TiB2涂层制备及其性能的研究进展

TiB2涂层以其耐磨、耐高温等优异性能及广阔的应用前景得到广泛关注.本文综述了国内外近年来TiB2涂层制备方法及其性能的研究进展,并着重对激光表面改性和热喷涂制备TiB2涂层进行了介绍,指出了目前TiB2涂层制备中存在的问题及今后的研究方向.     

化学气相沉积工艺制备SiC涂层

利用化学气相沉积工艺制备了SiC涂层,对涂层进行了SEM及XRD分析,考察了温度,载气和稀释气体对涂层微观结构的影响;对不同基体进行了对照试验。在1100℃－1300℃沉积时,随着温度的升高,SiC涂层积速度加快,SiC颗粒变大,同时颗粒间的孔隙也变大,涂层的致密度降低,Ar流量相对小时,制备的涂层致密,光滑。以SiCp/SiC作基体时,涂层和基体结合得很牢固,SiC颗粒会向基体中渗透,从而增强了涂层和基体之间的结合力。     

化学气相沉积法制备氮化硼界面涂层的研究进展

阐述了BN界面的优异性能和CVD制备工艺的优缺点,主要介绍了CVD-BN制备过程中沉积温度、源气体比例、热处理温度等各因素的影响,指出CVD法是制备高品质BN界面涂层的优选方法。优化CVD工艺,对其制备原理进行深入研究,将是BN界面涂层研究的重点,获得特定结构、性能稳定、厚度可控的BN界面相涂层是CVD法制备BN界面相涂层的难点。     

CVD Al2O3-SiO2涂层的莫来石化行为

采用CVD工艺,以AlCl3-SiCl4-H2-CO2为先驱体气相体系,在石墨纸上于550℃制备出Al2O3-SiO2复合氧化物涂层,通过DTA和XRD分析了该涂层的莫来石化过程.该涂层由γ-Al2O3和非晶SiO2组成,其DTA曲线有四个典型峰,793℃弱的放热峰为开始莫来石化峰;984℃尖锐的放热峰为γ-Al2O3向δ-Al2O3转化峰;1240℃弱的吸热峰为δ-Al2O3向α-Al2O3转化峰,该过程比较缓慢;1337℃强的放热峰为莫来石形成峰,发生在δ-Al2O3与SiO2之间.结果表明,该CVD过程不具氧化性,对C不腐蚀,制备的Al2O3-SiO2涂层经1350℃热处理2h可转化为莫来石结合α-Al2O3.     

电子束物理气相沉积YSZ热障涂层热循环性能

考察了YSZ热障涂层的抗热循环性能;分别利用SEM、XRD分析了热循环前后涂层的显微结构和相组成。经分析可知,YSZ热障涂层具有典型的柱状晶结构,沉积态时YSZ涂层为t/t′相,经过600次热循环后,YSZ涂层未发现脱落。     

基片偏压对磁控溅射制备TiB_2涂层结构及性能的影响

为了提高TiB2涂层的致密性,采用磁控溅射技术,通过改变基片偏压,获得了floating,-30V,-90V三种偏压状态的涂层。利用XRD,SEM、纳米压痕仪、Vickers显微硬度仪和摩擦磨损试验机对涂层的结构和性能进行了分析。结果表明:所有制备涂层只存在六方结构TiB2相,偏压为floating状态时制备的涂层表现出疏松的柱状生长结构,硬度为15GPa。随偏压增大,涂层柱状结构变致密甚至消失,硬度和耐磨损性能都得到提高。偏压-30V提高到-90V,相对于floating状态制备的涂层,晶粒尺寸增加了一倍,达到21nm;柱状结构变致密最终消除;硬度从35.5GPa提高到61.9GPa,实现了超硬;同时耐磨损性能提高,使用摩擦副为直径6mm的Al2O3球进行干摩擦实验时,-90V制备的涂层磨损率为5.6×10-16m3/Nm,相对于-30V涂层降低了一个数量级。     

石墨表面CVD SiC涂层微观结构研究

研究CH3SiCl3-H2-Ar体系中在石墨表面化学气相沉积SiC涂层工艺,并对涂层形貌进行SEM分析。考察沉积温度、气体比例、气体流量以及稀释气体含量对化学气相沉积SiC涂层的显微结构的影响。结果表明,在温度1100℃,H2∶MTS=5∶3,气体流量8L/min,稀释气体1L/min时,制备的涂层致密光滑。其中涂层的形貌对温度最敏感,当沉积温度达到1100℃时,CVD SiC涂层表面致密且光滑。     

电子束物理气相沉积La2Zr2O7热障涂层研究

为克服传统热障涂层材料YSZ耐温性能和隔热性能的不足,以ZrO2和La2O3为原料,采用无压烧结法合成了烧绿石结构化合物La2Zr2O7,用电子束物理气相沉积(EB-PVD)法在高温合金基体上制备了La2Zr2O7涂层,分析了涂层的成分,并对其显微结构、热物理性能与传统YSZ热障涂层进行了对比研究.结果表明,La2Zr2O7涂层成分处于P结构范围内,呈典型的柱状晶结构,柱状晶头部呈明显的金字塔形状.与传统YSZ柱状晶相比,La2Zr2O7涂层的柱状晶紊乱度更大,尺寸更加细小,并且柱状晶上的树枝状亚晶更多.在25～1200℃范围内,La2Zr2O7涂层的热导率最大为0.985W/(m·K),最小为0.796 W/(m·K),大大低于同条件下的YSZ涂层.低本征热导率、小柱状晶直径、大紊乱度、密度轻及高孔隙率是造成La2.Zr2O7涂层低热导率的主要因素.     

电沉积条件对Ni-Mo合金成分及其形貌的影响

利用SEM研究了电沉积条件,如：电流密度、电镀时间、镀液温度、pH值、空气搅拌、及N2H4·H2SO4浓度等对Ni-Mo合金成分和形貌的影响。利用XRD研究了Ni-Mo合金沉积层的结构。在电流密度为6．75A／dm2,镀液温度为25℃,pH＝8．3,电镀时间为10min,空气搅拌的情况下,Ni-Mo合金沉积层中Mo的含量高达68wt％。XRD结果表明其沉积层为非晶结构．     

电子束物理气相沉积热障涂层的研究

７０年代以来，陶瓷热障涂层技术被广泛用于保护航空发动机的热端部件。热障涂层具有减少热流、降低热端部件工作温度（或提高发动机工作温度）、防止腐蚀和磨损、提高效率、节约燃料、延长零件工作寿命的功能。采用电子束物理气相沉积制备的热障涂层具有更高的抗氧化腐蚀剥落能力、界面结合力及热循环寿命。     

原位合成TiB2/6351复合材料热压缩变形特性

采用Gleeble-1500D热模拟试验机对原位合成TiB2(质量分数,8%)/6351复合材料在不同变形温度和不同应变速率条件下的热变形特性进行了研究,利用透射电镜(TEM)和光学显微镜分析了压缩后试样的微观组织.结果表明, 材料的流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的提高而增大;材料的流变行为主要表现为加工硬化、动态回复和动态再结晶;相应的显微组织特征为:位错网络、混乱的位错团和胞状结构,亚晶及等轴晶.在应变速率和变形温度均较低时,增强体颗粒周围的基体中形成高密度位错区,但随变形温度的升高而减少;在应变速率较高时,增强体颗粒和基体的界面处开裂甚至增强体颗粒本身发生破碎.     

沉积温度对水热电泳沉积硅酸锆涂层显微结构和性能的影响

以硅酸锆粉体为原料,异丙醇为溶剂,采用水热电泳沉积法在C/C-SiC复合材料基体表面制备了硅酸锆外涂层.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对涂层的晶相结构和微观形貌进行表征.研究了沉积温度对硅酸锆涂层沉积量及显微结构的影响,及不同沉积温度下涂层的沉积动力学,同时测试了涂层的抗氧化性能.结果表明:在353...     

沉积温度对TC4钛合金表面辉光离子渗Mo层组织和耐磨性能的影响

利用辉光离子渗的方法,在TC4钛合金表面沉积Mo耐磨涂层。利用XRD、SEM、EDS、显微硬度仪和摩擦磨损试验机研究了沉积温度(850℃,950℃和1050℃)对Mo涂层的组织结构、耐磨性能及磨损机制的影响。结果表明:涂层由Mo外层和互扩散区组成,互扩散区主要为Mo-Ti固溶体相;随着沉积温度的升高,Mo涂层的生长速率增加,但平均晶粒尺寸增大,因而硬度、耐磨性能降低;纯滑动干摩擦载荷为98N时,950℃/5h沉积所形成Mo涂层的磨损速率约为TC4钛合金的1/45。     

阴极微弧放电制备TiAl合金表面Al_2O_3膜的高温氧化性能

在Al(NO3)3溶液中利用阴极微弧放电沉积方法,制备了TiAl合金表面的Al2O3膜,膜的厚度为80μm。空气环境下,在900℃下进行高温氧化实验。利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析了样品在高温氧化前后的形貌和物相变化。100h高温氧化后,Al2O3膜保持完整,与基体有较好的结合。高温氧化前后物相均为γ-Al2O3和少量的α-Al2O3,但是氧化后的膜层中出现了少量的Rutile-TiO2。阴极微弧沉积方法在TiAl合金表面制备的Al2O3膜能够有效地提高基体在900℃时的抗氧化性能。     

表面处理对热障涂层界面微结构的影响

采用真空电弧离子镀技术在单晶高温合金DD32上制备HY5金属粘结层,通过振动光饰、吹砂2种不同的表面处理方法改变粘结层表面状态,再在粘结层表面利用电子束物理气相沉积技术制备陶瓷层。研究了不同处理方法对粘结层表面状态的影响;测试了不同表面处理方法下制备的热障涂层的高温氧化性能并对比分析了它们的变化规律。此外,探讨了不同表面处理方法对界面元素成分及失效特征的影响。研究结果表明,通过表面处理可以去除粘结层表面较大的凸起,提高表面平整度,提高热障涂层抗氧化性能。与粗糙界面相比,光滑界面形成的TGO层均匀致密,Al含量高。经长时间的高温氧化后,粗糙界面的TGO层出现明显皱曲现象,陶瓷层开裂剥落。     

喷涂高温封严涂层对航空发动机性能的影响

分析了二级涡轮叶片径向间隙的变化对发动机性能的影响。实践证明 ,喷涂耐高温封严涂层对提高发动机性能是可行的。本文阐述了喷涂工艺流程及参数。     

热处理温度对硅酸钇纳米晶相组成及显微结构的影响

以硝酸钇、硅酸钠和氢氧化钠为起始原料,采用微波水热法制备了硅酸钇纳米晶。研究了后期热处理温度对硅酸钇纳米晶的相组成和显微结构的影响。利用X-射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)对粉体进行了表征。结果表明:经微波水热可直接合成硅酸钇粉体,但其结晶性能较差,后期热处理有助于提高其结晶性能。随着热处理温度的升高,粉体中Y2SiO5相的含量增加,微晶的微观结构从棉絮状结构逐渐向柱状结构转变,Y2SiO5纳米晶沿[378]取向生长。     

镁合金微弧氧化膜的相结构研究

针对镁合金微弧氧化膜层,对其相组成和品粒尺寸随工艺参数的变化规律进行了定件和定量分析,并考察了相组成对膜层耐蚀性能的影响.结果表明:不同工艺参数条件下制备的微弧氧化膜层均由镁铝尖晶石和方镁石两相组成,但两相的含量差别很大.当这两相含量的比值在0.6～1.0范围内时,膜层的耐蚀性明显提高.不同时间内制备的膜层中MgAl2O3晶粒尺寸都在40～50nm的范围内,随着氧化时间的增加,晶粒尺寸呈现先减小后增大的趋势.     

电泳沉积-激光熔覆金属陶瓷复合涂层

提出以电泳沉积作为激光熔覆的粉末预置法,并与等离子喷涂等方法进行了比较,借鉴其他送粉技术许多新的工艺方法,对陶瓷涂层可能出现的裂纹、内应力等问题提出了增加金属粘结相,预热、缓冷等解决措施.