TC4合金表面Y改性铝化物涂层的组织及高温氧化性能北大核心CSCD

为提高TC4合金的抗高温氧化性能。采用在900,940和980℃扩散渗2 h的方法在TC4合金表面制备了Y改性的铝化物渗层,并通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪及能谱仪分析了渗层的结构及相组成,研究了渗层在1000℃时的抗氧化性能,讨论了其氧化机制。结果表明:不同温度所制备的渗层主要组成相均为Al3Ti,此外在900℃制备渗层中含有少量的Al23V6,在940,980℃制备渗层中分别检测到了Al2Ti3及Al2Ti相;渗剂中添加Y能够降低涂层的内应力,抑制渗层中裂纹的产生。940℃共渗2 h制备的Y改性Al化物渗层在1000℃氧化50 h后表面形成了致密的Al2O3氧化膜,显著的提高了TC4合金的抗高温氧化性能。     

TC4合金微弧氧化涂层的组织结构与高温氧化行为研究

为了提高TC4合金的高温抗氧化性能,采用微弧氧化方法在NaAlO₂+Na₃PO₄电解液体系中,于钛合金表面制备抗氧化陶瓷涂层。通过XRD、SEM、EDS等方法,表征涂层的相组成和微观结构,用纳米压痕仪测试涂层硬度与弹性模量,并研究了微弧氧化涂层的抗高温氧化及抗热震性能。结果表明：微弧氧化涂层表面多孔,涂层以Al₂TiO₅和金红石型TiO₂相为主。微弧氧化涂层的纳米硬度为(7.8±0.6) GPa,显著高于TC4合金[(4.0±0.2) GPa]。微弧氧化涂层在700℃循环氧化80 h后,单位面积增重仅0.73 mg/cm²,远小于TC4合金的增重(20 mg/cm²),表现出良好的高温抗氧化性能。经700℃热冲击25次后,涂层未出现剥落现象,展现出良好的抗热震性能。由此可见,微弧氧化涂层能有效阻止氧的扩散,显著降低了钛合金基体的氧化速率,改善了钛合金的抗高温氧化性能。     

镍基高温合金Pt/Si共改性铝化物涂层的制备及抗高温氧化性能

为研究Si元素对Pt改性铝化物涂层抗高温氧化性能的影响规律,利用电镀Pt和Al-Si共渗包埋法制备出一种Pt/Si共改性铝化物涂层,对涂层进行了1 000℃恒温氧化试验,并采用XRD、SEM、EDS分析了涂层氧化前后的组织结构。结果表明:在Pt改性铝化物涂层中添加Si元素可以降低涂层表面的孔洞,使涂层更加致密、均匀;2种涂层在1 000℃温度下氧化300 h后均有大量的β-(Ni,Pt)Al相残留,依然具备保护基体的作用;Si元素一方面可以降低涂层与基体的互扩散速率,另一方面却加剧了涂层表面氧化皮的剥落;综合看来Si对Pt改性铝化物涂层的抗高温氧化性能提高效果不明显。     

MAO时间对内燃机用TC4合金表面氧化膜组织和腐蚀性能的影响

采用微弧氧化(MAO)技术在内燃机用TC4合金表面制备氧化膜,实验测试研究其组织以及腐蚀性能,并对TC4合金和N80钢之间发生对偶腐蚀性能分析。研究结果表明:膜内层组织致密,外层多孔疏松,内层和基体之间以凹凸界面相结合。氧化膜中存在锐钛矿与金红石型两种结构的TiO₂,以金红石相为主。当MAO时间增加后,膜厚也明显增大,形成了许多大尺寸孔洞与部分小裂纹。MAO后形成了比TC4合金更高的自腐蚀电位,并且随着氧化时间增加,可以促进试样自腐蚀电位上升。由于MAO膜和N80钢电极偶接后会引起电流密度的显著减小。MAO膜能够显著降低腐蚀速率,提高N80钢耐蚀性。     

TC4合金表面Zr增效硅化物涂层的组织及高温摩擦磨损性能

采用扩散共渗的方法在TC4合金表面制备了Zr增效硅化物涂层, 研究了涂层在600℃时的摩擦磨损性能, 讨论了其磨损机制。结果表明: 所制备的涂层具有多层结构, 由(Ti, X)Si₂ (X代表Zr, Al和V)外层, TiSi中间层和Ti₅Si₄+Ti₅Si₃内层组成; 渗剂中添加Zr能够抑制涂层的生长速率, 有利于降低涂层的内应力, 改善其组织致密性。涂层的硬度明显高于TC4合金, 且由外向内呈梯度降低趋势。高温摩擦磨损试验结果表明, Zr增效硅化物涂层能够为TC4合金提供良好的高温磨损防护; 与GCr15对磨时, 涂层的表面只发生了轻微的磨损, 主要为GCr15在其磨损面的擦涂和一定程度的氧化磨损; 与Al₂O₃球对磨时, 磨损机制为犁削磨损、疲劳磨损、黏着磨损和氧化磨损。     

振动助渗制备45钢表面铝化物涂层及其抗高温氧化性能

为降低渗铝温度以细化晶粒和提高45钢表面的抗高温氧化性能,采用振动助渗在其表面制备纳米结构铝化物涂层。采用X射线衍射仪分析涂层的相组成,采用扫描电子显微镜和原子力显微镜观察涂层的微观组织结构,采用能量色散光谱仪分析涂层微区化学成分,采用划痕仪检测涂层与基体的结合强度。结果表明:铝化物涂层主要由η-Fe_2Al_5和少量θ-FeAl_3相组成,且其具有单层、致密及均匀特性。120min振动助渗下形成的铝化物涂层表面呈现出凹坑和丘陵状两种典型纳米结构区域,且距表面越远,涂层的纳米晶越粗大;垂直加载载荷68N时出现噪声信号,涂层开始发生破损;涂层抗氧化试验中的氧化增重量和剥落量仅为未表面涂层处理45钢试样的1/60和1/160,说明铝化物涂层显著增强了45钢表面抗高温氧化的能力。     

MAO时间对内燃机用TC4合金表面氧化膜组织和腐蚀性能的影响北大核心CSCD

采用微弧氧化(MAO)技术在内燃机用TC4合金表面制备氧化膜,实验测试研究其组织以及腐蚀性能,并对TC4合金和N80钢之间发生对偶腐蚀性能分析。研究结果表明:膜内层组织致密,外层多孔疏松,内层和基体之间以凹凸界面相结合。氧化膜中存在锐钛矿与金红石型两种结构的TiO2,以金红石相为主。当MAO时间增加后,膜厚也明显增大,形成了许多大尺寸孔洞与部分小裂纹。MAO后形成了比TC4合金更高的自腐蚀电位,并且随着氧化时间增加,可以促进试样自腐蚀电位上升。由于MAO膜和N80钢电极偶接后会引起电流密度的显著减小。MAO膜能够显著降低腐蚀速率,提高N80钢耐蚀性。     

高温合金表面激光熔敷热障涂层组织结构与氧化性能

采用5KW连续CO2激光器对Ni基高温合金上二次重熔NiCoCrAlY和ZrO2陶瓷层进行了研究。结果表明，激光快速熔化和凝固获得定向外延生长，紧密堆积的柱状晶氧化锆陶瓷层。NiCoCrAlY结合层与柱状晶之间存在氧化铝层，保证了柱状晶与NiCoCrAlY层的联结。扫描电镜和电子探针联合分析发现，氧化锆层与NiCoCrAlY结合层，结合层与基体间均为冶金结合，采用化学改性氧化锆消除了涂层裂纹。高温氧化性能测试得出激光重熔试样氧化动力学近似地遵守物线速度方程，在1200℃，空气下激光熔敷TBCs抗氧化性明显高于等离子喷涂TBC。     

用微弧氧化法在TC4合金表面制备含钙、铝、磷陶瓷膜陶瓷膜

为提高钛合金的耐海水和生物腐蚀性能,在其表面用微弧氧化法生长一层含钙、铝、磷元素的陶瓷膜.经XRD、能谱、扫描电镜和电子探针测试,发现在钛基体上生长了一层厚约为1 5μm的均匀致密的陶瓷膜,膜中存在磷和铝的晶态,钙以非晶态存在,钙、铝、磷之比约为2:3:4;通过循环伏安测试,发现有陶瓷膜层的钛合金的耐腐蚀能力明显增强.     

TC4合金表面激光原位合成Ti／TiC生物涂层的组织结构及性能

为了提高医用TC4合金的耐磨性能,在其表面预置石墨粉,激光原位合成了Ti／TiC复合涂层,并分析了涂层的组织结构、显微硬度、耐磨性、耐蚀性及生物相容性。结果表明：涂层无气孔、裂纹等缺陷,组织为树枝晶状,显微硬度和耐磨性能较基材分别提高1倍和4．35倍,且耐蚀性及生物相容性较喷砂处理的医用TC4合金基材明显提高。     

改性元素对镍基合金表面铝化物涂层组织和性能的影响

单一铝化物涂层存在抗高温氧化性能及抗高温热腐蚀性能不足等问题,添加改性元素可以改变铝化物涂层的组织成分,添加改性元素通过影响氧化膜的转变与脱落、铝元素和氧元素的扩散,从而影响涂层的抗氧化性以及抗热腐蚀性能,改变涂层的力学性能。梳理了近年来有关改性元素对铝化物涂层的组织结构、抗氧化性能、抗热腐蚀性能以及力学性能的影响的相关研究,展望了未来镍基合金上改性铝化物涂层的发展方向。     

TC4钛合金表面激光熔覆NiCrCoAlY-Cr3C2复合涂层的摩擦和高温抗氧化性能

为了提高TC4 钛合金表面摩擦磨损和高温抗氧化性能,以 NiCrCoAlY+20%(质量分数)Cr3 C2 混合粉末作为熔覆粉末,采用激光熔覆技术在TC4 钛合金表面制备NiCrCoAlY-Cr3 C2 复合涂层,利用OM,SEM,XRD,EDS等分析涂层的显微组织和物相组成;采用 HXD-1 000TB 显微硬度计测量涂层显微硬度;采用 MMG-500 三体磨损试验机与 WS-G1 50 智能马弗炉对涂层和基体进行摩擦磨损及高温抗氧化实验.结果表明:利用激光熔覆技术在 TC4 钛合金表面可以制备形貌良好、无裂纹和气孔等缺陷的复合涂层.熔覆区显微组织结构致密,多为针状晶和树枝晶;结合区的显微组织主要由平面晶、胞状晶和树枝晶组成,生成了多种可提高耐磨性和高温抗氧化性的碳化物、氧化物和金属间化合物.复合涂层的最高显微硬度为 1344HV,约为钛合金基体 350HV的 3.8 倍;复合涂层的摩擦因数为0.2～0.3,较钛合金基体的摩擦因数0.6～0.7 明显下降;相同条件下复合涂层的磨损失重为0.00060 g,是钛合金基体磨损失重 0.06508 g 的0.9%;恒温 850 ℃氧化 100 h后复合涂层氧化增重为 6.01 mg·cm－2 ,约为钛合金基体氧化增重 25.10 mg·cm－2的24%.激光熔覆技术有效改善了TC4 钛合金表面的摩擦磨损和高温抗氧化性能.     

钴基高温合金铝化物涂层的高温氧化行为研究

本文采用化学气相沉积的工艺方法在钴基高温合金上制备了铝化物涂层,研究了所得典型铝化物涂层在静态空气中的高温氧化动力学规律。用XRD、SEM、EDS等方法分析了DZ40M铝化物涂层的组织结构及氧化产物的演变变化,DZ40M高温合金扩散型铝化物涂层在1050℃条件下氧化主要生成α-Al2O3保护膜,提高了DZ40M合金的抗氧化性能。经1050℃静态氧化150 h后,大量CoAl相转化为α-Co相,到500 h时CoAl涂层消失殆尽。     

锆合金表面镀Cr/TiAlN涂层的抗高温水蒸气氧化性能研究

利用多弧离子镀技术在Zr-4合金表面制备了Cr+TiAlN复合涂层。采用多种分析手段研究了涂层在1200℃高温水蒸气环境下的抗氧化性能。利用X射线衍射分析涂层的物相成分;利用扫描电镜观察涂层表面的微观形貌;利用能谱对涂层元素种类与含量进行分析;采用自动划痕仪对涂层的力学性能进行检测。结果表明:多弧离子镀膜层表面均匀平整、致密度大, 但存在一定数量的微孔洞及大颗粒。镀有Cr/TiAlN涂层试样的氧化速率远低于原始锆合金的氧化速率, 抗高温水蒸气氧化性能优于原始Zr-4合金, 且单位面积的氧化增重量仅为原始Zr-4合金的36%。划痕实验结果表明, 膜基结合力为26 N, 膜基结合性能良好。     

TiAl合金表面Si-Al-Y共渗层的组织及高温抗氧化性能

通过在1050℃下Si-Al-Y扩散共渗0~4 h在TiAl合金表面制备了Al、Y改性的硅化物抗氧化渗层, 分析了共渗层的结构及相组成, 并对其组织形成机理及高温抗氧化性能进行了研究。结果表明: 1050℃共渗4 h所制备的共渗层具有多层结构, 由外向内依次为TiSi₂外层、(Ti,X)₅Si₄及(Ti,X)₅Si₃(X表示Nb, Cr)中间层、TiAl₂和γ-TiAl内层及富Al的过渡层, 其中Y元素主要富集于共渗层的外层和中间层。不同时间共渗的结果表明, Si-Al-Y共渗层的形成是一个在基体表面先沉积Al, 后沉积Si的有序过程。经1000℃高温氧化20 h后共渗层表面形成了由TiO₂外层及SiO₂·Al₂O₃次外层组成的致密氧化膜; Y的氧化物主要存在于氧化膜与残余共渗层的界面处, 能够有效地增强膜层的附着力。     

镍基高温合金上钯改性铝化物涂层的研究进展

钯改性铝化物涂层能提高铝化物涂层的抗高温氧化和耐热腐蚀性能,Pd元素的加入使NiAl相的高温稳定性更强,并能抑制部分基体合金元素向外扩散.与目前常用的铂改性铝化物涂层相比,钯改性铝化物涂层不会出现脆性相,通过工艺控制涂层中钯的浓度,涂层的力学性能不会受到钯的影响.综述了钯改性铝化物涂层的制备方法、结构、钯元素对涂层性能的影响及可能的形成机理,并展望了钯改性铝化物涂层的未来发展方向.     

纳米陶瓷微米高温合金复合涂层组织与性能

采用溶胶-凝胶化学包覆法制备纳米陶瓷微米高温合金复合粉末,用HVOF喷涂技术制备了复合涂层,采用SEM观察和摩擦磨损实验分析了复合粉末和复合涂层的组织和性能.研究表明:复合粉末是以纳米陶瓷为外壳包覆微米级高温合金颗粒核心的核壳式结构;陶瓷壳在喷涂过程中形成液相与高温合金液相熔合,烧结成致密陶瓷相,部分陶瓷在冷却过程中析出结晶体;复合涂层与基体的结合强度为59.2 MPa,摩擦系数为0.766,磨损率比纯高温合金涂层降低了32%.     

抗高温氧化合金的研究进展

首先指出高温氧化的一般概念，然后全面介绍了抗高温氧化合金设计的现状，并对各种抗高温氧化的途径进行了详细的分析，最后对其未来发展方向进行了展望。     

SiC纳米颗粒对TC4钛合金微弧氧化涂层组织结构及耐蚀性能的影响

在基础电解液中加入SiC纳米颗粒,利用微弧氧化技术在TC4钛合金表面制备微弧氧化陶瓷涂层,研究纳米颗粒的添加对微弧氧化涂层组织结构及耐蚀性能的影响。结果表明:550,600V及650V条件下,基础电解液中SiC的加入,使TC4微弧氧化涂层的厚度由9.2,12.8μm和12.4μm分别增大到12.0,14.9μm和20.0μm。随着电压的升高,微弧氧化涂层的表面粗糙度逐渐增大,分别为2.65, 3.34μm和3.61μm。SiC的加入有效抑制微弧氧化涂层表面裂纹的产生,增加涂层厚度从而降低涂层的阳极电流密度,提高微弧氧化涂层的耐蚀性能。微弧氧化涂层增加了TC4的开路电位及自腐蚀电位。     

FeCrAl-ODS合金的高温水蒸气氧化行为

目前有关FeCrAl-ODS钢在高温水蒸汽下的氧化过程中氧化膜结构的演变少有分析研究.以FeCrAl-ODS合金为研究对象,采用XRD、SEM、EPMA、EDS等分析手段,在700～1100℃条件下开展了高温水蒸气氧化试验,从氧化动力学和氧化层结构形貌、物相、成分等方面研究了其高温水蒸气氧化行为.研究结果表明:在700...