金属氢渗透研究综述

综述了氢渗透的研究方法和研究历史,总结了当前对氢损伤机理的研究,以及在易发生氢脆环境下的氢渗透行为规律和影响氢行为的因素。在这些研究的基础上,国内外先后开发了许多氢渗透防护技术,如:阻碍氢原子渗入基体,在材料表面制备涂镀层;消除钢中有害元素的方式,改变中氢原子陷阱的数目;从组织入手,开发高纯度、高抗氢钢,包括一些系列铁素体合金钢等。综述了从传统的电沉积阻氢合金镀层,到新工艺制备阻氢陶瓷层的发展。阻氢涂层具有阻氢性能极佳,兼具保护作用的优点,但容易失效,破损后会加快基体的局部腐蚀;而通过冶金、热处理来净化钢材,改变组织成分开发的纯净钢,其实际抗氢脆性能并不理想,仍然会出现氢引起的力学性能下降,并且具有控制工艺复杂、能耗大的缺点。由此认为,氢一旦进入金属材料内部,造成材料的性能损伤不可避免,防止氢进入金属材料是该领域的关键科学问题。氢渗透过程是氢损伤发生的关键步骤,那么阻碍氢渗透过程的进行就成了氢损伤防护措施的重中之重。抑制氢渗透过程的发生需要从降低氢原子浓度梯度、降低材料内部氢陷阱密度和结合能两方面入手,开发有效的抑氢手段,抑制氢渗透过程,使材料内部的氢原子浓度小于临界氢原子浓度。     

镍基单晶高温合金N5及其纳米晶涂层在900℃下O2和O2+20%H2O气氛中的氧化行为

以镍基单晶高温合金N5为基体,采用磁控溅射技术在基体表面沉积与其成分相同的纳米晶涂层,并对比研究合金及其纳米晶涂层在900℃下O₂和O₂+20%(体积分数) H₂O气氛中的氧化行为。结果表明,水蒸气加快了合金和涂层的氧化速率,促进合金表面氧化膜的剥落,并且影响了氧化膜的组成和结构。在O₂和O₂+H₂O环境中,合金表面氧化膜都由外层NiO、中间层NiAl₂O₄和内层Al₂O₃组成;但在O₂+H₂O环境中,合金氧化速率较大,外层氧化膜发生剥落。纳米晶涂层显著提高了合金的抗高温氧化性能,在O₂气氛中表面形成Al₂O₃,而在O₂+H₂O气氛中表面氧化膜主要为NiAl₂O₄。同时,纳米...     

磁控反应溅射制备钇掺杂TiO_2薄膜的研究

采用混合靶直流磁控反应溅射法,在玻璃基体上溅射沉积了含有氧化钇的TiO2薄膜.X-射线光电子能谱分析结果表明,薄膜是由Y2O3和TiO2复合氧化物组成的.钇的存在会抑制薄膜中二氧化钛晶体的形成.薄膜的紫外可见光谱透射率略有下降,而反射率有所增加.钇的掺杂对二氧化钛薄膜的光催化活性起负作用,光催化降解甲基橙反应的活性随钇含量的增加而下降.     

Hf对Pt改性γ’-Ni3Al单相磁控溅射层氧化行为的影响

γ＇-Ni3Al高温合金表面溅射纳米晶涂层和铂改性γ＇＋γ＇涂层的成分、结构与基体相近,涂层脆性、相容性等改善明显,但有关改性层抗高温氧化性的研究有待深入。通过磁控溅射方法在γ＇-Ni3Al基高温合金表面沉积Ni3（Al,Hf）纳米晶涂层,在溅射层表面电镀1．5μm的Pt,1150℃扩散退火1h,得到Pt＋Hf改性的γ＇-Ni3Al单相涂层,不含Hf的涂层中没有明显的浓度梯度,而含Hf涂层中则有明显的浓度梯度。通过场发射扫描电镜（EFG—SEM）、X射线衍射（XRD）、电子探针（EPMA）和能谱（EDX）分析了涂层的结构与成分,考察了Pt改性γ＇-Ni3Al单相涂层在l050oC下空气中的氧化行为。结果表明：不合Hf的涂层生成外层为NiAl2O4、内层为Al2O3的复合氧化膜,含Hf的涂层均生成单一的Al2O3膜,Hf促进了Al的选择性氧化。适当含量的Hf降低了Pt改性γ＇-Ni3Al涂层的氧化速率,但是过高含量的Hf则使得涂层的氧化速率升高。     

镁合金缓蚀剂研究进展

镁化学性质活泼,在水溶液环境中腐蚀速度较快,很大程度上制约了镁合金的大规模应用.缓蚀剂是目前腐蚀与防护领域应用最广泛的一种技术,具备高效、成本低等特点,可在工业应用中大幅度提高镁合金的耐蚀性能.本文依据缓蚀剂的化学组成进行分类,概述无机、有机缓蚀剂以及复配缓蚀剂的研究进展,通过总结缓蚀机理对镁合金缓蚀剂未来的研究方向提...     

不同Y2O3含量的YSZ块体材料在模拟海洋环境下的腐蚀行为研究

针对钇稳定氧化锆(YSZ)材料在海洋环境中易腐蚀的问题,使用放电等离子烧结技术分别制备了5%和12%(质量分数) Y₂O₃稳定的YSZ块体材料,并对块体材料在高低温交替的水蒸气环境中进行腐蚀实验,模拟其作为热障涂层面层材料在海洋环境下使用时的腐蚀情况。分析了YSZ在低温水蒸气老化和高温烧结的交替腐蚀过程中,力学性能的变化以及裂纹的形成和扩展行为。结果表明：对于5%Y₂O₃含量的5YSZ在模拟海洋环境下抗弯强度损失严重,14 d的腐蚀实验使得抗弯强度下降了91.4%。然而对于高Y₂O₃含量的12YSZ材料,其在相同环境下腐蚀相同时间,抗弯强度未有明显变化。Y₂O₃含量高的YSZ具有更强的稳定性,更适合在海洋环境使用。     

共渗制备NiCrAlY涂层及抗高温腐蚀研究

采用热扩散的方法在高温合金K417G基体上制备了NiCrAlY涂层,经测定,涂层以β–NiAl相为主,Cr以固溶态和AlCr(x)相同时存在。1000和1100℃恒温氧化试验表明,NiCrAlY涂层显著提高了合金的抗氧化性,氧化膜致密稳定的Al2O3为主,300h后氧化膜没有明显的剥落。对基体合金和涂层试样进行了900℃,NaCl/Na2SO4(25:75)融盐环境的热腐蚀试验。结果表明,NiCrAlY涂层氧化膜完整,涂层内硫化物含量低,有效提高了抗热腐蚀性能。     

钇元素的添加对电弧离子镀氮化钛铝涂层900℃氧化行为的影响

利用脉冲偏压电弧离子镀技术在航空发动机压气机用1Cr11Ni2W2MoV不锈钢基体上沉积了Ti0．5Al0．5N、Ti0．49Al0．49Y0．02N和Ti0．48Al0．48Y0．04N复合金属陶瓷涂层，研究了稀土元素Y的添加对涂层的结构和900℃下抗氧化行为的影响。所沉积的3种涂层表面平整、致密，均为B1NaCl结构，Ti0．5Al0．5N和Ti0．49Al0．49Y0．02N以（220）为择优取向，Ti0．48Al0．48Y0．04N以（200）为择优取向。Y原子取代Ti0．5Al0．5N晶格中的部分Ti、Al原子后使晶格常数增加。900℃下Ti0．5Al0．5N涂层很快失效，造成不锈钢基体的严重氧化，Y的引入大大降低了涂层的氧化速率。含4％Y的涂层表现出比含2％Y的涂层更好的抗氧化性和抗剥落性能。     

在900℃添加CeO2 对SiO2-Al2O3-ZnO-CaO搪瓷析晶和热震行为的影响

在SiO₂-Al₂O₃-ZnO-CaO-ZrO₂-TiO₂搪瓷中加入10%~20%(质量分数)粒径为20~50 nm的CeO₂颗粒,制备出SiO₂-Al₂O₃-ZnO-CaO搪瓷,用扫描电子显微镜(SEM)/能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和透射电镜(TEM)研究其在900℃空气中的析晶行为和相演变。结果表明：添加20%的CeO₂颗粒可阻碍针状ZrSiO₄和羽毛状CaTiSiO₅晶体的析出,随着CeO₂颗粒添加量的提高阻碍作用增强;CeO₂与搪瓷中的ZrO₂结合生成固溶体促进初生晶体CaZrTi₂O₇析出,而CaZrTi₂O₇随着烧结时间的延长几乎不转变为ZrSiO₄。同时,在生成CaZrTi₂O₇晶体的过程中Ca和Ti的消耗也抑制了CaTiSiO₅晶体的析出。这表明,添加20%的CeO₂可使这种搪瓷体系在900℃保持较高的稳定性和优异的抗热震性能,从而延长搪瓷的使用寿命。     

钛纳米涂料的研究

简要介绍了纳米涂料的发展状况以及制备方法，对钛钠米涂料的研究表明，利用物理、化学方法相结合可以达到纳米颗粒均匀分散的目的；并且用红外光谱对钛纳米涂料结构进行了表征，钛纳米涂料与其相应的空白涂料相比，发生了不同的固化反应；通过电化学交流阻抗测试，钛纳米粉与介质的反应产物是导致钛钠米涂层在浸泡中表现为代表涂层性能的阻抗增大的原因。