Mo(Si,Al)2系材料的制备及性能

采用自蔓延合成方法结合热压烧结制备了Mo-Si-Al系材料,并考察了其力学性能和抗低温氧化性能,结果表明自蔓延合成Mo(Si,Al)2系材料的机理与单相MoSi2相同,都是固液机制;通常Al的添加对Mo(Si,Al)2材料的力学性能不利,但当Mo(Si,Al)2系材料为复相结构时,材料具有比单相MoSi2好的力学性能,且抗低温氧化性能也有所提高.这为设计综合性能较好的MoSi2材料进行了有益的探索.     

大气等离子喷涂用Mo(Si,Al)_2粉末的制备（英文）

为了制备含有C40相、较高Al元素掺杂量以及高流动性的优质 Mo(Si,Al)_2喷涂粉末,使用自蔓延燃烧合成法制备不同Al掺杂量的(x=0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)Mo(Si1-x,Alx)_2粉末,通过X射线衍射分析确定Mo(Si_(0.6),Al_(0.4))_2为最优产物,采用一系列不同工艺参数的感应等离子球化工艺改善粉末的流动性。通过在鞘气中加入氢气并且降低送粉率,制备具有优异流动性能(26.2 s/50 g)的喷涂粉末 Mo(Si,Al)_2。由于Al的损失以及氧化,导致球化后的粉末出现了成分偏析,且同一颗粒中出现各向异性的成分偏析,该现象是由于颗粒穿过等离子射流时的不均匀受热以及冷却造成。     

不同Al含量Mo(Si_(1-x),Al_x)_2材料的高温氧化行为

以MoSi2、Mo和Al粉末为原料,采用真空热压烧结制备不同Al含量的Mo(Si1-x,Alx)2材料,考察Al含量对MoSi2材料微观结构和高温氧化行为的影响。结果表明,当x=0和0.05时,Mo(Si1-x,Alx)2材料主要由呈C11b结构的MoSi2组成;当x=0.1时,该材料主要由呈C40结构的Mo(Si0.9,Al0.1)2和MoSi2组成;当x=0.2~0.4时,该材料由呈C40结构的Mo(Si1-x,Alx)2相组成。随着Al含量的增加,Mo(Si,Al)2晶格膨胀增大。1200℃氧化时,不同Al含量Mo(Si1-x,Alx)2材料的氧化动力学均呈抛物线规律;Mo(Si,Al)2中Al含量越高,氧化增量越大,抗氧化能力越低。当x=0和0.05时,材料表面氧化生成了连续致密的SiO2氧化膜;当x=0.1时,氧化层由SiO2·Al2O3混合氧化膜组成;当x=0.2~0.4时,材料表面氧化生成连续的Al2O3氧化膜。由于Si和Al的扩散,氧化膜与Mo(Si1-x,Alx)2界面处形成了Mo5(Si,Al)3过渡区。     

冷喷涂制备γ-TiAl表面Ti(Al,Si)_3扩散涂层的高温氧化行为（英文）

通过冷喷涂Al-20Si合金涂层及后续热扩散处理在γ-Ti Al合金表面制备Ti(Al,Si)_3扩散涂层。对涂层进行900°C下1000 h等温氧化和120次循环氧化来测试其抗氧化性能。通过扫描电子显微镜、X-射线衍射以及电子探针分析涂层氧化前后的组织和相转变。结果表明:该扩散涂层具有良好的抗氧化能力,其氧化增重只有基体合金的四分之一。由于在氧化过程中涂层与基体发生互扩散,氧化后的涂层退化为3层:Ti Al2内层、由Ti(Al,Si)_3和富Si相组成的中间层以及多孔层。     

反应熔渗法制备Mo(Si,Al)2-SiC复合材料的研究

通过尝试对MoSi2+C坯体中熔融渗Al制备了Mo(Si,Al)2-SiC复合材料,并对其组织及性能进行了研究.反应熔渗Al法制备Mo(Si,Al)2-SiC复合材料中,反应生成物主要为Mo(Si1-x,Alx)2和SiC相,还有少量Mo5Si3C和Al相.随着x值的增加,Mo5Si3C相和Al相逐渐减少,并消失.其组织为片状Mo(Si,Al)2组织间隙中分布着针尖状SiC颗粒;从断口形貌看,SiC颗粒非常细小,团聚在大的Mo(Si,Al)2颗粒周围.根据断口形貌,部分形成的SiC为晶须状,当x=0.4时,形成的SiC多为晶须状,并且形成的晶须状的SiC和Mo(Si,Al)2连成片.反应熔渗Al法制备复合材料抗弯强度是随着x值先增加后降低,在设计值x=0.237时取得最高值.     

反应熔渗法制备Mo(Si,Al)2-SiC复合材料的研究

通过尝试对MoSi2+C坯体中熔融渗Al制备了Mo(Si,Al)2-SiC复合材料,并对其组织及性能进行了研究.反应熔渗Al法制备Mo(Si,Al)2-SiC复合材料中,反应生成物主要为Mo(Si1-x,Alx)2和SiC相,还有少量Mo5Si3C和Al相.随着x值的增加,Mo5Si3C相和Al相逐渐减少,并消失.其组织为片状Mo(Si,Al)2组织间隙中分布着针尖状SiC颗粒;从断口形貌看,SiC颗粒非常细小,团聚在大的Mo(Si,Al)2颗粒周围.根据断口形貌,部分形成的SiC为晶须状,当x=0.4时,形成的SiC多为晶须状,并且形成的晶须状的SiC和Mo(Si,Al)2连成片.反应熔渗Al法制备复合材料抗弯强度是随着x值先增加后降低,在设计值x=0.237时取得最高值.     

(Ti,Al)N梯度涂层高温氧化表面形貌分析

利用MIP-8-800型电弧离子镀设备，在发动机压气机叶片材料1Cr11Ni2W2MoV不锈钢表面沉积了(Ti1-xAlx)N梯度纳米涂层。对其进行了700℃不同何温时间高温氧化性能实验。采用XL-30FEG型扫描电子显微镜对氧化后的涂层表面进行了观察分析。观察结果表明，(Ti1-xAlx)N梯度纳米涂层中，当x≥0．25时，所形成的A12O3氧化层是致密完整连续的，具有良好的抗高温氧化性能。     

(Ni,Pd)Al涂层的高温氧化

在M38镍基高温合金上电镀Pd—20mass％Ni合金，采用低压固体粉末包埋渗铝方法制备钯改性铝化物涂层。XRD分析表明，涂层主要由β—(Ni，Pd)Al相组成。利用TGA、SEM等方法，研究了涂层在800℃～l100℃的初期高温氧化行为。结果表明，800℃、900℃和l100℃下，氧化动力学遵循抛物线规律，1000℃则不是；在800℃和900℃中等温度下，(Ni，Pd)Al涂层表面氧化产物除θ—Al2O3和α—Al2O3外，还含有少量的γ—Al2O3；在1000℃下，涂层表面存在θ—Al2O3和α—Al2O3两种氧化物；在l100℃下，涂层表面氧化产物主要是α--Al2O3。另外，在各温度下涂层表面的氧化产物中都含有少量的TiO2，并且随着温度升高，含量增加.     

Mo(Si0.95,Al0.05)2价电子结构计算及其性能分析

根据固体与分子经验电子理论（EET）,采用键距差法（BLD）,分析并计算了C11b型金属间化合物MoSi2的价电子结构与理论键能;采用合金元素Al部分取代MoSi2晶格中的Si原子,依据固体与分子经验电子理论在代位式固溶体中的平均原子模型,分析并计算了C11b型Mo(Si0.95,Al0.05)2的价电子结构与理论键能。结果表明：Al微合金化改变了Mo原子和Si原子的杂化状态,从而使相应的价电子结构参数发生变化。与MoSi2相比,Mo(Si0.95,Al0.05)2固溶体中共价电子数在总价电子数中所占的比例（h）由65.87%降至64.28%,因而Al微合金化不利于MoSi2强度的提高;但是晶格电子数由4.7141增至4.9202,所以Al微合金化有利于MoSi2塑性的改善。     

HR-2不锈钢表面渗Al涂层的制备

为避免制备温度过高引起基体性能退化,采用了室温熔盐电镀与热处理复合技术在HR-2不锈钢卜进行了渗Al涂层制备研究,并对涂层的形貌、结构和成分进行了表征.结果表明,利用该技术制备渗Al涂层是可行的;经500℃和700℃两种温度下热处理,成功制得成分渐变,冶金结合且无缝隙和裂纹的10-15 μm厚渗Al涂层.经700℃下2 h热处理后,渗Al涂层与基体无明显界面,依次由(Fe,Cr,Mn,Ni)2Al5,(Fe,Cr,Mn,Ni)Al和(Fe,Cr,Mn,Ni)3Al3层组成;与700℃热处理后不同,经500℃下10 h热处理后,渗Al涂层与基体间界面明显,由内外两层组成.     

金属钼表面Mo-C-N-Si涂层的制备及其高温氧化特性

在金属钼表面制备了Mo-C-N-Si涂层,研究了涂层在1600℃大气环境下的氧化特性,采用SEM和XRD分析了涂层的微观结构和物相组成。结果表明:Mo-C-N-Si涂层以MoSi2为主相,SiC和Si3N4为次相,存在Mo2C+MoxN中间层;由于扩散和氧化反应,涂层在氧化初期形成SiO2氧化膜层、MoSi2主体层、Mo5Si3层和Mo2C+MoxN层等四层结构,氧化后期转变为Mo2C+MoxN层和Mo3Si+Mo5Si3层的双层结构,导致涂层失效。由于C、N的引入,涂层抗热震性能良好。     

Al + Si共渗涂层的制备及涂层结构研究

采用粉末包埋法在DZ417G镍基高温合金基体表面制备Al + Si共渗涂层。利用XRD、SEM和EDS研究涂层的组成和结构。结果表明,渗剂中Al和Si的含量、后续热处理影响涂层结构。当渗剂中Al含量为1 wt.%时,随着Si含量不同,共渗后形成NiSi涂层,后续热处理后NiSi涂层转化AlNi6Si3或δ-Ni2Si;当渗剂中Al含量为4 wt.%和6 wt.%时,随着Si含量增加,涂层均为Ni2Al3,后续热处理后Ni2Al3涂层转化为β-NiAl,少量的Si固溶于β-NiAl。     

(Ni,Pd)Al涂层的抗高温氧化性能

采用低压固体粉末包埋渗铝方法在M38镍基高温合金上制备钯改性铝化物涂层，利用热重分析(TGA)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等方法，研究其l100℃的高温氧化行为．结果表明，(Ni，Pd)Al涂层的恒温氧化动力学近似符合抛物线氧化规律．与NiAl涂层相比，(Ni，Pd)Al涂层具有更优良的抗高温氧化性能，退化过程与NiAl涂层类似．添加改性元素Pd有利于稳定β相，延缓涂层的退化，有益于提高铝化物涂层的抗高温氧化性能．     

Nb-Ti-Si 合金表面辉光离子渗 Mo / 包埋渗 Si制备 MoSi2 涂层的研究

目的在Nb-Ti-Si合金表面制备MoSi2涂层。方法先进行辉光离子渗Mo,再进行包埋渗Si。分析温度对渗Mo层表面形貌、厚度、元素互扩散的影响,以及渗Si后涂层的表面形貌和结构。结果在1100℃进行辉光离子渗Mo,渗Mo层与基体形成了显著的互扩散。对渗Mo层进行包埋渗Si后,所形成的涂层组织致密,具有多层结构,由外向内依次为MoSi2层、NbSi2层和Nb5Si3层,在MoSi2和NbSi2层之间存在(Mo,Nb)Si2互扩散区。结论通过辉光离子渗/包埋渗的方法,可以在Nb-Ti-Si合金表面制备Mo Si2涂层,且涂层与基体呈冶金结合,结合较好。     

SiC长纤维表面(Al+Al_2O_3)复合涂层的制备

利用反应磁控溅射法在SiC长纤维表面沉积了(Al+Al_2O_3)扩散阻挡涂层,研究了沉积工艺参数对涂层的成分、沉积速率的影响,以及涂层对SiC纤维的表面残余应力及力学性能的影响.结果表明,随着溅射功率的增加,Al_2O_3涂层的沉积速率先迅速增加后缓慢增加;随着工作气压的增加,Al_2O_3涂层的沉积速率先缓慢降低,在工作气压到达一定值时,沉积速率快速下降随后缓慢下降.沉积的(Al+Al_2O_3)复合涂层保护了SiC纤维的富C层,起到了保证纤维与Al_2O_3涂层之间结合力的作用;激光Raman谱显示改性后纤维的表面残余应力有降低趋势.室温和高温处理后复合丝的拉伸强度分别是计算值的97.69%和98.77%,涂层对纤维的力学性能影响很小.     

不同加热环境下钛表面Ni/Al涂层制备与高温氧化性

目的 研究大气与真空加热处理后Ni/Al涂层的金属间化合物析出规律,以及扩散层的生长速度,从而确定涂层的抗氧化性能。方法 分别采用电弧喷涂技术和等离子喷涂技术在纯钛基体表面制备Ni/Al涂层。将样品分别在大气条件和真空条件下进行加热处理,使Ni/Al涂层原位反应生成Ni-Al金属间化合物,并进行涂层抗氧化性试验。结果 Ni/Al涂层在大气环境700 ℃加热处理后,形成以Al2O3、Ni2Al3和富Al相NiAl3相为主的扩散层;在真空环境700 ℃加热处理后,形成以Ni2Al3、NiAl3相为主的扩散层。通过扩散反应动力学分析发现,真空热处理比大气热处理后Ni和Al之间的反应扩散系数更高,扩散系数为89.731 μm²/h。氧化增重试验表明,真空处理后,Ni/Al涂层由于金属间化合物层较厚,且具有大量的高熔点的Ni2Al3相,并且经过800 ℃下氧化200 h后,涂层未发生失效。结论 真空环境下加热处理原位反应后,Ni/Al复合涂层的扩散速率更高,更容易形成Ni-Al金属间化合物,获得更厚的金属间化合物层。与大气热处理相比,经过真空热处理后的涂层有更良好的抗高温氧化能力。     

Al含量对Al-Mg_2Si复合涂层组织及耐腐蚀性能的影响

在AZ31B镁合金表面制备不同Al含量的Al-Mg_2Si复合涂层。用XRD、SEM、EDS分析涂层的物相组成、组织及元素成分;通过电化学试验和浸泡试验测试试样的耐腐蚀性,并测试涂层的显微硬度,研究Al含量对涂层组织及耐腐蚀性能的影响。结果表明,Al含量越高,涂层组织越致密,孔洞和裂纹越少。Al含量为60%时涂层的耐腐蚀性最佳,显微硬度最高,腐蚀电位为-1.363 5V,腐蚀电流密度为0.457 8mA/cm~2,显微硬度(HV)为300左右。     

Al含量对Al-Mg2Si复合涂层耐蚀耐磨性能的影响

目的在AZ31B镁合金表面火焰喷涂制备Al-Mg_2Si复合涂层,研究其耐腐蚀和耐磨性能。方法用SEM、电化学测试仪、高速往复摩擦磨损测试仪和超景深三维显微镜检测分析不同成分配比的Al-Mg_2Si复合涂层的耐腐蚀和摩擦磨损性能。结果 Al-Mg_2Si复合涂层的电位较AZ31B镁合金基体正,且Al含量越少,电位正移越明显。Al(20%)-Mg_2Si复合涂层的自腐蚀电位正移得最多,正移了0.5288 V;自腐蚀电流密度最小,为3.298×10-6 A/cm2。Al加入量越少,复合涂层的磨损率和摩擦系数越小,当Al质量分数为20%时,两者均达到最小值,分别为2.48×10-4 mm3/(N·mm)和0.25。结论 Al含量越少,Al-Mg_2Si复合涂层的耐蚀和耐磨性能越好。     

Preparation of Mo(Si, Al)2–ZrO2 nanocomposite powders by mechanical alloying

Phase transformations and the final formation of Mo(Si, Al)₂–ZrO₂ nanocomposite during high-energy ball milling of a series of Mo–Si–Al–ZrO₂ powders were investigated. Mechanical alloying led to phase transformations from the initial Mo–Si–Al powders mixture to Mo_ss (2 h) → C40 Mo(Si, Al)₂ (4, 8 h) → Mo_ss (12 h) phases. The phase transformations studied by XRD are discussed considering the alloying and second phase effects. Finally, the Mo_ss matrix reinforced with ZrO₂ particles nanocomposite structure was studied by means of TEM. The Mo_ss matrix phase formed was revealed to be strongly inhomogeneous even after 12 h of mechanical alloying and Mo-, Si- and Al-enriched regions were observed. The ZrO₂ nanostructured phase, evenly distributed in the Mo_ss matrix, had grain size of about 5–20 nm.     

铝合金表面Al2O3-Ni涂层的制备及耐磨性研究

目的研究Al2O3含量对Al2O3-Ni复合涂层摩擦磨损性能的影响。方法采用大气等离子喷涂技术,在6082-T6铝合金基体表面分别制备Al2O3含量为30%、50%和70%的30%Al2O3-70%Ni、50%Al2O3-50%Ni、70%Al2O3-30%Ni复合涂层。对三种涂层的显微硬度和摩擦磨损性能进行对比研究,并分析原始粉末和涂层的相组成、涂层组织结构、磨损形貌和磨损机制。结果原始粉末中的部分α-Al2O3相在急冷条件下转变成γ-Al2O3新相,涂层中各衍射峰出现明显的宽化现象,有Al2O3非晶相生成。三种试样均由基体、打底层、涂层组成,基体与打底层之间有明显的分界面,打底层因与涂层化学成分相似使分界面不明显,层与层之间结合良好。涂层的显微硬度明显高于基体,约为基体硬度的4~5倍,且其随着Al2O3含量的增加而增加。在试验条件下,涂层的摩擦系数、磨痕宽度、磨损率均随着Al2O3含量的增加而减小,相较于30%Al2O3-70%Ni涂层,70%Al2O3-30%Ni涂层的摩擦系数降低了13%,磨损率降低了66.7%。30%Al2O3-70%Ni涂层磨损最严重,磨痕表面剥落明显,而50%Al2O3-50%Ni涂层与70%Al2O3-30%Ni涂层磨损后,磨痕表面产生大量即将剥落的"橘皮状"氧化物,磨损机制均为氧化磨损与粘着磨损的混合。结论 Al2O3-Ni复合涂层中增加Al2O3含量可以提高复合涂层的耐磨性。