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。     

EB-PVD热障涂层对IC10合金高温持久性能的影响

采用电弧离子镀技术在IC10合金基体上制备NiCrAlYSi粘结层,采用电子束物理气相沉积(EB-PVD)技术在粘结层上制备YSZ陶瓷面层,研究TBCs涂层对IC10合金高温持久性能的影响.结果表明,IC10合金沉积TBCs涂层后,980℃高温持久寿命高于IC10合金,持久塑性略高于基体合金,IC10合金沉积TBCs涂层后,对高温持久性能无不良影响,满足使用要求.     

Re/ Ir 高温抗氧化性能

采用电弧离子镀技术在Re 金属表面制备Ir 涂层,研究沉积态Ir 涂层的微观形貌、成分和相结构
以及在不同温度区域的高温抗氧化性能。通过分析表明,利用电弧离子镀方法,可以在Re 金属基体表面制备
出连续、致密和均匀的Ir 涂层。Re/ Ir 试样的抗氧化寿命,1 800℃可达到4 h;2 000℃可达到2 h。在1 950℃
条件下,进行120 次热震试验,试验后Ir 涂层表面光滑致密,表面没有发现任何剥离现象。     

MoSi2 涂层高温抗氧化性能和微观组织

采用真空阴极电弧沉积工艺在铌钨合金喷管内、外表面和铌钨合金试样表面沉积了Mo层,采用真空包渗工艺使Mo层硅化生成MoSi2涂层。利用扫描电子显微镜、能谱、XRD、金相显微镜对Mo层和MoSi2涂层表面和断面微观形貌、结构进行了分析。分析表明:MoSi2涂层的相结构由外向内大致可分为外层(MoSi2)、中间层(NbSi2)和过渡层(Nb5Si3)。高温抗氧化试验结果表明:MoSi2涂层在大气环境下1 800℃的静态抗氧化性能达到了30 h,室温至1 700℃循环热震1 376次。考核热试车情况:发动机在温度1 450℃累计工作了415s,在1 610℃工作了100 s,涂层状况完好。     

EB-PVD热障涂层对IC10合金力学性能的影响

采用电弧离子镀技术在IC20合金基体上制备NiCrAlYSi粘结层,利用电子束物理气相沉积（EB—PVD）技术在粘结层上制备YSZ陶瓷面层。研究了YSZ热障涂层对IC10合金拉伸、持久、疲劳性能的影响。结果表明：IC10合金沉积YSZ热障涂层后,980℃／200MPa高温持久寿命与IC10合金相当;900℃高温抗拉强度σb、屈服强度σ0.2、伸长率占和断面收缩率砂与基体相比,基本保持不变;室温抗拉强度σb。屈服强度σ0.2：与基体相比稍有下降;800℃／447MPa疲劳寿命与基体合金相当。因此,IC10合金沉积TBCs涂层后,对IC10合金力学性能无明显影响,不影响合金的实际使用。     

真空蒸镀扩散渗铝工艺

为了克服固体渗铝粉尘多、劳动强度大、污染空气和腐蚀设备等缺点,我们对燃烧室衬套用其空蒸镀扩散渗铝工艺代替原固体渗铝工艺,进行了试生产。一、设备真空蒸镀扩散渗铝工艺是由真空蒸镀和扩散两步完成的。真空蒸镀在我厂自制的镀膜机中完成,使铝加热蒸发沉积在工件表面上,以获得一定厚度的铝膜。扩散是在密闭坩埚中通入氩气保护于炉中完成的,使蒸镀得到的纯铝层转变为渗铝层。 1.真空镀膜机我们使用的真空镀膜机是根据兄弟厂的经验自己制造的。从目前使用情况看,基本上可以满足现行工艺的要求。其真空室结构见图1。     

CrN中间层阻挡元素扩散的能力研究

为了降低涂层和基体间的元素互扩散,采用电弧离子镀技术在NiCrAlY防护涂层和DSM11基体间加入CrN扩散阻挡层。用扫描电镜(SEM)观察了沉积态CrN涂层、退火和氧化态NiCrAlY/DSM11和NiCrAlY/CrN/DSM11的表面和截面形貌;通过能谱(EDS)分析了元素沿防护涂层和扩散阻挡层的截面分布;用X射线衍射仪(XRD)检测了防护涂层和扩散阻挡层的物相结构;用透射电镜(TEM)观察了样品退火和氧化后扩散阻挡层的形貌特征;利用1100℃恒温氧化实验比较了单一NiCrAlY涂层和NiCrAlY/CrN涂层体系的抗氧化能力,结合真空扩散实验分析了高温情况下元素在涂层和基体间的扩散。结果表明:CrN扩散阻挡层能有效地抑制合金元素的互扩散。其原因与高温下CrN→Cr2N→TiN的转变有关;TiN在扩散阻挡层的生成有利于防护涂层抗氧化能力的提高。     

电弧离子镀Al扩散障结构及抗高温氧化性能研究

采用电弧离子镀技术(AIP)在HY3(NiCrAlYSi)涂层与镍基高温合金(K5合金)之间沉积一层Al薄膜经过马弗炉870℃加热1h形成Al2O3作为扩散障层,研究了Al2O3对HY3(NiCrAlYSi)涂层与基体的元素互扩散的阻碍作用和对涂层氧化动力曲线的影响。对于添加扩散障层前后的试样,进行循环抗氧化试验来评价其抗高温氧化性能,并用扫描电镜(SEM)分析氧化前后试样微观形貌和成分,用X-射线衍射仪分析涂层的相结构。试验结果表明:Al2O3有效阻止基体与涂层之间的元素互扩散,提高了HY3(NiCrAlYSi)涂层和K5合金的抗高温氧化性能。     

钽钨合金表面铱涂层的制备及高温氧化性能

利用真空电弧离子沉积技术在钽钨合金表面沉积均匀致密的铱涂层,研究了钽钨合金/铱涂层的抗高温氧化性能和热震性能。结果表明:在800℃和1 100℃条件下,铱涂层可以有效保护钽钨合金,经过20 h后,铱涂层表面只发生轻微氧化,其表面形成褐色氧化铱产物;在1 900℃条件下,抗氧化寿命达10 h以上;在室温至(1 900±50)℃热震条件下,其寿命可达到1 000次以上。     

离子镀渗铝

论述了离子镀渗铝的基本原理、工艺过程。从试验结果中获得了最佳工艺参数；对试件进行了耐蚀、疲劳试验；并分析了所镀膜层的结构和成分。     

МАП-1真空电弧镀设备沉积NiCrAlY涂层的性能研究

利用МАП-1真空电弧镀设备,研究和试验了在某型发动机涡轮叶片表面沉积N iCrA lY涂层的工艺原理和性能。结果表明,涂层的质量稳定,组织结构致密,结合强度高,抗氧化和抗冲蚀性能好。     

真空磁过滤电弧离子镀法制备类金刚石涂层方法及性能研究

采用真空磁过滤电弧离子镀方法，在GT35基体上沉积类金刚石膜。通过对清洗工艺及弧电流、工件所加负偏压、沉积温度等参数的研究，制定出了合理的工艺路线，并对这种膜层进行了X－射线光电子谱（XPS）分析，利用干涉仪、纳米硬度计对膜层的粗糙度、纳米硬度作了进一步检测。结果表明，采用此种方法制备的类金刚石膜层，SP^3含量约为40．1％；组织致密，无大的颗粒；镀膜后的粗糙度可以达到0．015μm；纳米硬度约为55GPa。并将膜层与TiN膜层组成摩擦副，进行了耐磨性试验。结果表明膜层的耐磨性较好。     

MAII-1真空电弧镀设备沉积NiCrAlY涂层的性能研究

利用MAП-1真空电弧镀设备,研究和试验了在某型发动机涡轮叶片表面沉积NiCrAlY涂层的工艺原理和性能.结果表明,涂层的质量稳定,组织结构致密,结合强度高,抗氧化和抗冲蚀性能好.     

用于固渗法渗铝的防渗铝涂料

一、前言 随着航空事业的不断发展,对喷气发动机涡轮前温度提出了更高的要求,因而对涡轮叶片材料的高温强度性能也要求与之相适应。为了捉高合金的高温性能,一般要调整合金成分。另外,也可采用在合金表面渗铝的办法提高其抗氧化和腐蚀性能。但是,表面全部渗铝的不足之处是直接承受振动力的零件部位如叶片榫齿,若渗有铝层则容易产生渗层裂纹而带来缺口敏感,同时榫齿渗铝也影响滚棒尺寸不利装配。因此,在国外都是采用保护套(金属或陶瓷)或保护涂层法加以解决。当然采用涂层保护方法较好,然而此类涂层的配方,配制和使用方法在国外都属于专利、公开文献中未见报导。为了某发动机Ⅱ级涡轮叶片局部渗铝工艺生产定型的急需,本着自力更生原则,我们研制了适用于国内目前采用的“Al-Fe”粉固体包埋法渗铝工艺的防渗铝涂料,现已取得了实用的效果,正式投入了批生产。     

离子镀机理

离子镀是应用于膜沉积工艺的一个常用术语。在该工艺中,基材表面和/或沉积膜受到高能粒子流的作用,足以导致在界面区域或膜与未经轰击沉积情况相比诸多性质的改变。离子镀正是取代溅射沉积、真空蒸发和电镀的一种涂层新工艺。为了对各种沉积技术恰当地选用,有必要了解有关离子镀的基本机理。该文评述了当采用离子镀时,低能离子轰击对表面、界面的形成以及膜的生长的影响。离子镀的许多问题目前仍不明确,因而希望通过呼吁引起对这些问题的重视,科研工作者和工艺学家们能把较多的精力投向研究和控制离子镀工艺。     

射频磁控溅射沉积热障涂层结构特征及高温氧化性能

采用3kW射频电源在经真空电弧镀涂敷了NiCrAlY过渡层的涡轮和导向叶片上沉积 ZrO2陶瓷层,对其组织结构与元素面分布进行了电子探针测试.对NiCrAlY涂层进行喷丸形变处理,研究了不同时效温度下的应力变化.测试了热障涂层高温氧化与热冲击性能,结果表明,经1100℃静态氧化100h和热冲击500次陶瓷层未剥落.     

弧电流对电弧离子镀CrN硬质涂层组织性能的影响

采用电弧离子镀技术在钛合金表面制备CrN涂层,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)以及透射电镜(TEM)分析了弧电流对涂层组织结构以及力学性能的影响.结果表明,随着弧电流的升高,涂层沉积速率增大,表面熔滴的数量及尺寸增大,表面平整度明显下降.不同弧电流条件下均沉积出CrN单相涂层.弧电流改变了粒子、离子的轰击作用,从而影响到涂层表面的能量状态,CrN涂层的择优生长由(111)变为(200),(220).随着弧电流的增加,CrN涂层的硬度先增大后减小,而涂层与基材间的结合力以及涂层的摩擦系数逐渐增大.弧电流为65A时涂层生长具有较高的沉积速率和较低的沉积温度,可获得尺寸较小的涂层组织.     

粘结层表面预处理对EB-PVD热障涂层循环氧化的影响

研究了在Ni3Al基高温合金基底上采用阴极电弧镀方法制备NiCoCrAlYHf粘结层、电子束物理气相沉积(EB PVD)方法制备Y2O3 ZrO2陶瓷层的热障涂层(TBCs)在1150～30℃之间的热循环氧化行为。通过对热循环过程中热障涂层界面韧性的测试和氧化行为的研究,分析了粘结层表面预处理工艺(喷丸和吹砂)对热障涂层使用寿命的影响。由于喷丸和吹砂会降低热障涂层的界面韧性,同时又促进了热生长氧化物(TGO)的生长,这些预处理工艺不利于提高热障涂层的寿命。     

DZ125合金真空电弧镀沉积复合涂层技术

采用真空电弧镀技术(arc ion plating,AIP)在DZ125定向高温合金基体上制备60μm沉积-扩散型复合涂层(NiCrAlYSi+AlYSi)。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析涂层的组织及结构,涂层外层形成大量的β-NiAl相,涂层中Al浓度自外向内逐渐降低,形成具有浓度梯度的复合涂层,有利于高温下涂层表面形成致密的Al2O3保护膜,提高表面保护膜的自愈能力。对沉积-扩散型复合涂层的试样进行1150℃抗氧化实验和900℃抗热腐蚀等实验,评价其抗氧化、抗腐蚀性能,对涂层氧化速率及腐蚀速率进行表征。结果表明:复合涂层明显改善了合金的抗高温氧化性能,承温能力明显提高,寿命延长。     

不同热暴露状态下Nb/Mo多层金属复合材料微观特征分析

利用电弧沉积法研制出新型Nb／Mo多层金属复合高温结构材料，在复合材料表面制备相应的高温抗氧化涂层。在大气环境下对该材料进行了高温热暴露试验，并对不同热暴露状态的Nb／Mo多层金属复合材料进行了微观组织观察和分析。结果表明，在可靠的抗氧化涂层的保护下，Nb／Mo多层金属复合材料在1600℃热暴露15h后，其内部层间组织结构仍基本保持完整。