钛合金叶尖保护涂层的制备与表征

通过对TC4钛合金基体进行表面活化处理,并采用复合电镀技术,在钛合金基体上制备了结合力良好的Ni-c BN复合镀层。研制的复合镀层能够减少航空发动机钛合金叶片叶尖的摩擦磨损、杜绝"钛火"事故。进行了镀层的高温摩擦磨损试验以及与镍基封严涂层的磨削试验,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等对涂层性能进行表征。结果表明:采用的钛合金基体表面活化处理技术,可保证复合镀层具有良好的结合力;同时,研制的Ni-c BN复合镀层对封严涂层具有良好的磨削能力和较低的摩擦系数,可以有效保护钛合金叶尖。     

FeCrAlTi高温抗氧化涂层的制备与性能

化学反应气相传输涂层是一种表面涂层新技术,用这种方法制备出了致密的FeCrAlTi高温抗氧化涂层,对涂层的性能进行了初步测试.结果表明涂层与基体之间有良好的结合力和较好的抗氧化能力.     

HY3包覆型涂层修复对DD3合金性能的影响

采用真空电弧镀技术(ARC)在镍基高温合金DD3上制备了包覆型涂层HY3,通过化学方法完全退除基体上的涂层,用燃气热腐蚀试验、循环抗氧化试验来评价涂层的抗高温氧化、抗热腐蚀性能,并且通过高温持久、室温瞬时拉伸、高周疲劳等力学实验来评价涂层退除再涂覆后对基体合金的力学性能的影响,用SEM观察涂层退除前后表面形貌.结果表明,涂层经过去除再涂覆后,微观组织形貌基本不变;循环氧化寿命是原始涂层的97.9%,与原始涂层的抗热腐蚀性能相当,对合金的力学性能不造成显著影响.     

纳米和微米ZrB_2-SiC粉末对涂层高温抗氧化性能的影响

选用纳米团聚粉末和常规微米商用ZrB_2-SiC粉末,利用超音速等离子喷涂在310S耐热不锈钢基体上制备高温抗氧化ZrB_2-SiC复合涂层。采用XRD、SEM、EDS分析涂层组织结构;拉伸法测定涂层结合强度;静态高温氧化法表征涂层抗高温氧化性能。优化了喷涂距离,研究纳米和微米ZrB_2-SiC粉末对涂层形貌、组织结构及性能的影响。结果表明:纳米团聚粉末(n-ZS)涂层表面孔隙和微裂纹较微米商用粉末(m-ZS)涂层大幅减少,涂层更为致密;n-ZS涂层结合强度达到44.6 MPa,较m-ZS涂层提升了约67%;经过1 100℃、50 h的高温氧化试验,n-ZS涂层增重明显低于m-ZS涂层,氧化倾向低,具有更好的高温抗氧化能力。     

基于ALD低温制备的纳米涂层刀具性能研究

目的 探索基于原子层沉积法(Atomic Layer Deposition,ALD)的纳米涂层低温制备技术,并重点研究涂层沉积过程及纳米氧化铝涂层对刀具力学性能的影响.方法 利用原子层沉积法,在200℃的环境下制备不同涂层厚度的纳米Al2O3涂层刀具,对涂层的微观组织、厚度、硬度、断裂韧性、断口形貌、弯曲强度、结合力及摩擦系数进行检测.结果 ALD沉积技术能将纳米涂层均匀沉积在YT5刀具表面,且涂层光滑,无滴状气泡,涂层厚度可以精确控制在纳米级.ALD涂层与基体结合力的大小与涂层厚度相关,随着涂层厚度增大,结合力呈先增后降的趋势,测得50、100、200 nm等3种纳米涂层结合力大小分别为11.07、12.74、7.86 N.纳米涂层能够提高刀具的硬度,显著降低刀具表面的摩擦系数,测得刀具摩擦系数分别为0.56、0.43、0.67,最高降低摩擦系数达40％以上.此外在200℃的沉积温度下,没有产生金属相变,因而对刀具基体没有影响,刀具的断裂韧性和弯曲强度没有降低.结论 基于ALD的纳米涂层低温沉积技术所制备的纳米涂层刀具,具有良好的力学性能及涂层-基体界面结合力,能显著提高刀具性能,改善切削加工条件.     

K52合金纳米晶涂层的1 000℃氧化行为

对K52合金及其溅射纳米晶涂层在常压空气中进行了1 000℃抗氧化试验,用x射线衍射(ⅪRD)、扫描电镜能谱仪(SEM/EDX)、透射电镜(TEM)和电子探针(EPMA)等方法,对涂层形貌、组织和组成相以及氧化物的成分等进行了测定.研究结果表明:K52纳米晶涂层的抗高温氧化性能优于其基体合金.这主要由于纳米晶涂层表面生成了均一、致密的的a-AlzO3膜,而铸态合金则生成了疏松的Cr2O3和TiO2的混合氧化膜.讨论了氧化膜的形成机理.     

镍基合金上Pt-Al涂层的高温氧化行为研究

采用电镀铂之后渗铝的方法在GH586镍基高温合金上制备铂铝(Pt-Al)涂层,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪、电子能谱仪等方法研究分析其高温抗氧化性能。结果表明,Pt-Al涂层具有优良的抗高温氧化性能,Pt的加入,在涂层与基体的互扩散中起到了扩散障的作用,抑制了基体合金元素向外层扩散,优化了材料的选择性氧化。同时,对Pt元素在其中的作用机制进行探讨     

熔烧型料浆法制备Al-Si涂层的应用研究

用熔烧型料浆法在镍基高温合金ЖС6У表面制备了Al-Si涂层.对料浆层厚度对涂层深度、基材尺寸的影响,以及涂层的组织结构、显微硬度及性能进行了测试分析.结果表明,所制备的涂层组织结构致密,抗氧化、抗冲蚀性能好,涂层与基体是冶金结合,可广泛用于需要高温防腐的各种零部件上.     

基体表面喷丸处理对纳米晶涂层循环氧化行为的影响

采用磁控溅射技术分别在抛光和喷丸处理后的镍基单晶高温合金基体上制备纳米晶涂层，并研究了2种涂层在1100℃下的循环氧化行为。采用XRD、SEM和EDS表征涂层的物相组成和微观形貌。结果表明，1100℃下2种纳米晶涂层的循环氧化增重趋势基本一致，均能在表面形成致密的氧化膜，展现出优异的抗氧化性能。2种纳米晶涂层与基体的界面及界面附近区域的微观形貌演变有所差异，随着氧化实验的进行，在抛光基体/涂层界面处涂层一侧观察到γ’相的持续形成；在喷丸基体/涂层界面处涂层一侧未发现此现象，而在基体一侧观察到γ’相不断长大。     

复合溶胶-凝胶法制备TiAl合金表面防护涂层

采用复合溶胶-凝胶法在γ-TiAl合金表面制备一种致密均匀的新型复合陶瓷涂层.通过1 000 ℃等温氧化和循环氧化实验研究涂层对γ-TiAl基体高温氧化行为的影响,并初步探讨涂层的抗氧化机制,利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)分析涂层氧化产物的表面形貌、组织结构及相组成.结果表明:涂层对TiAl基体具有良好的高温防护作用,能显著降低TiAl合金的高温氧化速率;涂层氧化产物Y3Al5O12和Y2(Ti2O7)的热膨胀系数与TiAl基体的非常接近,提高涂层和基体之间的相容性,从而避免涂层在氧化过程中的剥落.BSE和EDS分析表明,在涂层与基体界面处形成一层致密的Al2O3保护膜,有效地防止合金基体的高温氧化.     

超细VC对激光熔覆H13合金显微组织和耐磨性的影响

目的 通过添加超细VC颗粒改善Q235合金表面激光熔覆H13涂层的显微组织,并提高其耐磨性.方法 利用激光熔覆技术在Q235表面制备了H13/VC复合涂层,利用光学显微镜、扫描电镜、显微硬度仪以及摩擦磨损试验仪,研究了超细VC颗粒不同添加量对涂层微观结构、显微硬度和摩擦磨损性能的影响.结果 激光熔覆H13/VC复合涂层...     

钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层的研究进展

针对钛合金在实际应用过程中存在硬度低、耐磨性差、高温易氧化以及生物活性低等问题,国内外学者利用陶瓷材料较高的硬度、优异的耐磨性和高温抗氧化性能的特点,以及激光熔覆技术可以实现涂层与基材的冶金结合,较高的冷却速率使涂层内部晶粒得到细化的优势,开展了钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层的广泛研究。首先简要概括了钛合金表面激光熔覆陶瓷材料的特点,介绍了在激光熔覆过程中常见的陶瓷材料以及所具备的特殊性能。从陶瓷涂层制备方式和陶瓷材料体现的功能两个方面,综述了国内外的研究特点、现状和进展。对比分析了激光制备纯陶瓷涂层、激光制备陶瓷与金属合金复合涂层、激光原位合成陶瓷复合涂层、激光制备陶瓷梯度涂层的优缺点。介绍了在钛合金表面激光熔覆耐磨涂层、高温抗氧化涂层、耐蚀涂层和生物涂层的进展,分析了陶瓷材料在提高相关性能时所发挥的作用。最后针对钛合金表面激光熔覆陶瓷材料存在的问题,对钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层未来的发展趋势进行了讨论与展望。     

表面活性剂对钛合金复合微弧氧化膜结构与耐磨性能的影响

为了在钛合金表面制备耐磨性能良好的复合微弧氧化膜层,研究了4种不同类型的表面活性剂对复合六方氮化硼(hBN)固体润滑微粒微弧氧化膜层微观结构及其耐磨性能的影响。结果表明,表面活性剂对复合微弧氧化(MAO)膜层的微观结构和耐磨性能有明显的影响,阳离子型表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵降低了复合MAO膜层中h BN微粒含量,削弱了膜基结合,因而不利于膜层耐磨性能的改善;非离子型表面活性剂无水乙醇由于挥发性强导致膜层的致密性下降,降低了膜层的耐磨性能;阴离子型表面活性剂十二烷基苯磺酸钠对复合MAO膜层的结构和耐磨性能影响较小;阴离子型表面活性剂羧甲基纤维素钠则有效改善了hBN微粒在电解液中的分散性,进而改善其在MAO膜层中的复合及分布状况,从而明显改进了复合MAO膜层的耐磨性能。     

船用钛合金微弧氧化膜的性能及其研究进展

钛合金密度小、比强度高、可加工性好及耐海水腐蚀性强,是一种优秀的船舶材料.然而钛合金较低的耐磨性能、耐高温氧化性能及其对异种金属的电偶腐蚀等制约了其在船舶中实际应用.通过微弧氧化在钛合金表面原位生长氧化物陶瓷层,可显著改善钛合金的以上性能.文中综述了国内外船用钛合金微弧氧化研究进展及微弧氧化对钛合金的耐磨性、耐蚀性、结合强度及抗高温氧化性能的研究现状,展望了微弧氧化技术改善船用钛合金表面性能的发展趋势.     

热氧化对TA2耐磨和耐蚀性能的影响

选取TA2工业纯钛为研究对象进行热氧化处理,研究热氧化处理后试样表层物相构成、显微硬度、耐磨性和在浓盐酸中的耐腐蚀性。结果表明,热氧化后TA2表面形成了金红石型TiO2氧化膜,TiO2氧化层厚度随热氧化温度升高而增加;表层显微硬度随热氧化温度升高而提高。热氧化使TA2耐磨性和在36%～38%浓盐酸中耐腐蚀性明显改善,其中700℃为改善TA2耐磨性和耐蚀性的最佳热氧化工艺。     

镁合金微弧氧化层上低温化学镀镍研究

研究了在镁合金微弧氧化陶瓷层上进行低温化学镀镍的工艺,并对镀层的成分、结构和耐蚀耐磨性能进行了分析。实验确定,在40℃左右对陶瓷层进行有效化学镀镍的镀液配方为:NiSO4.6H2O 40g/L,NaH2PO2.H2O 40g/L,(CH2CH2OH)310mL/L,C6H8O7.H2O 7.5g/L,NH4HF 20g/L,用NH3.H2O调节pH值保持在9.5左右。采用上述镀液在40℃施镀,得到的镀镍层为低磷微晶结构,与陶瓷层结合紧密且对陶瓷层有封孔作用,耐蚀和耐磨性能良好。     

纯镍渗硼硅处理工艺及组织性能研究

采用粒状渗剂分别在渗硼硅温度为850、900、950℃,保温时间为2、8 h的工艺参数下对纯镍表面进行固体渗硼硅处理。用光学显微镜(OM)对渗层横断面进行了显微组织观察,用显微硬度计测试渗层的硬度分布,用M200型磨损试验机研究未渗硼硅和渗硼硅纯镍的耐磨性,采用循环氧化试验研究未渗硼硅和渗硼硅纯镍的抗高温氧化性。结果表明,纯镍渗硼硅后,渗层为硅化物层和硼化物层,且硅化物和硼化物的显微硬度都大于基体硬度,渗层厚度随着渗硼硅时间和温度的增加而增加,其范围约为36~237?m,用X射线衍射仪(XRD)分析出渗层为硼化物层(Ni2B)和硅化物层(Ni3Si、Ni5Si2和Ni2Si)。磨损试验结果表明渗硼硅后试样的耐磨性得到提高。抗高温氧化试验结果显示未渗硼硅纯镍试样抗高温氧化性优于渗硼硅后纯镍试样。     

TC4钛合金微弧氧化Cr2O3复合膜的结构及摩擦磨损性能

在硅酸钠-六偏磷酸钠体系中添加1.5g/LCr2O3微粒,采用直流脉冲模式在TC4钛合金表面制备了微弧氧化Cr2O3复合膜;利用SEM、EDS、XRD对复合膜的微观形貌和结构进行观察分析,并研究了其在室温干摩擦条件下的摩擦磨损性能。结果表明:复合膜的表层孔隙中填满了微小的Cr2O3颗粒,表面只能看到少量微孔;膜层中除了金红石及锐钛矿TiO2相、Al2TiO5相外,还出现了大量的Cr2O3相,且包含了一些非晶态的P、Si化合物。在相同的摩擦磨损条件下,微弧氧化Cr2O3复合膜的摩擦系数更小、磨损量更低、耐磨性也更好。在10N载荷下,复合膜只发生轻微的粘着磨损,几乎未发生磨粒磨损;在50N载荷下,复合膜的磨粒磨损有所加剧,且出现了第二相粒子流失。Cr2O3颗粒主要通过对微弧氧化膜孔隙的填充作用、载荷转移作用及弥散强化作用,来降低复合膜的摩擦系数和表面磨损量,提高其耐磨性。     

纯铜表面氩弧熔覆TiB2/Ni复合涂层组织及耐磨性能

通过氩弧熔覆技术在纯铜表面制备TiB₂增强 Ni 基复合涂层,以改善其耐磨性能. 将钛粉、硼粉和镍粉在球磨机中充分混合,采用氩弧熔覆技术将纯铜表面预置粉末熔化制备出陶瓷颗粒增强镍基熔覆层. 采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜分析涂层的物相及涂层中陶瓷颗粒相的组成、分布及结构,利用显微硬度仪和摩擦磨损试验机测试涂层的显微硬度和耐磨性能. 结果表明,熔覆层物相主要包括γ(Ni, Cu)和TiB₂;陶瓷颗粒增强相弥散分布于熔覆层中,其中颗粒相TiB₂以六边形存在,熔覆层内部与基体界面处均无缺陷产生;熔覆涂层具有较高的显微硬度,当(Ti+B)质量分数为10%时,涂层显微硬度高达781.3 HV,与纯铜基体对比,熔覆层显微硬度提高约11.7倍;在相同磨损条件下,随(Ti+B)质量分数的增加,熔覆涂层的摩擦系数及磨损失重先减小后增大;氩弧熔覆原位自生TiB₂陶瓷颗粒增强镍基熔覆层可显著提高纯铜表面的耐磨性能.     

Preparation of YSZ coatings by thermal pressure and filtration of sol-gel paint (TPFSP) for thermal barrier application

Thick YSZ ceramic coatings were prepared by thermal pressure and filtration of sol-gel paint (TPFSP), a modified sol-gel composite coating technique. SEM results show that the coatings were dense and crack-free by using paints of high mass ratios of YSZ powder to Zr-Y oxide in sol and high pressures. And the cross-sectional detail of coatings exhibited that the microstructure was consisted of micro/nano-size ceramic particles and micro-pores. The thermal insulation tests indicated that mass ratio of YSZ powder to Zr-Y oxide in sol was in inversely linear relationship with temperature drop per micron thickness. The coating showed good adherence with alloy substrate and maintained structural integrity when exposed at 1050 °C for 200 h. The cyclic oxidation test also indicated that both of oxidation resistance and spallation resistance for YSZ coated specimens were greatly improved. The TPFSP process could be a promising method to prepare TBCs for wide applications.