复合包渗法制备铌合金表面硅化物涂层

采用复合包渗法在C103铌合金基体上制备硅化物涂层,进行1500℃静态氧化实验,室温～1500℃热震实验,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)等检测手段对涂层氧化前后的组织结构进行观察,分析涂层形成机理、硅化时间对涂层组织结构的影响以及涂层氧化前后组织形貌的变化.研究表明,复合包渗法制备硅化物涂层主要是通过扩散反应形成的;涂层是以MoSi2相为主体层的多相复合结构;在高温氧化环境下,涂层表面生成熔融态非晶玻璃膜,有效阻止了氧向内进一步扩散,涂层抗静态氧化及抗热震性能良好.     

新型多元铌合金的高温氧化行为

文摘研究了Nb-15Ti-11Al和Nb-15Ti-11Al-10Si两种多元铌合金在1 100和1 300℃高温下的氧化行为,建立了合金高温氧化动力学模型。结果表明:粉末冶金方法制备的铌合金微观组织细小,大大降低了氧的短路扩散;合金中的钛降低了氧在基体中的固溶度并降低了氧的扩散速率;合金中的硅在高温时形成熔融态的SiO2可有效地抑制Nb2O5的生长,从而保证了氧化膜表面均匀平整。     

Fe3Al高温氧化中的内氧化

用热天平、扫描电子显微镜（SEM）、能谱（EDX）和X-射线衍射（XRD）研究了Fe3Al在1000℃空气中的氧化行为。发现氧化动力学基本服从抛物线规律,氧化膜由Al2O3和少量Fe2O3组成,并产生穿晶内氧化;根据对氧化膜及基体的分析结果及有序合金扩散热力学特点,提出发生内氧化的主要原因是金属间化合物的有序结构降低了铝的活度和其在合金中的扩散系数,在高温氧化过程中,基体／氧化膜界面严重贫铝,从而发生内氧化。     

Si和Ti对Nb-6Hf-4Zr-2B合金组织和室温力学性能的影响

 为了寻求Nb合金的强度和塑性的平衡,设计了以Nb基固溶体Nbss为主导相的Nb-xSi-6Hf-4Zr-2B-yTi(x=4,8;y=10,30;原子分数)合金,研究了Si和Ti对合金组织和室温力学性能的影响。结果表明,合金由Nbss、Nb3Si和Nb5Si3等3相组成。4Si-(10,30)Ti合金铸态组织是Nb枝晶和分布在枝晶间的硅化物(Nb3Si和Nb5Si3),8Si-(10,30)Ti合金Nb枝晶间分布的是Nb/硅化物(Nb5Si3)的共晶和Nb3Si,随着Si和Ti含量的增加,硅化物体积分数增加。1 600 ℃退火50 h可使部分Nb3Si共析分解,改变合金的组织形貌和各相的体积分数。随着Si和Ti含量的增加,合金的硬度和强度增加,但塑性和韧性降低。Nb枝晶的失效方式为解理断裂,而硅化物为脆性断裂。     

原位合成TiC/Ti基复合材料氧化行为

研究了TiC/Ti基复合材料在550℃,600℃和650℃空气中恒温氧化行为.分析了增强体TiC对钛基复合材料氧化动力学行为的影响,并用X射线衍射仪(XRD)和配有能谱仪(EDS)的扫描电子显微镜(SEM)对氧化层表面的相组成、形貌以及氧化层剖面的显微结构进行了分析.结果表明:TiC/Ti基复合材料的氧化层由金红石型的氧化物TiO2组成;增强体TiC能够提高钛基复合材料的抗氧化性,而且随着TiC增强体含量的增加,钛基复合材料的抗氧化性增加;这主要是因为TiC增强体能够促进致密氧化膜的生成.氧化动力学曲线为抛物线类型.     

镍基高温合金表面Co-Al涂层抗高温氧化性能研究

为了研究镍基高温合金表面Co-Al涂层抗高温氧化性,对该Co-Al涂层在800、900和1000℃下进行200 h高温氧化试验,利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等进行高温氧化行为分析。结果表明：合金氧化动力学曲线均基本符合抛物线规律,氧化激活能为78185 kJ/mol,质量增大速度较缓慢,平均氧化速度也较慢;合金表面生成氧化物结构完整、致密,主要以Al₂O₃为主;表面生成连续致密的Al₂O₃保护膜有效地阻止了Al向涂层与空气界面的外扩散和氧向涂层与基体界面的内扩散,在3种温度下Co-Al涂层均表现出优异的抗高温氧化性能。     

聚碳硅烷纤维的不溶化处理研究——（Ⅲ）——不熔化现理的探讨

对PCS纤维空气氧化反应过程中产生的尾气进行了色谱分析，并对氧化后的纤维进行了红外分析，在此基础上推测了不熔化机理；采用XPS分析技术考虑了氧在PCS纤维中的分布，结果表明，PCS纤维氧化反应过程中有少量氢气生成，出现局部过热时伴随有CO2生成；氧在不溶化PCS纤维中由表及里呈梯度分布，低温，长时的不溶化处理条件有利于氧在纤维中的扩散和均匀分布。     

阳极氧化对TiAl合金高温氧化行为和力学性能的影响

采用电化学阳极氧化技术在含NH4F的乙二醇电解液中对TiAl合金进行阳极氧化处理。研究阳极氧化对TiAl合金高温氧化行为和力学性能的影响。结果表明:由于“卤素效应”,阳极氧化处理的TiAl合金经高温氧化后表面形成致密、连续的Al₂O₃氧化膜,有效阻止了氧的内扩散,进而显著提高合金的抗高温氧化性能。经1000℃氧化100 h后,阳极氧化试样增重由未经阳极氧化处理试样的85.86 mg/cm²降至0.67 mg/cm²。另一方面,阳极氧化TiAl合金表面硬度和弹性模量随高温氧化时间延长呈先降低后升高的趋势。阳极氧化TiAl合金在高温服役后,合金的摩擦系数较未经阳极氧化处理试样上升,但表面耐磨性先降低后升高。这是由于TiAl合金经阳极氧化后,表面形成了一层富铝含氟氧化膜,由于氧化膜中F元素在高温氧化过程中与Ti、Al结合形成卤化物,卤化物蒸气选择性扩散在原始氧化膜处形成致密的Al₂O₃保护膜。阳极氧化对TiAl合金力学性能的影响主要是由于氧化膜中Al₂O₃的含量变化所致。     

C/C复合材料1 800℃抗氧化涂层探索研究

提出并制备了可以应用于1 800℃的抗氧化涂层体系,固渗法制备SiC内层,料浆涂刷法制备高温氧化物釉层和硼硅化物釉层.经扫描电镜分析涂层形貌及电子能谱分析其组成,发现C/C复合材料基材结构完整,没有发生次表面氧化.试验结果表明氧乙炔焰烧蚀20 s后,失重为0.06%;1 800℃自然对流氧化试验条件下,氧化物釉层30 min的平均失重速率为0.06g/(m2·s);硼硅化物釉层60min的平均失重速率为0.2g/(m2·s).说明涂层体系在1 800℃具有良好的抗氧化能力.     

Ti-Zr-Si合金的时效转变与显微组织分析

通过真空自耗电极炉熔炼得到硅锆质量比为1：2的Ti-Zr-Si合金材料，对合金材料进行了1200℃／3．5h的固溶处理和850℃不同时间的时效处理。利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、EDX分析了Ti-Zr-Si合金的铸造、固溶和不同时效阶段的显微组织及其相组成。分析结果表明，硅锆比为1：2的Ti-Zr-Si合金，铸造组织由β-Ti、晶界为块状β-Ti和条状的5-3型硅化物组成；Ti-Zr-Si合金经过850℃／480min的时效处理，5-3型硅化物转变为2-1型硅化物；尺寸细小、分布均匀的2-1型硅化物使制备高性能的Ti／(Ti，Zr)2Si复合材料成为可能。     

氧化时间对7A55铝合金微弧氧化膜的影响

采用恒流微弧氧化法在碱性硅酸盐-磷酸盐体系电解液中对7A55铝合金进行了微弧氧化处理,研究了氧化时间对微弧氧化膜表面形貌、厚度和相组成的影响.研究结果表明,在恒定的电参数(电流密度为6A/dm2,占空比均为30%,频率为1000Hz)条件下,随着氧化时间的延长,阳极电压逐渐增大,氧化膜表面微孔孔径逐渐增大,微孔数量逐渐减少,膜层厚度随氧化时间近似呈线性增加;膜层主要由γ-Al2O3相组成.     

两种MCrAlY涂层/DD6合金的循环氧化和互扩散行为

在DD6单晶高温合金基体上,利用电子束物理气相沉积(EB-PVD)技术制备Ni Co Cr Al Y涂层,采用低压等离子喷涂(LPPS)技术制备Ni Co Cr Al YHf Si涂层,通过扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、电子探针显微分析(EPMA)等手段研究了在1100℃下的热循环氧化和互扩散行为。结果表明,涂层显著提高了DD6基体的抗氧化能力,经100h的循环氧化后,涂层表面氧化层主要成分仍为α-Al2O3,依然发挥着较好的抗氧化保护作用。这两种涂层与基体之间形成了互扩散区(IDZ)和二次反应区(SRZ),IDZ和SRZ的厚度均随着循环氧化时间延长而增大;SRZ中析出的棒状与颗粒状的拓扑密堆相(TCP)含有W、Re、Mo等高熔点元素,其质量分数分别高达37.51%、14.22%和10.61%,TCP含量随着氧化时间而增多。活性元素Si、Hf对涂层中富Cr相和TGO的增长速率均有一定的抑制作用。     

Effects of B on the Microstructure and Oxidation Resistance of Nb-Ti-Si-based Ultrahigh-temperature Alloy

Nb-Ti-Si-based ultrahigh-temperature alloys concocted with boron ranging from 0 to 2 at% are prepared by arc-melting technology. The effects of adding boron on their as-melted microstructure and oxidation resistance are analyzed. The (Nb,Ti)ss, β-(Nb,Ti)₅Si₃ and γ-(Nb,Ti)₅Si₃ exist in Nb-22Ti-16Si-6Cr-3Al-4Hf alloy, while (Nb,Ti)ss, α-(Nb,Ti)₅Si₃ and γ-(Nb,Ti)₅Si₃ are present in Nb-22Ti-16Si-6Cr-3Al-4Hf-1B and Nb-22Ti-16Si-6Cr-3Al-4Hf-2B alloys. The oxidation of Nb-Ti-Si-based ultrahigh-temperature alloys is dominated by the diffusion of oxygen through (Nb,Ti)ss. Compared to boron-free alloys, the boron-containing alloys have significantly lower oxidation rate when oxidized at 1 200 °C for less than 50 h, but, for more than 50 h, their oxidation resistance deteriorates.     

防止 C/C 复合材料氧化的 MoSi2/SiC 双相涂层系统的研究

 由固相扩散-浸渗处理制备了防止碳/碳复合材料氧化的MoSi2/SiC双相涂层。通过对涂层的结构、成份以及氧化机理的研究表明，MoSi2/SiC双相涂层由内层为β-SiC和外层为MoSi2/SiC双相层构成，具有优异的高温抗氧化性能。     

0Cr15Ni5Cu2Ti钢的高温氧化行为

 采用增重法研究了0Cr15Ni5Cu2Ti钢在500,600,700和800 ℃下的高温氧化行为。利用扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）、X射线衍射分析（XRD）以及金相显微分析等技术,对氧化膜的形貌、化学形态和组成以及基体组织的特点进行了研究。试验结果表明,在700 ℃以下,0Cr15Ni5Cu2Ti钢的氧化动力学符合抛物线规律,表面生成的氧化膜具有良好的保护性。800 ℃氧化时,随氧化膜厚度的增加内应力迅速增大,氧化膜容易破裂,甚至剥落;不锈钢基体中发生马氏体向奥氏体的逆转变,使贫铬层厚度增加,促进了失稳氧化发生,导致试样表面局部区域容易生成氧化物“瘤”,而加剧氧化。     

NiAl-30．9Cr-3Mo-0．1Dy合金的微观结构与高温氧化行为

研究了NiAl 30 9Cr 3Mo 0 1Dy合金的微观组织以及在 1300~1500K空气中的恒温氧化行为。实验结果表明,加入微量Dy使合金组织细化,表现为单位体积中共晶团数目增多,Cr(Mo)层片间距减小和Cr(Mo)层片细化。增韧相(Cr(Mo) )与基体相NiAl的互相析出,有利于层状的氧化膜形成,进而提高合金的抗高温氧化性能。合金在 1500K氧化动力学曲线基本上遵循抛物线关系;而氧化温度在 1350~1450K之间,氧化动力学曲线很好地符合立方抛物线关系;当温度为 1300K时,氧化动力学曲线则符合五次方关系。立方抛物线氧化速率常数低于未合金化NiAl的抛物线氧化速率常数,并随着温度降低和氧化时间的延长而逐渐变小,合金的氧化表观激活能为 205kJ/mol。     

Microstructure, Mechanical Properties and Oxidation Resistance of Nb-22Ti-14Si-2Hf-2Al-xCr Alloys

Nb-22Ti-14Si-2Hf-2Al-xCr (x=2, 6, 10, 14, 17 at%) alloys are prepared by arc-melting under argon atmosphere. Microstructural characteristics, mechanical properties and oxidation resistance of the arc-melted alloys are investigated. At 2 at% Cr content, the microstructure is composed of Nbss, Nb3Si and a small quantity of Nb5Si3, when the Cr contents increase, Nb3Si disappears. For the high Cr content (x ≥ 10 at%) alloys, besides the Nbss and Nb5Si3, Cr2Nb is also detected. With the increase of Cr content, the volume fractions of Cr2Nb and Nb5Si3 increase, while that of Nbss increases firstly and then begins to degrade when the Cr content is higher than 6 at%. For the alloy with 2 at% Cr, the room temperature fracture toughness is about 14.5 MPa·m1/2, but badly decreases to about 8.5 MPa·m1/2, when the Cr contents increase. Vickers hardness of Nbss tends to increase linearly from about 400 to 500, while that of silicides is not sensitive to Cr contents, about 950. The appearance of Cr2Nb phase significantly improves the high temperature oxidation resistance of the alloys with high Cr contents. The isothermal oxidation tests show that the oxidation kinetics of the alloys with various Cr contents follows parabolic oxidation kinetics.     

细编穿刺碳／碳复合材料超高温氧化机理研究

研究了细编穿刺碳／碳复合材料高达３０００℃下的氧化与烧蚀。根据ＸＰＳ,ＳＥＭ和ＸＲＤ对烧蚀产物的微观分析建立了相应的非平衡烧蚀模型,提出了碳氧化的微观机理,探讨了扩散控制和反应动力控制对Ｃ／Ｃ复合材料氧化与烧蚀规律的影响     

MCrAlY＋AlSiY复合涂层在航空发动机上的应用

MCrAlY涂层既可作为包覆涂层,也可作为热障涂层的粘结层,已被广泛应用;而MCrAlY＋AlSiY复合涂层因具备抗氧化、抗高温热腐蚀能力,而备受关注。论述了MCrAlY＋AlSiY复合涂层的制备技术、氧化与热腐蚀行为等,并分析了其在航空发动机上的应用前景。     

Microstructure and high-temperature oxidation behavior of plasma-sprayed Si/Yb2SiO5 environmental barrier coatings

An environmental barrier coating (EBC) consisting of a silicon bond coat and an Yb₂SiO₅ top-coat was sprayed on a carbon fibers reinforced SiC ceramic matrix composite (CMC) by atmospheric plasma spray (APS). The microstructure of the coating annealed at 1300 °C and its high-temperature oxidation behavior at 1350 °C were investigated. The significant mass loss of silica during the plasma spray process led to the formation of Yb₂SiO₅ and Yb₂O₃ binary phases in the top-coat. Eutectics of Yb₂SiO₅ and Yb₂O₃ were precipitated in the top-coat, and channel cracks were formed in the top-coat after 20 h annealing because of the mismatch between the coefficients of thermal expansion (CTEs) of Yb₂SiO₅ and the SiC substrate. The EBC effectively improved the oxidation resistance of the CMC substrate. The channel cracks in the Yb₂SiO₅ top-coat provided inward diffusion channels for oxygen and led to the formation of oxidation delamination cracks in the bond coat, finally resulting in spallation failure of the coating after 80 h oxidation.