(Ti,Al,Si,C)N硬质膜层高温性能研究

采用等离子增强电弧离子镀联合磁控溅射工艺制备了含35%(原子比)C的(Ti,Al,Si,C)N硬质膜层,并利用扫描电镜、X射线衍射仪及高温摩擦磨损试验仪表征了膜层在不同退火条件下的性能及组织演变行为。研究结果表明,复合膜层在低于800℃的退火条件下,膜层仍表现出较高的显微硬度、较低的摩擦系数以及氧化增重率,复合膜层的显微结构并未发生显著的变化。在800℃、氧化7 h后,膜层发生了严重的氧化失效。因此,复合膜层在长时间高温氧化下的性能仍需要进一步提高。     

熔盐电解制备低成本Ti12LC钛合金的研究

采用熔盐电解法由混合氧化物成功制备出了低成本Ti12LC合金,并对脱氧过程机理进行分析。结果显示:脱氧反应过程首先生成CaTiO3、低价氧化物Ti6O、Ti2O和Ca2Al2O5;其次随脱氧时间的进行钛的低价氧化物含量逐步增加,再其次出现金属钼,最后生成Ti12LC合金相。由于MoO2的理论电压低于TiO2、Al2O3,因此钼优先还原,且钼在-Ti中能固溶,所以最终钼是以固溶体形式存在于钛中,而Fe2O3虽然理论分解电位更低,但由于含量低,而没有检测到铁的单质还原。通过对电解产物表面的背散射电子像分析,发现电解制备出的产物其形貌和Ti12LC合金的组织相似。     

掺杂的TiO2阴极对熔盐电解的影响

在熔盐电解制备钛的TiO2阴极中掺杂不同比例的CaCO3粉末，采用SEM，EDS及XRD分析烧结后和电解后阴极的形貌及成分，考察了CaCO3的掺杂对电解提取钛反应过程的影响。结果表明：在TiO2阴极中掺杂CaCO3粉末可以增加烧结后阴极片的孔隙，影响TiO2颗粒尺寸的大小，有利于加快阴极电解反应的速度，提高电解效率。     

钼网表面MoSi_2涂层的制备及其1500℃高温抗氧化性能

钼网被广泛用作高温催化剂载体,但关于其高温防护涂层的制备及失效机制却鲜有报道。用包埋渗硅方法在钼网表面制备了MoSi_2高温抗氧化涂层,并在静态大气环境中开展了1 500℃恒温氧化试验。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)等对氧化前后涂层的微观形貌和组织结构进行了表征。结果表明:1 500℃氧化2 h,MoSi_2涂层中的Si元素会发生选择性氧化,在涂层表面形成一层连续的、具有"自愈合"功能的熔融态SiO_2保护膜,阻挡氧向基体一侧的扩散,展现出了良好的高温抗氧化性能;高温条件下,涂层中的Si元素会和钼基体发生界面扩散反应生成抗氧化性能差的Mo_5Si_3,同时MoSi_2不断地和氧发生反应生成Mo_5Si_3和SiO_2,当涂层中的MoSi_2完全转化为Mo_5Si_3,涂层将快速氧化失效。     

电解法制备海绵钛的进展

介绍了电解法制备海绵钛的研究发展，对比传统电解法和新电解法的基本原理、工艺特点及发展状态，指出二氧化钛熔盐电解提取钛的工艺是一种很有前途的提取技术。     

TC4钛合金表面渗碳复合TiN(Ti)膜层的抗冲蚀性能研究

硬质膜层能够显著提高飞机发动机钛合金叶片的抗固体颗粒冲蚀性能,现有的软基体/硬膜层体系由于较高的脆性及界面不匹配性很容易被冲蚀,膜基界面极易发生脆性剥落。为了改善硬质膜层的抗冲蚀性能,结合辉光离子扩渗及等离子增强电弧离子镀技术,本文在TC4合金表面制备了具有梯度渗碳及TiN(Ti)膜层的复合渗镀层,并表征了结构对于复合渗镀层性能的影响。结果表明,相对于未强化的TC4基体表面单层TiN及12周期复合Ti/TiN膜层,复合渗镀层的显微硬度及膜基结合强度均同步得到了提高。冲蚀试验结果表明,TC4基体未渗碳前,表面单层TiN膜层呈现出脆性冲蚀开裂机制,12层复合Ti/TiN膜层由于多层复合结构的增韧效应,呈现出层状剥落及“冲蚀窝”损伤形貌。渗碳后,复合渗镀层的抗冲击韧性得到提高,单层TiN膜层在冲蚀条件下的膜基界面脆性开裂明显被抑制。渗碳复合12周期复合Ti/TiN结构的复合渗镀层具有最佳的抗固体颗粒冲蚀性能,表现出明显的韧性损伤机制,冲蚀失重率降低了十余倍。抗冲蚀性能的提高可归结于复合渗镀层较高的表面硬度、界面强度和强韧性匹配。     

钛合金表面电弧离子镀TiN/TiAlN多层复合涂层的组织及性能

运用电弧离子镀技术,采用单独的钛、铝靶材,在TC4钛合金表面制备了TiN/TiAlN多层复合涂层,利用SEM、EDS对涂层微观组织进行了分析,并测试了涂层显微硬度和耐磨损性能.结果表明:多层复合涂层厚度约为2.5μm.经镀膜,试样表面粗糙度提高,Ra值为0.541 μm.涂层表面Ti/Al原子比约为0.9.涂层表面显微硬度HV0.025为23.5 GPa.由于涂层表面硬度高,且多层复合的微观结构使得涂层有优异的结合力与内聚力,使得复合涂层试样的磨损失重大大低于未处理的试样.     

钛合金表面非平衡磁控溅射沉积NiCoCrAlY涂层

采用非平衡磁控溅射技术在TCA钛合金表面沉积NiCoCrAlY抗烧蚀涂层,分析了不同溅射工艺下沉积涂层的微观结构以及对涂层组织的影响。结果表明：溅射沉积涂层成分主要与靶材成分均匀性有关,沉积涂层的成分与靶材成分基本一致;溅射过程中由于涂层表面不均匀的择优生长,造成涂层表面粗糙度有提高的趋势,涂层表面会产生大量的微米级的颗粒状突起以及出现少量直径约十几个微米的圆丘形突起,都呈现中心高、四周低的特征。实验制备涂层厚度在7～60μm之间,组织致密,厚度均匀,与基体结合良好,涂层增厚与溅射时间呈线性关系。XRD分析说明涂层表面主要是AlNi3,Al0.9Ni0.22相,其他涂层元素以非晶态存在,随涂层沉积时间延长,涂层表面晶态结构发生破坏,涂层元素之间形成的化合物相趋于消失。     

铌及铌合金高温抗氧化防护涂层研究

针对铌及铌合金高温下抗氧化性能差的现象,进行了高温抗氧化防护涂层的设计。采用料浆熔烧法在C-103铌合金表面制备改性的Si—Mo涂层,并对改性的Si-Mo涂层的形貌、结构、成分及1700℃的抗氧化性能进行了分析。结果表明,涂层与基体之间通过扩散形成过渡层,达到了冶金结合,涂层的复合结构有利于提高抗氧化性能。在氧化环境下,涂层表面生成一层玻璃层,阻止氧的进一步扩散。试样在1700℃下氧化3～4h后,涂层元素与基体发生互扩散,在界面处形成大量集中孔洞,使涂层从其主体与过渡层接触的界面处发生断裂,导致涂层失效。     

稀土熔盐电解中新型阳极的研制及耐蚀性能

针对稀土金属钕的氟化物系熔盐电解中石墨阳极所存在的一系列问题,研制了一种新型的电极材料-稀土氧化物阳极;并对其在电解过程中的腐蚀机理进行了较为详细的探讨,提出了还原反应、电解质对电极材料的润湿渗透、电极组分的溶解,析氧膨胀等几种可能的腐蚀原因。