稀土改性Fe-Al层表面Al2O3 薄膜的物相分布

在760 ℃下采用稀土改性包埋渗铝以及原位氧化方法制备Fe-Al/Al₂O₃复合涂层,研究了渗铝层和氧化膜的微观组织和相分布。结果表明,稀土改性渗铝层可分为3层：外层渗铝层、过渡层和内扩散层。渗铝层主要由FeAl相和Fe₃Al相组成。FeAl相主要集中在渗铝层的外层,为Al₂O₃氧化膜的选择性氧化提供了有利条件。氧化膜表面呈α-Al₂O₃脊状结构。此外,表面氧化铈的存在是由于氧化初期Ce向外扩散且与O₂的优先反应。氧化膜可分为2层,即纯α-Al₂O₃层和主要由α-Fe(Al)和Al、Fe、Ce的混合氧化物组成的过渡层。     

T92钢表面铝化物涂层的组织演化

在高温下长时间暴露,钢材表面的渗铝层与母材之间容易发生元素互扩散,对母材组织产生影响,影响母材的力学性能。为研究超超临界机组用T92钢表面铝化物涂层的抗蒸汽氧化性能及组织演化特性,采用低温粉末包埋渗铝法在T92钢锅炉管内壁制备铝化物涂层,并在650℃饱和蒸汽环境中进行热暴露试验,结合扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）观察及X射线衍射分析,研究铝化物涂层的氧化行为以及T92基体与铝化物涂层之间的扩散退化行为。研究结果表明：低温粉末包埋渗铝可在T92锅炉管内壁制备厚度约30.4μm的双层结构铝化物涂层,各层结构连续均匀且组织稳定,与母材呈冶金结合。在650℃、3 000 h饱和蒸汽氧化过程中,涂层表面生长厚度约0.3μm的α-Al2O3氧化膜。650℃长时热暴露过程中,Fe-Al金属间化合物始终是涂层的主要物相,但涂层由FeAl相向FeAl2相退化。铝化物涂层经长时间热暴露后组织退化,但仍具有优异的抗氧化性能,能够对T92钢提供很好的保护。     

渗铝改性离子镀NiCrAlY涂层的高温热腐蚀行为

为了进一步改善离子镀NiCrAlY涂层的抗热腐蚀性能,采用粉末包埋法在离子镀NiCrAlY涂层表面上进行渗铝,研究了涂层渗铝前后在850℃含氯硫酸盐膜下的热腐蚀行为.结果表明:在25%NaCl 75%Na2SO4熔盐中850℃热腐蚀40h时,未渗铝的NiCrAlY涂层生成的是外层以Cr2O3为主的氧化膜,渗铝后的NiCrAlY涂层仅生成一层Al2O3膜;未渗铝的NiCrAlY涂层在腐蚀50h后失去保护作用,而渗铝涂层在腐蚀100h后表面仍形成以Al2O3为主的保护膜.因此,渗铝处理可以明显提高原涂层的抗热腐蚀性能.     

渗铝改性离子镀NiCrAIY涂层的高温热腐蚀行为

为了进一步改善离子镀NiCrAIY涂层的抗热腐蚀性能,采用粉末包埋法在离子镀NiCrAIY涂层表面上进行渗铝,研究了涂层渗铝前后在850℃含氯硫酸盐膜下的热腐蚀行为。结果表明：在25 % NaCl +75 010 Na2 S04熔盐中850℃热腐蚀40h时,未渗铝的NiCrAIY涂层生成的是外层以Cr2 03为主的氧化膜,渗铝后的NiCrAIY涂层仅生成一层Al2 03膜;未渗铝的NiCrAIY涂层在腐蚀50h后失去保护作用,而渗铝涂层在腐蚀lOOh后表面仍形成以Al2 03为主的保护膜。因此,渗铝处理可以明显提高原涂层的抗热腐蚀性能。     

渗铝氧化处理对CLAM钢组织和力学性能的影响

采用合适的渗铝氧化处理工艺在CLAM钢基体表面制备了铝化物涂层,然后利用XRD、EPMA、SEM、纳米压痕仪、室温拉伸试验机等手段研究了渗铝氧化处理前后组织和力学性能变化,尤其是涂层的相组成变化,进而详细分析了硬度变化和拉伸断口的断裂机制。结果表明,渗铝氧化处理后在CLAM钢表面形成了由约30.8 μm厚的FeAl相层和约70.7 μm厚的α-Fe(Al)固溶体层组成的铝化物涂层,最外层FeAl相的硬度最大为834.7 HV,由外向内硬度逐渐降低至315.1 HV,基体内部的硬度出现略微回升。CLAM钢在渗铝氧化前后的抗拉强度分别为581.38 MPa和555.83 MPa,断后伸长率分别为30%和28%,断裂模式由渗铝氧化前的韧性断裂变成准解理断裂。由于渗铝及氧化热处理导致的晶粒尺寸增大和第二相粒子聚集,CLAM钢在渗铝氧化后拉伸性能下降,同时在表面涂层处易产生裂纹源从而加速材料断裂。     

高温合金渗铝涂层抗高温氧化性能的研究

采用固体粉末包埋渗铝法，在K438高温合金表面制备渗铝涂层。对渗铝试样做了1000℃、500h高温氧化实验。实验结果表明：在氧化过程中，K438高温合金表面的涂层已转变成连续致密的α—Al2O3氧化膜、富Al的β-NiAl和富Ni的β—NiAl化合物层，氧化膜与基体合金粘附良好，在高温氧化过程中无明显剥落现象。随着氧化时间的增加，β相分解较慢，到500h时涂层仍具有良好的抗高温氧化性能。     

309不锈钢表面CeO2 改性铝化物涂层的循环氧化行为

以NH₄Cl为活化剂,采用包埋法在309不锈钢上制备了纳米CeO₂改性铝化物涂层。采用X射线衍射分析仪、扫描电子显微镜和能谱仪对涂层以及循环氧化50次后的表面和横截面进行了分析。微观结构研究表明,改性涂层中包含Fe₄Al₁₃相,由于基底金属的向外扩散,改性涂层捕获了少量的CeO₂纳米颗粒。与不添加CeO₂纳米颗粒的普通铝化物涂层相比,在900 ℃的大气环境下,分散CeO₂改性铝化物涂层表现出更好的防氧化剥落性能;在50次循环氧化后,CeO₂改性铝化物涂层上仍然可以发现一些Fe₂Al₅相,并存在向外扩散的Al层、中间的FeAl层和外部的Fe₂Al₅+FeAl混合层,这表明CeO₂纳米颗粒可以延缓铝化物涂层的降解。     

包埋法制备NiAl涂层NiCrW基高温合金的抗氧化性能

以CaCl₂为活化剂,采用包埋法在NiCrW基高温合金表面制备了NiAl涂层。采用X射线衍射、扫描电子显微镜和能谱仪对涂层表面和横截面进行了分析。结果表明,CaCl₂可以替代NH₄Cl,是一种有效的活化剂。在950 ℃下,通过4 h的包埋渗铝,制备出几乎为单相、厚度为30 μm的NiAl涂层,涂层与基体之间为富铬中间层。当包埋渗剂填充率小于100%时,NiAl层表面生成针状θ-Al₂O₃。在1000 ℃恒温空气氧化试验中,NiAl涂层开始时被高速氧化,然后逐渐变为缓慢氧化,完成了亚稳态针状θ-Al₂O₃向稳态不规则颗粒状α-Al₂O₃的转变,最终稳定的α-Al₂O₃为基体提供了良好的抗氧化保护。     

稀土元素Y对TiNi形状记忆合金基体上的渗铝涂层恒温氧化行为影响

采用粉末法,在不同Y含量的TiNi形状记忆合金基体上制备了650℃渗铝涂层,并对Y是如何影响涂层的形成以及涂层700℃恒温氧化性能进行了研究。结果表明渗铝涂层由外层TiAl₃和内层NiAl₃构成,涂层的生长主要由Al的内扩散控制。当Y含量低于1at.%时,稀土元素Y的添加促进TiAl₃外层的生长,抑制NiAl₃ 内层的生长。恒温氧化实验表明：添加0.5 at.%Y能明显降低渗铝涂层的氧化速度,但添加1 at.%Y和5 at.%Y却加速涂层的氧化。文中对Y是如何影响涂层的形成以及恒温氧化性能进行了分析。     

CLAM钢表面铝化物涂层的制备与铅液相容性研究

目的探索铝化物涂层的制备工艺,研究其是否能有效抑制铅液对CLAM钢的腐蚀。方法用配制的渗剂对CLAM钢进行包埋渗铝,并通过随后的热扩散和原位氧化处理,在CLAM钢表面制备铝化物涂层,研究不同渗铝时间和热扩散时间对涂层厚度的影响。通过静态氧化试验和铅液腐蚀试验,分别评价铝化物涂层的抗氧化性能及其与铅液的相容性,采用XRD、SEM和EPMA分析涂层的相组成以及铅液腐蚀前后的微观形貌和元素分布。结果包埋渗铝+热扩散+原位氧化处理制备的铝化物涂层主要由约30μm的FeAl相层和约70μm的α-Fe(Al)固溶体层组成。在热处理过程中,由于Al和Fe的互扩散现象,涂层中的Fe-Al相依次经过了Fe₂Al₅、FeAl₂、FeAl、Fe₃Al和α-Fe(Al)的转变。在600℃空气中静态氧化120 h后,铝化物涂层试样氧化质量增量为0.028 mg/cm²,比CLAM钢的氧化质量增量降低了1个数量级,铝化物涂层使CLAM钢的氧化动力学曲线由直线规律转变为抛物线规律。经550℃铅液腐蚀600、1800 h后,铝化物涂层的腐蚀质量增量分别为0.058、0.077 mg/cm²,仅约为CLAM钢的1/120。CLAM钢表面产生了疏松多孔的铁氧化物层,而铝化物涂层没有发生明显的腐蚀,但是腐蚀1800 h后,随着表面铝含量的不断消耗,Al₂O₃层厚度逐渐减小。结论铝化物涂层具有良好的抗氧化性能及与铅液的相容性,能够有效抑制铅液对CLAM钢的腐蚀。     

Al-Si涂层改性TP347H FG在650℃饱和蒸汽下的氧化行为研究

利用料浆渗铝法在奥氏体钢TP347H FG上制备了Al-Si涂层,结合氧化增重法、扫描电镜观察及XRD分析,研究了TP347H FG以及Al-Si涂层的饱和蒸汽氧化行为,并以高Cr含量的HR3C合金为参比对象。结果表明,TP347H FG基体抗氧化能力不足,外层疏松层瘤状氧化物Fe_3O_4与表面氧化膜下方内氧化物FeCr_2O_4呈双层结构,650℃氧化600 h后外层氧化膜发生严重剥落;制备Al-Si涂层后,试样表面形成保护性Al_2O_3氧化膜,可显著提升TP347H FG钢抗蒸汽氧化能力,并与HR3C相当;HR3C合金中较高的Cr含量促使HR3C在较短时间内,表面即形成致密连续的Cr_2O_3膜,氧化动力学遵循抛物线规律。     

CeO₂改善低温渗铝涂层抗氧化性能的研究

在Ni基体上电沉积纯Ni镀层和Ni-CeO2复合镀层并对其进行620 °C低温渗铝,制备了无CeO2和CeO2改性的铝化物涂层。将以上两种涂层在1000 °C下氧化,研究CeO2颗粒的加入对氧化膜的生长速率和粘附性能的影响。结果表明,在δ-Ni2Al3涂层中加入纳米CeO2颗粒可以推迟一层完整α-Al2O3膜的形成时间,降低氧化膜的生长速率。此外,纳米CeO2颗粒的加入提高了氧化膜的粘附性,原因是与没有CeO2掺杂的涂层相比,CeO2改性铝化物涂层在氧化膜/涂层界面上形成的空洞尺寸较小。     

超音速微粒沉积-激光同步强化Inconel718涂层高温氧化行为

针对镍基高温合金 Inconel 718 表面损伤问题,利用超音速微粒沉积-激光同步强化技术在基体表面制备了相同成分的 Inconel 718 修复涂层。 采用场发射扫描电子显微镜( SEM) 及其自带的能谱分析仪 EDS、X-射线衍射仪 (XRD)、显微拉曼光谱仪、场发射高分辨透射电子显微镜(TEM)分析了激光功率为 1300 W 时涂层的微观组织结构和 750 ℃高温氧化后表/ 截面形貌。 结果表明:涂层表面光洁,内部组织致密,孔隙率仅为 0. 2%,涂层与基体结合良好且无明显裂纹等缺陷。 在氧化初期,镍基高温合金涂层表面快速氧化并形成富 Ni、Fe、Cr 的 NiO、Fe₂O₃ 、Cr₂O₃ 以及含 Ni 的尖晶石 Cr₂O₃·NiO 结构。随着氧化时间的延长,NiO 与 Fe₂O₃ 结合生成复合相 NiFe₂O₄ ,而覆盖在 NiO 表面的 Cr₂O₃ 不断生长扩张,与 NiO 发生固相反应生成 NiCr₂O₄ 。     

渗铝镍基高温合金热腐蚀行为研究

采用低压气相渗铝工艺制备铝化物涂层 ,在涂层表面涂敷不同NaCl+Na2 SO4 含量的熔盐进行 90 0℃热腐蚀实验 .结果表明 ,涂层对NaCl含量不敏感 ,这与涂层表面生成Al2 O3 氧化膜有关 .涂层能有效提高合金抗热腐蚀性能 .     

CoCrNiAlY涂层制备工艺对组织形态及高温氧化行为的影响

为了研究CoCrNiAlY涂层微观组织结构对高温氧化行为和剥落行为的影响规律,采用激光熔覆技术和等离子喷涂工艺在718高温合金表面制备CoCrNiAlY涂层,观察其微观组织形态。利用XRD和SEM对1150 ℃高温氧化试验样品进行氧化层物相分析和形貌观察。结果表明,激光熔覆制备的CoCrNiAlY涂层中形成了胞状亚结构的等轴晶凝固组织,相对于等离子喷涂制备的CoCrNiAlY涂层结构更致密,具有更优异的抗高温氧化性能。在高温氧化过程中,等离子喷涂CoCrNiAlY涂层生成了以Cr₂O₃结构为主的复合氧化膜。激光熔覆CoCrNiAlY涂层生成Al₂O₃结构的单一氧化膜,而且熔覆层中原位形成的Y₂O₃钉扎作用能有效提高氧化膜的抗剥落性。文中系统分析讨论了两种不同工艺制备的组织形态对高温氧化膜形成机制的影响,激光熔覆涂层在高温下主要是以界面扩散方式形成致密的Al₂O₃膜,等离子喷涂涂层在高温下以界面反应的方式快速形成Cr₂O₃复合氧化膜。     

铁铝含量对Fe-Cr-Ni合金渗铝涂层及其防结焦性能的影响

采用固体粉末包埋渗铝法,在Fe-Cr-Ni合金表面制备渗铝涂层,并研究了其因渗剂中铁铝含量的不同对Fe-Cr-Ni合金渗铝、氧化及结焦行为的影响。通过对各组渗铝以及渗铝并氧化后的试样表面及截面微观形貌、相组织进行研究,并结合结焦增重曲线发现,铁铝比例的增加能够促使合金表面形成平整致密的渗铝涂层,提高氧化膜的质量,但也会降低渗层的厚度,影响表面氧化膜的连续性。选用合适的铁铝含量可以获得较高质量的氧化铝涂层,进而达到防结焦效果。     

模拟高温海洋环境中铝化物/搪瓷复合涂层腐蚀行为研究

对镍基高温合金GH4169基体先采用包埋渗铝工艺制备铝化物涂层,随后在渗铝涂层表面喷烧搪瓷涂层,得到了渗铝+搪瓷复合涂层.该涂层外层由搪瓷涂层组成,厚度约为40 μm;中间层为渗铝涂层,厚度约20μm,主要为Ni2Al3相,搪瓷涂层和渗铝涂层结合良好;内层为互扩散区,厚度约为3μm.分别考察了搪瓷+渗铝复合涂层、渗铝涂...     

双峰结构Mo-Si-B基体表面多层硅化物涂层的表征和抗氧化性能

由于在细晶Mo-Si-B合金中制备双峰分布的α-Mo晶粒能够在不显著降低合金强度的前提下大幅提高其断裂韧性,为了加强双峰结构合金的表面防护,同时保持其优异的力学性能,通过包埋渗在合金表面上制备了一个具有多层结构（MoSi₂,Mo₅Si₃和Mo₅SiB₂/MoB）的涂层。研究结果表明,相比在细晶结构基体上制备的涂层,双峰结构基体上的涂层表面较为粗糙,并且也表现出双峰分布的微观组织。此外,覆盖涂层后的双峰结构合金的断裂韧性依然良好,并且分布在涂层中的La₂O₃颗粒能够增韧涂层。具有涂层的双峰结构合金在1100~1300 ℃下展现出了卓越的抗氧化性,这是由于氧化过程中在涂层表面快速形成了一个薄且能自愈合的SiO₂-B₂O₃膜。随着氧化温度升高,SiO₂-B₂O₃膜的粘度降低,使得SiO₂-B₂O₃膜的厚度和氧化产物Mo₅Si₃均增加。并且,升高温度促进了Si和B的互扩散,加速了Mo₅Si₃和Mo₅SiB₂/MoB层的增长。在1300 ℃下,由于单峰结构的MoSi₂涂层拥有更多的晶界,使得含涂层的细晶合金相比含涂层的双峰结构合金表现出更多的氧化增重。     

钢表面粉末包埋渗铝的表面状态及元素扩散机理研究进展

钢铁作为基础性结构材料,应用在国民经济的各个领域。由于钢材在工程应用中会发生氧化、腐蚀,采用粉末包埋渗铝对钢材进行表面改性可提高其抗氧化性能和腐蚀性能。目前为止,关于渗铝工艺参数对渗层微观组织、表面状态和元素扩散机理的研究,比较零散,缺乏系统总结。综述渗铝工艺参数对粉末包埋渗铝钢的微观组织、表面状态及其性能的影响,分析渗铝工艺参数与渗层微观组织的关联;概括渗铝工艺参数对Fe-Al元素扩散系数和扩散激活能的影响规律,分析Fe-Al元素扩散机制;总结渗铝层预测模型,对粉末包埋渗铝钢的研究趋势进行展望。     

新型CeO2改性低温渗铝涂层在模拟燃煤流化床中的冲蚀/腐蚀行为研究

利用Ni与CeO2纳米颗粒共电沉积在A3钢表面制备了一层纳米晶结构的Ni-CeO2复合膜（镍晶粒平均尺寸为60±38 nm）,然后在600℃扩散渗铝5小时获得一种新型CeO2改性的低温渗铝涂层.同时,在上述条件下制备了单镀镍渗铝涂层以及A3钢渗铝涂层作为对比.550℃~850℃模拟流化床燃煤环境中100 h冲蚀/腐蚀实验表明,Ni-CeO2复合膜渗铝涂层较单镀镍渗铝涂层和A3钢渗铝涂层具有更好的抗冲蚀/腐蚀能力.