Au/Al_2O_3层状复合纳米涂层的制备及其抗氧化性能(英文)

采用磁控溅射法成功制备Al2O3/Au层状复合纳米涂层,所制备的涂层结构致密且由Al2O3层和Au层交替组成。采用高温循环氧化实验对复合涂层在不锈钢基体上的高温抗氧化性能进行分析评价。结果表明:Al2O3/Au层状复合纳米涂层极大地改善不锈钢基体的抗氧化和抗剥落性能。其抗氧化机理与涂层能够有效地抑制氧向合金基体的扩散并促进不锈钢基体中Cr元素的选择性氧化有关;抗剥落机理可归因于复合涂层中的Au层和纳米结构的Al2O3层能够有效地松弛高温热循环过程中产生的热应力,从而提高涂层的抗剥落性能。     

低温等离子复合技术制备氧化铝阻氚涂层的研究

采用低温等离子体复合技术在不锈钢基体上制备了氧化铝阻氚涂层,先后经过磁控溅射镀铝,热处理及氧离子注入。利用XRD、SEM、EDS、AES对涂层进行了相结构、表面形貌、成分、元素分布等分析,并进行了划痕实验、抗热震性能及阻氚性能测试,结果表明：磁控溅射获得了高质量的铝涂层,热处理后形成了FeAl合金过渡层。在离子注入中,当注入剂量不变电压增加时,离子注入深度增加而氧元素分布梯度减少;当注入剂量达到8×10₁₇ ions/cm₂以上时,氧元素分布变得均匀。所获得的氧化铝涂层具有较好膜基结合力、抗热震性能及阻氚性能。经过叠加电压注入且剂量达到8×10₁₇ ions/cm₂的膜层具有最好的阻氚性能,在600_oC能使不锈钢的氚渗透率降低3个数量级。     

Al2O3/Au/Al2O3层状阻氚薄膜

采用磁控溅射法在316L不锈钢基体上分别沉积单层Al2O3膜、单层Au膜以及Al2O3/Au/Al2O3层状薄膜。采用气相渗透法在500℃,氘分压为0.06 MPa条件下测试了薄膜的阻氘性能。结果表明,3种薄膜氘渗透后,薄膜的形貌良好,无开裂、无剥落的现象,氘渗透率减低因子均比316L不锈钢基材增大一个数量级以上,阻氘效能按单层Al2O3膜、单层Au膜以及Al2O3/Au/Al2O3层状薄膜依次递升。Al2O3/Au/Al2O3层状薄膜的优异阻氘效能可归因于,延性的Au夹层使层状薄膜的力学性能得到显著提高;Al2O3层能阻止Au与基体间互扩散,使Au能充分发挥阻氘效能。本研究表明,由贵金属与陶瓷阻氚材料构成的层状薄膜是发展阻氚涂层的新途径。     

等离子喷涂 NiCoCrAlY / Al2 O3 高温固体润滑耐磨涂层的抗氧化性能研究

目的研究等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3高温固体润滑耐磨涂层在850℃时的高温抗氧化性能和抗氧化机理。方法采用喷雾造粒、化工冶金包覆技术制备NiCoCrAlY/Al2O3复合粉体,并采用等离子喷涂技术在45#钢表面制备NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层。采用SEM和XRD研究粉体和涂层的显微结构和物相组成,并采用马弗炉研究复合涂层在850℃的恒温氧化动力学曲线,通过研究氧化96 h以后涂层表面的组织形貌,探讨NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层的抗氧化机理。结果 NiCoCrAlY合金层均匀致密地包覆在Al2O3颗粒的表面,包覆层厚度约为3~5μm。复合粉体的主要组成为Al2O3相和NiCoCrAlY合金相,没有其他杂质相的存在。等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层氧化动力学曲线分为大斜率直线、抛物线和系数几乎为0的抛物线等3个阶段。氧化96 h以后,涂层的氧化质量增量为4.9 mg/cm2左右,表面形成了一层连续的氧化物保护膜,经EDX分析,氧化膜层主要由Al,O,Cr和Ni组成。结论等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层具有良好的高温抗氧化性能,涂层中Ni,Cr,Al的氧化以及硬质相Al2O3的加入是涂层抗氧化的主要原因。     

FeAl/Al_2O_3复合阻氚涂层制备技术的研究进展

FeAl/Al_2O_3复合膜层是聚变堆氚增殖包层及辅助涉氚系统结构材料首选的阻氚涂层。其制备过程通常需要铝化和氧化2个步骤,铝化是Al原子与基体Fe原子通过相互扩散在基体表面形成铁铝固溶体(Fe,Al)或Fe-Al金属间化合物过渡层;氧化是使铝化涂层表面选择性氧化形成Al_2O_3膜。该阻氚涂层的制备可采用物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、热浸铝化(HDA)、包埋渗铝(PC)、等离子体喷涂(PS)和电化学沉积(ECD)等技术。相对而言,CVD、HDA和PC等3种技术有较好的应用前景,有望成为聚变堆中FeAl/Al_2O_3阻氚涂层工程化制备的候选技术而ECD技术因其制备过程容易控制、涂层性能稳定、可涂镀复杂结构件等特点在FeAl/Al_2O_3阻氚涂层制备方面颇具吸引力。     

不同涂层对304不锈钢高温防护效果的对比研究

采用溶胶凝胶法在304不锈钢表面上分别制备了SiO2、Al2O3、ZrO2防护涂层。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对不同氧化物涂层进行了结构和形貌的表征。对比了不同氧化物涂层保护样品的高温抗氧化性、抗热冲击性以及在3.5wt%NaCl溶液中的耐电化学腐蚀性。结果表明Al2O3涂层具有很好的高温抗氧化性和耐电化学腐蚀性,而ZrO2涂层具有良好的抗热冲击性能。     

Al-Cr涂层低温扩散制备及其相组成的研究

通过水溶液镀Cr后再用AlCl₃-EMIC (氯化1-甲基3-乙基咪唑)离子液体镀Al, 制备Cr/Al复合镀层, 其后通过低温扩散热处理制备Al-Cr涂层. 用OM, SEM, BSE, EDS和XRD研究了短时间热处理时, 热处理温度对Al-Cr涂层组成和结构的影响. 结果表明, Cr/Al复合镀层在540 ℃时即可发生明显的互扩散, 形成Al-Cr合金层. 通过对复合镀层中Cr和Al镀层厚度的控制, 可以得到不同组成的Al-Cr合金涂层. 6.5 μm Cr/15 μm Al的复合镀层经640 ℃/960 min热处理, 表面形成以Al₈Cr₅为主的合金涂层; 1.6 μm Cr/15 μm Al的复合镀层经 600 ℃/30 min热处理, 可得到以Al₄Cr为主的Al-Cr涂层.     

Improvement in the Oxidation Resistance of Tungsten by Sol-Gel Derived Al2O3 Coating

An Al2O3 coating was prepared from aluminum isopropoxide as precursor on tungsten substrate.The dependences of crystalline and phase in Al2O3 coating on temperature were studied.The results show the coatings being compact,uniform and crack-free can be obtained by suitable experiment.The main phase of coating is α-Al2O3.Compared to the uncoated specimens,the ones with coatings synthesized by sol-gel process provide excellent oxidation resistance at high temperature.     

Oxidation Performance of Fe-Al/WC Composite Coatings Produced by High Velocity Arc Sprayed at 650℃

The Fe-Al/WC intermetallic composite coatings have been prepared by high velocity arc spraying(HVAS)technology on 20G steel and the oxidation performance of Fe-Al/WC composite coatings has been studied by means of thermogrativmetic analyzer. The results demonstrate that the kinetics curve of oxidation approximately follows the logarithmic law. The composition of the oxidized coating surface mainly is composed of Al2O3, Fe2O3, Fe3O4 and FeO which distribute unevenly. The protective Al2O3 film firstly forms and preserves the coatings from further oxidation.     

Oxidation performance of Fe-Al/WC composite coatings produced by high velocity arc sprayed at 800 ℃

Fe-Al/WC intermetallic composite coatings were prepared by high velocity arc spraying (HVAS) technology on 20G steel and the oxidation performance of Fe-Al/WC composite coatings was studied. The results demonstrate that the kinetics curve of oxidation approximately follows the logarithmic law and the oxidation velocity of Fe-Al/WC composite coatings is less than that of 20G steel after 5 h. The composition of oxidized coating is mainly composed of Al2O3, Fe2O3, Fe3O4 and FeO. These phases distribute unevenly. The protective Al2O3 film firstly forms and preserves the coatings from further oxidation.     

Al2O3对等离子喷涂Cr2O3/TiO2/Al2O3/SiO2复合陶瓷涂层性能影响研究

目的研究Al_2O_3添加量对Cr_2O_3/TiO_2/Al_2O_3/SiO_2四元复合陶瓷涂层性能的影响。方法采用等离子喷涂技术在油气管道X80管线钢基体表面制备出具有不同Al_2O_3含量的四元复合陶瓷涂层。另外,为探究基体温度对涂层性能的影响,所有涂层均在等离子喷枪预热及室温的两种基体上制备。所制涂层的气孔率、硬度、结合力及电化学腐蚀性能分别采用煮沸称重法、维氏硬度计、划痕仪、电化学工作站进行检测,并用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)分析不同Al_2O_3含量涂层的物相组成和形貌特征,研究Al_2O_3含量对涂层各性能的影响。结果随着Al_2O_3含量的增加,Cr_2O_3/TiO_2/Al_2O_3/SiO_2四元复合陶瓷涂层的气孔率呈现先降低后增加的趋势,相对应的四元复合陶瓷涂层的结合力、维氏硬度则先增加后降低。当Al_2O_3质量分数为60%时,四元复合陶瓷涂层的性能最优,气孔率为3.6%,硬度为824.6HV,结合力为53.8N。电化学腐蚀测试表明,Al_2O_3能增强涂层的耐腐蚀性能,Al_2O_3质量分数为60%时,涂层自腐蚀电位最高,为-0.28 V。另外,在基体预热和不预热条件下,所制涂层性能随Al_2O_3含量的变化一致,但是基体预热比不预热更有利于涂层性能的提高。结论 Al_2O_3的添加不仅能够有效降低涂层Cr含量,还能显著提升四元复合陶瓷涂层的各项性能,特别是耐腐蚀性。此外,等离子喷涂前对基体进行预热,有利于涂层性能提高。     

Preparation of ZrO_2-Al_2O_3 micro-laminated coatings on stainless steel and their high temperature oxidation resistance

1 INTRODUCTIONIn recent years , micro-laminated coatings witha great potential for applications have attractedconsiderable interest . The micro-laminated coat-ings can dramatically i mprove many properties in-cluding fracture toughness ,fatigue behavior ,i m-pact behavior , oxidation resistance , hot corrosionresistance ,etc[1].It is evident that the formabili-ty ,shape ,and the fracture resistance of the coat-ings during forming andin service depend not onlyon the properties of the indivi…     

Preparation of ZrO2-Al203 micro-laminated coatings on stainless steel and their high temperature oxidation resistance

Micro-laminated ZrO2-Al2O3 coatings were prepared by electrochemical depositing ZrO2 film and Al2O3 film alternatively in ethanol solutions containing aluminum nitrate and zirconium nitrate, with small amounts of yttrium nitrate added respectively into both solutions. The micro-laminated ZrO2-Al2O3 coating is of nanostructure. FE-SEM analyses show that the cross section of the micro-laminated coatings has alternate six-layer films of ZrO2 and Al2O3, with the thickness of each layer in the range of nanometer or submicron. The surface of the microlaminated coatings is composed of nano-particles. SEM, XRD and mass gain measurement were adopted to study the oxidation resistance of coatings on stainless steel. It has been found that all the coatings are effective in protecting the substrate from oxidation, and micro-laminated coatings exhibit more excellent protectiveness performance. Mechanisms accounting for such effects have been discussed.     

高速电弧喷涂Fe-Al/WC复合涂层在650℃下的氧化行为

采用高速电弧喷涂技术在20G钢基体上制备了Fe-Al／WC金属间化合物复合涂层，利用热重天平测试了涂层在650℃下的氧化性能。结果表明：Fe-Al／WC复合涂层的氧化动力学曲线近似呈现出对数规律；涂层的氧化物以Al2O3、Fe2O3、Fe3O4和FeO等为主，且其分布不均匀；涂层表面优先形成具有保护性的Al2O3膜，阻止了涂层的进一步氧化。     

摩擦喷射纳米Al2O3/Ni复合镀层的组织形貌及其性能研究

采用摩擦喷射电沉积工艺制备了纳米Al2O3／Ni复合镀层，考察了该镀层的表面和断面形貌，并对镀层性能进行了测试分析。研究表明，摩擦喷射纳米Al2O3／Ni复合镀层表面较为平整，镀层与基体结合紧密。一次性镀覆厚度达到1．40mm，远高于电刷镀纳米Al2O3／Ni复合镀层（0．35mm），镀层硬度达到650HV。在试验条件下，该镀层的耐磨性是摩擦喷射Ni镀层的1．44倍，是纳米Al2O3／Ni刷镀层的1．15倍，摩擦因数也低于摩擦喷射Ni镀层和电刷镀纳米Al2O3／Ni复合镀层。     

等离子喷涂 NiCoCrAlY / Al2 O3 涂层的制备及摩擦性能研究

目的制备等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3高温固体润滑耐磨涂层,并研究该涂层的摩擦性能和磨损机理。方法采用喷雾造粒、化工冶金包覆和固相合金化技术制备NiCoCrAlY/Al2O3复合粉体,用等离子喷涂技术在45#钢表面制备NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层。用SEM和XRD等手段分析粉体和涂层的显微结构和物相组成,研究涂层从室温到800℃的摩擦磨损性能,探讨NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层在室温和高温下的磨损机理。结果 Al2O3颗粒表面均匀包覆着一层致密的NiCoCrAlY合金,包覆层厚度大约为3~5μm;等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层呈典型的层状结构,涂层各层间结合良好,涂层中孔隙率约为2.84%,主晶相为Ni Cr Al合金相和Al2O3相。涂层的摩擦系数随温度的升高逐渐降低,在室温下约为0.64,800℃时在0.4以下。高温下,金属氧化物的形成是摩擦系数降低的主要原因。涂层的磨损率随温度的升高先升高后降低。涂层在低温下为脆性断裂和磨粒磨损,高温下为氧化磨损、磨粒磨损、塑性变形和金属氧化物的转移。结论等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层是一种性能优良的高温固体润滑耐磨涂层。     

La2O3改性ZrB2-SiC涂层C/C复合材料全温域抗氧化行为研究

采用高温反应熔渗工艺制备了ZrB2-SiC和La2O3改性ZrB2-SiC涂层C/C复合材料,对比了2种涂层试样在中温(7001100℃)、高温(12001500℃)和超高温(2000℃以上)3个温域范围内的抗氧化性能。结果表明:7001100℃范围内,随着温度的升高,La2O3改性涂层试样的抗氧化性能提升幅度在逐渐提高。1200℃1500℃范围内,涂层均表现出良好的长时抗氧化性能,La2O3改性ZrB2-SiC在1200℃下恒温氧化250 h后,仍保持微量的增重;涂层复合材料良好的高温抗氧化性能主要其在是由于氧化过程中涂层表面形成的La-Si-O复合玻璃层和钉扎相ZrSiO4的协同作用提升了氧化膜的高温稳定性。在2000℃以上的氧乙炔火焰烧蚀环境下,La2O3的添加使得ZrB2-SiC涂层的质量烧蚀率和线烧蚀率均降低了近50%,其主要归因于表层La-Si-O和ZrO2玻璃层对烧蚀缺陷的愈合作用。     

稀土掺杂Gd2 O3对YSZ/（Ni，Al）热障涂层组织与性能的影响

目的提高YSZ/(Ni,Al)复合涂层与基体的结合强度和抗高温氧化性。方法采用电泳沉积的方法,在Inconel 600高温合金表面上沉积YSZ/(Ni,Al)复合涂层和掺杂稀土Gd2O3-YSZ/(Ni,Al)(简称G-YSZ/(Al,Ni))复合涂层,后进行真空烧结,然后对制备好的热障复合涂层进行划痕实验和等温循环氧化实验。通过对样品进行等温循环氧化实验,获取不同氧化时间段的复合涂层样品,并采用SEM和XRD对复合涂层组织和形貌进行分析。结果在1100℃等温氧化过程中,未掺杂稀土元素的氧化增重速率为0.0057 mg/mm2,而掺杂钆元素的氧化速率为0.0049 mg/mm2,氧化增重速率比未掺杂稀土YSZ/(Ni,Al)复合涂层的低。G-YSZ/(Ni,Al)热障复合涂层在等温氧化过程中颗粒长大较小、裂纹少、表面更加致密。真空烧结后的YSZ/(Al,Ni)复合涂层和G-YSZ/(Al,Ni)复合涂层与基体的结合强度约为4.0 N,氧化100 h后,掺杂稀土的G-YSZ/(Al,Ni)复合涂层结合强度为3.5 N,未掺杂稀土的YSZ/(Al,Ni)复合涂层与基体的结合强度为2.6 N。G-YSZ/(Ni,Al)热障复合涂层中存在Gd2Zr2O7相和稳定的Ni Al2O4相,Gd2Zr2O7相具有良好的稳定性以及耐高温氧化。结论掺杂稀土氧化钆的G-YSZ/(Al,Ni)涂层的抗高温氧化性能显著提高。在等温氧化过程中,掺杂稀土元素的G-YSZ/(Al,Ni)复合涂层,其颗粒趋向于均匀化,裂纹明显变少,使得涂层更加致密,表面更加平整。等温氧化100 h后,掺杂了稀土氧化钆的G-YSZ/(Al,Ni)复合涂层基体之间具有更好的结合力,抗剥落性和服役寿命较好。     

NiCoCrAlY粘结层喷涂工艺对8YSZ热障涂层抗氧化性能的影响

目的 提高热障涂层粘结层的抗高温氧化性能。方法 分别采用爆炸喷涂和等离子喷涂工艺制备了不同结构的NiCoCrAlY粘结层,之后通过等离子喷涂制备8YSZ陶瓷层,分析了两种粘结层结构的热障涂层的抗高温氧化性能。利用XRD、SEM和EDS对涂层物相、微观结构和成分进行分析,并对其与基体结合状态、抗高温氧化性能进行研究。结果 爆炸喷涂粘结层内部组织致密,缺陷较少,与基体结合处孔隙少;而等离子喷涂粘结层内部的层状特征明显,孔隙较多,表面粗糙度较低。爆炸喷涂粘结层氧化5 h后,表面生成了一层富Al2O3的致密氧化物膜;而等离子喷涂粘结层表面形成了富NiO、CoO、Cr2O3和Ni(Cr,Al)2O4的氧化物层,并出现了许多微裂纹和片层状氧化物。爆炸喷涂制备的热障涂层试样在前5 h氧化增重速率高于等离子喷涂试样,随后变平缓,而等离子喷涂试样氧化速率依然较高。爆炸喷涂热障涂层的热生长氧化物层（Thermally grown oxide, TGO）经50 h氧化后,仍呈连续状,厚度均匀,粘结层内氧化物缺陷较少。结论 爆炸喷涂粘结层组织均匀、致密,喷涂时涂层的氧化以及热处理的内氧化较少,使得足够的Al较快速地在粘结层表面形成致密的氧化铝,表面一定厚度的氧化铝层抑制了氧和其他金属原子的相向扩散反应,提高了涂层的抗高温氧化性能。     

激光熔覆Fe-Al复合涂层组织及性能研究

采用粉末预置法,在Q235钢表面激光熔覆Fe-Al复合涂层。采用SEM、XRD等方法分析了涂层的显微组织和物相结构,研究了不同激光工艺参数对涂层显微硬度和耐磨性的影响。结果表明,在优化工艺参数下,涂层与基体形成了良好的冶金结合,组织均匀细密,涂层中含有Al2O3硬质颗粒相及金属间化合物Fe3Al,其硬度和耐磨性得到提高。