PS-PVD制备粘结层及其对热障涂层性能的影响

目的探究真空热处理对PS-PVD制备的粘结层的影响,并研究PS-PVD制备粘结层对热障涂层性能的影响。方法采用PS-PVD技术在高温合金基体上制备不同材料体系的粘结层和陶瓷层,采用真空热处理和高温氧化试验,对粘结层与基体界面间的元素扩散过程以及不同材料粘结层对热障涂层抗氧化性能的影响进行研究,并通过X射线衍射和EDS能谱对涂层的物相及元素分布进行分析。结果通过PS-PVD制备的不同粘结层体系的热障涂层试样,在近粘结层处的陶瓷层物相组成并无明显区别。粘结层与基体的元素扩散情况受真空热处理时间和温度的影响,随着真空热处理时间的延长,基体一侧的富铝相逐渐增多。当热处理8 h后,形成的扩散区的宽度已超过20μm;随着热处理温度的提高,同样也形成了更宽的扩散区。NiCoCrAlYTa/7YSZ热障涂层氧化100h后,TGO层的厚度达到4.0μm,氧化150h时,涂层发生脱离。NiCrAlY/7YSZ热障涂层氧化150 h后,TGO层的厚度达到4.4μm,但未出现脱离现象。结论热处理的时间越长,温度越高,粘结层与基体的元素扩散行为越剧烈。不同的粘结层材料会影响热障涂层的氧化动力学过程。     

工模具的PAMOCVD涂层研究

用传统的ＴｉＣｌ４－Ｈ２－Ｎ２进行了ＰＣＶＤＴｉＮ处理，存在炉体和真空系统腐蚀及氯元素进入涂层等问题，作者采用金属有机物ＴＰＴ（Ｃ３Ｈ７Ｏ）４Ｔｉ）或ＴＥＴ（Ｃ２Ｈ５Ｏ）４Ｔｉ）代替ＴｉＣｌ４作为供钛源进行ＰＡＭＯＣＶＤ处理，研究了不同工艺参数对涂层性能的影响，试验表明，Ｈ１３铝型材挤压模及标准件冲头等采用ＰＡＭＯＣＶＤ处理后寿命可提高１－２倍，并解决了设备被腐蚀的问题。     

界面阻扩散层对热障涂层性能的影响

热障涂层在高温环境服役过程中,常常由于界面处大量元素的互扩散导致失效.文中选用TiN和TiN-AIN薄膜作为界面处的阻扩散层,与无阻扩散层体系的性能进行对比.采用热震试验研究3种体系粘结层/基体界面的结合性能;为了研究高温环境中界面处元素的扩散情况,将3种体系在1050℃下热氧化处理100h,采用电子探针技术研究各个体系界面处元素的分布.试验结果表明:经过135次热震,TiN阻扩散层体系断裂面出现在粘结层与基体之间;经过240次热震,TiN-AIN阻扩散层体系和无阻扩散层体系断裂面均出现在面层与粘结层之间.微观检测发现无阻扩散层体系的界面处发生了严重的元素扩散;TiN阻扩散层体系界面处几乎不发生元素扩散;而TiN-AIN阻扩散层体系界面处发生少量的元素扩散.     

MCrAlY 材料成分改性研究进展

MCrAlY(M=Ni,Co,NiCo)合金材料由于其优异的抗氧化性能和抗腐蚀性能,作为热障涂层的粘结层材料或单层涂层得到广泛应用。简要介绍了MCrAlY涂层的组成,并系统地阐述了为提高MCrAlY粘结层材料性能,对粘结层成分进行改性的研究进展,主要包括掺杂合金元素和掺杂硬质颗粒。合金元素主要包含Re,Hf,Pt,Ta等稀土元素;硬质颗粒主要是CeO2,Al2O3等氧化物颗粒。通过掺杂合金元素和硬质颗粒,可以使MCrAlY涂层中形成扩散障碍,改变MCrAlY的相组成,降低粘结层中Al,Cr等元素的扩散速率,从而有效地降低TGO的生长速率,延缓TGO中尖晶石相的形成,提高MCrAlY涂层的抗氧化性能。     

电场激活压力辅助法原位合成TiC-Ni/TiAl/Ti功能梯度材料

运用电场激活压力辅助合成(FAPAS)和原位合成技术制备了TiC-Ni/TAl/Ti功能梯度材料,研究了电场对材料合成及层界面扩散连接的作用。采用光学显微镜、扫描电镜、X射线能谱和X射线衍射仪分析了材料各层及界面的微观组织、相组成和元素分布。结果表明,电场的施加以及TiAl的燃烧反应是合成材料的关键。原位反应合成的TiC颗粒分布均匀、颗粒细小。TiC-Ni/TiAl/Ti功能梯度材料的界面区产生成分的互扩散,并形成了良好的冶金结合。从钛板到金属陶瓷层的显微硬度呈梯度变化。     

PCVD法制高硅钢的研究

利用等离子体增强化学气相沉积（ＰＣＶＤ）法对低硅钢进行了ＳｉＣｌ４、ＳｉＨ４涂层处理，再经高温扩散后制得了高硅钢，使其磁性能大为改善，铁损Ｐ１５／５０，降低约４５．１％，磁感应强度提高４．５％左右。     

电场激活原位合成(TiC)pNi/TiAl/Ti功能梯度材料

运用电场激活压力辅助合成(FAPAS)和原位合成技术制备了(TiC)pNi/TiAl/Ti功能梯度材料,研究了电场对材料合成及层界面扩散连接的作用。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱和X射线衍射仪分析了梯度材料各层及界面微观组织、相组成和元素分布。结果表明,电场的施加以及TiAl的燃烧反应是合成材料的关键;经原位合成的TiC颗粒均匀细小;金属陶瓷层/TiAl/Ti基板的界面区产生了成分的互扩散并形成了良好的冶金结合。钛板到金属陶瓷层的显微硬度呈梯度变化且具有较好的抗热震性。     

PC高速计数输入端抗干扰一例

ＰＣ高速计数输入端抗干扰一例我厂生产的ＱＣ１２Ｋ—６×３２００数控剪板机，其刀片间隙的控制过程见图１。→→→ＤＮＣ－１０Ｇ专用数控Ｃ２０ＰＰＣ接触器模拟量位置反馈电机○图１ＤＮＣ—１０Ｇ输出、ＰＣ输入输出回路均使用直流２４Ｖ同一电源，ＰＣ梯形图见图２...     

N5基体与NiCrAlY粘结层界面元素互扩散行为研究

采用EB-PVD技术在镍基合金ReneN5基体表面沉积NiCrAlY粘结层,并对试样进行1000℃不同时间的恒温氧化处理,通过SEM、EDS、XRD研究了基体与粘接层界面元素互扩散行为和反应区的形成机制。结果表明:在1000℃条件下,NiCrAlY粘结层中的Al、Cr元素会向N5基体扩散,形成以β-NiAl和α-Cr相为主的互扩散反应区;而N5基体中的Ni元素则会向NiCrAlY粘结层扩散,形成以γ′-Ni_3Al相为主的二次反应区和以难熔金属为主的TCP相。     

DZ—22合金和VPS MCrAlY涂层材料高温腐蚀试验研究

采用表面涂盐法进行了ＤＺ－２２合金和真空等离子喷涂（ＶＰＳ）的几种ＭＣｒＡｌＹ涂层材料在９００℃空气中的腐蚀性能试验。结果表明，热盐的存在加速了ＤＺ－２２合金的腐蚀，ＶＰＳ的ＭＣｒＡｌＹ涂层材料热腐蚀试验时在其表面生成一层致密的α－Ａｌ２Ｏ３薄膜，因而具有优异的耐高温腐蚀性能。     

电场激活辅助AlMgB_(14)-TiB_2与金属的反应扩散连接及界面结构分析

采用FAPAS烧结工艺原位合成了Al Mg B14-Ti B2复合材料,并分别同步实现了与金属Nb和Mo的扩散连接。利用XRD、SEM和EDS等手段对连接界面扩散层的相组成、微观形貌和元素分布特征进行了分析;探讨了在电场、温度场、压力场多物理场耦合条件下的扩散层形成机制及扩散连接过程。结果表明,Al Mg B14-30%(质量分数)Ti B2复合材料与金属Nb和Mo可以实现同步合成和扩散连接,形成宽170~180μm的均匀致密的扩散连接层;Ti B2在烧结过程中富集于连接界面,并与金属反应生成金属间化合物;硼元素在浓度梯度作用下的连续扩散和金属间化合物的形成是扩散连接的主要机制。     

CH4与N2流量比对Ti（C,N）涂层性能的影响

采用物理化学气相沉积（ＰＣＶＤ）技术，在硬质合金上涂复Ｔｉ（ＣＮ１－ｘ）膜（０＜Ｘ＜１），测定了涂层厚度、显微硬度、粘结强度与反应气体中ＣＨ４／Ｎ２比值的关系。在本实验条件下，当ＣＨ４／Ｎ＝１：１时，涂层具有最佳综合性能和最大沉积速率。采用ｘ射线衍射（ＸＲＤ）、扫描电子显微镜（ＳＥＭ）及ｘ射线光电子谱（ＸＰＳ）技术，分析了涂层微观组织、表面形貌、化学成分及涂层／基体界面区微观形貌。在此基础上，就ＣＨ４／Ｎ２值、微观结构及性能间的关系进行了讨论。     

一种旋转阳极PCVD炉设计

根据当前等离体化学气相沉积（ＰＶＣＤ）炉所存在的电场及供气分布不均等问题，提出一种新的设计方案。其特征在于真空室内的阳极筒由控制电机通过传动机我带动旋转，反应气体通过旋转的气流分配系统导入真空室；本设计的预期效果是在进行ＰＣＶＤ处理时，通过旋转校正阳极筒椭圆度和工作时自身变形所造成的电场分布不均，并能使反应气体在工件面大面积内达到均匀分布，以提高表面沉积层的厚度一致性及其致密性。     

PDC抗冲击性能测试及测定仪的研制

本文在研究分析现有ＰＤＣ抗冲击性能测试方法的基础上，模拟ＰＤＣ在钻井过程中的实际受力状态，研制出了ＤＦＺＹ型ＰＤＣ抗冲击性能测定仪，并对仪器进行了可靠性验证及实测试验，取得了满意的效果。     

扩散连接接头区域元素浓度分布的数值分析

扩散连接接头区域元素浓度的分布是扩散连接技术中影响被连接材料的扩散，相变，界面反应及接头质量的重要因素，为此人们借助于计算技术。对其进行数值模拟，以便对扩散连接过程及质量进行预测与实时控制，针对异种材料的扩散连接过程，以热力学第二定律为基础，进行了扩散连接接头区域元素浓度分布的数值分析，建立了生成固溶体类型的界面反应模型，以使人们能够定性或半定量的分析扩散连接因素对接头性能的影响。利用耐热合金K5与耐热钢2Cr12NiMoV的扩散连接对建立的模型的试验验证表明，模型能够较好的反映元素的分布规律，可以为扩散连接工艺参数的制定提供一定的参考。     

扩散焊接钨/钒/钢体系的界面结构及力学性能

采用厚度为0.5 mm钒片作为中间层,在1050℃/10 MPa/1 h的工艺条件下,对钨/钢异种材料进行扩散焊接.采用扫描电镜、能谱仪和纳米压痕分别对接头的微观组织、元素分布及显微硬度进行分析和测试;对接头的拉伸性能进行测试,并对其断口形貌和元素分布进行分析.结果表明,利用母材与中间层之间元素的相互扩散,可实现钨/钢材料的焊接;钨/钢焊接接头界面区由钨-钒固溶体层、未反应钒层及钒-钢扩散层3部分组成,其中钒-钢界面层结构为钒/VC层/脱碳层/钢;钢/钒扩散层具有最高的显微硬度;钨/钢接头抗拉强度为75 MPa,含脆性相VC的钒/钢界面是接头失效的主要断裂源.     

工模具的PAMOCVD涂层研究

采用金属有机物ＴＰＴ［（Ｃ３Ｈ７Ｏ）４．Ｔｉ］或ＴＥＴ［（Ｃ２Ｈ５Ｏ）４Ｔｉ］代替ＴｉＣｌ４作为供钛源进行ＰＡＭＯＣＶＤ处理。研究了不同工艺参数对涂层性能的影响。通过对涂层钻头、凸模、模具寿命的对比试验表明，ＰＡＭＯＣＶＤ涂层Ｈ１３铝型材挤压模寿命可提高２倍，标准件凸模寿命可提高１～２倍，钻头寿命可提高近６倍，且比ＰＣＶＤＴｉＮ涂层钻头寿命提高２～３倍，并解决了对设备的腐蚀问题。     

哌啶缓蚀作用的原子吸收光谱研究I.304不锈钢,工业纯铁 …

采用原子吸收光谱（ＡＡＳ），恒电位下电流～时间关系和极化曲线测试等方法研究了３０４不锈钢，纯铁，铬和镍四种材料在０．１ｍｏｌ／ＬＨＣｌ中的腐蚀行为及哌啶（ＰＤ）的缓蚀作用，结果表明：ＰＤ可有效地抑制３０４不锈钢在盐酸中的腐蚀，ＰＤ增强Ｃｒ在盐酸中的钝化性能，对铁，镍的腐蚀属阴极型缓蚀剂，在ＡＡＳ测试结果表明，３０４不锈钢的组分元素Ｆｅ，Ｃｒ，Ｎｉ和Ｍｎ在盐酸中分别为＋２，＋３，＋２和＋２价离子问式     

4Cr13不锈钢表面复合强化工艺的硬度表征研究

研究了４Ｃｒ１３钢经离子氮化、ＰＶＤＴｉＮ离子镀及其离子氮化＋ＰＶＤ复合处理后，其表面强化层的硬度特征。结果表明：采用离子氮化＋ＴｉＮ涂层的复合处理工艺，可使４Ｃｒ１３钢表面ＴｉＮ涂层获得较硬氮化过渡层，从而真正发挥其高硬度特性。运用Ｊｏｎｓｓｏｎ经验公式，获得的ＴｉＮ涂层真实硬度与超显微硬度计测试结果基本一致。     

INTERTECH2000—超硬材料在采矿及钻探、光学、材料领域的应用

本次ＩＮＴＥＲＴＥＣＨ2 0 0 0论文集中关于超硬材料在采矿及钻探领域应用的论文共有 4篇 ,在光学领域 4篇 ,在材料领域 5篇 ,分别介绍如下。采矿及钻探 :1.“ＰＤＣ刀片对石油及天然气钻探用刀片市场的冲击”。作者是美国的ＤａｎＳｃｏｔｔ等。自 1972年以来金刚石多晶 (ＰＣＤ)刀具和切削型钻头得到了长足的发展。目前 ,金刚石多晶 (ＰＣＤ)钻头在税收方面已接近碳化钨滚锥刀片 ,而对钻探行业的经济影响也已经超过了碳化钨刀片 (ＴＣＩ)。论文讨论了实验室的研究结果及相对于传统的金刚石和碳化钨硬质合金刀片的现场使用性能。作者通过…