溶胶-凝胶复合料浆热压滤法制备Al2O3-ZrO2-Y2O3复合涂层

在Fe-18Cr-8Ni不锈钢表面涂覆由纳米α-Al2O3颗粒、微米ZrO2-8wt%Y2O3(YSZ)颗粒和Al(OH)3-Y(OH)3溶胶-凝胶(sol-gel)组成的复合料浆层,采用热压滤法制备Al2O3-ZrO2-Y2O3复合涂层.为了匹配陶瓷涂层和金属基体间的热膨胀系数,采用sol-gel法在两者之间施加一层ZrO2-8wt%Y2O3过渡层.SEM分析结果表明,获得的陶瓷涂层厚度大于30μm,无裂纹.XRD分析结果表明,该陶瓷涂层主要由t-Zr0.92Y0.08O1.96和α-Al2O3以及少量t-ZrO2和γ-Al2O3相组成.900℃高温氧化实验结果表明,Al2O3-ZrO2-Y2O3复合涂层能够有效提高Fe-18Cr-8Ni基体的抗高温氧化和抗剥落性能.     

γ-TiAl表面NiCrAlY/Al复合涂层的高温氧化行为

采用磁控溅射和电弧离子镀技术在γ-TiAl合金表面制备NiCrAlY/Al复合涂层,研究了复合涂层对提高γ-TiAl合金抗高温氧化性能的作用机理。经950℃恒温氧化100 h后,涂层表面未发现裂纹和脱落,涂层试样氧化增重值较基体大幅减小。对氧化层进行了SEM、EDS和XRD分析,结果表明无保护涂层的基体γ-TiAl合金表层疏松多孔,无法抵抗高温环境下氧气对基体合金的侵蚀。复合涂层表面的NiCrAlY镀层在氧化过程中形成了Cr2O3,α-Al2O3和β-NiAl相组成的致密防护涂层,阻隔了氧气与基体的接触,中间的Al层为表层持续生成Al2O3提供了Al源。NiCrAlY/Al复合涂层显著提高了基体在950℃下的抗高温氧化性能。     

α-Al2O3/YSZ复合陶瓷涂层的抗高温氧化性能

采用在溶胶-凝胶复合陶瓷粉体悬浮液中电泳沉积以及热压滤和微波烧结技术,在1Cr13不锈钢基体上制备出了α-Al2O3/YSZ(YSZ为5 wt%Y2O3部分稳定的ZrO2)复合陶瓷涂层,并对其抗高温氧化性能进行了研究.结果表明,该涂层结构致密无微裂纹,呈现纳米α-Al2O3包覆YSZ颗粒的复合结构.900℃循环氧化实验结果表明,该复合陶瓷涂层具有优异的抗高温氧化和抗剥落性能.这种特性可归因于α-Al2O3包覆YSZ颗粒结构对氧扩散的阻碍作用以及对涂层强度和断裂韧性的增强作用.     

溶胶-凝胶法制备Al2O3-ZrO2微叠涂层及其抗高温氧化行为

采用溶胶-凝胶(sol-gel)法在不锈钢表面制备Al2O3-ZrO2微叠涂层.微观组织形貌表明,涂层表面平整,厚度均匀,经过8次提拉及后续热处理获得的总厚度约为150 nm.高温氧化结果表明,所制备的Al2O3-ZrO2微叠涂层能够结合ZrO2涂层与金属基体热匹配性能好以及Al2O3涂层的氧扩散系数低的优点,表现出比二者更好的综合抗高温氧化及抗剥落性能.此外,Al2O3层和ZrO2层的排列组合模式对Al2O3-ZrO2微叠涂层的抗高温氧化性能也产生一定的影响,对于总层数和组分层数相同的体系,相邻氧阻挡层的厚度越大,微叠涂层的抗高温氧化性能越好.     

复合溶胶-凝胶法制备TiAl合金表面防护涂层

采用复合溶胶-凝胶法在γ-TiAl合金表面制备一种致密均匀的新型复合陶瓷涂层.通过1 000 ℃等温氧化和循环氧化实验研究涂层对γ-TiAl基体高温氧化行为的影响,并初步探讨涂层的抗氧化机制,利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)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:涂层对TiAl基体具有良好的高温防护作用,能显著降低TiAl合金的高温氧化速率;涂层氧化产物Y3Al5O12和Y2(Ti2O7)的热膨胀系数与TiAl基体的非常接近,提高涂层和基体之间的相容性,从而避免涂层在氧化过程中的剥落.BSE和EDS分析表明,在涂层与基体界面处形成一层致密的Al2O3保护膜,有效地防止合金基体的高温氧化.     

TiAl合金表面机械研磨渗铝涂层的制备及高温性能

利用机械研磨渗在TiAl合金表面制备了铝化物涂层。在600℃经过150 min的振动处理后,TiAl合金表面形成了约为30μm的涂层。该涂层均匀致密,Al和Ti元素沿涂层均匀分布。XRD分析表明该涂层的相结构为Al3 Ti相。在900℃下,经过300 h的循环氧化后,该铝化物涂层表面形成了一层连续均匀的Al2 O3膜,表现出良好的抗氧化和抗剥落性能。相比之下,TiAl合金空白样表面形成了分层结构的氧化层,主要由Al2O3和TiO2混合氧化物组成,因此表现出较差的高温性能。     

Al_2O_3和Y_2O_3改性的渗铬涂层循环氧化性能

采用在Ni基上分别电镀Ni-Al2O3复合涂层,单Ni镀层和Ni-Y2O3复合涂层+1100℃扩散渗铬3 h的方法,制备了3种渗铬涂层,并对其进行循环氧化实验。SEM分析表明:与Y2O3微米粒子相比,Al2O3纳米颗粒更加均匀分布在Ni纳米晶中,而且抑制了渗铬过程中涂层晶粒的长大。氧化实验表明:与普通渗铬涂层相比,Al2O3改性的渗铬涂层所具有的细晶结构促进了氧化初期保护性Cr2O3氧化膜的快速形成,随后涂层晶界处Al2O3抑制了Cr的外扩散,降低了氧化速度并提高涂层的抗剥落性能;微米Y2O3粒子通过溶解和重新析出来抑制渗层晶粒长大,且具有稀土活性元素的效应,从而提高渗层的抗循环氧化性能。     

发动机排气门新型抗高温氧化涂层研究

目的提高排气门材料21-4N合金的抗高温氧化腐蚀性能和抗开裂剥落性能,提高排气门的服役性能,延长使用寿命。方法利用两步循环喷雾热解技术在21-4N合金表面制备(Al_2O_3-Y_2O_3)/YSZ层状陶瓷复合涂层,通过扫描电镜和能谱对涂层形貌和成分进行分析,通过循环氧化腐蚀实验评价涂层的抗高温氧化腐蚀性能和抗开裂剥落性能,通过划痕测试来评价涂层的结合强度。结果该层状复合涂层厚度均一、结构致密清晰,在900℃高温循环氧化100 h的实验中,该涂层样品的质量增加量和剥落量分别为0.3025和0.06 mg/cm~2,远低于无涂层21-4N合金的质量增加量和剥落量,具有优异的耐高温氧化腐蚀性能。该复合涂层的膜基结合力达到40 N,远高于21-4N合金表面氧化膜的结合力,能够满足排气门实际应用工况要求。结论采用两步循环喷雾热解技术在21-4N合金表面制备的(Al_2O_3-Y_2O_3)/YSZ层状复合涂层,能够有效提高排气门材料的抗高温氧化腐蚀性能,并具有优异的结合力。     

高温合金表面激光熔覆MoSi_2/Al复合涂层的组织结构和性能

为了制备陶瓷基复合涂层,采用CO2激光器在GH586表面激光熔覆Mo Si2/Al复合涂层,研究了熔覆层的组织结构、显微硬度,并进行了1050℃下的抗高温氧化试验。结果表明,熔覆层剖面中热影响区、结合区、熔覆区分布较为明显,在其他条件不变时,随着Al含量的增加,熔覆层显微硬度逐渐降低,复合涂层硬度最高为920 HV,熔覆层抗氧化性能逐渐增强,这是由于氧化膜中Al2O3含量逐渐增多。而与基体相比,熔覆层氧化膜更为致密,抗剥落能力增强,高温抗氧化性能明显提高。     

等离子喷涂 NiCoCrAlY / Al2 O3 高温固体润滑耐磨涂层的抗氧化性能研究

目的研究等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3高温固体润滑耐磨涂层在850℃时的高温抗氧化性能和抗氧化机理。方法采用喷雾造粒、化工冶金包覆技术制备NiCoCrAlY/Al2O3复合粉体,并采用等离子喷涂技术在45#钢表面制备NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层。采用SEM和XRD研究粉体和涂层的显微结构和物相组成,并采用马弗炉研究复合涂层在850℃的恒温氧化动力学曲线,通过研究氧化96 h以后涂层表面的组织形貌,探讨NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层的抗氧化机理。结果 NiCoCrAlY合金层均匀致密地包覆在Al2O3颗粒的表面,包覆层厚度约为3~5μm。复合粉体的主要组成为Al2O3相和NiCoCrAlY合金相,没有其他杂质相的存在。等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层氧化动力学曲线分为大斜率直线、抛物线和系数几乎为0的抛物线等3个阶段。氧化96 h以后,涂层的氧化质量增量为4.9 mg/cm2左右,表面形成了一层连续的氧化物保护膜,经EDX分析,氧化膜层主要由Al,O,Cr和Ni组成。结论等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层具有良好的高温抗氧化性能,涂层中Ni,Cr,Al的氧化以及硬质相Al2O3的加入是涂层抗氧化的主要原因。     

Al2O3/Au Composite Coating on Stainless Steel Prepared by Electro-deposition

Tritium permeation barriers on stainless steels are required in fusion technology in order to reduce the tritium permeation rate through the structural material into the cooling water system.Preparation of tritium permeation barrier Al2O3 is an important way to solve the problem of leakage of tritium permeation.It is worth to note that the noble Au is an excellent barrier of hydrogen dissolution.Al2O3/Au composite coating was designed for potential tritium permeation barrier on stainless steel.The alternation coatings have been prepared by electrochemical deposition method.The processing parameters and subsequent sinter temperature for composite coatings were optimized.The oxidation resistance of the coating has been tested.A hydrogen diffusion test simulating tritium permeation has been conducted to compare the sample with and without coating.Microstructure was examined by scanning electron microcopy(SEM).The results showed Al2O3/Au multi-alternation coatings can be prepared on the surface of stainless steel at the case of controlling processing well.The coatings have the characteristic of high temperature oxidation resistance and good hydrogen permeability barrier.The tritium permeation should be study further.     

稀土掺杂Gd2 O3对YSZ/（Ni，Al）热障涂层组织与性能的影响

目的提高YSZ/(Ni,Al)复合涂层与基体的结合强度和抗高温氧化性。方法采用电泳沉积的方法,在Inconel 600高温合金表面上沉积YSZ/(Ni,Al)复合涂层和掺杂稀土Gd2O3-YSZ/(Ni,Al)(简称G-YSZ/(Al,Ni))复合涂层,后进行真空烧结,然后对制备好的热障复合涂层进行划痕实验和等温循环氧化实验。通过对样品进行等温循环氧化实验,获取不同氧化时间段的复合涂层样品,并采用SEM和XRD对复合涂层组织和形貌进行分析。结果在1100℃等温氧化过程中,未掺杂稀土元素的氧化增重速率为0.0057 mg/mm2,而掺杂钆元素的氧化速率为0.0049 mg/mm2,氧化增重速率比未掺杂稀土YSZ/(Ni,Al)复合涂层的低。G-YSZ/(Ni,Al)热障复合涂层在等温氧化过程中颗粒长大较小、裂纹少、表面更加致密。真空烧结后的YSZ/(Al,Ni)复合涂层和G-YSZ/(Al,Ni)复合涂层与基体的结合强度约为4.0 N,氧化100 h后,掺杂稀土的G-YSZ/(Al,Ni)复合涂层结合强度为3.5 N,未掺杂稀土的YSZ/(Al,Ni)复合涂层与基体的结合强度为2.6 N。G-YSZ/(Ni,Al)热障复合涂层中存在Gd2Zr2O7相和稳定的Ni Al2O4相,Gd2Zr2O7相具有良好的稳定性以及耐高温氧化。结论掺杂稀土氧化钆的G-YSZ/(Al,Ni)涂层的抗高温氧化性能显著提高。在等温氧化过程中,掺杂稀土元素的G-YSZ/(Al,Ni)复合涂层,其颗粒趋向于均匀化,裂纹明显变少,使得涂层更加致密,表面更加平整。等温氧化100 h后,掺杂了稀土氧化钆的G-YSZ/(Al,Ni)复合涂层基体之间具有更好的结合力,抗剥落性和服役寿命较好。     

Al2O3对等离子喷涂Cr2O3/TiO2/Al2O3/SiO2复合陶瓷涂层性能影响研究

目的研究Al_2O_3添加量对Cr_2O_3/TiO_2/Al_2O_3/SiO_2四元复合陶瓷涂层性能的影响。方法采用等离子喷涂技术在油气管道X80管线钢基体表面制备出具有不同Al_2O_3含量的四元复合陶瓷涂层。另外,为探究基体温度对涂层性能的影响,所有涂层均在等离子喷枪预热及室温的两种基体上制备。所制涂层的气孔率、硬度、结合力及电化学腐蚀性能分别采用煮沸称重法、维氏硬度计、划痕仪、电化学工作站进行检测,并用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)分析不同Al_2O_3含量涂层的物相组成和形貌特征,研究Al_2O_3含量对涂层各性能的影响。结果随着Al_2O_3含量的增加,Cr_2O_3/TiO_2/Al_2O_3/SiO_2四元复合陶瓷涂层的气孔率呈现先降低后增加的趋势,相对应的四元复合陶瓷涂层的结合力、维氏硬度则先增加后降低。当Al_2O_3质量分数为60%时,四元复合陶瓷涂层的性能最优,气孔率为3.6%,硬度为824.6HV,结合力为53.8N。电化学腐蚀测试表明,Al_2O_3能增强涂层的耐腐蚀性能,Al_2O_3质量分数为60%时,涂层自腐蚀电位最高,为-0.28 V。另外,在基体预热和不预热条件下,所制涂层性能随Al_2O_3含量的变化一致,但是基体预热比不预热更有利于涂层性能的提高。结论 Al_2O_3的添加不仅能够有效降低涂层Cr含量,还能显著提升四元复合陶瓷涂层的各项性能,特别是耐腐蚀性。此外,等离子喷涂前对基体进行预热,有利于涂层性能提高。     

High temperature oxidation behaviour of a TiAl-Al2O3 intermetallic matrix composite

A TiAl-based intermetallic matrix composite has been produced through sintering of mechanically milled Al/TiO₂ composite powder. The composite contains 42-50 vol.% of α-Al₂O₃ as the particulate reinforcement phase. Oxidation experiments were carried out at 800-900 °C in air up to 500 h to evaluate its oxidation and scale spallation resistance. A cast Ti-50at.%Al alloy was also tested for comparison. The composite samples showed much lower oxidation mass gain than the cast alloy under all testing conditions. Moreover, the composite samples exhibited extremely strong scale spallation resistance. Spallation could never be recorded and observed even under long-time intensive cyclic oxidation exposure. Based on the kinetic and microstructural studies, the mechanisms for the improved oxidation and spallation resistance are discussed.     

Improvement in the Oxidation Resistance of Tungsten by Sol-Gel Derived Al2O3 Coating

An Al2O3 coating was prepared from aluminum isopropoxide as precursor on tungsten substrate.The dependences of crystalline and phase in Al2O3 coating on temperature were studied.The results show the coatings being compact,uniform and crack-free can be obtained by suitable experiment.The main phase of coating is α-Al2O3.Compared to the uncoated specimens,the ones with coatings synthesized by sol-gel process provide excellent oxidation resistance at high temperature.     

Self-propagating High-temperature Synthesis of Al2O3-TiB2 Coatings by Aluminothermic Reactions

The Al2O3-TiB2 coatings were fabricated on Q235 steel by self-propagating high-temperature synthesis(SHS)process using aluminothermic reactions with aluminum,titania,boron oxide and ferric oxide powders.The effect of the content of excessive aluminum in the reactants on Al2O3-TiB2 coatings was studied when only Al-TiO2-B2O3 system was used for preparation of the coatings.The results indicate that the combustion reaction cannot occur when excessive aluminum is over 40wt%and the coating has good quality when excessive aluminum is 20wt%.In order to improve the bonding of the coating and substrate and optimize the ratio of Al2O3/TiB2,composite reaction systems Al-TiO2-B2O3 and Al-Fe2O3 were used for the preparation of Al2O3-TiB2 coatings.The XRD result shows that the coatings contain FeAl intermetallic compound which can improve efficiently the interface bonding of the coating and substrate.The percentage of Al-Fe2O3 system in reactants has only a small effect on the hardness of Al2O3-TiB2 coating,which is about 22000 MPa(Hv),but has an obvious effect on the morphology and interface bonding of the coatings.     

摩擦喷射纳米Al2O3/Ni复合镀层的组织形貌及其性能研究

采用摩擦喷射电沉积工艺制备了纳米Al2O3／Ni复合镀层，考察了该镀层的表面和断面形貌，并对镀层性能进行了测试分析。研究表明，摩擦喷射纳米Al2O3／Ni复合镀层表面较为平整，镀层与基体结合紧密。一次性镀覆厚度达到1．40mm，远高于电刷镀纳米Al2O3／Ni复合镀层（0．35mm），镀层硬度达到650HV。在试验条件下，该镀层的耐磨性是摩擦喷射Ni镀层的1．44倍，是纳米Al2O3／Ni刷镀层的1．15倍，摩擦因数也低于摩擦喷射Ni镀层和电刷镀纳米Al2O3／Ni复合镀层。     

氟钛酸钾添加对铝镁复合板微弧氧化涂层结构及耐蚀性的影响

为研究氟钛酸钾(K₂TiF₆)添加对Al-Mg复合板微弧氧化涂层结构和耐腐蚀性能的影响,在硅酸盐-氢氧化钠电解液体系中加入不同浓度的氟钛酸钾(0、1、2和3 g·L^-1),利用微弧氧化技术(MAO)在Al-Mg复合板表面制备陶瓷氧化物涂层。通过SEM、XRD、EDS和电化学工作站等对制备陶瓷氧化物涂层显微组织、相组成、形貌及耐蚀性能进行表征。添加K₂TiF₆后,Al-Mg复合板Al侧的涂层厚度、表面孔隙率和表面粗糙度随K₂TiF₆浓度的增加呈下降的趋势(24.2～18.4μm、6.8%～5.3%、3.55～2.23),Mg侧涂层呈上升趋势(21.0～26.6μm、3.6%～5.3%,3.35～4.33),此外涂层中的Ti和F元素含量增加,各样品的耐蚀性均有所提高。添加K₂TiF₆为2 g·L^-1时,两侧涂层的耐蚀性最好,其中R_t均比未添加的样品增加...     

Ni-P/Al2O3化学复合镀工艺研究

采用正交设计法对Ni-P/Al2O3化学复合镀工艺进行了优化。研究了镀液成分，工艺参数对复合镀层厚度，显微硬度，耐蚀性，耐磨性的影响，结果表明，Ni-P/Al2O3化学复合镀层的显微硬度，耐磨性优于Ni-P化学镀层的，弥散分布的Al2O3颗粒能显著减缓复合镀层在较高温度下的软化趋势。