CeO2颗粒对铌合金表面镀渗复合涂层抗氧化性能的影响

为了提高铌合金的高温抗氧化性,采用化学镀结合包埋渗技术在铌合金表面制备了含有CeO_2颗粒的复合涂层,研究了复合涂层的微观结构和高温抗氧化性能。结果表明,不含CeO_2的Al/Ni涂层以NiAl相为主,Al/Ni-CeO_2涂层则含NiAl、NiAl_3、Al3Nb和CeO_2等相。经1000℃氧化测试,Al/Ni复合涂层氧化50 h后增重为8.0 mg/cm~2,表面主要生成Al_2O_3、AlNbO_4相;Al/Ni-CeO_2复合涂层50 h后氧化增重为4.0 mg/cm~2,表面以Al_2O_3、CeO_2、NiAl、NiAl_3、Al3Nb、AlNbO_4相为主。高温氧化后,2种涂层样品表面均生成连续致密的Al_2O_3膜,涂层与基体结合良好;含CeO_2的涂层,其稀土氧化物主要在Ni膜拖拽力作用下富集于涂层互扩散区。稀土氧化物颗粒的添加细化涂层组织,降低涂层中Al元素的消耗,填补涂层中的孔洞,增强了氧化膜与涂层的粘附力,有效提高了涂层的抗氧化性。     

新型细晶Ni_3Al涂层的高温氧化行为

采用Ni和AI颗粒复合电沉积与后续真空退火的方法,分别于600℃和800℃退火温度下制备了两种新型细晶Ni_3Al涂层。与粗晶合金相比,经1000℃氧化20 h后,合金的氧化层发生大面积剥落,而两种涂层的氧化膜粘附性佳,其主要原因为细晶涂层内的大量晶界促进Al向氧化前沿的扩散,从而抑制了氧化膜/基体界面处Kirkendall孔洞的形成与长大。同时发现,800℃退火涂层氧化膜结构由外至内分别为NiO/NiAl_2O_4/Al_2O_3,而600℃退火涂层仅生成NiAl_2O_4与Al_2O_3,对该原因进行了探讨。     

纳米Al_2O_3掺杂AZ31B镁合金表面微弧氧化膜的结构与性能

通过超声辅助微弧氧化的方法,在掺杂纳米Al_2O_3颗粒的硅酸盐溶液中制备AZ31B镁合金表面耐蚀耐磨涂层。采用SEM和XRD表征涂层的表面/截面形貌及物相组成,利用电化学方法考察基体及涂层样品在3.5%Na Cl溶液中的腐蚀行为,利用球-盘干磨损实验考察膜层的室温摩擦磨损行为。结果表明:与改性前相比,掺杂Al_2O_3颗粒可提高陶瓷膜致密性,并促进膜层生长,表面微孔分布更均匀,尺寸更小,其物相组成主要包括Mg O,Mg Si O3和Al_2O_3;膜层的Icorr降低了一个数量级;在5和10 N载荷下的摩擦系数最低。Al_2O_3颗粒在超声分散和微弧的高温高压作用下,弥散分布于氧化膜及微孔内部,膜层致密化及纳米颗粒的"滚动效应"增强了膜层对基体的耐蚀耐磨防护性能。     

新型化学反应法制备SiC/Al2O3复相陶瓷涂层

陶瓷涂层材料以其高硬度、耐腐蚀、耐高温、抗氧化等一系列优点,在航空航天、武器装备、核工业、石油化工等领域具有广阔的应用前景.SiC/Al_2O_3复相陶瓷在常温和高温下都具有较好耐磨性和化学稳定性,是一种极具工程应用前景的复合陶瓷材料.本研究采用优质陶瓷先驱体聚合物PCS,添加惰性填料SiC纳米颗粒和活性填料金属Al粉共同作用,克服了先驱体法制备陶瓷材料中存在较大体积收缩的缺点,在金属基体上制备了单层厚度可达50 μm的致密SiC/Al_2O_3复相陶瓷涂层,复相陶瓷涂层中的SiC来自于先驱体PCS热解转化的SiC和添加的纳米SiC颗粒;其中的Al_2O_3来自于金属Al粉的氧化.该化学反应方法在金属基体上成功地制备出连续、致密的SiC/Al_2O_3复相陶瓷涂层,既简单又方便,表现出极大的应用潜力.     

γ-TiAl合金表面Al_2O_3/Al复合涂层的抗高温熔盐腐蚀性能（英文）

采用磁控溅射技术于γ-TiAl合金表面制备Al_2O_3/Al复合涂层。在850℃下、100%(质量分数)Na_2SO_4熔盐中观测Al_2O_3/Al复合涂层的高温腐蚀行为。结果表明,Al_2O_3/Al复合涂层具备由Al_2O_3表层、富Al中间层以及互扩散层组成的梯度结构,因而有效地提高了基体γ-TiAl合金的抗高温腐蚀性能。在腐蚀实验后,涂层试样表面相结构为Al_2O_3、TiO_2和TiAl_3。致密的Al_2O_3/Al复合涂层有效地抑制了O~(2-)、S~(2-)和Na~+对基体γ-TiAl合金的侵蚀。并且,Al_2O_3/Al复合涂层的梯度结构亦使其表现出了优异的抗开裂和抗剥落性能。     

纳米结构Ni-Al_2O_3梯度涂层的制备及结构表征（英文）

将微米级的Ni和Al_2O_3粉末通过行星式球磨机沉积在固定于球磨罐内顶端的铝板上,制备纳米结构的Ni-Al_2O_3复合涂层。共采用五组不同Ni与Al_2O_3质量比(1:1~16:1)的混合粉末,并制备一组纯Ni涂层。用XRD、SEM和TEM技术对涂层的相组成和微观结构进行表征。结果表明,初始混合粉末的成分对涂层中Al_2O_3颗粒的含量和微观结构有很大影响。Al_2O_3含量高的初始混合粉沉积的涂层中,Al_2O_3颗粒所占体积分数大。虽然通过本研究的方法可沉积出含有50%Al_2O_3颗粒的Ni-Al_2O_3复合涂层,但其性能差,制备出的致密度高、无裂纹和/或孔洞的涂层中Al_2O_3颗粒的含量小于20%,且需用Ni和Al_2O_3质量比≥4:1的初始混合粉制备。研究还发现,机械和冶金结合是涂层和铝基体结合的主要机理。通过在同一制备条件下沉积两种独立的涂料层可以成功制备出具有较好的致密度和完整性的功能梯度复合涂层。     

等离子喷涂NiCoCrAlY/Al_2O_3-30%B_4C复合涂层的摩擦性能

为了研究NiCoCrAlY/Al_2O_3-30%B4C复合涂层的摩擦磨损性能,采用化工冶金包覆、离心喷雾造粒和固相合金化技术制备了NiCoCrAlY/Al_2O_3-30%B4C复合粉体,并采用等离子喷涂技术制备了NiCoCrAlY/Al_2O_3-30%B4C复合涂层,采用SEM、XRD和摩擦磨损试验机对涂层的结构和性能进行了研究。结果表明,NiCoCrAlY/Al_2O_3-30%B4C复合涂层呈典型的层状结构,涂层的主晶相为NiCoCrAlY、B4C和Al_2O_3相。随温度升高,涂层摩擦系数逐渐增大,涂层磨损率先增大后降低。低温下,涂层的主要磨损机制为磨粒磨损和脆性断裂;高温下为磨粒磨损、氧化和金属氧化物的转移。     

等离子喷涂NiCoCrAlY/Al_2O_3-30%B_4C复合涂层的摩擦性能北大核心CSCD

为了研究NiCoCrAlY/Al_2O_3-30%B4C复合涂层的摩擦磨损性能,采用化工冶金包覆、离心喷雾造粒和固相合金化技术制备了NiCoCrAlY/Al_2O_3-30%B4C复合粉体,并采用等离子喷涂技术制备了NiCoCrAlY/Al_2O_3-30%B4C复合涂层,采用SEM、XRD和摩擦磨损试验机对涂层的结构和性能进行了研究。结果表明,NiCoCrAlY/Al_2O_3-30%B4C复合涂层呈典型的层状结构,涂层的主晶相为NiCoCrAlY、B4C和Al_2O_3相。随温度升高,涂层摩擦系数逐渐增大,涂层磨损率先增大后降低。低温下,涂层的主要磨损机制为磨粒磨损和脆性断裂;高温下为磨粒磨损、氧化和金属氧化物的转移。     

DD98M纳米晶AlSi渗层制备及抗高温腐蚀性能研究

采用磁控溅射技术在DD98M合金表面制备了同成份的纳米晶,采用多弧离子镀技术在DD98M纳米晶涂层表面沉积了AlSi涂层,对上述制备态纳米晶+AlSi复合涂层进行了真空扩散处理,得到了外层为β-NiAl层、内层为γ'-Ni_3Al层的双层结构复合涂层。研究了合金、DD98M纳米晶涂层及复合涂层在1050℃恒温氧化及900℃下Na_2SO_4+25%K_2SO_4混合熔盐体系中的热腐蚀行为。结果表明:1050℃恒温氧化时,DD98M合金表面生成NiO,α-Al_2O_3,Ta_(0.8)O_2,CrTaO_4及NiAl_2O_4等组成的混合氧化物膜,氧化膜开裂剥落严重。纳米晶涂层表面生成α-Al_2O_3和少量NiAl_2O_4组成的混合氧化物膜,复合涂层表面形成了均匀致密的单一α-Al_2O_3膜。纳米晶涂层和复合涂层大幅提高了合金的抗恒温氧化性能。在900℃下Na_2SO_4+25%K_2SO_4熔盐中,DD98M合金20 h后即发生了灾难性腐蚀,沉积态纳米晶及其预氧化涂层提高了合金的抗热腐蚀性能,复合涂层大幅提高了合金的抗热腐蚀性能。     

镍基合金表面Pt改性铝化物涂层的初期Al_2O_3微观结构分析

对CMSX-4合金表面Pt改性铝化物(NiPtAl)高温涂层进行了短期高温氧化实验,研究了NiPtAl在1150℃形成表面氧化膜的微观结构。结果表明,氧化1h后形成的氧化膜包含亚稳态和稳态Al_2O_3区域,同时部分区域发生氧化膜脱落,并在氧化膜内部观察到空洞和Pt颗粒。分析表明,在涂层初期氧化过程中,NiPtAl涂层表面亚稳态q-Al_2O_3向稳态a-Al_2O_3转变,导致氧化膜中a-Al_2O_3与q-Al_2O_3呈区域层状分布,氧化1 h后Ni Pt Al涂层表面会形成约0.5 mm厚的q-Al_2O_3层。随着q-Al_2O_3的快速生长,NiPtAl中b-NiAl向g'-Ni_3Al转变,由于Pt在g'相比b相中溶解度小而发生偏析,从而导致在氧化膜a-Al_2O_3与q-Al_2O_3层界面处含有Pt颗粒。另外,初期Al_2O_3层的快速生长导致氧化膜内部形成空洞,氧化膜的生长和相变导致的内应力和内部空洞等缺陷降低了表面q-Al_2O_3层的黏结性能,最终导致氧化层脱落。     

SiC高温氧化行为及Al基复合材料界面研究

将SiC颗粒在空气中进行850~1100℃高温氧化增重试验。研究了氧化时间、氧化温度对SiC颗粒表面氧化行为和氧化层结构的影响。采用烧结温度500℃压力30MPa保压时间30min的热压烧结工艺,制备出体积分数为20%的SiC_P/Al复合材料。研究了SiC氧化过程对SiC_P/Al复合材料界面的影响。结果表明:SiC在850℃以上,随氧化时间延长或温度升高,氧化层从非晶态向晶态转变。1100℃氧化4 h后,SiO_2氧化层厚度为252nm。本文优化的正四面体模型计算厚度约190nm,传统球形模型计算厚度约110nm。氧化层中SiO_2主要为高温型方石英晶型;SiC颗粒氧化后与Al基体形成了SiC/SiO_2和Al_2O_3/Al复合界面组织。     

PVD法制备的TiAlN/Al_2O_3复合涂层氧化铝陶瓷刀具切削性能研究

在刀具表面沉积一层硬质、耐磨涂层,可有效提高刀具切削性能。目前刀具涂层的研究主要侧重于氮化物、碳化物等硬质涂层(基体为硬质合金),氧化物涂层(基体为陶瓷)仍未有突破性进展。文章涉及陶瓷基体表面的氮化物和氧化物涂层制备及切削性能研究。采用阴极电弧蒸发镀技术(PVD-CAE)和PEM辅助PVD工艺在氧化铝陶瓷刀具表面制备TiAlN硬质耐磨涂层(中间层)和Al_2O_3抗高温氧化涂层(外层)。采用扫描电子显微镜(SEM)和EDS线扫法分析涂层微观结构和元素成分变化,通过显微硬度计表征涂层表面硬度。通过连续干切削灰铸铁试验研究TiAlN/Al_2O_3涂层的切削寿命、磨损机理和加工表面质量。结果表明:该复合涂层具有细晶致密的微观结构;TiAlN硬质层可将刀具表面硬度提升至2781±19HV_(50g),从而提高了刀具耐磨性;连续干切削灰铸铁试验中,无涂层氧化铝刀具发生崩刃破损,而TiAlN/Al_2O_3涂层刀具主要发生磨粒磨损和少量的粘结磨损,无崩刃现象;PVD法制备的TiAlN/Al_2O_3涂层刀具寿命是常规无涂层氧化铝刀具的2倍以上,且加工表面质量优良而稳定。     

Ti6Al4V合金表面激光熔覆NiCrAlSi复合涂层的组织及高温抗氧化性能

为提高Ti6Al4V合金的高温抗氧化性能,以Ni80Cr20-40Al-20Si(质量分数,%)复合合金粉末为原料,采用激光熔覆技术,在Ti6Al4V合金表面制备复合涂层,系统地分析涂层的物相、显微组织结构及高温抗氧化性能。结果表明:复合涂层中没有发现裂纹,仅有少量气孔,且与基体实现良好的冶金结合;Ti_5Si_3/Al_3Ni_2作为增强相均匀分布于基体Al_3Ti/NiTi中;经恒温800℃氧化32 h后,复合涂层的氧化膜主要由Al_2O_3和NiO组成,结构连续致密,氧化动力学曲线近似符合抛物线规律,表现出较好的高温抗氧化性能;而Ti6Al4V合金的氧化膜主要为疏松的TiO_2,表面氧化严重,表现出较差的抗氧化性能。激光熔覆NiCrAlSi复合涂层可望成为有效提高Ti6Al4V合金高温抗氧化性能的途径之一。     

利用SiO2中间层提高铝化物涂层的高温防护性能

目的提高TiAl合金的抗高温氧化性能。方法采用料浆法和电沉积法在TiAl合金表面制备Al-SiO_2复合涂层。通过静态空气氧化测试评价复合涂层对TiAl合金抗高温氧化性能的影响,利用X射线衍射仪分析高温氧化前后涂层物相组成,借助扫描电子显微镜分析试样表面和截面微观组织和形貌。结果 1000℃氧化过程中,铝化物涂层具有一定的抗高温氧化性能,氧化100 h后增重为10.44 mg/cm~2。然而其表面仍然出现了淡黄色TiO_2氧化层,并且存在裂纹等缺陷,表面涂层物质在热处理过程中与基体组织发生了大量互扩散。Al-SiO_2复合涂层经过100 h氧化后,表面形貌基本保持不变,未观察到裂纹等缺陷,随着Si O_2中间层沉积时间延长,试样的抗高温氧化性能总体呈现上升趋势。-2 mA/cm~2下电沉积300 s制备的SiO_2涂层抗高温氧化性能显著提高,其氧化增重仅为3.03 mg/cm~2。结论 Al-SiO_2复合涂层能够有效地提高TiAl合金的抗高温氧化性能。     

溶胶凝胶法制备GH3039合金表面YSZ-Al_2O_3复合涂层的高温抗氧化性能

采用溶胶凝胶法,在GH3039合金表面制备了连续、致密的YSZ-Al_2O_3(YSZ为8wt%Y_2O_3部分稳定的ZrO_2)复合涂层。以GH3039基体和Al_2O_3涂层作为对比,通过1000℃、100 h的等温氧化实验和循环氧化实验研究了YSZ-Al_2O_3复合涂层对GH3039合金基体高温氧化行为的影响。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、能谱仪(EDS)分析涂层氧化产物的表面形貌、组织结构及相组成。结果表明,YSZ-Al_2O_3复合涂层具有良好的高温抗氧化性能和抗剥落性能,1000℃等温氧化仅增重0.5 mg·cm~(-2),1000℃循环氧化没有出现明显的剥落;YSZ-Al_2O_3复合涂层氧化产物表面仅出现少量Cr_2O_3;过渡涂层YSZ有效缓解了Al_2O_3涂层和GH3039基体因热膨胀系数不匹配产生的剥落。进一步通过抑制NiCr_2O_4的形成,提高了YSZ-Al_2O_3复合涂层的抗剥落性能。     

镍基高温合金上含La_2O_3质点的NiAl型复合涂层的氧化行为

含La_2O_3的NiAl型复合涂层是用复合电沉积和随后的渗铝工艺制备的。本文重点研究了其在1100℃下的氧化行为。涂层的氧化动力学曲线和氧化膜形貌的观察等表明,La_2O_3极大改善了氧化膜的质量和粘附性等,使涂层的氧化速率显著降低,氧化膜的抗剥落能力明显增强。EPMA分析表明,Ni-La_2O_3在涂层/基体界面附近形成富集层,在氧化过程中,它具有阻碍涂层退化的作用。文中还探讨了La_2O_3改善涂层的抗氧化性能的机制。     

铝压铸模具CrTiAlSiCN多元复合纳米硬质涂层热稳定性研究

采用真空阴极电弧离子镀技术,在H13钢表面制备了CrTiAlSiCN多元复合纳米硬质涂层,利用球痕仪、洛氏压痕仪、划痕仪、HV显微硬度计、UMT多功能摩擦磨损试验机、SEM带EDS及XRD对400、500、600和700℃高温退火的涂层硬度、结合力、耐磨损性及高温抗氧化性进行分析研究。结果表明,涂层呈多层结构,厚度约5μm,随着退火温度的增高,涂层硬度基本保持不变,结合力下降。600℃退火,涂层摩擦力和摩擦系数增大,磨损机制开始由粘着摩损向磨粒磨损转换;700℃退火,涂层摩擦力和摩擦系数降低,磨损机制转换为磨粒磨损,涂层耐磨损性增强。涂层表面大颗粒周围优先氧化,形成以Al_2O_3为主、少量TiO_2、Cr_2O3_的氧化层,其中Al_2O_3与Cr_2O_3能抑制O_2向涂层内部持续扩散生成TiO_2,提高了涂层高温抗氧化性。     

304不锈钢基体表面高温陶瓷涂层的制备及性能研究

采用热化学反应喷涂法在304不锈钢基体表面制备了Al_2O_3非梯度陶瓷涂层(记为1~#涂层)和Ni Cr Al Y/Al_2O_3梯度陶瓷涂层(记为2~#涂层),使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对该涂层的微观形貌、物相变化进行表征;描述了涂层的高温氧化动力学曲线,对涂层的热震性能进行分析。结果表明,喷涂Al_2O_3陶瓷料浆能有效填补Ni Cr Al Y喷涂层产生的裂纹,涂层与金属基体之间呈冶金结合,α-Al_2O_3和金红石型Ti O_2是陶瓷涂层耐高温的主体晶相结构。2~#涂层表现出最佳的抗高温氧化性能和抗热震性能。     

FeAl/Al_2O_3复合阻氚涂层制备技术的研究进展

FeAl/Al_2O_3复合膜层是聚变堆氚增殖包层及辅助涉氚系统结构材料首选的阻氚涂层。其制备过程通常需要铝化和氧化2个步骤,铝化是Al原子与基体Fe原子通过相互扩散在基体表面形成铁铝固溶体(Fe,Al)或Fe-Al金属间化合物过渡层;氧化是使铝化涂层表面选择性氧化形成Al_2O_3膜。该阻氚涂层的制备可采用物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、热浸铝化(HDA)、包埋渗铝(PC)、等离子体喷涂(PS)和电化学沉积(ECD)等技术。相对而言,CVD、HDA和PC等3种技术有较好的应用前景,有望成为聚变堆中FeAl/Al_2O_3阻氚涂层工程化制备的候选技术而ECD技术因其制备过程容易控制、涂层性能稳定、可涂镀复杂结构件等特点在FeAl/Al_2O_3阻氚涂层制备方面颇具吸引力。     

纯铜表面热化学反应陶瓷涂层耐磨性研究

在工业纯铜表面分别用料浆法和热化学反应法制备陶瓷涂层,陶瓷涂层骨料为Al_2O_3、TiO_2和ZnO,粘接剂为钠水玻璃.研究了该涂层与基体的结合强度、涂层的抗热震性能、耐磨性,用SEM观察了涂层表面和截面的形貌.用X射线衍射法分析了涂层的相组成.结果表明,热化学反应法制备的陶瓷涂层热同化后,涂层内有NiAl_2O_4、Al_2SiO_5,新相.且这新相增加了涂层与基体的结合强度.热化学反应法制备的陶瓷涂层磨粒磨损和粘着磨损的相对耐磨性分别是基体的11.26倍和7.97倍.