DSM11镍基高温合金表面三种涂层高温性能

DSM11镍基高温合金表面制备Al-Si、Al和Co-Al三种涂层,研究三种涂层在900℃下的涂盐（质量分数为5% NaCl+95% Na₂SO₄）热腐蚀性能和800℃下的疲劳性能。实验结果表明:在900℃热腐蚀200h后,Al-Si涂层和Co-Al涂层表面腐蚀区均形成了以Al₂O₃为主的连续且致密的氧化层,抑制热腐蚀反应的进行,具有一定的抗热腐蚀性能;Al涂层表面腐蚀区形成了混合型氧化层,热腐蚀反应会持续进行,抗热腐蚀性能较差。在800℃的疲劳实验后,Al-Si涂层表面生成大量的微裂纹,涂层容易发生开裂,进而引起合金试样快速断裂;Co-Al涂层和Al涂层的合金试样表现较好的抗高温疲劳性能。在高温合金的防护涂层使用中,要充分考虑到涂层的服役环境,对相关性能进行综合评价,选出最适合的防护涂层。      

超高强度钢30Cr3SiNiMoVA的氢脆及应力腐蚀开裂敏感性

本文研究测定了30Cr3SiNiMoVA钢的氢脆敏感性和抗应力腐蚀开裂性能,试验结果表明:超高强度钢30Cr3SiNiMoVA淬火态和淬火回火态的试样经渗氢镀镉处理后,100小时未断的临界应力值σ_c分别为118和120kgf/mm~2,σ_c/σ_(bH)比值分别为0.56和0.57,对氢脆较为敏感。去氢处理后性能有所改善。用表面裂纹法测定该钢在0.5％K_2Cr_2O_7水溶液中的应力腐蚀临界强度因子k_(Is)cc为73kgf/mm~3/~2,K_(Is)cc/K_(Ic)为0.28,该钢在0.5％K_2Cr_2O_7水溶液中应力腐蚀开裂是敏感的。     

高温防护金属涂层的发展及活性元素效应

高温防护涂层(一般为金属基)被广泛用于航空发动机和大型地面燃气轮机关键热端部件(例如涡轮叶片)的防护。通过生成一层致密且生长缓慢的氧化膜(Al_2O_3,Cr_2O_3或SiO_2等),这类涂层可以在高温下为基体合金提供可靠防护,以防止基体合金被快速氧化腐蚀侵害。本文回顾了高温防护金属黏结层的发展历程(以铝化物涂层和MCrAlY包覆涂层为例),其改进总是围绕着提高涂层中Al的浓度及合理分布,以及缓和涂层与基体合金的互扩散为目标;重点关注高温防护涂层中添加活性元素(RE)后引入的活性元素效应,包括活性元素被发现的历程、活性元素改性作用机制以及近期研究者在活性元素掺杂方面的工作进展。     

GH4169合金抗盐雾-热暴露循环腐蚀性能试验研究

通过盐雾-热暴露循环试验研究了GH4169合金的抗腐蚀性能。常温盐雾腐蚀试验按照GJB150.11-1986的要求进行,热暴露试验温度分别选择400、450、500、550、600和650℃,并将550和650℃下的试验结果与同温度下的高温氧化试验结果进行了对比分析。通过形貌观察、质量变化的比较、元素成分的测定等一系列宏观、微观分析,探究了GH4169合金的腐蚀机理。研究结果表明：GH4169合金在上述热暴露温度下均发生了腐蚀,但程度有所差异,呈现出随热暴露温度的升高,腐蚀加剧的趋势。     

Ni47Ti44Nb9形状记忆合金耐蚀性能和抗氧化性能研究

采用高温氧化、电化学腐蚀测试,并结合SEM,XRD等分析手段,研究了Ni47Ti44Nb9合金的氧化性能和抗腐蚀性能。结果表明,Ni47Ti44Nb9合金在450℃下氧化非常轻微,600～800℃下合金的氧化增重曲线近似符合抛物线规律。经高温氧化后,合金表面形成的氧化层具有分层结构,氧化截面由外氧化层和过渡层组成。电化学腐蚀结果表明,溶液中NaCl含量越低,溶液温度越低,合金的腐蚀电流密度越小,腐蚀电位正移,保护膜的稳定性提高。     

Ni-Cr-W 基高温合金熔盐环境中的热腐蚀行为

利用扫描电镜、X 射线衍射分析、能谱分析等手段,从合金成分、热处理组织形貌、界面分布等方

面研究了Ni-20Cr-18W 基高温合金在900℃温度下25% NaCl+75% Na2SO4 混合熔融盐中的热腐蚀行为。结

果表明:Ni-20Cr-18W 基高温合金的腐蚀行为是酸碱熔融机理。腐蚀层呈平面向合金基体推进,无明显择优

腐蚀现象发生,主要腐蚀产物为疏松多孔的NiO 和Ni3S2 腐蚀产物,导致合金表面失去保护性氧化层,增加了

腐蚀速度。合金抗热腐蚀性能的降低是因高含量W 元素在SO4

2-作用下腐蚀加剧及第二相粒子与基体的相间

腐蚀导致。

     

盐雾腐蚀对热障涂层高温循环氧化性能的影响

利用电子束物理气相沉积法在Ni基高温合金表面制备了(ZrO₂＋MCrAlY)双层结构热障涂层。研究了常温盐雾腐蚀对其循环氧化行为的影响。试验结果表明涂层经过常温盐雾腐蚀后,陶瓷层的裂纹发生扩展,氧化锆晶体挤压、变形,同时由于常温盐雾环境的作用导致涂层在高温氧化过程中粘结层氧化严重,生成的热生长氧化层产生较大的体积膨胀效应,导致应力集中,降低了涂层的高温循环氧化性能,缩短了涂层的寿命。     

高(Cr,Al)含量NiCrAl(Y)涂层电沉积制备及抗高温氧化性能

NiCrAlY型涂层是典型的抗高温氧化涂层以及热障涂层(thermal barrier coatings,TBCs)的黏结层(bond coat,BC)。高性能NiCrAlY涂层一般采用物理气相沉积的方法制备,本工作在金属基体预沉积的纳米颗粒CrAl电泳层中电沉积Ni,制备NiCrAl涂层。涂层的微观结构和成分分析表明:涂层致密并与金属基体结合好,CrAl纳米颗粒分散均匀、(Cr+Al)含量高达35%(质量分数,下同)。氧化结果表明:通过成分调控,即调控Cr/Al含量比,可使涂层在1000℃空气中氧化时分别"智能"热生长保护性Cr_2O_3膜或Al_2O_3膜;并且涂层在长时间氧化过程中,氧化膜不剥落,显示此工艺制备NiCrAl的抗氧化性能可与PVD制备的NiCrAlY涂层的相媲美。     

无机盐沉积下7B04铝合金表面微液滴形成研究

采用环境扫描电镜模拟潮湿环境,实时观察水汽在沉积NaCl,Na2SO4,NaNO3的7B04铝合金表面上的凝聚过程,研究不同温度下三种无机盐对铝合金表面微液滴形成的影响。结果表明,沉积无机盐的铝合金表面比洁净表面更易形成微液滴,诱发大气腐蚀的发生;同种盐沉积时合金表面形成微液滴的临界水汽压力随温度的升高而增大,而临界相对湿度降低;在研究的温度区间内(2~10℃),同温度下NaCl沉积时形成微液滴的临界相对湿度最小,最易为大气腐蚀发生创造条件,NaNO3次之,Na2SO4最大。     

GH907合金防护涂层耐腐蚀性能研究

通过盐雾-热暴露循环腐蚀试验对3种GH907合金防护涂层分别进行了耐腐蚀性能研究,利用扫描电镜、能谱分析等方法对其腐蚀形貌和产物进行了详细地对比分析,并探究了其腐蚀速率变化规律。研究结果表明：在该试验条件下,3种涂层均发生了不同程度的破坏,基体也发生氧化腐蚀。TW-7水基耐高温涂层（底层＋面层）的耐腐蚀性能优于SKNC-65纳米自修复涂层和TW-7水基耐高温涂层（底层）的。3种涂层的腐蚀破坏机理均不相同。     

碳化铬／Ni3Al复合材料的高温抗氧化性能

对比研究碳化铬/Ni3Al复合材料和传统高温耐磨材料Stellite 12合金在1000℃时的高温氧化行为.结果表明,Stellite 12合金表面形成以Cr2O3为主的氧化膜,并发生明显剥落;而碳化铬/Ni3Al复合材料表面形成以α-Al2O3为主的致密氧化膜,其空气中的氧化速率仅为Stellite 12合金的1/2,碳化铬具有良好的抗氧化稳定性并与Ni3Al基体有较好的氧化协同性.分析认为,碳化铬在堆焊过程中发生溶解导致部分Cr固溶于Ni3Al合金基体中,促进α-Al2O3的形成,从而改善复合材料的抗氧化性.而材料表面所形成的氧化膜类型是两种材料抗氧化性差异的主要原因.     

不同温度下DSM11镍基高温合金热腐蚀试验

为了研究DSM11镍基高温合金的抗热腐蚀性能，对该合金在650、750、850℃条件下涂覆5%NaCl+95%Na 2 SO 4 混合盐膜 进行腐蚀试验。利用金相显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）和X射线衍射仪（XRD）等手段，对合金被腐蚀200 h 后的表面形貌、物相组成、元素和腐蚀层的分布情况以及腐蚀机理进行分析。结果表明：随着试验温度的升高，合金表面腐蚀程度 逐渐加重、腐蚀产物组成逐渐复杂、失重加大、腐蚀产物层厚度增大；合金的腐蚀产物层均可分为3层，最外层和中间层主要为氧 化物，内层由颗粒状氧化物和硫化物组成，O和S的侵入现象表明合金发生了较明显的内氧化与内硫化现象；在3种温度下，合金 表面生成连续稳定的Al 2 O 3 保护层，抑制了热腐蚀反应的进行，对基体存在有效的保护作用，表明合金具有一定的抗热腐蚀性能。     

高强度钢表面镀锌、镉层加速腐蚀试验研究

通过模拟海洋大气环境所设计的中性盐雾、加速盐雾、多因子复合3种加速腐蚀试验方法,考察了高强度钢表面镀锌、镉层的腐蚀性能与特点,并将实验室加速试验结果与厦门海洋大气腐蚀结果进行了相关性分析。研究结果表明:中性盐雾试验对镀锌层具有一定的加速腐蚀效应,对镀镉层的腐蚀则比较缓慢,而且与海洋大气环境的腐蚀结果相关性差;采用含有Cl^-,SO^2-₃,NO^-₃,SO^2-₄,pH等环境成分因子的加速盐雾试验,对镀镉、镀锌层具有较好的加速腐蚀效应,且镀锌层腐蚀结果与海洋大气环境腐蚀具有一定的相关性;多因子复合加速腐蚀试验方法将SO₂气氛、湿热、紫外线照射、加速盐雾等环境因子引入试验,明显加快了镀锌、镀镉层的腐蚀速度,且镀锌层腐蚀结果与海洋大气环境的腐蚀结果存在着对应的线性关系,线性相关系数为0.9889,与厦门外场腐蚀环境具有较好的相关性。     

激光冲击波对单晶合金抗热腐蚀性能的影响

针对镍基单晶高温合金叶片服役时受高温腐蚀工作环境影响极易疲劳断裂问题,研究了不同激光冲击次数下激光冲击强化对单晶合金抗热腐蚀性能的影响。利用显微硬度仪测量激光冲击前后合金纵截面的显微硬度;借助扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪（EDS）观察和分析腐蚀层表面及纵截面的微观组织,并结合X射线衍射仪（XRD）确定腐蚀层表面相结构。实验结果表明：经激光冲击强化后,合金表面显微硬度和截面硬度影响层深度均随激光冲击次数的增加而增大;在短时热腐蚀实验中,当激光冲击次数增加到1次、2次、3次后,合金腐蚀最大单位面积增重量分别从未冲击合金的2.87 mg·cm^-2降低到2.17、1.81、1.10 mg·cm^-2,腐蚀层深度分别从91μm降低到65、41、27μm,且表面腐蚀坑的尺寸、深度和数量明显下降,保护性氧化膜致密性得到提高。所得结果表明激光冲击强化能有效提高900℃/75%Na₂SO₄-25%NaCl盐膜条件下单晶合金的抗热腐蚀性能。     

1420铝锂合金腐蚀性能试验研究

采用铜加速乙酸盐雾进行1420铝锂合金加速腐蚀试验研究,用腐蚀深度来表征试验件的腐蚀损伤程度,表明了试验件腐蚀深度随腐蚀时间的发展变化的规律性。     

几种时效制度铝锂合金在Cl^-环境下的腐蚀行为

以盐雾硫化腐蚀试验作为加速腐蚀试验,对不同时效制度下1420合金的表面腐蚀形貌进行观察.以最大腐蚀深度为腐蚀损伤衡量指标,研究双级时效合金模锻件腐蚀的统计规律.结果发现,盐雾硫化腐蚀试验7天的1420双级时效合金的最大腐蚀深度符合Gumbel统计规律.显微组织观察表明,双级时效不仅能有效控制沉淀相(δ'相)和平衡相(S相)的长大速率,同时也使析出相均匀分布.合金中均匀分布的S相降低阳极相与基体间的电位差,减弱阳极溶解的驱动力,有效改善合金的腐蚀抗力.     

湿吹砂电弧离子镀AlSiY涂层的抗高温腐蚀性能

为解决和减轻航空发动机及燃气轮机高压涡轮叶片合金表面的高温腐蚀问题,采用空心阴极电弧离子镀技术在DZ22定向凝固镍基高温合金表面沉积AlSiY涂层。结果表明,沉积的AlSiY涂层经过高温真空扩散热处理后由表面层、中间层和薄的内扩散层组成,为β–NiAl单相金属间化合物合金,具有高活度扩散渗铝涂层的组织特征。热腐蚀热重分析以及对涂层截面形貌观察结果说明湿吹砂处理显著改善了涂层抗涂盐及燃气高温腐蚀性能。未湿吹砂处理的AlSiY扩散涂层表面的涂盐和燃气热腐蚀产物皆为Al₂O₃和NiAl₂O₄,氧化膜较厚且涂层内有孔洞形成,涂层几乎全部退化成了γ′–Ni₃Al相。经过湿吹砂处理的AlSiY扩散涂层的涂盐和燃气热腐蚀产物都以Al₂O₃为主,生成的氧化铝膜薄而致密,显著改善涂层的抗高温热腐蚀性能,从而延长涂层的使用寿命。     

TiAl合金高温循环氧化行为及其表面改性研究

研究了TiAl金属间化合物及表面涂层在空气中的高温循环氧化行为。结果表明:在800℃时TiAl合金具有较好的抗高温氧化行为,但当温度高于800℃时,TiAl合金表面未能形成单一的Al2O3保护层,而是形成外3层为疏松的TiO2层,内层为TiO2+Al2O3的混合氧化物层,因而使得TiAl合金的抗高温循环氧化性能严重蜕化。TiAl合金经过Cr改性铝化处理后,表面形成了具有立方Ll2结构的Al67Ti26Cr7层,立方Ll2结构的Al67Ti26Cr7不仅具有较高的铝含量,而且具有优良的韧性,因而使得处理后的TiAl合金具有良好的抗高温循环氧化性能。铝化物涂层尽管有很高的铝含量,但由于铝化得到的TiAl3相具有四方形结构,涂层非常脆,故该涂层抗高温循环氧化性能有待进一步提高。     

航空用铝合金在酸性盐雾环境中腐蚀电化学

用失重法和电化学方法研究2A12,5A06和7A04铝合金在中性和酸性(pH≈5)连续盐雾环境下的腐蚀过程。通过金相显微镜和接触角表面分析仪观察其金属相界面处的腐蚀形貌和表面状态,分析腐蚀机理。结果表明:失重法、极化曲线Tafel外推法和电化学阻抗谱法均显示3种铝合金在中性盐雾中腐蚀速率的大小关系为7A042A125A06;在酸性盐雾中腐蚀速率的大小关系为7A045A062A12;铝合金表面与中性和酸性盐溶液的接触角分别为70.9°和52.6°,酸性盐溶液的接触角小于中性盐溶液的接触角,可能是因为氢离子增多使阴极反应右移,加速阳极溶解,破坏了铝合金表面的氧化膜。     

Cr在Ti-Al-Cr合金抗高温氧化过程中的作用研究

研究了 Ti-50 Al,Ti-50 Al-1 5Cr,Ti-4 5Al-1 5Cr和 Ti-67Al-8Cr(原子百分数 )合金在 90 0～ 1 0 0 0℃下的高温氧化性能。结果表明 :Ti-50 Al-1 5Cr,Ti-4 5Al-1 5Cr和 Ti-67Al-8Cr均表现出优良的抗氧化性能,氧化后表面主要是 α-Al₂O₃及少量的 TiO₂ 组成。Ti-50 Al-1 5Cr,Ti-67Al-8Cr和 Ti-4 5Al-1 5Cr合金良好的抗高温氧化性能归于 Cr在合金抗氧化过程中起到了吸氧效应的作用。另外发现对于 Ti-50 Al-1 5Cr和 Ti-67Al-8Cr均发生了 950℃时的氧化增重比 1 0 0 0℃时的氧化增重大,这是由于 Cr的加入使 Ti的活性降低的缘故。