电弧离子镀NiCrAlY涂层在900℃的高温氧化行为

通过对镍基单晶合金和NiCrAlY涂层进行在900℃的氧化动力学曲线测定及组织形貌观察,研究了电弧离子镀NiCrAlY涂层对镍基单晶合金高温氧化行为的影响。结果表明,在高温氧化期间,镍基单晶合金发生明显的氧化、内氧化和内氮化,在表层为Al2O3、Cr2O3的混合氧化物;镍基单晶合金经电弧离子镀NiCrAlY涂层,可有效改善合金的抗氧化性能;涂层在900℃氧化动力学质量增加曲线遵循抛物线规律,其形成的Al2O3氧化膜氧化期间不发生明显的剥落。     

Fe/Al2O3梯度涂层的制备与性能

采用喷涂法和溶胶-凝胶法相结合的工艺制备钢基Fe/Al2O3梯度涂层复合材料,并对其性能进行分析。结果表明：Fe/Al2O3梯度涂层与钢基体的界面结合强度较高,达21.2MPa;涂层与基体以及涂层与涂层之间没有明显的界面,实现了良好结合。涂层的表面硬度要比钢基体高4-5倍;Fe/Al2O3梯度涂层主要由α-Al2O3、AlFeO3、Al2Fe2O3和Al3Fe5O3物相组成。     

普碳钢用陶瓷基高温防护涂层制备及其性能表征

采用机械混合法制备了一种针对碳钢的新型Al2O3-MgO-TiO2-CaO体系陶瓷基高温防护涂料,1300℃下可在Q235B钢表面形成致密保护层,提高钢抗氧化烧损性能.结果表明,在涂料粒度48～75μm、涂层厚度0.5mm的条件下,涂层防护性能优良.涂层的防护温度范围为900～1300℃,1300℃时比原样可降低氧化烧损59.36%,防护寿命长于8h.涂层的应用将氧化层由经典的Fe2O3/Fe3O4/FeO三层结构转变为一层尖晶石结构,同时减薄了氧化层厚度,显著降低了Fe元素的高温扩散速率.     

真空热处理对Ni-CrAlY复合镀层组织的影响

在1 100°C下对通过复合电镀方法制备的Ni–CrAlY镀层进行不同时间的真空热处理,以获得NiCrAlY涂层。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)研究了其组织的演变。结果表明,随着热处理时间的延长,镀层中元素互扩散愈发均匀,保温2.0h后基本形成稳定的γ′-Ni_3Al相和β-NiAl相。这两相的均匀分布保证了后期氧化过程中NiCrAlY涂层表面形成氧化膜所需元素的供给。     

等离子熔覆镍基涂层抗氧化性能的研究

采用预置式等离子熔覆方法在45钢表面制得Ni60以及Ni60+WC复合涂层,借助扫描电镜、能谱和X-射线衍射仪研究涂层的抗高温氧化性能。结果表明,在氧化膜形成的初期,氧化速率主要由氧的内扩散所控制,在氧化膜形成的后期则以Cr3+的扩散为主;涂层氧化膜的主要成分为SiO2和Cr2O3,其中Ni60+WC涂层表面的氧化膜中还有少量尖晶石结构相NiCr2O4。涂层的抗氧化性由涂层的成分和组织共同决定,WC颗粒的加入对涂层的抗氧化性有所提高。     

溶胶-凝胶法制备不锈钢表面SiO2-ZrO2-Al2O3-Cr2O3涂层的研究

用溶胶-凝胶法在不锈钢表面制备了SiO2-ZrO2-Al2O3-Cr2O3，涂层，并用XRD、SEM等手段对其相结构、界面形貌进行了表征，且完成了900℃高温下的抗氧化性实验及FeCl3腐蚀实验。结果表明：预涂Al2O3-Cr2O3过渡层可使基体与涂层结合较好；涂有薄膜的不锈钢抗氧化性、耐腐蚀性均有显著提高。     

Al2O3-SiC系制品中添加物α-Cr2O3的行为

以电熔刚玉和SiC为基料的制品中添加适量亚微米级的绿铬(α-Cr2O3)时,烧成过程中α-Cr2O3生长到1～5 μm,并与刚玉表面接触区发生互扩散行为.SiC在氧化层中氧化并形成玻璃纤维,使氧化层的组分变为Al2O3-Cr2O3-SiO2系.所形成的高硅质液相能促进(Al2-x,Crx)O3固溶体析晶,晶体呈较大的六方柱状自形晶,长度达5～20 μm,长径比(a)为5～10.但此液相中不含Cr2O3.     

Fe/Al2O3陶瓷涂层在HNO3溶液中的腐蚀行为研究

采用喷涂和溶胶-凝胶相结合的方法制备了Fe／Al2O3陶瓷涂层。对其与45号钢在65％HNO3溶液中的腐蚀行为进行研究。应用金相显微镜和X射线衍射仪分析陶瓷涂层的界面和组成。结果表明，Fe／Al2O3陶瓷涂层材料结构致密，孔隙率少，涂层与基体结合良好，能够有效阻止腐蚀液向陶瓷涂层内部浸入，其耐腐蚀性能明显高于钢基体；涂层中α-／Al2O3，FeAlO3以及Fe3Al相的均匀分布，提高了陶瓷涂层材料的耐腐蚀性。     

等离子喷涂NiCr和Cr_3C_2–NiCr涂层的抗高温氧化性能

采用大气等离子喷涂技术在Q345钢上制备镍铬(NiCr)合金涂层和碳化铬–镍铬(Cr_3C_2–NiCr)金属陶瓷复合涂层,对它们进行了800°C×100 h循环氧化试验。利用X射线衍射仪(XRD)、带能谱的扫描电镜(SEM/EDS)等设备,对比研究了NiCr和Cr_3C_2–NiCr涂层的高温氧化行为,探讨其高温氧化机理。结果表明,等离子喷涂NiCr和Cr_3C_2–NiCr涂层都具有优异的抗高温氧化性能。其中Cr_3C_2–NiCr涂层发生了Cr的选择性氧化,涂层表面及层片界面形成了连续、致密、生长缓慢的Cr2O3氧化膜,该氧化膜有效地抑制了合金元素以及外界氧的扩散,对涂层及基底都具有较好的保护作用。而NiCr涂层表面存在Cr_2O_3氧化膜的选择性分布,局部区域还存在以生长较快的NiO为主的氧化物,氧可以通过该氧化层扩散至涂层内部。因此,Cr_3C_2–NiCr涂层的抗高温氧化性能优于NiCr涂层。     

含镍合金钢用Mg-Al-O高温防护涂层作用机理研究

采用空气喷涂法在SPA-H含镍合金钢表面制备了Mg-Al-O高温防护涂层,研究了涂层对SPA-H合金钢的高温氧化行为及氧化皮粘附性的影响。采用金相显微镜对喷涂样和空白样的剖面和表面形貌进行表征,采用SEM和EDX分析氧化皮中元素分布,研究Mg-Al-O涂层的作用过程和防护机理。结果表明:涂层可以大幅度提高SPA-H合金钢高温耐氧化腐蚀能力,在1 100℃、1 200℃、1 250℃下恒温2 h,降低氧化烧损分别为47.2%、41.3%、41.5%。涂层在钢坯表面和基体生成的氧化皮发生反应,生成尖晶石结构,抑制阳离子扩散速率。同时通过减少基体和涂层界面处Ni、Cr氧化物的生成量,改善热轧前氧化皮的剥落性能,提高后期产品表面质量。     

NiCrAlY含量对NiCrAlY/Al2O3涂层机械性能及介电性能的影响

采用大气等离子喷涂技术,以镍基合金(NiCrAlY合金)粉为吸收剂、氧化铝(Al2O3)为基体,制备出NiCrAlY/Al2O3(NA)复合涂层.分析了复合涂层的相组成及显微结构,研究了 NiCrAlY含量变化对复合涂层的机械性能及介电性能的影响.结果表明:喷涂后的涂层中出现了刚玉、铬刚玉等非金属相及唯一的金属相Ni.随着NiCrAlY含量的增加,复合涂层的抗弯强度、断裂韧性逐渐增强;在8.2～12.4 GHz频率范围内,涂层的介电常数实部与虚部值都随着NiCrAlY含量的变化而明显变化,且在NiCrAlY含量为25％时达到最高值,这主要与喷涂过程中分离出金属Ni的含量、冷却后的形状及分布状态有关.     

渗铝Q235钢的渗层组织和抗高温氧化性能

分析了Q2 3 5钢热浸渗铝和铝硅合金层的显微组织 ,并对其抗高温氧化性能进行了研究。热浸渗层由镀层 (表层 )和化合物层 (内层 )两层组成 ,金相和X射线能谱分析 (EDS)结果表明纯铝渗层的化合物层呈厚齿状 ,由η相 (Fe2 Al5)组成 ;铝硅合金渗层的化合物层呈薄带状 ,由Si合金化的η相即Fe2 (Al Si) 5组成。热浸渗层经扩散退火后 ,表面镀层消失 ,渗层由表及里依次出现 η相、ζ相、β2 相、β1相和固溶体α相等过渡组织。 80 0℃高温氧化试验结果表明 ,渗纯铝Q2 3 5钢的抗高温氧化性能优于 1Cr1 8Ni9Ti不锈钢 ,硅的加入可以改善热浸工艺性能 ,但降低了渗层的抗高温氧化性能。     

不锈钢表面SiO2-ZrO2-Al2O3-Cr2O3陶瓷涂层性能的研究

将氧氯化锆、正硅酸乙脂、无水乙醇3种物质按物质的量比135放进烧杯搅拌均匀后,再放进微波炉加热10s取出,得到SiO2-ZrO2溶胶。然后,将100mL氨水、50mL硝酸铝溶液和50mL硝酸铬溶液混合均匀后,放进微波炉加热1min后取出,即制得Al2O3-Cr2O3溶胶。取SiO2-ZrO2溶胶和Al2O3-Cr2O3溶胶按n(SiO2)n(ZrO2)n(Al2O3)n(Cr2O3)=6211混合,搅拌2h,得到SiO2-ZrO2-Al2O3-Cr2O3复合溶胶。将打磨、除锈、除油处理后的不锈钢基体浸入SiO2-ZrO2-Al2O3-Cr2O3溶胶一定时间后,以浸渍提拉法得到均匀的溶胶涂层,真空干燥48h,经700℃热处理1h后便可得到SiO2-ZrO2-Al2O3-Cr2O3复合陶瓷涂层。采用XRD、IR和SEM对不同条件热处理的复合陶瓷涂层的物相组成、表面形貌进行分析,并对复合陶瓷涂层的性能进行了研究。结果表明(1)SiO2-ZrO2-Al2O3-Cr2O3复合溶胶热处理后为非晶态材料,且在凝胶中形成了三维的硅氧四面体网络骨架;(2)涂层试样不出现龟裂或脱落的循环次数(900℃,空冷)在15~30次范围内,涂层的抗热震性较好;(3)在700℃热处理1h条件下,涂层单位面积的质量损失最小,具有较好的抗腐蚀性;(4)有涂层试样较无涂层试样的氧化速率低,且以3次涂膜的氧化速率最低;涂层由粒径为2~3μm左右的微粒组成,涂层较致密,抗氧化性较好;(5)有涂层试样的耐磨性均优于无涂层试样,有涂层试样的以3次涂膜的耐磨性最好。     

涂层浸渍法在Al2O3片上大面积合成碳纳米纤维

α-Al2O3颗粒经过压片高温焙烧制成多孔支撑体,然后采用涂层浸渍法在Al2O3片上沾涂Fe和Ni催化剂,以乙炔为碳源,采用化学气相沉积法成功合成出碳纳米纤维及少量管径很细的碳纳米管.碳纳米纤维以及碳纳米管的产量和直径与所沾涂的催化剂溶液浓度成正比;对于同样浓度的Fe、Ni催化剂,在Ni催化剂上生长的碳纤维直径要比在Fe催化剂上生长的纤维细.产品晶态结构完好,碳的石墨化程度较高.     

A12O3/SOCW复合村料表面裂纹的高温自愈合与氧的传输

Al2O3／SiCw复合材料在高温空气中呈现良好的表面裂纹自愈合现象,由Vickers法压痕裂纹引起的材料强度急剧衰减可得到大幅度恢复提高。高温表面自愈合过程与复合材料表层SiCw氧化反应及氧的传输密切相关,应用180同位素示踪表明,从氧离子点阵空位以扩散方式传输到氧化反应层的氧,远低于以分子氧方式通过氧化铝氧化产物传输的氧。分子氧通过相界／晶界等快速通道传输到氧化反应物,SiC界面是高温和氧化反应自愈合过程持续进行的主要原因。     

溶液配比及电参数对钛阴极微弧电沉积氧化铝涂层的影响

用阴极微弧电沉积在钛表面生成Al2O3涂层,探讨溶液组成、放电电压及时间对涂层形貌、相组成及生长速率的影响。结果表明：涂层由α—Al2O3和γ—Al2O3组成。随溶液中Al(NO3)3含量的增加。α—Al2O3含量和涂层生长速率均先增后减。电导率决定了Al(NO3)3的摩尔浓度为0．2mol／1时是较佳值。乙醇与水的体积比对溶液的起弧影响很大,过高的含水量因溶剂效应大而不利于阴极微弧电沉积。随电压升高,涂层的生长速率增加,α—Al2O3的含量增加。400V时,α-Al2O3含量可达76％。延长放电时间,涂层的生长速率亦先快后慢。120min时,涂层厚度可达100μm。     

镍基高温合金用 AlSi/AlSiY涂层抗高温氧化性能研究

采用热浸镀的方法，在镍基高温合金 DZ125样品表面制备 Al、AlSi和 AlSiY三种不同的铝化物涂层，研究 1 000 ℃时涂层的抗高温氧化性能。利用扫描电子显微镜（SEM）以及能谱仪（EDX）对合金涂层的形貌以及元素成分分布进行观察分析。研究结果表明：在高温环境下， Al元素快速与氧反应生成氧化铝层。由于元素之间的相互扩散，纯 Al涂层中的 Al元素快速消耗，导致整个涂层的快速失效。 AlSi和 AlSiY涂层由于 Si富集层的形成，有效地阻止了元素的互扩散，提高了涂层的抗氧化性能。 AlSiY涂层中 Y元素的添加， Si富集层更加均匀致密，并且 Y与 Si、Cr、Mo电负性差值较大，更易形成稳定化合物，极大提高了涂层使用寿命。 AlSiY涂层的抗高温氧化性能更优于纯 Al和 AlSi涂层。     

金属表面Ni/Al-13wt%TiO2/Al2O3梯度复合陶瓷涂层的腐蚀行为

为了解决陶瓷涂层中的通孔问题，把复合材料与梯度材料的主应用到陶瓷涂层，采用等离子喷涂技术在Q235钢表面形成Ni/Al-13wt％TiO2/Al2O3梯度复合陶瓷涂层，对其在沸腾的5％HCl溶液中的腐蚀行为进行了研究。结果表明，Ni/Al-13wt%TiO2/Al2O3梯度复合陶瓷涂层中的通孔率较单一层Al2O3陶瓷涂层显著降低，带有该梯度复合陶瓷涂层试样的耐蚀性明显提高，该涂层腐蚀14天仍未出现鼓泡削落现象。     

Ni/ZrO2/Al2O3催化剂在CO2重整CH4反应中催化性能研究

Ni/ZrO2/Al2O3催化剂在二氧化碳重整甲烷反应中,其催化活性和稳定性均优于Ni/ZrO2和Ni/Al2O3催化剂.XRD、TPD、TPR结果表明,在Ni/ZrO2/Al2O3催化剂上能形成较稳定的活性中心,负载型纳米ZrO2/Al2O3复合载体中,ZrO2以四方相形式出现,粒径为5 nm,微波和超声波的作用能诱导ZrO2和Al2O3产生新的碱性中心,有利于二氧化碳的吸附和提高活性组分的分散度.TG-DSC结果表明Ni/ZrO2/Al2O3催化剂上表面炭主要是活性较高的α炭,而Ni/ZrO2和Ni/Al2O3催化剂表面炭主要是活性较低的β炭和γ炭.     

四种涂层在模拟油田环境下的腐蚀性能评价

采用不同表面处理方法在N80钢表面上分别制备化学镀Ni—P、电镀Zn—Ni、热喷涂Ni—Cr—Fe—Ta—Mo—Ti和热浸镀Al—Zn—Si合金涂层,利用CO2高温高压腐蚀试验等方法评价其在模拟油田环境下的耐腐蚀性能。试验结果表明：四种涂层的耐腐蚀性能按Ni—P、Ni—Cr—Fe—Ta—Mo—Ti、Zn—Ni和Al—Zn—Si合金涂层的顺序依次减小。