面向等离子体材料钨厚涂层的制备及表征

等离子体喷涂技术在面向等离子体材料钨涂层的制备中占据主导地位,本实验采用CuMo/MoW作为涂层的中间过渡层,分别以结晶钨粉和羰基钨粉为原料,用大气等离子体喷涂技术在CuCrZr合金基体(110 mm×130mm)上制备了3-4 mm厚的3种钨涂层.对钨涂层微观组织、力学性能和热学性能研究表明,羰基钨粉制备的钨涂层的综合性能优于结晶钨粉,且薄涂层的结合强度优于厚涂层.优化喷涂工艺后,金相法测得钨涂层孔隙率＜2％,涂层的结合强度最大值为10 MPa,EDS测得氧含量为6％左右,纯钨层热导率最大值为12.52 W/(m.K),涂层氧含量过高导致涂层热导率显著降低.研究表明采用大气等离子体喷涂技术在铜合金上制备3～4mm厚的钨涂层是可行的,该技术可为下一步低成本、高性能厚钨涂层的制备奠定基础.     

高温防护涂层的熔盐热腐蚀研究进展

高温热腐蚀是热元件主要失效形式之一,Na₂SO₄和NaCl熔盐会加速高温下的热腐蚀,甚至导致灾难性事故发生。本文就Na₂SO₄和/或NaCl熔盐引起的热腐蚀进行了讨论,其中Na₂SO₄是主要的腐蚀反应物,详细介绍了2种典型的热腐蚀行为和性能特点。重点介绍了几种热腐蚀模型和机理,以及Na₂SO₄、NaCl、Na₂SO₄+NaCl熔盐的反应公式和腐蚀机理。根据目前的研究状况来看,制备防护涂层是缓解热腐蚀的最佳途径,总结了近年来MCrAlY涂层、NiAl涂层、热障涂层和新型涂层的发展情况,并探讨了进一步提高涂层耐腐蚀性能的方法。最后,展望了防护涂层的未来发展方向。     

等离子体喷涂纳米结构YPSZ涂层腐蚀行为研究

研究采用等离子体喷涂制备纳米结构YPSZ涂层.通过X射线衍射分析、扫描电子显微镜对纳米结构YPSZ涂层的耐腐蚀性与涂层的微观组织结构的关系进行研究.结果表明由于涂层孔隙尺寸的降低,孔隙率的增大使纳米结构YPSZ涂层的耐盐腐蚀性能降低,耐高温腐蚀性能提高.纳米结构涂层经过盐腐蚀或高温腐蚀后纳米晶粒明显长大,并出现微小的晶格变化及相转变现象.     

搪瓷/NiCrAlY复合涂层的抗高温氧化及热腐蚀行为

研究了溅射NiCrAlY及搪瓷/NiCrAlY复合涂层在900℃空气氧化及850℃75mass%Na2SO4＋25mass%K2SO4和75mass%Na2SO4＋25mass%NaCl的热腐蚀行为.结果表明：溅射NiCrAlY涂层900℃表面生成了单一的氧化铝膜,具有良好的抗氧化性能,而搪瓷复合涂层进一步提高了NiCrAlY层的抗氧化性能;850℃两种盐的热腐蚀表明,基体合金没有出现内氧化及内硫化现象,搪瓷层的成分也没有显著变化,表现出优异的抗热腐蚀性能.     

等离子体喷涂纳米结构YPSZ涂层腐蚀行为研究

研究采用等离子体喷涂制备纳米结构YPSZ涂层。通过X射线衍射分析、扫描电子显微镜对纳米结构YPSZ涂层的耐腐蚀性与涂层的微观组织结构的关系进行研究。结果表明：由于涂层孔隙尺寸的降低，孔隙率的增大使纳米结构YPSZ涂层的耐盐腐蚀性能降低，耐高温腐蚀性能提高。纳米结构涂层经过盐腐蚀或高温腐蚀后纳米晶粒明显长大，并出现微小的晶格变化及相转变现象。     

垃圾焚烧电厂过热器腐蚀影响因素及防护涂层研究进展

垃圾焚烧电厂过热器管道的高温腐蚀一直是制约电厂焚烧温度的关键问题,因此研究开发耐高温、耐腐蚀、长寿命的关键服役材料是保证垃圾焚烧炉正常有序运转及安全生产的关键。对近年来垃圾焚烧电厂腐蚀问题的研究现状进行了梳理,对近期垃圾焚烧电厂过热器腐蚀与防护的研究成果进行了综述。首先,从过热器腐蚀影响因素的角度,归纳了焚烧环境中存在氯、硫、温度、水蒸气等诸多因素影响下的腐蚀特点,对各个影响因素下的腐蚀机理进行了概述,氯作为影响腐蚀的关键因素,重点对氯导致腐蚀的活性氧化机理和电化学机理进行了阐述。其次,讨论了应用在过热器表面的涂层制备技术的发展,包括热喷涂、热扩散、堆焊、激光熔覆等,探讨了制备方法,以及应用技术的优缺点。分析了材料成分(Ni、Mo、Cr、Al、Si、Pt等元素)的添加与涂层耐腐蚀性能之间的关系。再次,从焚烧垃圾预处理的角度,进一步讨论前期可通过对垃圾脱水、添加共燃剂等方法,达到脱硫、脱氯的目的,以此降低烟气中硫、氯的含量,减小其对腐蚀的影响。最后,对垃圾焚烧电厂过热器管道材料和涂层的选择进行了总结和展望。     

涂层钢腐蚀破坏的原因与防护

本文论述了工业环境下设备、管道与钢结构的涂层腐蚀破坏的各种类型,诸如粉化、变色、开裂、脱层、鼓泡、起皱、锈蚀等原因分析。并对涂层钢腐蚀破坏原因和防腐措施从环境介质因素、涂料选用因素、表面处理与涂敷施工因素等方面作了综合分析。     

材料及防护涂层在淡水环境中的腐蚀试验研究

在三门峡水库和“635”水库中投放涂层和材料试样进行试验,考察了金属涂层、封闭涂层、复合涂层系统在两种淡水环境下的腐蚀情况,比较了喷锌、喷铝、锌铝合金、稀土铝等金属涂层和封闭涂层在淡水环境中的保护效果;取得了部分碳钢、不锈钢、有色金属材料在淡水环境中的自然腐蚀数据。     

钢结构腐蚀与涂层防护

钢结构处于不稳定状态会发生腐蚀现象,采用防腐蚀涂层是最有效、最经济、应用最普遍的方法,本文介绍了钢结构发生的电化学腐蚀反应现象,目前对涂层防护机理的研究现状及评定涂层防腐性能的方法,指出涂层防护机理的深入研究,对研制性能更优的防腐蚀涂料和涂装技术具有重要指导意义。     

基于弥散强化钨基面向等离子体材料研究进展

重点综述了国内外关于氧化物或碳化物作为强化相的钨基面向等离子体材料的力学性能、氢滞留特性以及辐照损伤,发现制备工艺和强化相含量是影响钨基面向等离子体材料力学性能的主要方面,而均匀分散的强化相颗粒所致使的组织致密化程度更高是钨基材料力学性能提高的主要因素。其次,阐述了晶界和晶内的强化相颗粒分散不均表现出的位移损伤、气泡、绒毛、微裂纹等缺陷都将增加材料对氢同位素的捕获几率,以及等离子体辐照造成的脆化硬化将降低材料的抗热冲击性能。最后分析了近些年弥散强化钨基面向等离子体材料存在的关键基础问题,展望了未来弥散强化钨基材料的主要发展趋势,期望为开发优异的抗高热负荷和辐照损伤的钨基材料方面提供重要参考。     

冷却剂加锌对核电结构材料腐蚀行为的影响

选用与压水堆(PWR)核电站一回路冷却剂接触面积最大的结构材料690合金和316LN锻造不锈钢为研究对象,在模拟PWR一回路水化学环境下,采用静态高压釜浸泡方法和高温电化学方法研究冷却剂中加锌对这2种结构材料腐蚀行为的影响。研究发现,冷却剂加锌能明显抑制材料的均匀腐蚀速率和腐蚀产物释放速率。高温水中,以醋酸锌形式加锌,锌离子浓度为(10～50)ng/g时,能有效抑制腐蚀速率和腐蚀产物释放速率,加锌50ng/g以上,加锌浓度对腐蚀速率和腐蚀产物释放速率的影响趋于稳定。     

等离子喷涂YSZ热障涂层的热腐蚀行为研究

为了研究YSZ热障涂层在热腐蚀环境下的服役情况,采用等离子喷涂工艺在K38高温合金基体上分别制备了Y2O3稳定的ZrO3（YSZ）热障涂层和MgO稳定的ZrO2热障涂层（MSZ）,利用热重分析、X-射线衍射和带能谱的扫描电镜等手段,研究分析了这2种涂层在850℃含氯硫酸盐膜下的热腐蚀行为。结果表明：MSZ涂层在850℃热腐蚀时发生了相变,引起陶瓷外层开裂和剥落,影响了涂层的抗高温性能和使用寿命;而YSZ涂层在850℃腐蚀后没有相变发生,表现出了比MSZ涂层更佳的抗热腐蚀性能。     

钨涂层及氧化镧合金面对等离子体材料研究

介绍了等离子体喷涂钨涂层和粉末冶金钨氧化镧合金面对等离子体材料的制备,并对其进行了性能分析,主要包括微观结构、杂质含量、气孔大小及气孔率分布、结合强度、热导率以及热负荷疲劳性能和承受能力。结果表明:真空等离子体喷涂钨涂层性能比大气喷涂钨涂层性能优越,是更为合适的钨涂层制备技术。真空喷涂钨涂层具有较低的气孔率、较高的热导率、较低的杂质含量和较优异的热负荷性能,能够承受10 MW/m²、100周次疲劳测试。氧化镧弥散掺杂相具有钉扎作用,能够抑制钨烧结过程中的长大,有效提高钨材料强度,改善热负荷性能,W-1%La₂O₃(质量分数)材料能够承受6MW/m²的热负荷。     

核电结构材料腐蚀疲劳裂纹扩展行为研究现状与进展

综述了核电结构材料腐蚀疲劳裂纹扩展的研究现状及环境、力学、材料等因素的影响规律,讨论了高温高压水环境中考虑环境效应的疲劳裂纹扩展模型,提出了当前核电结构材料高温高压水腐蚀疲劳裂纹扩展机制及模型研究面临的主要问题及未来可能的研究方向。     

Tribological and Corrosion Behavior of Vacuum Plasma Sprayed Ti-Zr-Ni Quasicrystalline Coatings

This investigation deals with a study of the friction, wear, and corrosion behavior of vacuum plasma sprayed quasicrystalline (QC) Ti_41.5Zr_41.5Ni₁₇ coatings. During pin on disc experiments, a change in the mode of wear has been found to occur with corresponding changes in normal load and sliding velocity. The low thermal conductivity of quasicrystals and its brittleness play a vital role in determining the friction and wear behavior of such materials. When these coatings are subjected to rubbing for a longer period of time, wear occurs by subsurface crack propagation, and subsequent delamination within the coated layer. By comparing the QC to its polycrystalline counterpart during potentiodynamic measurements according to ASTM G 31, higher currents were found over the whole range of potentials for QC when immersed in 1 M HCl solution. This article is an invited paper selected from presentations at the 2007 International Thermal Spray Conference and has been expanded from the original presentation. It is simultaneously published in Global Coating Solutions, Proceedings of the 2007 International Thermal Spray Conference, Beijing, China, May 14-16, 2007, Basil R. Marple, Margaret M. Hyland, Yuk-Chiu Lau, Chang-Jiu Li, Rogerio S. Lima, and Ghislain Montavon, Ed., ASM International, Materials Park, OH, 2007.     

W-TiC合金面对等离子体材料及其电子束热负荷实验研究

利用机械合金化方法制备各种W-TiC合金,并通过主要物理性能测试发现:TiC的引入能有效强化晶界,提高合金材料的力学性能,特别是W-1%TiC(质量分数,下同)合金,其相对密度、抗弯强度、维氏显微硬度和杨氏模量分别为98.4%、1065MPa、4.33和396GPa。同时电子束热负荷实验发现:在低于合金再结晶温度时,TiC能有效增强合金热负荷承受能力;然而较高的晶粒应变能导致合金材料在再结晶温度以上使用时,热负荷性能增强效果不明显。这些结果显示,约1%TiC弥散增强钨合金是较合适的托卡马克高热负荷面对等离子体材料。     

过渡层对钕铁硼表面蒸发镀铝涂层耐腐蚀性能的影响

目的提高钕铁硼磁体表面Al防护涂层的结合强度及耐腐蚀性能。方法通过磁控溅射在钕铁硼磁体表面沉积Al过渡层,用高偏压进行轰击后,使用离子辅助蒸发镀技术沉积Al防护涂层。用扫描电子显微镜观察涂层表面及截面形貌,电化学工作站及盐雾试验检测涂层腐蚀性能,拉伸试验评价涂层与基体结合强度。结果随着磁控溅射靶电流从10 A提高到25 A,所制备的Al层自腐蚀电压从-0.7367 V递减到-0.9075 V,耐中性盐雾腐蚀性能下降。在用相同工艺制备表面离子辅助蒸发镀Al防护涂层的前提下,磁控溅射靶电流为25 A时制备的100 nm和500 nm过渡层的防护涂层耐盐雾腐蚀时间分别为48 h和36 h,耐腐蚀性能不如无过渡层的纯蒸发镀铝涂层(72 h);磁控溅射靶电流为15 A制备的100 nm和500 nm过渡层的防护涂层耐盐雾腐蚀时间分别为96 h和103 h,其耐腐蚀性能优于无过渡层的纯蒸发镀铝涂层。采用过渡层技术的Al防护涂层结合强度均大于40 MPa,与钕铁硼基体结合良好。结论过渡层技术均可使Al涂层与Nd Fe B基体结合良好,合适的过渡层工艺可提高离子辅助蒸发镀铝涂层的耐腐蚀性能。