高温下电弧喷涂层中铝铬元素向金属基体界面的扩散

铁基合金电弧喷涂铝或铬涂层可以用于高温氧化防护.铝或铬涂层在加热条件下会发生金属元素向铁合金基体内的扩散,Al和Cr元素的扩散可以显著提高钢铁基体的抗氧化能力和抗高温腐蚀能力.通过对电弧喷涂Al,QAl9-2,0Cr25Al5以及 Fe-Al复合丝涂层在高温加热过程中界面元素的扩散研究,探讨了Al和Cr元素的扩散规律及相互影响.结果表明:铝喷涂层试样高于700 ℃加热可以发生Al元素向工件基体方向的扩散,其扩散深度与原始喷涂层厚度密切相关;电弧喷涂的QAl9-2层和0Cr25Al5层都具有"自结合"性质,可以提高涂层与工件的结合强度;并且在加热过程中也有一定程度的Al元素向基体方向的扩散.     

钛材用铝基耐高温涂层的防氧化性能研究

通过制备一种钛材铝基耐高温防氧化涂层以防止铸锭开坯过程中由于高温加热所造成的钛的损失以及氧化引起的表面缺陷,进而保护钛材;研究了涂层厚度和加热时间对涂层防氧化性能的影响。结果表明:由于该氧化保护涂层的主要组成是片状的金属铝粉末,一方面铝在加热过程中会与空气中的氧反应生成致密氧化层Al2O3,可有效地阻止氧的渗透;另一方面在高温加热过程中,铝和钛及钛合金可以发生反应,生成具有优良抗氧化性的TixAly相,能有效阻止钛的硬氧化层的形成从而起到保护基体的作用。在1 050℃恒温8 h条件下,涂层厚度在50150μm之间变化对涂层的抗氧化性能没有影响,随加热时间延长至16 h时,其抗氧化能力减弱。     

电弧喷涂制备铝基涂层的组织与性能研究

采用铝基粉芯丝材和电弧喷涂技术制备了铝基涂层,并研究了涂层的显微组织和抗氧化、耐腐蚀等性能.铝基原始涂层主要物相有AlFe,AlFe3,Al2O3,AlFe0.25 Ni0.77和AlNi等;经过800℃×1h热处理之后涂层中生成了高铝含量的新相Al3Ni4,Al86Fe14,Al5FeNi,提高了涂层的硬度.铝基涂层的抗氧化、耐腐蚀性能明显地优于相应的铁基涂层;其中Al-Fe-Ni-B铝基涂层抗氧化性能优良,接近于45CT;Al-Ni-Cr铝基涂层的耐腐蚀性能可与45CT相媲美.     

冷喷涂制备TiAl_3-Al复合层及其抗高温氧化性能

为了提高γ-TiAl合金的抗高温氧化性能,采用冷喷涂技术在γ-TiAl合金基体上喷涂纯Al层后进行热扩散处理,制备了厚约250μm的TiAl3-Al复合涂层,研究了该涂层在950℃下的长时间高温氧化行为,用X射线衍射仪(XRD)分析了复合涂层的相组成,用场发射电子显微镜研究了其形貌,用电子探针分析了其成分。结果表明:冷喷涂纯Al层致密,存在少量微裂纹和微气孔;TiAl3-Al复合涂层和基体之间生成了TiAl3相,TiAl3与Al的界面有空洞;γ-TiAl合金高温氧化70 h即失重,氧化产物为TiO2和Al2O3的混合物;TiAl3-Al复合涂层进入稳态氧化阶段后,增重缓慢,遵循近抛物线规律,高温氧化1 000 h后涂层仍完好,氧化产物主要为Al2O3相,还有微量的TiO2及钛氮化合物;TiAl3-Al复合涂层提高了γ-TiAl合金的抗高温氧化性能。     

AlSiY扩散涂层的高温氧化及热腐蚀行为

采用电弧离子镀技术和后续扩散处理,制备了AlSiY扩散涂层。同时研究了AlSiY扩散涂层在1000℃下的高温氧化行为和900℃下Na2SO4+NaCl混合盐中的热腐蚀行为。实验结果表明:AlSiY扩散涂层主要由β-NiAl相以及一些弥散分布的α-W、CoWSi相组成。氧化和腐蚀过程中涂层中β-NiAl相提供Al源在表面形成了连续致密的Al2O3膜,使涂层具有很好的抗高温氧化和抗热腐蚀能力。     

电弧喷涂Al,45CT及其复合涂层的抗高温氧化性能与机理

为获得抗氧化性能优良的涂层,采用电弧喷涂方法制备了Al,45CT及其复合涂层,探讨了3种涂层过渡层的形貌、物相及其相应的作用,分析了3种涂层的组织结构、抗氧化性能与机理。结果表明:Al涂层和复合涂层高温氧化后表面氧化膜有剥落现象,涂层中的抗氧化元素Cr含量很低;45CT涂层中的抗氧化元素Cr含量仍然很高,涂层的自我修复能力很强,表面生成的Cr2O3氧化膜具有优异的抗氧化性能;在涂层与基体结合处有一层过渡层,不仅增强了涂层与基体的结合力,还能进一步阻止氧化性气体向基体入侵,起到二次保护作用。     

TiAl合金表面激光重熔等离子喷涂MCrAlY涂层研究

为了进一步提高TiAl合金表面等离子喷涂MCrAlY涂层的高温氧化性能,采用激光重熔工艺对涂层进行处理,研究了激光重熔对涂层微观组织及抗氧化性能的影响.用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)分析了涂层氧化前后的表面形貌、微观组织和相组成.结果表明:经过激光重熔处理后,涂层片层状组织得以消失,致密性提高,消除了喷涂层的大部分孔洞、夹杂等缺陷,同时使Al元素在涂层表面的重新分布,形成了Al的富集区;等离子喷涂MCrAlY层能显著提高TiAl合金的抗高温氧化性能,经过激光重熔后可进一步提高其抗高温氧化性能.     

GH3030合金NiCrAlYSi涂层的高温防护性能

采用等离子喷涂法制备的航空发动机涡轮部件不能满足抗高温和热腐蚀需求。采用真空电弧离子镀技术(AIP)在GH3030镍基高温合金上制备170～180μm厚的NiCrAlYSi涂层,研究了该涂层700℃下的高温氧化行为和760℃下的燃气热腐蚀行为。结果表明:经过长时间的氧化,NiCrAlYSi涂层表面形成了以Al2O3,Cr2O3为主的氧化膜,提高了其抗高温氧化性能;经过760℃,100h燃气腐蚀试验后,NiCrAlYSi涂层主要由Ni3Al和α-Cr相组成,NiCrAlYSi涂层明显改善了GH3030合金的抗低温热腐蚀性能。     

Ti_2AlNb基合金表面磁控溅射Al/Al_2O_3薄膜及扩散处理对其抗高温氧化性能的影响

为提高Ti2Al Nb合金的抗高温氧化性能,在Ti2AlNb合金表面磁控溅射Al/Al2O3薄膜,于真空退火炉内对其进行600℃,1 h扩散处理后,分别在650,750,850℃下氧化100 h。利用XRD,SEM,EDS技术对基体和扩散试样的相组成、微观形貌进行了分析;研究了Al/Al2O3薄膜扩散层的抗高温氧化性能及扩散处理对Al/Al2O3薄膜氧化动力学曲线的影响。结果表明:Al/Al2O3薄膜扩散层的氧化行为受氧离子渗入薄膜运动过程的控制,在高温条件下表层形成连续致密的Al2O3膜,使薄膜扩散层的氧化系数远低于基体,并且次表层的富铝相能有效阻止氧离子扩散通道的形成,减少基体与氧化性气体接触,从而显著提高Ti2Al Nb基合金的抗高温氧化性能。     

氧燃充枪比对爆炸喷涂CoCrAlYTa涂层抗氧化性能的影响

采用爆炸喷涂工艺制备了CoCrAlYTa涂层,借助SEM,EDS,XRD和高温氧化实验研究了氧燃充枪比对涂层组织结构及抗氧化性能的影响。结果表明:随着氧燃充枪比的增加,爆轰温度和爆轰速率不断提高,使涂层由均匀结构向层状结构转变,涂层的孔隙率不断降低;而涂层越致密,氧化过程中涂层表面越能尽早形成连续的氧化膜,使得涂层的抛物线速率常数kP下降,从而降低形成铝氧化物的临界浓度,促进Al元素的选择性氧化,进一步阻碍氧向涂层内部的扩散,使涂层的抗氧化性能随氧燃充枪比的增加而不断增强。     

Ta-10W/Ti的高温界面反应研究

采用多弧离子镀技术在金属钛表面成功制备出连续致密且厚度均匀的α-Ta相Ta-10W涂层。在900℃下分别对涂层进行高温氧化和真空扩散处理,通过XRD、SEM、EDS等分析测试手段对涂层的抗氧化性能及元素扩散行为进行研究。结果表明:在高温氧化过程中,存在氧化和扩散双重作用,涂层与基体间发生相互扩散且涂层表面形成氧化膜,致使涂层脆化,但涂层/基体界面处氧化不明显,说明Ta-10W涂层对基体起到了有效的抗氧化作用;在真空扩散过程中,Ta向基体中扩散较为剧烈且沿着逐渐趋直的α-Ti晶界进行扩散。     

电弧离子镀AlYSi涂层抗高温氧化性能研究

采用电弧离子镀技术在K465镍基高温合金基材上制备了AlYSi沉积-扩散型涂层,研究了K465合金和AlYSi涂层在1100℃下的高温氧化行为.利用SEM,EDX,XRD对氧化后的涂层表面和截面进行分析,结果表明:AlYSi涂层主要由β-NiAl相组成,氧化过程中涂层表面形成了Al2O3保护膜,显著提高了合金的抗高温氧...     

NiCoCrAlYHf涂层与一种Ni基单晶高温合金循环氧化行为研究

在第三代Ni基单晶高温合金上制备NiCoCrAlYHf(HY5)高温抗氧化涂层,采用扫描电镜(SEM),能谱分析(EDS)和X射线衍射(XRD)等手段,对涂层表面及界面进行组织形貌观察和相结构分析,研究涂层试样的循环氧化动力学和元素互扩散行为。结果表明:采用真空电弧镀(AIP)方法制备的HY5涂层,提高了单晶高温合金的循环抗氧化能力;在1100℃大气环境中扩散600h后,涂覆HY5涂层的单晶高温合金基体中形成了互扩散区IDZ,互扩散主要由Cr,Ni元素从基体向高温抗氧化涂层的外扩散以及Al元素从高温抗氧化涂层向基体的内扩散构成;在涂层下方60μm左右有拓扑密堆相TCP析出,并形成二次反应区SRZ。     

热浸镀镧铝钢的高温耐热行为研究

在20碳钢上分别制备了热浸镀纯铝和镧铝涂层.经过900℃×6h的扩散处理后,研究了涂层的抗氧化性能和组织形貌变化.结果表明:热浸镀镧铝试样表面的纯铝层厚度比热浸镀纯铝试样减少25%～35%;经扩散处理后,在800℃氧化的前40h,热浸镀纯铝试样氧化动力学曲线符合抛物线规律,40h后,氧化动力学曲线呈直线.在整个氧化期间.热浸镀镧铝试样的氧化动力学曲线都符合抛物线规律,且抗高温剥落性能同样优于热浸镀纯铝试样.组织形貌分析表明,镧抑制了扩散和高温氧化过程中扩散层/基体界面孔洞的形成和聚集,阻止了扩散层的内氧化.分析了镧对镀铝钢高温耐热行为的影响机理.     

高速电弧喷涂铁基涂层的热震和抗高温氧化性能

采用粉芯丝材和高速电弧喷涂技术(HVAS)成功制备了Fe基涂层,研究了涂层高温性能及相应的组织结构.结果表明:涂层的抗热震以及抗高温氧化能力相当好,涂层经650℃和800 ℃ 30次热震后试样表面基本完好;涂层氧化时氧是在层与层之间扩散的,热震试验时出现的裂纹和涂层脱落均是由层间氧化物引起的;Fe基涂层经800℃、200 h氧化后增重约为10 mg/cm2,抗氧化能力较好,甚至优于某些耐热钢如12CrMoV,主要是因为铬元素形成氧化膜抑制了氧向涂层内部的进一步扩散.     

铝合金表面Ti-Al双丝超音速电弧喷涂涂层的组织与性能研究

利用SAS－1型超音速电弧喷涂设备和钛、铝丝在适当的工艺条件下，在LY12铝合金表面制成了钛铝合金复合涂层。并利用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、X射线能谱仪、电子探针等，对涂层的成分、相结构、显微结构、孔隙率及其结合强度、显微硬度和耐磨性进行了研究。结果表明，利用超音速电弧喷涂设备，可以在铝基表面形成低孔隙率小于2.8%，结合强度为29MPa，显微硬度HV0.2为631和干滑动磨损体积仅为LY12基体1／7的TiAl合金涂层。显微组织观察发现，涂层与基体间有冶金结合的迹象，组织结构分析表明，涂层由TiN（TiO)，Al,Ti,TiAl,Ti3Al等相组成。涂层的磨损机制可能以化合物等硬质相的剥落引起的磨粒磨损和氧化磨损为主。     

TC4合金表面Y改性铝化物涂层的组织及高温氧化性能北大核心CSCD

为提高TC4合金的抗高温氧化性能。采用在900,940和980℃扩散渗2 h的方法在TC4合金表面制备了Y改性的铝化物渗层,并通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪及能谱仪分析了渗层的结构及相组成,研究了渗层在1000℃时的抗氧化性能,讨论了其氧化机制。结果表明:不同温度所制备的渗层主要组成相均为Al3Ti,此外在900℃制备渗层中含有少量的Al23V6,在940,980℃制备渗层中分别检测到了Al2Ti3及Al2Ti相;渗剂中添加Y能够降低涂层的内应力,抑制渗层中裂纹的产生。940℃共渗2 h制备的Y改性Al化物渗层在1000℃氧化50 h后表面形成了致密的Al2O3氧化膜,显著的提高了TC4合金的抗高温氧化性能。     

铌合金表面渗镀复合涂层及其抗氧化研究

利用包埋渗结合化学镀技术在铌合金表面制备了复合涂层,研究了涂层在退火过程中的元素扩散行为及涂层的高温抗氧化性能。结果表明:复合涂层以晶态Ni和Al_3Nb相为主;退火过程中渗层中的Al元素向外扩散,涂层转变为晶态,形成了Ni Al_3、Al_3Nb、Ni Al相。对退火前后的涂层进行1000℃恒温氧化实验,20 h后沉积态涂层的增重为7.7 mg/cm~2,表面主要含Ni O、Al_2O_3、Ni Al相;退火态涂层样品的增重为4.9 mg/cm~2,表面生成了Al_2O_3、NiNb_2O_6、NiAl_2O_4等相。氧化后涂层与基体结合良好。退火态涂层表面由于富Al元素,氧化后形成较多的Al_2O_3,比沉积态的涂层能更有效地减缓氧化进程,提高铌合金的抗氧化性。     

炭/炭复合材料SiC/Mo(Si_x、Al_(1-x))_2抗氧化涂层(英文)

为了提高炭/炭(C/C)复合材料的高温抗氧化性能,应用多相反应技术在C/C复合材料表面制备SiC/Mo(Six、Al1-x)2复合涂层。利用扫描电镜、电子能谱、X射线衍射仪等测试手段对涂层材料的微观结构和物相组成进行分析,同时研究涂层C/C复合材料在超音速气流中的抗氧化性能。结果表明,C/C复合材料表面形成的抗氧化涂层显示出明显的双层结构,从外向内分别为Mo(Six、Al1-x)2与SiC的复合层和纯SiC层,同时有少量的Mo4.8Si3C0.6存在于涂层中。在温度为1800K、气体速率1500m/s的超音速气流中氧化冲刷96 s,以及在2550 K和室温下热循环24次的测试条件下,制备的SiC/Mo(Six、Al1-x)2涂层材料均未发生破坏现象。涂层材料优良的抗氧化性能和抗热震性能主要归因于基体C/C复合材料的高强度以及在氧化过程中材料表面形成的连续稳定的SiO2和Al2O3玻璃相。     

NiCoCrAlY(Si)梯度涂层对Ni3Al基单晶合金IC6SX抗氧化性能的影响

采用超音速火焰喷涂的方法在Ni3Al基单晶合金IC6SX上涂覆了NiCoCrAlYSi/NiCoCrAlY梯度涂层,研究了涂层对IC6SX合金1100℃抗氧化性能的影响.利用扫描电镜、X射线衍射等手段观察了氧化试样的微观结构,分析了氧化产物的成分及涂层氧化前后的相组成变化.结果表明:涂层表面形成了致密的氧化膜,氧化膜由内外两层组成,内层主要由Al2O3组成,外层主要由NiAl2O4及少量的Cr2O3组成;涂层有效地控制了Mo元素的扩散氧化,对IC6SX合金的抗氧化性能有明显改善.