Ti表面改性Al涂层及其抗氧化性能

为了提高钛材的抗高温氧化性能,利用电弧喷涂工艺方法在工业纯钛表面制备了纯Al涂层,对喷涂态纯Al涂层分别进行炉中加热及激光重熔改性处理,以得到具有一定抗高温氧化性能的Ti-Al金属间化合物涂层.对改性处理后的试件进行了800℃/60 h的氧化试验.结果表明,经750℃/5 h炉中加热改性处理后,钛基体表面可形成厚约300μm的TiAl_3金属间化合物层,而经激光重熔改性处理后,钛基体表面形成的TiAl_3金属间化合物层较薄.经高温氧化试验后,炉中加热改性Al涂层的微观组织形貌未发生明显变化,而激光重熔改性Al涂层的微观组织形貌变化较为明显.相比于激光重熔改性处理,经炉中加热改性处理后Al/Ti试件的抗高温氧化性能更佳.     

900℃加热后热喷涂FeCrAl/AlSi复合涂层组织变化

为开发一种经济可靠的高温防护涂层,采用电弧喷涂方法在低碳钢表面制备FeCrAl/AlSi复合涂层,并对复合涂层试件进行900℃温度下的2400h加热,以考察其高温氧化表现和微观组织变化.实验结果表明：复合涂层中抗氧化元素的相互配合很好地保护了基体金属.900℃加热3h,防护涂层表面以及内部的氧化物以Al2O3为主,涂层/基体界面两侧形成Cr元素的扩散带.经过2400h加热后,复合涂层外表面氧化物层增厚,涂层/基体界面原位生成铬的氧化物,界面基体金属一侧存在约200μm宽的Cr元素扩散带.     

TA1表面制备Ni/Al涂层的反应扩渗及抗氧化行为

为了提高纯钛的高温抗氧化性能,采用电弧喷涂和等离子喷涂方法在纯钛表面制备Ni/Al涂层.对试件进行900 ℃×5 h热处理后,再进行900 ℃×40 h连续氧化实验,探索其高温抗氧化行为.结果表明,经过表面改性处理的Ni/Al涂层可以显著提高纯钛的高温抗氧化性.在热处理过程中Ni/Al涂层中的Al发生熔化扩散并与Ni和Ti形成以NiAl与TiAl₃相为主的扩散层.在氧化过程中Ni/Al涂层表面形成连续且致密的α-Al₂O₃,同时表面扩散层中的富铝相可为涂层表面提供充足的Al元素,进而对纯钛基体提供有效的高温抗氧化保护作用.     

热喷涂FeCrAl/Al复合涂层抗高温硫化的研究

为了提高材料的抗热腐蚀性能,采用电弧喷涂方法在钢铁基体表面施加FeCrAl/Al复合涂层,通过沉积Na2SO4的900℃热腐蚀试验以及二硫化碳生产装置中的现场挂片试验,研究了FeCrAl/Al复合涂层的高温硫化表现。实验结果表明:FeCrAl/Al复合涂层提高了钢铁材料的抗高温硫化腐蚀能力,在高温硫化初期,外表面的Al涂层首先发生氧化,形成连续的Al2O3层,显著地减缓了硫原子向复合涂层内部的扩散速度。随着复合涂层中Cr、Al等有效抗硫化合金元素的相互扩散,形成FeCr金属间化合物层,进一步阻碍硫原子扩散,对钢铁基体材料提供有效的高温硫化防护作用。     

TA1表面制备Ni/Al涂层的反应扩渗及抗氧化行为

为了提高纯钛的高温抗氧化性能,采用电弧喷涂和等离子喷涂方法在纯钛表面制备Ni/Al涂层.对试件进行900℃×5 h热处理后,再进行900℃×40 h连续氧化实验,探索其高温抗氧化行为.结果表明,经过表面改性处理的Ni/Al涂层可以显著提高纯钛的高温抗氧化性.在热处理过程中Ni/Al涂层中的Al发生熔化扩散并与Ni和Ti形成以NiAl与TiAl₃相为主的扩散层.在氧化过程中Ni/Al涂层表面形成连续且致密的α-Al₂O₃,同时表面扩散层中的富铝相可为涂层表面提供充足的Al元素,进而对纯钛基体提供有效的高温抗氧化保护作用.     

激光重熔制备TA1表面Ni/Al复合抗高温氧化涂层

为了提高纯钛的高温抗氧化性能,采用电弧喷涂和等离子喷涂方法在纯钛表面制备Ni/Al复合涂层.利用激光重熔使得Ni层与Al层发生冶金反应,对试件进行800℃×40 h连续氧化.根据生成的金属间化合物特征研究纯钛的高温抗氧化行为.结果表明,经过表面改性处理后Ni/Al复合涂层可以显著提高纯钛的高温抗氧化性能.在激光重熔过程中Ni/Al复合涂层中的Al发生熔化扩散并与Ni形成以Ni₂Al₃相为主的扩散层.在氧化过程中Ni/Al复合涂层表面形成连续且致密的α-Al₂O₃氧化膜与大量NiAl相,表面扩散层中的富铝相可为表面提供充足的Al元素,进而对纯钛基体提供有效的高温抗氧化保护作用.     

304N不锈钢表面电弧喷涂复合涂层高温氧化防护机制

为了延长奥氏体不锈钢部件在高温环境下的工作寿命,采用电弧喷涂方法在304N不锈钢表面制备45CT/Al复合涂层,对复合涂层试件进行1 100℃×350 h的连续氧化实验,考察其高温氧化行为,通过研究复合涂层的微观组织变化,探索其高温防护机制.实验结果表明,复合涂层以两种方式为304N不锈钢基体提供有效的高温氧化保护.一方面保证在涂层体系中具有足够的Al、Cr元素,在涂层外表面形成以Al2O3为主的氧化物防护层,阻止氧化介质的向内侵入;此外,在复合涂层下的基体金属中形成层状分布的AlN扩散阻挡层,延缓复合涂层体系中Al、Cr抗氧化元素的质量分数减少,使复合涂层保持持久的高温氧化防护能力.     

K438高温合金Al-Si涂层的高温氧化表面形貌分析

为提高航空发动机使用寿命,航空发动机涡轮机叶片表面均采用防护涂层技术,以提高基体合金的抗高温氧化腐蚀性能.采用热扩散的方法,在K438镍基高温合金表面制备了Al Si涂层.依据GB/T13303 91标准,对制备了Al Si涂层的K438高温合金进行了1 000℃×500h高温氧化性能试验.用XL 300FEG扫描电镜对氧化后的涂层表面进行观察分析,分析结果表明,K438高温合金表面的Al Si涂层,在高温氧化过程中已转变成连续致密的αAl2O3 氧化膜,该氧化膜无裂纹、剥落发生,可有效地阻止氧原子的渗入.涂层中Si元素的加入,能有效地阻止涂层元素与基体元素的互扩散,起到了扩散障的作用,延长了涂层的退化周期,使涂层获得了优良的抗高温氧化性能.     

NiAl/Al复合涂层高温抗氧化性能与扩散机制

为了延长纯钛在高温环境下的工作寿命,采用电弧喷涂方法在纯钛表面制备了NiAl/Al复合涂层.在热处理炉中进行800℃×50 h连续氧化实验,根据NiAl层与纯Al层反应生成的金属间化合物性能,考察涂层的高温抗氧化行为和高温防护机制.结果表明,复合涂层在体系中具有足够的Al、Ni元素,可在涂层外表面形成以Al₂O₃为主的氧化物防护层,从而阻碍氧向内侵入.在高温氧化过程中NiAl/Al涂层中的Al发生熔化扩散,并与Ni和Ti形成以NiAl、Ni₂Al₃、NiAl₃及TiAl₃富Al相为主的扩散阻挡层.NiAl/Al复合涂层显著提高了纯钛的高温抗氧化能力.     

NiAl/Al复合涂层高温抗氧化性能与扩散机制

为了延长纯钛在高温环境下的工作寿命,采用电弧喷涂方法在纯钛表面制备了NiAl/Al复合涂层.在热处理炉中进行800 ℃×50 h连续氧化实验,根据NiAl层与纯Al层反应生成的金属间化合物性能,考察涂层的高温抗氧化行为和高温防护机制.结果表明,复合涂层在体系中具有足够的Al、Ni元素,可在涂层外表面形成以Al₂O₃为主的氧化物防护层,从而阻碍氧向内侵入.在高温氧化过程中NiAl/Al涂层中的Al发生熔化扩散,并与Ni和Ti形成以NiAl、Ni₂Al₃、NiAl₃及TiAl₃富Al相为主的扩散阻挡层.NiAl/Al复合涂层显著提高了纯钛的高温抗氧化能力.     

Al涂层对Ni基合金高温氧化性能的影响

为了研究Al涂层对Ni基合金高温氧化性能及氧化机理的影响,采用磁控溅射方法在Ni基合金表面制备了Al涂层,在600℃下对涂层进行了真空扩散退火和预氧化处理,并研究了涂层在1 100℃下的高温氧化性能.利用扫描电子显微镜和能谱仪分析了氧化膜的截面形貌及组成.结果表明,Ni基合金氧化动力学曲线近似服从抛物线规律,且合金的氧化增重最大.经过1 100℃高温氧化后,Ni基合金表面形成三层氧化膜,外层为Ni O、Cr_2O_3、Al_2O_3的混合氧化物和少量尖晶石氧化物,中间层主要为Ni的氧化物,内层为Al_2O_3.Al涂层试样的氧化增重相对较小,表明Al涂层在一定程度上提高了Ni基合金的抗氧化性能.     

8407模具钢表面渗铝的研究

为了防止模具表面产生热疲劳裂纹,通过冷喷涂在8407钢试样表面形成了一层铝涂层,再进行扩散处理,在试样表面形成了渗层.通过理论分析确定低温渗铝的工艺参数,并与渗铝实验进行检验,重点研究了扩散温度和扩散时间对渗层质量的影响.结果表明,8407钢经过冷喷涂铝后再进行扩散处理能够实现低温渗铝.在550℃下扩散4 h左右形成的渗层质量比较理想.     

Mg/Al固相连接接头扩散界面区的显微组织

为了得出铝镁固相连接的最佳工艺参数,获得组织性能较好的连接接头,采用固相连接技术对Mg/Al异种材料进行焊接.利用扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)、能谱分析仪(EDS)和显微硬度计对扩散界面附近的显微组织、元素分布及硬度分布进行分析,并应用XRD对接头组成相进行了分析.结果表明:界面区形成了显著的新相化合物层,即生成了Mg2Al3、Mg17Al12等脆性金属间化合物,扩散反应区显微硬度范围为HV 280~HV 350,在加热温度为440℃条件下,施加压力为800 N时,组织性能较好,并且保温时间越长,获得的接头组织性能越佳.     

Fe-Ni-Al合金在900℃时的氧化行为研究

为了提高Fe-Ni合金的抗氧化性能,采用熔铸法制备了50Fe-40Ni-10Al三元合金,采用增重法研究了其在900℃空气中的高温氧化行为.利用XRD、SEM和EDS对氧化膜进行了表征.结果表明:氧化过程满足抛物线规律;经过开始时的快速氧化后,在氧化膜底部生成了一层连续完整的Al2O3膜,阻止了Al的内氧化及其他金属的氧化,氧化速度显著降低;氧化产物以Fe2O3、Fe3O4为主,含有少量的Al2O3以及尖晶石型氧化物AlFe2O4;Fe2O3和Al2O3形成了固溶体;氧化进行过程中Al2O3的含量逐渐上升.所得合金具有良好的抗氧化性能,基本满足作为惰性阳极材料的要求.     

包渗法制备硅化物涂层的结构形貌及形成机理

采用包渗法在C-103铌合金基体上制备MoSi2涂层,通过X射线衍射、扫描电镜和能谱分析等手段研究涂层表面、截面形貌以及氧化后涂层结构变化,并分析硅化过程中涂层的形成机理。研究结果表明：包渗法制备硅化物涂层是通过反应扩散形成的,硅化过程服从抛物线规律;该涂层为复合结构：MoSi2相为主体层;以NbSi2相为主、并含少量Nb5Si3相的两相为过渡区;Nb5Si3相为扩散层。在高温氧化环境下,涂层表面生成致密的非晶氧化层,有效地阻止了氧向涂层内扩散。