO4+5%NaCl混合盐膜下的热腐蚀行为

采用化学气相沉积(CVD)工艺在镍基高温合金Inconel 718上制备了铝化物涂层,研究了Inconel 718合金及其渗铝涂层在750,850和950℃空气中Na₂SO₄+5%(质量分数)NaCl混合盐膜下的热腐蚀行为。结果表明：基体表现出较差的抗腐蚀性能,且温度越高腐蚀越严重;腐蚀初期表面腐蚀产物主要由Cr₂O₃和Fe₂O₃组成,而随着腐蚀时间增加,尖晶石为主要腐蚀产物。此外,基体合金在850和950℃时的腐蚀膜疏松多孔,观察到开裂和剥落,抗腐蚀能力差;而渗铝涂层表现良好,腐蚀期间表面会形成Al₂O₃膜,极大提高了基体合金的抗腐蚀性能。虽然当腐蚀温度升高或腐蚀时间增加时,涂层会发生明显退化,且会导致腐蚀膜出现裂纹、孔洞等缺陷,其与涂层结合不紧密,但仍能在很大程度上有效保护基体。     

K452合金表面CVD渗铝涂层制备温度对其750℃硫酸盐热腐蚀行为的影响

采用化学气相沉积(CVD)技术在K452合金表面沉积渗铝涂层,沉积温度分别为850、950和1050℃。研究了沉积温度对CVD渗铝涂层在750℃空气中表面沉积Na₂SO₄及Na₂SO₄+NaCl环境下热腐蚀行为的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对腐蚀前和后的试样进行截面形貌观察和物相结构分析。结果表明,在750℃下表面沉积Na₂SO₄及Na₂SO₄+NaCl热腐蚀50 h后,3种涂层试样均表现出了较K452合金更好的抗热腐蚀性能,且涂层的抗热腐蚀性能随着涂层沉积温度的增加而增强。     

Ni-20Cr合金在1200℃下的氧化行为

对Ni-20Cr电热合金在1 200℃下进行不同时间的恒温氧化试验,用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)观察分析了1 200℃不同氧化时间下合金的表面形貌、横截面形貌及氧化膜的相组成。结果表明,在1 200℃氧化时,Ni-20Cr合金丝电阻变化与氧化膜厚度变化趋势一致。随着氧化时间延长,合金丝表面氧化膜晶粒逐渐增大,并出现破裂、翘起现象;合金丝表面氧化膜分3层,其主要相组成为NiO、SiO₂、NiCr₂O₄、Cr₂O₃。     

高速电弧喷涂FeMnCrAl/Cr3 C2涂层热腐蚀行为

用高速电弧喷涂技术和自行研发的FeMnCrAl/Cr3C2粉芯丝材,在20钢样品表面制备了FeMnCrAl/Cr3C2涂层,采用光学显微镜、场发射扫描电镜、能谱分析和X射线衍射等方法,对FeMnCrAl/Cr3C2涂层的显微组织和热腐蚀行为进行了研究,并与20钢做了对比试验研究.结果表明:FeMnCrAl/Cr3C2涂层主要由固溶相的凝片叠加组成,中间夹杂着氧化物相、未熔颗粒相和孔隙;FeMnCrAl/Cr3C2涂层抗热腐蚀性能明显优于20钢基体,热腐蚀增重约为20钢的1/3-1/4,涂层抗腐蚀性能提高的原因主要是:涂层热腐蚀后表面生成具有保护性的、致密的含Al、Cr氧化物和Cr与Fe的复合氧化物,阻碍了涂层进一步腐蚀.     

K438铸造高温合金表面热浸镀铝涂层的抗氧化性能

针对K438镍基高温合金在高温条件下抗氧化性能不足的问题,采用热浸镀铝技术在其表面制备了铝化物涂层。经1000 ℃、1 h真空扩散退火处理后,对高温合金的热浸镀铝涂层开展了1000 ℃、250次的高温循环氧化试验,并采用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪等分析测试手段,对高温氧化后涂层截面组织进行了研究。结果表明,试验合金在1000 ℃、40次循环氧化后氧化增量曲线便开始下降,高温抗氧化性能较差,经1000 ℃、250次循环氧化后,形成了Al₂O₃、TiO₂、Cr₂O₃、NiO和尖晶石NiCr₂O₄、NiAl₂O₄等氧化产物。而热浸镀铝涂层经1000 ℃、40次循环氧化后,氧化增量变化较小,且经250次循环氧化后,氧化产物中未发现Cr₂O₃的存在,其高温抗氧化性能均较基体明显提高,其中热浸镀90 s的涂层高温抗氧化性能更好。     

Al含量对Cr1–xAlxN涂层力学、热稳定性、抗氧化性及耐蚀性的影响

目的探讨Al含量对Cr_1–xAl_xN涂层结构和性能的影响。方法在阴极弧蒸发设备中,分别采用Cr、Cr_0.70Al_0.30、Cr_0.50Al_0.50、Cr_0.40Al_0.60和Cr_0.30Al_0.70靶材制备5种不同Al含量的Cr_1–xAl_xN涂层。借助能量色散X射线光谱仪(EDX)、X射线衍射仪(XRD)、纳米压痕仪、扫描电子显微镜(SEM)和电化学工作站对Cr_1–xAl_xN涂层的成分、结构、力学性能、热稳定性、抗氧化性和耐蚀性进行研究。结果5种Cr_1–xAl_xN涂层均呈单相面心立方结构,其硬度随Al含量的增加而提升,由CrN的(16.9±0.8)GPa升至Cr_0.75Al_0.25N的(25.1±0.7)GPa、Cr_0.56Al_0.44N的(27.0±1.1)GPa、Cr_0.46Al_0.54N的(28.5±1.5)GPa和Cr_0.36Al_0.64N的(30.4±0.8)GPa。所有涂层在1000℃退火后,开始出现六方h-Cr2N的衍射峰,其衍射峰强度随Al含量的上升而降低。Cr_0.75Al_0.25N、Cr_0.56Al_0.44N和Cr_0.46Al_0.54N涂层在1100℃退火后,可检测到六方纤锌矿结构w-AlN相,而高Al含量Cr_0.36Al_0.64N涂层在1000℃退火后,便可检测到w-AlN相。在1000℃氧化15 h后,CrN涂层已经完全氧化,Cr_0.75Al_0.25N、Cr_0.56Al_0.44N、Cr_0.46Al_0.54N和Cr_0.36Al_0.64N涂层的氧化层厚度分别约为0.4、0.3、0.3、0.2μm;在1100℃氧化15 h后,CrN、Cr_0.75Al_0.25N和Cr_0.56Al_0.44N涂层已完全氧化,而Cr_0.46Al_0.54N和Cr_0.36Al_0.64N涂层的氧化层厚度分别约为2.5、1.4μm。CrN、Cr_0.75Al_0.25N、Cr_0.56Al_0.44N、Cr_0.46Al_0.54N和Cr_0.36Al_0.64N涂层在3.5%的NaCl溶液中测得的极化电阻分别为567.69、5.34、71.80、160.10、92.56 k?·cm²。结论涂层的硬度和抗氧化性随Al含量的增加而提升。Al的加入在抑制Cr—N分解的同时,促进了涂层中w-AlN的生成。CrN涂层具有最优的耐蚀性,而在含Al涂层中,涂层的耐蚀性随Al含量的增加呈现出先上升、后下降的趋势。     

封孔处理等离子喷涂Cr2O3涂层耐蚀性的电化学表征

用等离子喷涂工艺在Q235钢基体上制备Cr₂O₃陶瓷涂层,并采用磷酸铝和环氧树脂对其进行封孔处理。利用图像分析法和电化学方法对封孔前后涂层的孔隙率进行了测试,采用弱极化技术和电化学阻抗谱技术对封孔前后涂层的耐蚀性能进行了研究。结果表明,封孔处理提高了涂层的耐蚀性能,环氧树脂封孔涂层的耐蚀性能更优异;陶瓷涂层在腐蚀介质中耐蚀性能主要取决于涂层的孔隙率。     

Isothermal oxidation of air plasma spray NiCrAlY bond coatings

The isothermal oxidation behaviors of plasma-sprayed NiCrAlY bond coatings (Ni22Cr10Al1Y and Ni31Cr11Al 0.6Y) have been evaluated. Two unique microstructures, oxide stringers and improperly flattened zones, can be observed in the air plasma spray (APS) bond coatings. The structures and chemical compositions of the oxide stringers were examined by transmission electron microscopy (TEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS). Improperly flattened zones had a high density of open pores. These features affected the oxidation behaviors in both the transient and the steady-state stages. In the transient oxidation stage, NiO, Cr₂O₃ and -Al₂O₃ were observed on the surface simultaneously. The oxide stringers and improperly flattened zones had an especially high density of NiO and Cr₂O₃, which implied that these regions had inherently lower contents of Al. During steady-state oxidation, a continuous -Al₂O₃ layer reduced the diffusion rate of oxygen and, thus, the rate of isothermal oxidation became low. As the oxidation time was increased, depletions of Al, the formation of NiAl₂O₄ layers and the formation of Cr₂O₃ subsequently occurred. Hemispherical protrusions were also detected on the surface after cooling to room temperature.     

传感器用离子镀Cr/AlCr(Si)N涂层的组织和反射率

以Ni-11Cr合金作为基材,采用多弧离子镀工艺在其表面制备Cr/AlCrN与Cr/AlCrSiN涂层,并对其在700~900 ℃温度下进行真空热处理,研究热处理温度及Si元素对Cr/AlCr(Si)N涂层组织和红外反射率的影响。结果表明:真空热处理后两涂层形成了Cr₂O₃与Al₂CrO₃的特征峰,900 ℃热处理后,氧化物晶体结构特征衍射峰明显增加。两种涂层的组织呈柱状形态,在Cr/AlCrN涂层中存在许多hcp-CrN纳米晶;Cr/AlCrSiN涂层中形成了粒径尺寸均匀的hcp-AlN纳米晶。真空热处理温度越高,两个涂层红外稳定反射率越大,Ni扩散系数和热处理温度之间呈现单调增加的变化趋势,Cr/AlCrN涂层具有更优异的低红外稳定反射率,Cr/AlCrSiN涂层具备高的红外稳定反射率。     

P91和Super304H钢表面涂覆NaCl在高温水蒸汽中的腐蚀行为

在海洋性大气中,沉积在金属构件表面的NaCl在高温环境中可能导致金属加速腐蚀。在600 °C NaCl和水蒸汽环境中,研究了P91钢和Super304H钢的腐蚀行为。采用XRD,SEM/EDS对腐蚀产物膜相组成和形貌进行了分析。结果表明,P91钢和Super304H钢均表现为失重,受到严重腐蚀。样品表面的腐蚀产物层中有大量裂纹和孔洞,导致腐蚀产物大量剥落。P91钢表面腐蚀产物主要由Fe₂O₃组成。Super304H钢由 (Fe,Cr,Ni)₃O₄和NiO组成。由于Cr₂O₃膜在NaCl和高温水蒸汽中受到严重破坏,两种合金均遭到严重腐蚀,含Cr量较高的Super304H钢比P91钢腐蚀更严重,且有明显的晶间腐蚀发生。     

Corrosion resistance of chromium nitride and oxynitride layers produced under glow discharge conditions

The paper presents the results of investigations of the structure and corrosion resistance of chromium nitride, oxynitride and oxide layers produced on steels by electrochemical chromium deposition combined with glow discharge assisted nitriding, oxynitriding and oxydizing processes. The layers obtained were of the types: CrN+Cr₂N+Cr+(Cr,Fe); Cr₂N+Cr+(Cr,Fe); CrN+Cr₂N+Cr+(Cr,Fe)₇C₃; Cr₂N+Cr+(Cr,Fe)₇C₃; Cr(N,O)+Cr+(Cr,Fe)₇C₃ and Cr₂O₃. The corrosion resistance of the layers is high and can be modified by changing the process parameters, such as the temperature and chemical composition of the gas atmosphere.