K4104合金渗Al-Si涂层抗高温氧化性能研究

采用无机盐料浆法,在K4104镍基高温合金表面制备Al-Si涂层通过改变粘结剂中CrO3的含量得到两种不同成分的Al-Si涂层.依据HB5258-2000标准,对制备了Al-Si涂层的K4104镍基高温合金进行了高温氧化性能试验.绘制了氧化动力学曲线,用带能谱分析的扫描电镜观察了涂层的表面氧化形貌和横截面组织形貌.结果表明,K4104镍基高温合金表面的Al-Si涂层在高温氧化过程中已转变成完整致密的α-Al2O3氧化层和β-NiAl相化合物层,且与基体合金的粘附性良好,说明Al-Si涂层具有优良的抗高温氧化性能.     

K4104高温合金Al-Si涂层1000℃氧化性能研究

采用带能谱分析的扫描电镜分析了AlSi扩散涂层在1000℃、不同氧化时间条件下的表面形貌、截面组织及成分变化;用增重法记录重量变化,绘制了氧化动力学曲线,对其氧化性能进行了研究.结果表明,AlSi涂层由于Si的加入,促进了θ-Al2O3向α-Al2O3转变,有利于在涂层表面形成致密氧化膜,并且能促进在氧化皮下形成碳化物隔层,抑制涂层元素与基体元素的互扩散,从而使 AlSi涂层的抗氧化性能优于单一Al涂层.     

镍基高温合金渗Al-Si涂层抗高温氧化性能研究

用料浆法在DZ4镍基高温合金表面“二次”制备Al-Si涂层，依据GB／T13303-91对DZ4合金料浆渗铝硅试样进行1100℃×300h抗高温氧化实验。为便于比较，DZ4裸合金也进行了同炉氧化实验。用SEM、XRD对氧化后的表面及截面形貌、相组成进行了分析。结果表明，DZ4合金渗Al-Si涂层的氧化动力学曲线基本遵循抛物线规律，其抗氧化性能优于DZ4裸合金。     

高温合金渗铝涂层抗高温氧化性能的研究

采用固体粉末包埋渗铝法，在K438高温合金表面制备渗铝涂层。对渗铝试样做了1000℃、500h高温氧化实验。实验结果表明：在氧化过程中，K438高温合金表面的涂层已转变成连续致密的α—Al2O3氧化膜、富Al的β-NiAl和富Ni的β—NiAl化合物层，氧化膜与基体合金粘附良好，在高温氧化过程中无明显剥落现象。随着氧化时间的增加，β相分解较慢，到500h时涂层仍具有良好的抗高温氧化性能。     

K4104镍基高温合金渗Al-Si涂层氧化动力学

用无机盐料浆法在K4104镍基高温合金表面渗AlSi涂层。改变粘结剂中CrO3的添加量制备了三种不同成分的AlSi涂层。采用静态氧化增重法进行1000℃×200h抗氧化性试验。用扫描电镜(带能谱分析仪)对涂层表面形貌及成分进行观察分析,并绘制氧化动力学曲线和拟合氧化动力学方程。结果表明,料浆渗AlSi涂层改善了合金K4104的抗高温氧化性及延长了其使用寿命。粘结剂中添加少量CrO3制备的AlSi涂层具有最佳的抗高温氧化性。三种AlSi涂层都属于完全抗氧化级。     

镍基高温合金Al-Si涂层1000℃抗高温氧化性能和退化机制研究

为研究Si对简单NiAl涂层抗高温氧化性能的影响规律,改变料浆中Si/(Si+Al)比值(8wt.%、17wt.%和30wt.%),制备了三种不同Si含量的改性NiAl涂层。采用XRD、SEM、EPMA等表征方法分析了简单NiAl涂层和三种Si改性NiAl涂层氧化前后的相结构和显微组织。结果表明：四种铝化物涂层主要相均为δ-Ni₂Al₃和β-NiAl相。Si以CrSi₂、Cr₅Si₃和Ni₂Si硅化物的形式存在于涂层表层。在1000℃氧化500h后,简单NiAl涂层具有最大的氧化增重为1.93mg.cm_-2^,而Si/(Si+Al)比值为8wt.%的Si改性NiAl涂层具有最小的氧化增重。在NiAl涂层中掺杂Si可促进α-Al₂O₃膜的形成,通过形成硅化物减少难熔金属元素向涂层表面扩散,改善氧化膜表面质量,降低氧化速率。但是掺杂过量的Si会降低涂层表层Al含量,使涂层在氧化后期出现β相不足的问题,无法维持表面Al的选择性氧化。因此,当料浆中Si/(Si+Al)为8 wt.%,涂层表面Si含量为9.6 at.%时,涂层具有最高的抗高温氧化性能。     

K4104合金渗Al涂层抗高温氧化性能研究

采用料浆法在K4104合金表面进行热扩散渗铝,经1000℃×200h高温氧化性试验,用扫描电镜观察氧化后涂层的表面形貌。结果表明,渗Al涂层在氧化过程中已转变成连续致密的-αAl2O3氧化层和富铝的-βNiAl化合物层,使基体合金得到有效地保护,渗Al涂层具有良好的抗高温氧化性能。     

K4104合金NiCrAlYSi涂层的抗高温氧化性能

采用电弧离子镀在K4104合金表面沉积了NiCrAlYSi涂层,对制备了NiCrAlYSi涂层的K4104试样和原始试样在相同环境下进行1100℃×300h的高温氧化试验。结果表明:无涂层的K4104合金的表面氧化膜主要由Cr2O3和少量的TiO2组成,基体内部出现了内氧化;制备了NiCrAlYSi涂层的K4104合金,其氧化膜成分主要为α-Al2O3、Cr2O3及少量的TiO2、NiO和NiCr2O4;氧化膜在氧化初期对基体有着良好的保护作用,虽然氧化膜在后期出现了一些剥落和孔隙,基体内部出现了一些孔洞,但此时涂层对基体仍有一定的保护作用。     

M951镍基高温合金与Al-Si涂层的高温热腐蚀行为研究

以M951镍基高温合金为对象,研究了Al-Si涂层和M 951合金在Na2SO4+25%K2SO4和Na2SO4+25%Na Cl盐溶液中的热腐蚀行为。结果表明,Al-Si涂层的存在可以减少M 951合金的热腐蚀。Al-Si涂层和M 951合金在Na2SO4+25%K2SO4盐溶液中的热腐蚀程度相对较小。     

Al-Si合金表面制备ZrO2等离子体电解氧化涂层

采用等离子体电解氧化方法在Al-Si合金表面制备了氧化锆涂层.通过SEM、XRD研究了涂层的显微组织和相组成.结果表明,在氧化初期,涂层生长为典型的电化学极化控制的阳极沉积阶段,生长速率较快,且主要以向外生长为主;随处理时间的延长及涂层增厚,涂层生长速率有所降低,且主要以向内生长为主.涂层主要由t-ZrO2、m-ZrO2、α-Al2O3和γ-Al2O3组成,t-ZrO2为涂层的主晶相.随着氧化反应的进行,涂层表面由等离子体放电形成的微孔逐渐过渡为重复堆积的陶瓷颗粒,颗粒尺寸为1～2μm.     

镍基高温合金Al-Si渗层高温氧化表面形貌分析

采用无机盐料浆法在镍基高温合金表面制备了Al-Si渗层.依据GB/T13303-91<钢的抗高温氧化性能测定方法>标准,用静态增重的试验方法,对制备了Al-Si渗层和未制备渗层的镍基高温合金进行了1 000℃恒温抗氧化性能试验.利用带能谱分析的扫描电镜(SEM/EDX)进行了渗层表面形貌观察和成分测试并用XRD-6000对氧化后的渗层进行相组成分析.研究结果表明:制备了Al-Si渗层的镍基高温合金在高温氧化过程中,渗层表面已转变成致密完整的α-Al2O3氧化膜,且渗层与基体合金的附着性良好,其抗高温氧化性能明显优于未制备渗层的镍基高温合金.     

预氧化温度对GH3128合金抗高温循环氧化性能的影响

采用热重法并结合SEM、EDAX等分析手段,研究了预氧化温度对GH3128合金抗高温(1100℃)循环氧化性能的影响。结果表明:在适当温度下进行预氧化处理可有效提高合金的抗高温循环氧化性能。GH3128合金经预氧化处理后抗高温循环氧化性能的优劣主要取决于两种因素的综合作用,其一是合金表面元素Cr的选择性氧化,形成致密均匀的保护性预氧化膜,提高合金抗高温循环氧化性能;其二是合金中元素Ti、Cr的晶界偏析加剧,加速晶界氧化并导致显微裂纹等缺陷产生,降低合金的抗高温循环氧化性能。900℃预氧化处理的GH3128合金试样具有最佳的抗高温循环氧化性能,该温度下预氧化膜形成较好且合金元素Ti、Cr的晶界偏析作用相对较弱。     

CrO3添加量对Al-Si涂层抗氧化性影响

用无机盐料浆法在镍基高温合金K4104表面制备了Al-Si涂层。通过改变粘结剂中铬酐(CrO3)的加入量得到三种不同成分的Al-Si涂层。用静态氧化增重法对Al-Si涂层进行了1000℃的抗氧化性试验，用SiRion扫描电镜对涂层的表面形貌和截面组织形态进行分析研究。结果表明。三种成分的Al-Si涂层1000℃均具有良好的抗氧化性。Al-Si涂层表面经短时间氧化后生成了连续的亚稳态θ-Al2O3氧化膜，随着氧化时间的延长，亚稳态的θ-Al2O3向稳态的α-Al2O3转变。添加少量CrO3制备的Al-Si涂层θ-Al2O3向α-Al2O3转变所需的时间最短，而且生成的α-Al2O3氧化膜最致密，其涂层的抗氧化性优于添加大量CrO3制备的Al-Si涂层和不添加CrO3制备的Al-Si涂层。     

电弧离子镀NiAlHf涂层的抗高温氧化性能

目的通过电弧离子镀技术,获得抗氧化性能优良的NiAl涂层。方法采用电弧离子镀技术,在弧流为110 A,偏压为-50 V的参数下沉积NiAlHf涂层。通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对涂层的物相结构和形貌进行分析,通过能谱仪(EDS)分析涂层的成分。采用恒温氧化增重实验对涂层的氧化动力学进行分析。结果由电弧离子镀技术制备的NiAl涂层致密均匀,无大颗粒、孔洞等缺陷。涂层主要由β-NiAl相组成,活性元素Hf固溶在主相中。NiAlHf涂层表现出良好的抗高温氧化性能,动力学曲线符合抛物线规律,在1150℃下恒温氧化200h的平均氧化速率为0.0841g/(m^2×h),远优于传统MCrAlY涂层体系。NiAlHf涂层在氧化初期形成保护性的α-Al2O3氧化皮以及少量亚稳态的θ-Al2O3,随后θ-Al2O3逐渐转变为稳态的α-Al2O3。Hf在涂层表面富集从而形成HfO2,对氧化皮形成了钉扎作用,增强了氧化皮的粘附性,提高了涂层的抗氧化性能。随着氧化的进行,涂层中的β-NiAl相逐渐转变为γ'-Ni3Al相。结论 NiAlHf涂层在1150℃下仍具备优良的抗高温氧化性能,对下一代耐更高温度涂层开发,电弧离子镀NiAl涂层的技术推广及工业化应用有一定的指导作用。     

电弧离子镀NiCrAlYSi涂层抗高温氧化行为

采用电弧离子镀技术,在镍基高温合金DZ22B表面沉积一层NiCrAlYSi抗高温氧化涂层。利用SEM、XRD、EDS和电子探针等,分析了涂层的微观形貌、组织结构、物相和元素分布规律。研究了涂层和基体在1050℃的静态空气环境中恒温氧化200 h的氧化动力学规律和抗氧化性能。结果表明:沉积态涂层致密均匀,无孔洞等明显缺陷。经热处理后,涂层发生了β-NiAl向γ'-Ni_3Al的转变,主要物相为γ'-Ni_3Al/γ-Ni、β-NiAl和α-Cr相。恒温氧化200 h后,与基体相比,平均氧化速度由0.096 7g/(m~2·h)降到0.0340g/(m~2·h),显著提高了基体的抗高温氧化性能。氧化初期,涂层表面形成了一层均匀致密的α-Al_2O_3保护层,阻止氧向涂层内部扩散,从而大大提高了抗氧化性能。氧化过程中,涂层与基体的界面处发生了元素互扩散现象;主要为Cr元素从涂层向基体的内扩散和Co、W和Y元素从基体向涂层的外扩散。     

铌合金表面高温抗氧化涂层

介绍了铌合金表面高温抗氧化涂层的4大体系——耐热合金涂层、铝化物涂层、硅化物涂层和贵金属涂层的组成、特点及制备条件。我国研究人员围绕飞机发动机涡轮叶片和火箭发动机燃烧室及尾气喷管用铌合金的防护进行了大量研究工作，研制的高温抗氧化涂层已经用于49kN推力发动机铌合围裙和姿态控制铌合金喷管。通过研究认为，PVD和传统熔烧工艺相结合的新工艺及纳米涂层技术是今后铌合金表面高温涂层制备的研究方向。