K444合金表面CVD渗铝涂层在750℃空气中耐NaCl腐蚀行为

采用化学气相沉积(CVD)法在镍基高温合金K444表面制备了渗铝涂层。850、950和1050℃制备的涂层均为双层结构,外层是NiAl相,内层为互扩散区。涂层随沉积温度升高而增厚,3个沉积温度制备的CVD渗铝涂层厚度分别约为6.2、12.5和30.3μm。研究了K444合金及3个温度制备的CVD渗铝涂层在750℃NaCl+Air条件下的腐蚀行为。结果表明,K444合金表面发生氧化和氯化反应,腐蚀严重。而CVD渗铝涂层表面生成了保护性Al₂O₃,抗NaCl腐蚀能力增强,1050℃沉积温度下制备的CVD渗铝涂层抗腐蚀能力最强。     

稀土改性Ni-Al复合涂层的制备及显微组织

稀土镍铝复合涂层能大幅提高高温构件的抗氧化性和耐腐蚀性,广泛应用于高温零部件。首先在P92钢表面进行镀镍,然后在渗铝剂中加入不同种类、含量的稀土(CeCl_3、SmCl_3),利用粉末包埋渗铝技术,在P92钢表面制备稀土Ni-Al复合涂层。利用LSCM、SEM对复合涂层的结构、形貌、厚度进行对比分析;利用EDS对复合涂层的元素成分进行分析,并采用XRD分析复合涂层的表面物相。结果表明:两种稀土元素均可起到催渗效果,并减少涂层缺陷。渗铝剂中稀土CeCl_3和稀土SmCl_3的添加量均为2%时,所得复合涂层的渗层均匀致密,质量最佳,渗铝层平均厚度分别为50.4、48.1μm;当添加量增加时(4%、6%),两种涂层的渗铝层厚度均减少,且疏松、孔洞等现象更加明显。稀土元素的种类及含量不改变复合涂层的表面物相,均为Ni_2Al_3和Ni。     

Ni-CeO2复合镀层厚度对δ-Ni2Al3-CeO2/Ni-CeO2涂层体系扩散行为的影响

在Ni基体电沉积不同厚度的Ni-CeO₂复合镀层并对其进行620 °C低温渗铝,制备了剩余复合镀层厚度分别约为10和45 μm厚的δ-Ni₂Al₃-CeO₂/Ni-CeO₂涂层体系。1000 °C真空退火5 h后,以上两种涂层体系均可在铝化物/镀层界面形成CeO₂富集层。但剩余复合镀层厚度为10 μm的涂层体系由于氧化物富集程度不足,涂层退化程度较剩余复合镀层厚度为45 μm的涂层体系严重。可见,在镀层氧化物颗粒含量一定的情况下,渗铝后剩余镀层厚度是影响扩散障有效性的重要因素。     

渗铝-真空预氧化制备FeAl/Al2O3防氚渗透涂层性能

在核级316L不锈钢基体上,采用固体埋层渗铝和真空预氧化工艺制备FeAl/Al2O3防氚渗透自修复涂层,研究了这种渗铝氧化涂层的表面形貌、化学成分、相组成以及涂层表面纳米级氧化膜的厚度的SEM/EDS、XRD、XPS、AES、RBS等测试分析与表征方法.结果表明:该复合涂层由约20μm厚的Fe-Al扩散层以及约200nm厚的表面Al2O3氧化层组成;Fe-Al扩散层的主要相组成为FeAl及少量Fe3Al、NiAl、α-Fe相,微观观察表明由外渗铝层、过渡层、内扩散层构成.     

201不锈钢离子渗氮和离子镀TiN复合强化层的耐蚀性

对201不锈钢进行离子渗氮+离子镀TiN复合强化处理.并对复合强化层进行物相分析、截面形貌观察、硬度检测以及电化学腐蚀性能测试.结果表明:复合强化层的外层为厚度1.2μm的致密TiN层,中间为厚度约20μm的渗氮层,向内为基体.复合涂层物相主要为:TiN、Ti、CrN、Ni3N、Fe3N、Fe7C3.TiN复合涂层在3.5％的NaCl溶液中耐蚀性与201不锈钢基体相当,在1 mol/L的NaOH溶液中的耐蚀性比201基体提高了7倍,在1 mol/L的H2SO4溶液中的耐蚀性比201基体提高了14倍.     

复合强化对渗铝K403合金组织和力学性能的影响

针对航空发动机涡轮叶片榫头渗铝污染后产生的尺寸偏大和力学性能下降的问题,采用水吹砂+振动光饰和水吹砂+喷丸强化+振动光饰两种复合方法对渗铝后的K403合金试样进行处理,研究复合方法对K403渗铝试样微观组织和力学性能的影响。对两种方法处理后试样的微观组织、渗铝层元素分布、物相组成、残余应力和疲劳寿命进行测试。结果表明:渗铝后,试样表面存在残余拉应力,渗铝层厚度约27.3μm,主要相为β-NiAl和α-Cr;水吹砂+振动光饰处理后,试样表面产生了360 MPa的残余压应力,试样的疲劳寿命提高了1.49倍;水吹砂+喷丸强化+振动光饰方法处理后,试样表层产生了较大的残余压应力,距离表面0.04 mm处残余压应力值最大,约为686 MPa,应力影响深度约0.2 mm,试样的疲劳寿命提高了3.44倍。     

SUS304ss包埋粉末渗铝的耐蚀性能

展开了SUS304ss及其渗铝后在0.33 mol/L FeCl₃+0.05 mol/L HCl 溶液中的耐蚀性实验、1000 ℃下的抗高温氧化实验及表面沉积 碱金属氯化物和硫酸盐在500 ℃下的耐蚀性实验,用失重法和电 化学方法等综合评定了SUS304ss渗铝后的耐蚀性。研究表明：渗铝SUS304ss表面渗铝层结构致密,厚度为50μm;在 0.33 mol/L FeCl₃+0.05 mol/L HCl溶液中SUS304ss发生了严重孔蚀,渗铝后表面发生轻微孔蚀;渗铝SUS304ss在1000 ℃下加热,表面和截面形貌完好,耐高温氧化性提高了约5倍;在500 ℃下表面沉积盐碱混合物,渗铝SUS304ss耐腐蚀性约提高20倍;渗铝后SUS304ss的腐蚀电位大于未渗铝钢,耐蚀性提高。     

飞机APU涡轮导向叶片高温防护涂层失效模式分析

利用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)等分析了国内某型在役APU涡轮导向叶片的结构特征与热防护机理,研究了叶片失效件中高温防护涂层的厚度变化与失效模式。结果表明:飞机APU导向叶片中存在渗铝涂层+MCrAlY涂层与单一渗铝涂层2种不同的涂层结构;APU导向叶片失效件的MCrAlY涂层厚度从叶片尾缘—叶盆—前缘区域呈先增大后减小的趋势;受叶片构型影响,叶片尾缘区域涂层的氧化程度较严重,而叶盆区域越靠近前缘的位置涂层氧化损伤程度越低,但叶片前缘区域由于受CMAS腐蚀与高温氧化的耦合作用使得该区域涂层损伤最为严重。     

电火花沉积与激光熔覆复合涂层的组织与性能

采用激光熔覆工艺和电火花沉积工艺在Q235钢上熔覆铁基合金粉末和WC陶瓷硬质合金,形成复合涂层.采用X射线衍射仪、扫描电镜、显微硬度计等对复合涂层的相结构、显微组织、显微硬度及耐磨性能进行了分析.结果表明:复合涂层主要是由Fe3W3C、Co3W3C、Si2W、W2C和(Fe0.51Mn0.46 Ni0.03)6C等相组成;复合涂层与基体呈冶金结合,复合涂层中电火花区域中细小的硬质相弥散分布于沉积层中;复合涂层的厚度为140～160 μm,其中电火花沉积区域约为40μm,激光熔覆工艺的涂层厚度为100～120 μm;电火花沉积层的硬度最高可达1262.9 HV,平均硬度为1151.6 HV,电火花沉积区域与激光熔覆区域之间的过渡区域的显微硬度为884.8 HV,激光熔覆区域的显微硬度平均值为578.3 HV;复合涂层的耐磨性较基体耐磨性提高2.3倍,强化层的磨损机理主要是磨粒磨损、粘着磨损和氧化磨损.     

球磨时间对304不锈钢表面Al-Al_2O_3-ZrO_2涂层的影响

采用机械合金化在304不锈钢表面成功制得Al-Al_2O_3-ZrO2-Y_2O_3复合涂层。采用SEM、EDS和XRD等分析了复合涂层的显微形貌和组织结构,并观察厚度变化;通过摩擦磨损试验和高温氧化试验测试涂层的耐磨性及抗高温氧化性。结果表明,涂层厚度随着时间的延长先增大后减小;当球磨时间为8h时,涂层最为致密,平均厚度约为200μm;球磨8h比球磨5h后的涂层摩擦因数明显减小,平均值为0.148;Al-Al_2O_3-ZrO2-Y_2O_3复合涂层具有良好的抗高温氧化性能。     

钛合金表面电弧离子镀TiN/TiAlN多层复合涂层的组织及性能

运用电弧离子镀技术,采用单独的钛、铝靶材,在TC4钛合金表面制备了TiN/TiAlN多层复合涂层,利用SEM、EDS对涂层微观组织进行了分析,并测试了涂层显微硬度和耐磨损性能.结果表明:多层复合涂层厚度约为2.5μm.经镀膜,试样表面粗糙度提高,Ra值为0.541 μm.涂层表面Ti/Al原子比约为0.9.涂层表面显微硬度HV0.025为23.5 GPa.由于涂层表面硬度高,且多层复合的微观结构使得涂层有优异的结合力与内聚力,使得复合涂层试样的磨损失重大大低于未处理的试样.     

前处理方式对6016铝合金表面电泳复合涂层性能的影响

前处理+电泳处理是汽车用铝合金常用的表面处理方式,磷化处理与锆化处理是常用的前处理方式。系统对比分析了6016铝合金表面磷化+电泳复合涂层与锆化+电泳复合涂层的形貌、结构、附着力、硬度、杯突性能、耐冲击性能、电化学性能、耐丝状腐蚀性能等。结果表明：锆化处理膜层厚度在50 nm左右,磷化处理膜层厚度为2μm～3μm。锆化+电泳与磷化+电泳两种复合涂层的力学性能相当。电化学测试结果表明,锆化膜具有比磷化膜更优异的耐蚀性能,锆化处理更有益于提高6016铝合金耐丝状腐蚀性能。     

Ti_3Al量金属间合金渗铝涂层及其高温氧化行为

本工作研究了两种Ti_3Al(α_2基)金属间合金(Ti22Al-2Mn,Ti26Al-4Nb)粉末包装渗铝涂层及其900℃恒温与循环氧化行为。通过渗铝处理,在合金表面可获得与基体结合良好的TiAl_3涂层,以NH_4F作活化剂,经800℃,2h渗铝后,含Mn合金上的渗铝层界面平直,厚度均匀,约3μpm厚。在相同条件下,含Nb合金上的渗层界面呈波浪形,厚度不均匀。两种合金上的渗铝层都存在贯穿裂缝。经900℃恒温与循环氧化实验测定了渗铝与未渗铝合金的氧化动力学,渗铝后合金的抗氧化性能显著提高,讨论了渗铝层的     

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。     

6W6Mo5Cr4V钢表面CrTiAlN复合涂层的性能研究

利用多弧离子镀设备在6W6Mo5Cr4V基体上进行CrTiAlN复合涂层的制备。将该样品在场发射扫描电镜、显微硬度仪、高速往复式微摩擦实验机和纳米划痕仪上进行涂层厚度、硬度、摩擦系数以及结合力的测定。结果表明:该复合涂层的厚度为0.6μm,基体的硬度值为744 HV,涂层的硬度约为3098 HV,涂层的硬度约为基体硬度的4倍;该复合涂层摩擦系数为0.32;涂层与基体结合力为6.98 N。     

热化学反应型陶瓷/渗铝复合涂层耐蚀性能研究

在工业纯铜表面制备热化学反应型陶瓷涂层,然后进行粉末渗铝(850℃×10 h),在纯铜内表面形成Cu-Al渗铝层,从而获得陶瓷/渗铝复合涂层.组织结构分析发现,渗铝层获得α+γ<,2>组织,陶瓷涂层形成了新的陶瓷相.耐蚀实验结果显示,复合涂层在酸、盐介质中,耐蚀性较纯铜分别提高17.11倍、15.72倍.     

后处理对多弧离子镀NiCoCrAlY涂层高温氧化性能的影响

用多弧离子镀在镍基高温合金K417G上制备了NiCoCrAlY涂层,对涂层进行了1050℃真空退火4小时、粉末包覆渗铝、1100℃下预氧化1小时等后续预处理;研究了涂层在1000℃下的高温氧化行为.结果表明：真空退火处理使涂层组织更致密,涂层形成β+σ+γ/γ′多相平衡组织,轻微降低了涂层退化倾向;渗铝处理基本消除了涂层内孔洞,降低了表面粗糙度,使涂层表面Al含量大幅增加,形成β相/扩散过渡层/β+σ+γ/γ′三层结构,并延长了涂层的寿命;1100℃短时间预氧化使涂层表面形成了α-Al2O3薄层,阻碍了亚稳态氧化铝膜的形成,从而进一步提高了涂层的抗氧化性能,延迟了涂层退化.     

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。     

粉末包埋渗铝与气氛渗铝对P92钢650℃饱和蒸汽氧化行为的影响

表面渗铝技术可以在不改变基体材料力学性能的基础上显著提高基体的抗高温蒸汽氧化性能。 利用低温粉末包埋和气氛渗铝两种方法在 P92 钢表面制备了铝化物涂层,并结合氧化增重法、扫描电镜观察及 XRD 分析,研究了两种工艺下铝化物涂层的 650 ℃饱和蒸汽氧化行为。 结果表明:P92 钢抗氧化能力不足,生成了由外层疏松层瘤状富铁氧化物与表面氧化膜下方内氧化物 FeCr₂O₄ 组成的双层结构氧化膜,外层富铁氧化膜在氧化 300 h 后发生剥落;低温包埋渗铝所得涂层为 β-FeAl 层,氧化 500 h 后试样表面形成极薄的保护性 α-Al₂O₃ 氧化膜(<0. 2 μm);气氛渗铝涂层为单层 Fe₃Al 结构,氧化 500 h 后试样外表面形成了 Fe₃O₄₊Fe₂O₃ 氧化膜,厚度为 1. 3 μm,靠近涂层表面生成单层连续 Al₂O₃ 氧化膜。 采用低温包埋和气氛渗铝均可提升 P92 钢的抗蒸汽氧化能力。     

铜合金表面激光改性研究

利用500WYAG固体激光器在紫铜表面原位合成TiB2/Cu复合涂层,用扫描电镜分析了复合涂层的组织形貌以及熔覆层和基底之间的结合界面,测试了复合涂层的显微硬度和磨损性能。结果表明,采用激光熔覆表面改性技术可在紫铜表面合成厚度为100μm的TiB2/Cu复合涂层;涂层与铜基底形成了较好的冶金结合;TiB2分布均匀、颗粒细小,颗粒尺寸约为300～500nm;熔覆层显微硬度最高达380HV,平均硬度约240HV,是铜基底的3～4倍;TiB2/Cu复合涂层耐磨性能为紫铜的5～8倍。