含铼单晶高温合金铝化物涂层的高温氧化行为

采用低压气相沉积法,在镍基高温合金DD32上制备铝化物涂层.涂层外层为β-NiAl,内层(扩散层)宽度接近外层,富集Re.在900℃,1000℃氧化500小时后,表面氧化膜为致密的α-Al2O3 和针状的θ-Al2O3,氧化动力学基本符合抛物线规律.氧化后的铝化物涂层外层为β-NiAl,有贫Al的Ni3Al沿晶界析出;内层(扩散层)母体为Ni3Al,并析出块状的富Re和W的化合物.     

XG3232 合金的高温力学性能

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、XRD和高温力学试验机,研究了固溶强化XG3232合金在1 100℃的恒温氧化及20 ～1 100℃的拉伸变形行为.结果显示,在氧化初始阶段,表面形成了Cr2O3,NiO和(Ni,Mn,Cr)3O4混合氧化膜.长时间氧化后,氧化膜由单层转变为双层,在内层形成连续的Cr2O3膜,在外层形成可以抑制内层Cr2O3挥发的致密NiO氧化膜.在拉伸实验中,1 100℃时强度可达到131 MPa,延伸率可达66.2％.在650℃以下,随温度的升高,合金的抗拉和屈服强度缓慢减小,在650℃以上合金的抗拉强度迅速减小,屈服强度基本不变;在650℃以下延伸率和断面收缩率变化较小,在650℃以上则迅速增大.     

磷阻碍氧沿晶侵入改善GH761合金持久性能的作用

在GH761合金中添加0.023%的磷,使合金在650℃,637 MPa条件下的持久寿命明显延长。采用金相显微镜、扫描电镜及能谱分析等手段,分析了磷阻碍氧沿晶侵入改善持久性能的机理,结果是:持久试样的沿晶开裂是由氧化引起的,晶界氧化物中磷含量极低;磷在晶界上偏聚,可以阻碍环境氧的沿晶扩散,抑制表面裂纹的萌生和扩展,从而提高了合金的持久寿命。     

Ru对铸造Ti-47Al合金高温氧化行为影响的研究

研究了Ru元素的添加对铸造Ti-47Al合金高温(800℃,900℃)氧化行为的影响.研究结果表明,Ti-47Al,Ti-47Al-1Ru合金800℃氧化时近似呈抛物线型增重,900℃氧化时呈线性增重.合金800℃的氧化皮主要分为两层:Al2O3+TiO2/Al2O3+TiO2+TiN (由外至内),而合金900℃的氧化皮主要分为三层:TiO2/Al2O3/Al2O3+TiO2 (由外至内),其中含Ru合金无次外层Al2O3层.1at%Ru的加入对合金900℃氧化性能有明显不利的影响.     

合金元素Al对Cr-20Nb合金高温抗氧化性能的影响

采用机械合金化＋热压烧结工艺制备了掺杂合金元素Al的Cr-20Nb合金,研究Al对Cr-20Nb合金在1100℃和1200℃下高温抗氧化性的影响。结果表明,合金元素Al能促进Cr-20Nb合金氧化时生成AlNbO4复合型氧化物,该复合型氧化物能有效抑制Cr2O3,的挥发反应,从而改善Cr2O3,氧化层的致密性,并提高氧化膜的粘附性,导致合金抗氧化性显著提高。不同Al含量的Cr-20Nb合金氧化增重均近似于抛物线规律。     

一种高W、Mo含量Ni3Al基合金的高温氧化行为

研究了一种高W、Mo的Ni3Al基合金的1050℃静态抗氧化行为,并采用扫描电镜对不同时间氧化后合金的氧化层形貌进行分析,利用X射线衍射仪分析氧化产物的种类和数量,氧化动力学研究表明,合金的氧化动力学曲线不遵循抛物线规律,以W代Mo,能一定程度上改善高Mo的Ni3Al基合金的1050℃抗氧化性能.1050℃/100h静态氧化产物主要为NiO,NiAl2O4和NiWO4,外层氧化镍与内氧化层之间为结合薄弱区,仅氧化1h后,在冷却过程中,该区域就产生大面积开裂,致使外氧化层脱离.随氧化时间增长,合金/氧化层界面的NiAl2O4/Al2O3阻挡层逐步形成,在氧化100h时基本连续,有效降低了合金的氧化速率.     

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。     

真空预氧化处理对热障涂层静态氧化行为的影响

利用超音速火焰喷涂技术在DZ40M合金表面制备了Ni Co Cr Al Y粘结层,采用等离子喷涂技术在粘结层表面制备了陶瓷面层,并对整体热障涂层进行了真空预氧化处理。通过高温静态氧化实验研究了真空预氧化对热障涂层的氧化行为的影响。结果表明:真空预处理可在MCr Al Y粘结层和陶瓷面层的界面处形成连续、致密的α-Al2O3层;在1050℃下氧化800h后,喷涂态涂层TGO中除α-Al2O3外,还生成了大量尖晶石氧化物,而预氧化涂层TGO则以α-Al2O3为主;预氧化处理有效抑制了涂层在高温氧化过程中尖晶石氧化物的形成,从而降低了整体氧化膜的生长速率。     

合金元素Y对高铌TiAl高温合金长期抗氧化性的影响

研究不同含Y量对高铌TiAl合金在900℃恒温条件下,1000h的抗氧化性的影响.结果发现,从长期看,氧化速率、氧化膜结构以及氧化膜抗剥落能力均与Y含量有关.在900℃等温氧化条件下,0.4 at%Y含量能有效提高高铌TiAl合金的抗氧化性,而高Y含量对与抗氧化性的负面影响在氧化初始阶段已经十分明显.通过对氧化后样品SEM和EDS分析发现,适量Y元素的加入可以细化氧化物颗粒,促使合金表面形成连续Al2O3保护膜,提高氧化膜与合金基体的粘附性,从而提高高铌TiAl合金的高温长期抗氧化性.     

Y-La添加对镍基单晶高温合金界面反应及循环氧化行为的影响

在第二代镍基单晶高温合金中复合添加Y-La,经定向凝固后得到5.26×10–4%(质量分数)Y+6.05×10–4%La和47.64×10–4%Y+69.09×10–4%La的两种Y-La含量合金铸件,研究Y-La对合金定向凝固过程中合金熔体与Al2O3基陶瓷间的界面反应行为以及合金在1100℃下循环氧化时抗氧化性能的影响。采用扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪等研究合金熔体与陶瓷材料间的界面组织形貌及界面反应产物成分以及循环氧化后合金表面氧化物的组织形貌、元素组成和相关物相。结果表明:Y-La含量增加会促进合金熔体与陶瓷间的界面反应,使得界面反应层更厚,更复杂;反应产物主要是含Y、La的氧化物;Y-La添加明显提高了合金的抗氧化性能,减少合金表面氧化膜的剥落;但Y-La过量会恶化合金的抗氧化性能,加快合金的氧化增重速率;合金表面氧化膜剥落痕迹明显,孔洞较多且内氧化严重。     

细晶处理对磷微合金化GH761合金力学性能的影响

实验使用添加0.023%磷进行微合金化的GH761合金,采用6种不同处理制度进行细晶化处理.结果表明,一次热处理温度在780～950℃范围内变化时,对合金的晶粒组织影响不大,但与标准热处理组织相比,晶粒组织显著细化.采用830℃×4 h,AC,720℃×24 h,AC的热处理制度时,合金的综合力学性能较好.与标准处理相比,室温和650℃的抗拉强度和屈服强度均明显提高,塑性也有所改善,而且650℃/690 MPa持久寿命比普通GH761合金650℃/637 MPa的持久寿命长.     

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.     

Y2O3对Cr-Nb合金高温抗氧化性能作用机制的研究

采用球磨+热压工艺制备添加0.5wt.%稀土氧化物Y2O3的Cr-Nb合金,研究了Y2O3对Cr-Nb合金在1100℃和1200℃高温氧化性能的作用机制.结果发现,Y2O3的加入,减缓了Cr-Nb合金在1100℃的氧化速度;虽然在1200℃氧化增重比未加Y2O3的Cr-Nb合金高,但是大大增加了氧化膜/基体的结合力,改善了氧化膜的抗剥落性,在一定程度上改善了Cr-Nb合金的高温抗氧化性能.     

铝含量对颗粒增强钛基复合材料氧化行为的影响

利用海绵钛、高纯铝与TiC/Al中间合金的反应,采用非自耗电弧熔炼工艺,原位合成不同铝含量的复合材料。研究复合材料在800℃和900℃空气中的恒温氧化行为,分析不同铝含量对复合材料氧化动力学行为的影响,并用配有能谱分析仪的扫描电镜对氧化层表面及横断面显微结构和成分进行分析。结果表明,复合材料的氧化动力学曲线主要为抛物线类型;随着复合材料中铝含量的增加,表层铝的氧化物增多,钛的氧化物减少,氧化膜厚度逐渐减小,结构也发生明显变化,抗氧化性逐渐增强。     

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。     

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。     

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。     

过渡金属元素 X（X ＝W，Mo，Cr）对 RuAl合金抗氧化性影响的机理

基于密度泛函理论的第一性原理,通过计算 RuAl 合金氧化物 Al2 O3和 RuO2的氧化能,考察过渡金属元素 X （X ＝W,Mo,、Cr）加入到 RuAl 合金后的占位及对氧化物 Al2 O3和 RuO2的结构稳定性影响。研究表明：经过渡金属元素 X 合金化后,Al2 O3和 RuO2的氧化能均有所增大,增大 Al2 O3氧化能的顺序为：W ＞Mo ＞Cr;增大 RuO2氧化能的顺序为：Mo ＞Cr ＞W,且 RuO2氧化能增大幅度大于 Al2 O3。通过态密度、电荷密度等因素的分析,阐明了 W 对提高 RuAl 抗氧化性能的根本原因是降低了 Al-O 和 Ru-O 的共价键特性,增加了 Al-O 和 Ru-O 的离子键特性;金属元素 X（X ＝W,Mo,Cr）可阻碍 RuAl 金属化合物发生内氧化过程,有利于在 RuAl 表面层的横向方向上形成连续性致密的 Al2 O3氧化层。     

低Cr高W铸造镍基高温合金的高温氧化行为及Ta的合金化作用

对A l,Ta含量分别是6wt%A l,0wt%Ta;5wt%A l,4wt%Ta和6wt%A l,4wt%Ta三炉低Cr高W铸造镍基高温合金进行了静态空气下1100℃/2m in~100h等温氧化试验,并对剥落氧化皮和合金试片表面氧化层进行X射线衍射分析,对氧化后的试片表面及横切面进行光学金相、定量金相、扫描电镜及能谱分析。结果表明:低Cr高W镍基高温合金的早期氧化主要表现为富难熔元素相MC,M6C碳化物和α(W,Mo)相的优先选择性氧化。6wt%A l,0wt%Ta合金和6wt%A l,4wt%Ta的合金经1100℃/100h氧化后的最终主要氧化产物均包含N iO,N iA l2O4和N iWO4,此外合金中还分别存在少量的N iNb2O6和N i(Ta,Nb)2O6。合金的氧化动力学曲线遵循分段抛物线规律。A l量相同的情况下,Ta的加入通过增加共晶γ’量和减缓自由态硫对抗氧化的有害作用从而减少合金的氧化增重和延缓氧化皮剥落,提高合金的抗氧化能力。6wt%A l,0wt%Ta的合金与5wt%A l,4wt%Ta的合金具有相当的高温抗氧化能力,仅从高温抗氧化性能考虑,可以考虑以A l代Ta。     

热障涂层氧化行为研究进展

综述了国内外粘接层氧化行为的研究进展,介绍了粘接层氧化动力学,热生长氧化物( TGO) 组

成、结构和形成规律,以及亚稳态Al2O3 向稳态Al2O3 的转变规律,分析了MCrAlY 粘接层及基体合金中的各种

元素对TGO 形貌和成分的影响,指出了深入研究粘接层氧化行为的方法以及热障涂层性能的改善措施。