Pt/Zr共改性铝化物涂层的抗高温氧化性能研究

采用电镀Pt和化学气相沉积Al-Zr共渗两步法制备了一种Pt/Zr共改性铝化物涂层,并对其进行了组织结构表征和1000℃抗高温氧化性能测试。结果表明:Pt/Zr共改性铝化物涂层外层主要相为β-(Ni,Pt)Al,同时含有少量的PtAl_2和PtZr相。在1000℃氧化300 h后,Pt改性铝化物涂层和Pt/Zr共改性铝化物涂层中均有大量的有益相β-NiAl存在,表现出很好的抗高温氧化性能;Pt/Zr共改性铝化物涂层比单一的Pt改性铝化物涂层具有更低的氧化速率,其表面氧化膜也更加致密,这是因为在保护性的Al2O3膜下方形成了条状的富Zr氧化物,可以起到钉扎的作用。     

镍基高温合金上Co改性铝化物涂层的组织结构与耐蚀性能

为研究Co改性铝化物涂层在室温环境中的耐蚀性,利用包埋法渗Co和气相沉积渗Al(两步法)制备出两种不同Co含量的Co改性铝化物涂层,采用XRD、SEM、EDS分析涂层的组织结构。结果表明:850℃和1 000℃渗Co涂层外层和内层均为γ-(Ni,Co)相,内层有氮化物/碳化物相析出。Co改性铝化物涂层与简单NiAl涂层结构一致,外层为β-(Co,Ni)Al相,内层为互扩散区含有大量的富Cr(W)相。简单NiAl涂层的自腐蚀电流为0.04μA/cm2,约为Co改性铝化物涂层的十分之一。这说明在涂层中添加Co降低涂层的耐蚀性,一方面因为Co的腐蚀电位(-0.28V)低于Ni的腐蚀电位(-0.25V),另一方面因为渗Co过程中产生的夹杂物与涂层电位不一致,容易成为微阴极区,加速涂层的腐蚀。     

Zr-Ti-B-N刀具涂层在600℃恒温过程的演变研究

评估Zr-Ti-B-N刀具涂层在600℃下的耐热能力,研究不同热处理时间对涂层结构和性能的影响规律。采用高功率脉冲磁控溅射和脉冲直流磁控溅射复合技术制备Zr-Ti-B-N涂层,利用高温马弗炉对涂层进行热处理,借助纳米压痕仪、高温摩擦磨损试验机测试热处理后Zr-Ti-B-N涂层的力学性能、摩擦学性能。采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对热处理前后Zr-Ti-B-N涂层的微观结构进行表征,在高温环境下,不同热处理时间对涂层的力学性能、摩擦学性能和微观结构有显著影响。结果证明,在600℃的大气环境下,经1h热处理后,涂层的综合性能稳定,涂层硬度为23.7GPa,临界载荷为31.7N;经2h热处理后,晶粒尺寸逐渐增大,柱状晶结构变得明显,涂层硬度开始下降;经3h热处理后,涂层表面出现明显的氧化膜,晶粒尺寸增大了27.0%,摩擦系数降到最低,为0.66,临界载荷未发生明显变化。     

基于风险的检验技术在石油炼化领域中的研究进展

基于风险的检验(RBI)是近30年来西方发达国家所采用的一种设备风险管理技术,在石油化工领域应用广泛。RBI利用快速的过程条件来推荐检验策略,这些策略可以预测设备的剩余寿命,从而给出检验方案,提升检验效率,降低检验成本。RBI是一个风险评估和管理过程,它提供了一种确定最佳检查的方法。RBI可以识别高风险设备和低风险设备,并将检查资源同时集中在高风险设备上。本文介绍了RBI技术方法的类型及实施过程,以及RBI在国内外研究进展及现状,综述了RBI技术在典型石油炼化领域中的研究现状与腐蚀问题,分析风险优先数(RPN)在风险检验中的应用与基于风险检验的动态检验方法,并阐述了RBI技术的优势及目前存在的问题,并在此基础上展望了RBI风险评估的发展方向。     

Ni-CeO2复合镀层厚度对δ-Ni2Al3-CeO2/Ni-CeO2涂层体系扩散行为的影响

在Ni基体电沉积不同厚度的Ni-CeO₂复合镀层并对其进行620 °C低温渗铝,制备了剩余复合镀层厚度分别约为10和45 μm厚的δ-Ni₂Al₃-CeO₂/Ni-CeO₂涂层体系。1000 °C真空退火5 h后,以上两种涂层体系均可在铝化物/镀层界面形成CeO₂富集层。但剩余复合镀层厚度为10 μm的涂层体系由于氧化物富集程度不足,涂层退化程度较剩余复合镀层厚度为45 μm的涂层体系严重。可见,在镀层氧化物颗粒含量一定的情况下,渗铝后剩余镀层厚度是影响扩散障有效性的重要因素。     

沉积温度对AlCrTiN涂层组织结构与性能的影响∗

AlCrTiN 涂层具有优异的综合性能,然而沉积温度对其组织结构与性能的影响还需进一步研究。 采用电弧离子镀和脉冲直流磁控溅射复合沉积技术,改变沉积温度(300 ℃和 400 ℃ )制备两种不同的 AlCrTiN 涂层。 结果表明:两种 AlCrTiN 涂层主要相均为 fcc-(Al,Ti,Cr)N 相,沿(111)晶面择优生长。 沉积温度为 400 ℃ 时,涂层具有更高的硬度和弹性模量,更低的残余应力、摩擦因数和磨损率,表现出更好的力学性能和抗摩擦磨损性能。 两种涂层经过 700 ℃保温 1 h 后,由于涂层内原子扩散和缺陷愈合,硬度和结合力进一步提高。 切削性能测试表明:300 ℃ 和 400 ℃ 温度下制备的涂层铣刀寿命分别为无涂层铣刀的 3. 2 倍和 3. 5 倍。 无涂层铣刀的失效形式以磨粒磨损为主,涂层铣刀的失效形式为磨粒磨损、黏着磨损和氧化磨损。 研究成果对高性能 AlCrTiN 四元涂层的制备、理论研究与工程化应用具有指导意义。     

沉积偏压对AlCrTiN纳米复合涂层力学与抗高温氧化性能的影响

沉积偏压对涂层的结构与性能具有重要影响,为研究其对AlCrTiN纳米复合涂层成分、组织结构、力学与抗高温氧化性能的影响规律,采用磁控溅射技术,改变沉积偏压(-30、-60、-90、-120 V)制备四种AlCrTiN纳米复合涂层。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、纳米压痕仪等仪器表征涂层的组织结构、成分、力学性能和抗高温氧化性能。研究结果表明：不同偏压下制备的AlCrTiN纳米复合涂层均为NaCl型fcc-(Al,Cr,Ti)N相结构。随着沉积偏压增大,涂层由沿(111)晶面择优生长转变为无明显的择优生长取向,晶粒尺寸降低,残余应力和硬度增大。偏压为-90 V与-120 V时,涂层表面更加致密,具有更高的硬度和弹性模量。在800℃与900℃氧化1 h后,所有涂层表面均生成一层连续致密的Al₂O₃膜。随着沉积偏压增加,氧化膜厚度逐渐降低,表明抗高温氧化性能逐渐增强,这是因为高偏压下涂层组织更致密,且晶粒更细小。研究成果对AlCrTiN纳米复合涂层的综合性能提升与工程化应用具有一定指导意义。     

镍基高温合金Al-Cr涂层的恒温氧化行为

采用电弧离子镀沉积Cr和粉末包埋法渗Al的联合工艺制备了Al-Cr涂层,并利用粉末包埋法制备了渗Al涂层,分析了2种涂层的组织结构和成分,研究了镍基高温合金DSM11基体、渗Al涂层和Al-Cr涂层在1000和1100℃下的恒温氧化行为.结果表明:渗Al涂层和Al-Cr涂层组织致密,与基体结合良好且成分分布均匀.2种涂层都明显分为2个区域:外层和互扩散区.渗Al涂层外层由b-NiAl相和Ni2Al3相组成,Al-Cr涂层外层由b-NiAl相、Ni2Al3相、a-Cr相和AlCr2相组成.AlCr涂层可以显著改善基体合金的抗氧化性能,且明显优于渗Al涂层.Al-Cr涂层优良的抗氧化性能源于在氧化过程中出现了Cr(W)析出带,能够一定程度阻碍涂层中的Al元素向基体扩散,降低了涂层退化速度,而Cr的存在可以促进Al的选择性氧化,提高涂层的自修复能力.     

金属表面有机防腐涂层研究进展

环氧涂层是一种重要的有机涂层,因其优异的绝缘特性和粘附力,被广泛应用于金属构件的腐蚀防护中。为了提高有机涂层的耐蚀性能,通过添加填料对其进行改性。根据金属表面有机涂层的防护机理将其分为物理屏障涂层、自修复涂层,以及兼具物理阻隔作用和自修复性的双功能涂层,并且对其发展现状进行了总结,详细阐述了每类涂层的防护机制、研究进展及优劣势,最后指出研发双功能环氧涂层是大幅度提升涂层服役寿命的潜在途径,也是防腐涂层未来的发展趋势和前沿课题。     

刀具涂层材料的最新研究进展

随着难加工材料和绿色干切削等先进加工技术的开发与广泛应用,刀具切削环境日益严苛,刀具涂层材料不断更新换代。涂层材料已由最初的二元涂层逐渐发展成三元及多元涂层,结构由单层逐渐向多层、梯度、复合结构转变。首先总结了几种常用二元涂层的性能和特点。再以Ti基和Cr基三元及多元涂层为例,阐述了掺杂元素对涂层微观结构和性能的影响及强化机制,分析了多元涂层的研究现状和面临的难题,以及多种掺杂元素的协同作用机制。还讨论了纳米晶/非晶复合结构涂层、纳米多层涂层以及梯度涂层的结构优势及研究现状,介绍了金刚石、类金刚石和立方氮化硼三种超硬涂层以及具有低摩擦因数软涂层的特点和研究进展。最后介绍了近几年研究的热点涂层(如高熵合金涂层、含氧涂层和多元多层复合涂层)的研究现状,并对刀具涂层的未来发展方向进行了展望。