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。     

电弧离子镀NiCrAlY涂层高温氧化行为

采用电弧离子镀技术在铸造镍基合金上沉积ＮｉＣｒＡｌＹ涂层，涂层均匀、致密与基体结合良好。测定了Ｋ１７合金和ＮｉＣｒＡｌＹ涂层在９００～１７００℃的氧化动力学曲线，试验结果表明： Ｋ１７合金和 ＮｉＣｒＡｌＹ涂层在不同温度静态空气中氧化动力学曲线基本符合抛物线规律。９００℃和１０００℃时，Ｋ１７合金上沉积ＮｉＣｒＡｌＹ涂层后，明显改善了合金的抗氧化性。１１００℃时，涂层的保护作用降低。随着氧化温度升高，涂层和基体之间元素扩散能力增强，Ｔｉ从基体扩散到涂层表面形成氧化物是导致涂层抗氧化性降低的原因之一。氧化膜从涂层上剥落下来，也导致了涂层抗氧化能力降低。     

单晶高温合金铂改性铝化物涂层的高温氧化行为

采用化学气相沉积(CVD)方法在单晶高温合金基体上分别制备了单一铝化物和铂改性铝化物涂层,研究了1050℃下两种涂层在空气中的高温氧化行为。采用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)等方法分析了铝化物涂层在氧化过程中相成分和显微组织的演变规律,结果表明:经1050℃氧化250h后,两种涂层的氧化动力学曲线均符合抛物线演变规律,Pt-Al涂层的抗氧化性能相对于单一Al涂层提高了2倍以上;涂层主要由β、γ'和α-Al2O3三种物相组成;随着氧化时间的延长,两种涂层表面均出现了氧化膜的脱落现象,但Pt-Al涂层表面氧化膜的脱落面积较小;涂层中相变过程的产生、γ'相贯穿整个涂层和混合氧化物层过早形成是导致铝化物涂层氧化剥落失效的主要原因。Pt元素的加入既可减缓β→γ'的相变速率,又可有效阻挡基体中难熔金属元素的外扩散行为,保证了高质量α-Al2O3保护膜的生成。     

微叠层结构EB-PVD热障涂层

采用EB-PVD非连续沉积工艺制备了微叠层结构热障涂层,对涂层结构和晶体形貌进行了SEM观察和分析,采用激光脉冲法测定了涂层的热扩散系数,并采用增重法研究了涂层的氧化动力学特征,分析了氧化后的元素扩散情况.结果表明,非连续EB-PVD沉积工艺制备的涂层具有明显的层状特征,常规EB-PVD热障涂层的柱状晶结构被周期性地打破;但在每一层中,柱状晶结构得以保留,且晶粒更加细化.微叠层热障涂层的热扩散系数比常规热障涂层降低20%～30%,涂层热扩散系数的降低主要与层间界面和晶粒的细化减小了声子的平均自由程有关.微叠层结构热障涂层的氧化增重速率明显低于常规试样,遵循典型的抛物线规律,垂直于元素扩散方向的层间界面和细晶更有效地降低或阻止了O、Al、Ni、Cr等元素的扩散,可能是氧化增重速率较低的主要原因.     

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。     

激光熔覆Co—Cr—Al—Y合金显微组织及其抗氧化性能研究

本文用2KW Co_2激光器和同时送给工艺在1Cr18Ni9Ti基体上获得了Co-Cr-Al-Y激光熔覆层。涂层试件的显微组织分析表明,涂层组织主要由γ相,α相和富γ粒子组成。在950℃恒温氧化100小时后,涂层的氧化增重远低于基体试件的氧化增重。抗氧化性的改进是由于富γ质点的钉扎作用。     

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。     

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。     

多孔Si3 N4 表面Al-Y-Si-O-N 陶瓷涂层的制备和表征

采用溶胶-凝胶法,利用Al2O3-Y2O3-SiO2溶胶中氧化物与基体中的Si3N4颗粒反应制备一层致密A1-Y-Si-O-N陶瓷涂层.主要研究了烧结温度对陶瓷涂层的组织和性能的影响,利用XRD和EDS分析涂层的相组成和微区元素组成,通过SEM观察涂层的微观形貌.结果显示:在1 400℃烧结时,能够制备出较为致密的陶瓷涂层,涂层由β -siMon,Si2ON,SiO2和非晶相组成;与基体相比,试样的吸水率下降了32.8％～90％,强度提高了2.1％～25.9％.     

双陶瓷层热障涂层3.5％Y2O3-La2(Zr0.7Ce0.3)2O7/YSZ研究

采用EB-PVD沉积了3.5％Y2O3-La2(Zr0.7Ce0.3)2O7(3.5Y-LZ7C3)/YSZ双陶瓷热障涂层,分析了涂层的成分、相结构、组织形貌和热循环氧化性能.研究表明:La2(Zr0.7Ce0.3)2O7(LZ7C3)材料中掺杂Y2O3能有效地降低涂层中La2O3/ZrO2/CeO2的成分偏差;双陶瓷涂层在1050℃下氧化增重动力学为M=0.1219t1/3,相比抛物线型YSZ涂层的氧化增重曲线,较大减缓了氧化速度;沉积态双陶瓷涂层表面结构(即3.5Y-LZ7C3涂层结构)为烧绿石结构,经过热循环后逐渐分解,出现了萤石结构以及La2O3的衍射峰;在1050℃双陶瓷层热循环氧化寿命达768h.     

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。     

氧化时间对MB8镁合金微弧氧化膜的影响

研究氧化时间对MB8镁合金氧化膜致密度、厚度和耐蚀性的影响,分析不同氧化时间膜层表面微观形貌、成分和结构的变化.结果表明,随微弧氧化时间的延长,氧化膜变厚变粗糙,氧化时间为10min时,膜层腐蚀速率最低.微弧氧化初期膜层主要由立方结构的MgO构成,随氧化时间的延长,斜方晶体结构的Mg2(SiO4)和单斜晶体结构的Mg(PO3)2在膜层中的含量逐渐增加.     

SiBCN 陶瓷的抗氧化性能

通过聚合物前驱体热解方法制备了SiBCN陶瓷,对其在1 200℃空气条件下的抗氧化性能进行了研究,并与前驱体法制得的SiCN陶瓷进行了比较。结果表明,SiBCN陶瓷经氧化10 h后样品氧化增重只有0.35%,并且样品中没有裂纹的出现,表现出良好的抗氧化性能。而同样条件下SiCN陶瓷氧化增重达到3.1%,样品出现裂纹。样品表面元素组成分析表明,SiBCN陶瓷表面氧化物主要以SiO2形式存在,而SiCN陶瓷表面主要以SiOx(x<2)存在。     

AFM诱导氧化加工Si纳米氧化线的一致性和连续性的研究

研究了在不同的偏置电压和扫描速度下加工的Si氧化线的一致性和均匀性,得到了加工高质量的Si氧化线的实验条件为:偏置电压8V,扫描速度1 μm/s。     

氮化硅的氧化机制研究

研究了氮化硅的氧化机制以及被动氧化至主动氧化的转捩温度,并结合试验结果做了分析。结果表明氮化硅在高温下极易炸裂,在被动氧化机制下生成氮气和SiO2薄膜,转捩温度和碳化硅材料基本一致。     

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.     

氧化时间对2A12铝合金硬质阳极氧化膜性能的影响

氧化时间作为硬质阳极氧化的工艺参数之一,对硬质阳极氧化膜层性能有着很大影响。主要研究了不同氧化时间对2A12硬质阳极氧化膜厚度、硬度及耐腐蚀性的影响,并采用金相显微镜对氧化膜的表观形貌进行了分析。结果表明:所得硬质阳极氧化膜具有类似棱柱状的结构,氧化70min所得氧化膜综合性能最佳。     

铁基MGH956高温合金抗高温氧化性能的研究

研究了MGH956高温合金1000～1300℃的氧化行为。利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射对氧化膜的形貌、组成进行了分析。结果表明:MGH956高温合金具有非常突出的抗高温氧化性能,1300℃仍能达到完全抗氧化,且没有发生内氧化。氧化膜的基体氧化物是α-Al2O3,与合金基体连接十分紧密,且连续、致密,晶粒非常细小,有一定塑性,是合金具有优异抗高温氧化能力的主要原因。     

铝铜铁准晶抗高温氧化行为的研究

利用真空非自耗电弧炉制备了 Al6 2 .5Cu2 5Fe1 2 .5合金。采用 X射线 ,扫描电镜及热重方法对Al-Cu-Fe准晶的结构及恒温氧化行为进行了分析。研究结果表明 :Al-Cu-Fe准晶具有优良的抗氧化性。原因是氧化使铝元素向准晶表面扩散并富集 ,形成一层薄而致密的 Al2 O3氧化膜 ,从而延缓了氧化速度。在 80 0℃下 ,Al6 2 .5Cu2 5Fe1 2 .5准晶的氧化动力学符合抛物线规律。首次原位观察了 Al-Cu-Fe准晶在等温氧化过程中形貌变化 ,发现在 70 0℃和 80 0℃氧化时 Al-Cu-Fe准晶表面具有明显不同。通过等温氧化增重实验定量比较了 Al6 2 .5Cu2 5Fe1 2 .5准晶粉末与其它 Al-Cu-Fe系晶体合金的抗氧化性能 ,结果表明 Al-Cu-Fe准晶相抗氧化性能最好 ,说明准晶结构对其氧化行为具有重要影响     

钛合金阳极化处理技术

通过对钛合金进行阳极化处理,在航空、航天及医疗等领域得到广泛应用.为了达到一定的装饰效果,可进行彩色阳极化.另外钛合金微弧氧化新工艺的开发,提高了耐磨性和防腐性能,进一步扩大了其应用范围.