金属连接体表面Y改性NiFe_2O_4尖晶石涂层的制备与性能

通过柠檬酸-硝酸盐法制备了Y掺杂的NiFe_2O_4尖晶石粉末,采用电泳沉积法在SUS 430铁素体不锈钢连接体上制备了Y改性的NiFe_2O_4尖晶石涂层。采用XRD和SEM分析了粉末和涂层的物相构成与组织形貌;采用循环氧化实验和"四探针"法测试了涂层的高温抗氧化性能和导电性能。结果表明,当Y的掺杂量为0.05 mol·L~(-1)时,可获得物相结构稳定、结晶度良好的NiFe_2O_4尖晶石粉末;所制备的Y改性NiFe_2O_4尖晶石涂层保护合金在800℃循环氧化168 h后,氧化速率常数Kw为7.55×10~(-4)mg~2·cm~(-4)·h~(-1),面比电阻值ASR为15.4 mΩ·cm~2。     

超音速大气等离子喷涂TiB_2-SiC涂层的抗氧化性及耐熔盐腐蚀性能（英文）

采用超音速大气等离子喷涂制备全包覆TiB_2-SiC涂层,研究了TiB_2-SiC涂层在400和800℃的氧化性能,并探究其氧化机理。对TiB_2-SiC涂层在900℃下的抗铝熔盐腐蚀性能进行研究,并探讨其耐熔盐腐蚀机理。结果表明,超音速大气等离子喷涂制备的TiB_2-SiC涂层具有良好的抗氧化性,在400℃的氧化速率常数为1.92×10~(-5) mg~2·cm~(-4)·s~(-1),在800℃的氧化速率常数为1.82×10~(-4) mg~2·cm~(-4)·s~(-1)。超音速大气等离子喷涂制备的TiB_2-SiC涂层在900℃下具有良好的抗熔盐腐蚀性能,熔盐腐蚀后TiB_2-SiC涂层都保持致密结构,未发生涂层的开裂及剥落。     

两种NiCrAIY涂层1050℃恒温抗氧化性能

用低压等离子喷涂(LPPS)和爆炸喷涂(DS)方法,在镍基单晶高温合金上制备NiCrAlY涂层.涂层在1050℃恒温氧化300 h,借助XRD、SEM和EDS,对涂层表面氧化膜进行分析,检测其恒温抗氧化能力.结果表明两种涂层表面均能形成Al2O3保护膜,二者的氧化动力学曲线均符合抛物线规律.DS涂层的微孔内含残留气体,涂层内氧化严重,氧化增重大,氧化速率常数近似LPPS涂层的二倍.氧化300 h后,DS涂层表面边角处氧化膜有少量剥落,而LPPS涂层保持完好,只在个别突起处有微小开裂.     

等离子喷涂制备MoSi_2-CoNiCrAlY复合涂层的高温氧化行为

以高能球磨法制备的纳米MoSi_2-CoNiCrAlY复合粉末为喷涂材料,利用等离子喷涂技术在GH4169合金表面沉积了MoSi_2-CoNiCrAlY复合涂层,并研究了GH4169基材和复合涂层合金试样在900℃静态大气环境下的循环氧化行为。结果表明:复合涂层表现出较好的抗高温氧化性能,其氧化速率仅为1.23×10~(-7)mg~2·cm~(-4)·s~(-1),这归因于MoSi_2在氧化早期形成了SiO_2相,可以自封氧化膜。氧化后期SiO_2的脱落,Mo_5Si_3相的再次氧化生成MoO_3和MoO_2气相,以及MoSi_2的内氧化直接气化,会降低涂层的抗氧化性能。     

两种NiCrAlY涂层1050℃恒温抗氧化性能

用低压等离子喷涂（LPPS）和爆炸喷涂（DS）方法，在镍基单晶高温合金上制备NiCrAlY涂层。涂层在1050℃恒温氧化300h，借助XRD、SEM和EDS，对涂层表面氧化膜进行分析，检测其恒温抗氧化能力。结果表明两种涂层表面均能形成Al2O3保护膜，二者的氧化动力学曲线均符合抛物线规律。DS涂层的微孔内含残留气体，涂层内氧化严重，氧化增重大，氧化速率常数近似LPPS涂层的二倍。氧化300h后，DS涂层表面边角处氧化膜有少量剥落，而LPPS涂层保持完好，只在个别突起处有微小开裂。     

等离子喷涂-物理气相沉积7YSZ热障涂层的高温氧化行为

以纳米团聚烧结的ZrO2-7%Y2O3(7YSZ)粉末为原料,采用等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)工艺及大气等离子喷涂工艺(APS)在镍基高温合金表面制备了柱状热障涂层(C-TBC)和层状热障涂层(L-TBC),并进行1 000℃的恒温氧化试验,采用X射线衍射仪、扫描电镜、电子探针、能谱分析等检测手段表征热障涂层的微观结构和高温氧化行为。结果表明:C-TBC涂层在氧化初始阶段快速生成TGO层,氧化50h后TGO层生长速率减慢,氧化动力学曲线符合五次方抛物线规律,而L-TBC涂层氧化动力学曲线符合常规二次方抛物线规律。C-TBC涂层氧化速度快于L-TBC涂层,但抗氧化剥落性能优于L-TBC涂层。     

包埋工艺对钼表面Si-B-Y复合涂层氧化行为的影响

在纯钼基体表面分别采用共渗包埋法和两步包埋法两种工艺制备了Si-B-Y复合涂层。采用XRD和SEM分析了两种包埋工艺制备的Si-B-Y复合涂层的物相组成及截面形貌;评价了涂层在1150℃大气环境下的循环抗氧化性能。结果表明:两种包埋工艺制备的Si-B-Y复合涂层与基体结合紧密,且两步包埋工艺制备的涂层更加致密;经1150℃循环氧化275 h后,两步包埋法制备的涂层孔洞层厚约10μm,仅为共渗涂层孔洞层厚的1/5,具有良好的抗热震性能;两种复合涂层在1150℃循环氧化前105 h过程中均遵循抛物线氧化规律,其中两步包埋法制备的Si-B-Y复合涂层的氧化速率常数为1.20×10~(-4)mg~2/(cm~4·h),较共渗包埋涂层(5.60×10~(-4)mg~2/(cm~4·h))低近78%,这说明两步包埋法所得Si-B-Y复合涂层的高温抗氧化性能较共渗包埋法的优异。     

金属连接体涂层材料MnCo_2O_4尖晶石的氧化动力学行为和电性能

采用溶胶-凝胶法在SUS 430合金表面制备Mn Co_2O_4尖晶石涂层,研究在固体氧化物燃料电池(SOFCs)阴极气氛下涂层对于SUS 430合金氧化动力学行为和电性能的效用.利用XRD,EDS和SEM对合金表面氧化物的相结构、表面和截面形貌以及成分进行表征,并采用四探针直流技术测量表面氧化物的面比电阻(ASR).结果表明,涂层合金在750℃空气中氧化1000 h形成2μm氧化物层,其主要由内层Mn-Cr尖晶石和外层掺杂的Mn-Co尖晶石构成;Cr_2O_3和Fe_2O_3的形成受到了抑制.氧化动力学曲线遵循抛物线规律,2段氧化速率常数分别为3.74×10~(-15)g~2/(cm4·s)(0~200 h)和7.06×10~(-15)g~2/(cm4·s)(200~1000 h),与无涂层SUS 430合金相比降低了1个数量级.在600~800℃范围内,氧化物层的ASR介于5.21~22.65 mΩ·cm~2范围内.Mn Co2O4涂层有效地增强了SUS 430合金的抗氧化能力和电性能.     

低温超音速火焰喷涂MCrAlY涂层的高温氧化

采用低温超音速火焰喷涂工艺(LT-HVOF)制备了NiCoCrAlYTa合金涂层,通过静态氧化增量方法绘制氧化动力学曲线并计算氧化速率常数;用XRD、SEM及EDS表征涂层氧化后表面的物相组成、形貌和生成氧化物成分。结果表明:低温超音速火焰喷涂制备的NiCoCrAlYTa涂层在900、1000和1100℃氧化200h后,均达到完全抗氧化级。900℃和1000℃氧化时,涂层表面均形成致密连续的α-Al_2O_3层;1100℃氧化时,氧化产物可分为两层,外层为Cr_2O_3和尖晶石氧化物,内层为α-Al_2O_3。     

高能高速等离子喷涂MCrAlY涂层的抗高温氧化性能

为提高Ni3Al基高温合金IC6的抗高温氧化性能,采用高能高速等离子喷涂设备在其表面制备了MCrAlY涂层,测试了1 000℃高温条件下经300h氧化后涂层的抗氧化性能。结果表明:300h试验后,涂层的单位面积氧化增重为5.584g/m2,氧化速率为0.019g/m2·h,达到了完全抗氧化级。分析认为:高能高速等离子喷涂工艺制备的MCrAlY涂层与基体结合紧密,孔隙、裂纹及氧化物夹杂含量少,有效的阻隔了氧气的扩散通道,使得氧化物的生长缓慢。同时在高温氧化过程中,涂层表面生成了大量的Al2O3膜,阻碍了金属原子与氧原子的扩散,降低了涂层的氧化速率。另外涂层中含有的Y及Y2O3增加了氧化膜的粘附性,对氧元素的扩散具有抑制作用。     

等离子热障涂层不同温度的氧化行为研究

采用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDXS)、图像分析仪等方法研究了典型等离子喷涂热障涂层在不同温度下的恒温氧化行为,探讨了热障涂层内氧化物的形成过程.结果表明,随着温度的升高,氧化速率常数值增加,粘结层中的Al发生贫化,粘结层巾的氧化产物(TGO)层逐渐由氧化铝转变成以Ni、Cr为主的尖晶石类氧化物,热障涂层的氧化速率明显加快,并给出了温度与等离子喷涂热障涂层氧化速度常数之间的定量关系.     

微观组织结构对NiCrAlY涂层抗高温氧化性能的影响

利用低压等离子喷涂(LPPS)和超音速火焰喷涂(HVOF)分别制备出具有两种典型组织的Ni Cr Al Y涂层,分别为层片状组织和粉末颗粒堆积结构。两种涂层的耐高温氧化性能试验在空气条件下进行,1 100℃分别保温5、10和20 h,以及在1 200℃和1 300℃分别保温10 h。结果表明,在1 100℃等温氧化条件下,层片状结构的LPPS涂层的抗高温性能优于颗粒堆积结构的HVOF涂层,并且随着保温时间的增加,氧化增重呈现抛物线形式增长。在1 200℃和1 300℃变温氧化过程中,颗粒堆积结构的HVOF涂层的抗高温氧化性能高于LPPS涂层。     

低压等离子喷涂MCrAlY涂层的高温耐腐蚀性能

针对燃气轮机高温透平叶片在Na、V、S环境的高温熔盐热腐蚀问题,采用低压等离子喷涂NiCoCrAlTaY和CoNiCrAlY涂层,通过组织结构分析和腐蚀试验,对比分析了两种涂层与IN 738高温合金的高温抗熔盐腐蚀性能。结果表明:低压等离子喷涂过程中两种涂层材料的氧化程度较弱。预氧化形成的致密连续的热生长氧化物(TGO)膜可延缓涂层发生腐蚀。随着腐蚀时间延长,预氧化形成的α-Al_2O_3被消耗,并逐渐产生Cr-Ni与Co-Ni等尖晶石氧化物以及硫化物。700℃腐蚀环境中两种涂层的腐蚀速率约为基体的1/10,900℃时约1/7,且NiCoCrAlTaY涂层的抗熔盐腐蚀性能略优于CoNiCrAlY涂层。     

粘结层预处理对PS-PVD沉积7YSZ热障涂层氧化行为的影响

目的提高PS-PVD沉积7YSZ热障涂层的抗高温氧化性能。方法采用等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)分别在未预处理和预处理(抛光+预氧化)的粘结层表面制备了柱状结构7YSZ热障涂层,并在大气环境下测试了柱状结构7YSZ热障涂层的950℃静态高温氧化性能。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、能谱仪对高温氧化过程中的陶瓷层/粘结层界面形貌、TGO层结构演变进行表征。结果粘结层的抛光处理能够降低表面几何受力不均匀部位,抑制陶瓷层/TGO/粘结层界面处微裂纹的产生,同时粘结层的预氧化处理形成的薄而连续的TGO层能有效降低TGO的生长速度,抑制陶瓷层-粘结层之间的元素互扩散。柱状结构7YSZ涂层的高温氧化动力学曲线符合Wagner抛物线规律,粘结层未预处理和预处理的7YSZ热障涂层的氧化速率常数分别为0.101×10~(-12) cm~2/s和0.115×10~(-13) cm~2/s。结论粘结层预处理能有效改善等离子物理气相沉积7YSZ热障涂层的抗氧化性能。     

Ti_2AlN薄膜的抗高温氧化性能

采用多弧离子镀技术和后续的真空退火工艺在06Cr19Ni10不锈钢基体上制备了Ti_2AlN薄膜。重点研究了Ti_2AlN薄膜的抗高温氧化性能,并与TiN薄膜进行对比。分析结果表明:温度低于800℃时,Ti_2AlN薄膜能够保持良好的抗高温氧化性能;TiN和Ti_2AlN的氧化抛物线速率分别约为1.5×10~(-6)mg~2·cm~(-4)·s~(-1)和5×10~(-7)mg2·cm~(-4)·s~(-1),说明Ti_2AlN的抗高温氧化性能优于TiN;与TiN镀层氧化后形成絮状氧化物不同,Ti_2AlN薄膜经高温氧化后表面生成具有致密连续性的Al_2O_3氧化物,进一步提高了Ti_2AlN薄膜的抗高温氧化性能。     

SiC-Al2O3-SiO2复合陶瓷涂层组织结构及抗烧蚀性能研究

目的提高C/C复合材料的抗氧化性能。方法采用大气等离子喷涂在C/C复合材料表面制备SiC-Al_2O_3-SiO_2(SAS)复合陶瓷涂层,并选用氧-乙炔在1500℃对涂层进行抗氧化烧蚀性能考核。利用XRD、SEM、EDS等检测分析手段,对团聚粉末和球化粉体以及烧蚀前后涂层的成分及组织进行检测。结果经过等离子球化处理后,三种粉体流动性为90 s/50 g左右,粉末松装密度为1 g/cm~3左右。与团聚的SiC-Al_2O_3-SiO_2粉体相比,粉末流动性提升了20%左右,松装密度提高了20%,更加适宜等离子喷涂工艺。采用球化处理SiC-Al_2O_3-SiO_2粉体制备得到的涂层组织明显优于采用团聚粉体制备的涂层,涂层致密区域明显增大,内部缺陷数量和尺寸减少。在1500℃烧蚀600s后,SiC-36%Al_2O_3-4%SiO_2涂层具有最佳的抗烧蚀效果,涂层整体完整,质量烧蚀率为1.62×10~(-4) g/s。结论 SiC-Al_2O_3-SiO_2体系解决了等离子喷涂制备SiC涂层过程中沉积率低、SiC分解的问题。SiC-Al_2O_3_-SiO_2涂层具有良好的抗氧化烧蚀效果,烧蚀过程中SiO_2和Al_2O_3形成的莫来石相具有良好的高温稳定性、抗热震性以及较低的热膨胀率和氧扩散率,可以进一步提高涂层的抗氧化烧蚀效果。     

高能高速等离子喷涂NiCoCrAlY涂层抗燃气热腐蚀性能

目的研究NiCoCrAlY涂层抗高温燃气热腐蚀性能。方法采用高能高速等离子喷涂工艺在Ni_3Al基高温合金IC6基体表面制备NiCoCrAlY涂层,测试了涂层与基体间的结合强度以及涂层和IC6基体在900℃高温环境下的抗燃气热腐蚀动力学曲线。并借助扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析燃气热腐蚀试验前后涂层的显微组织和物相结构组成。结果高能高速等离子喷涂工艺制备的NiCoCrAlY涂层致密性高,孔隙率≤3%;涂层与基体结合状态好,平均结合强度达到62 MPa;涂层中氧化物和夹杂含量少。经100 h燃气热腐蚀后,基体和涂层的腐蚀速率分别为8.09 g/(m2·h)和0.50 g/(m~2·h)。结论 NiCoCrAlY涂层显著提高了IC6合金的抗燃气热腐蚀性能。涂层表面生成了以Al_2O_3和Cr_2O_3为主要成分的完整致密的氧化膜,Al_2O_3抗氧化性能好,Cr_2O_3抗腐蚀性能好,在两者共同作用下,腐蚀气氛向涂层内部的侵蚀被有效地阻挡或延缓;同时涂层内孔隙、氧化物夹杂等缺陷含量少,腐蚀气氛的扩散通道被阻隔或延长,降低了腐蚀速率,使得涂层对基体合金起到了很好的保护作用。     

纳米和微米ZrB_2-SiC粉末对涂层高温抗氧化性能的影响

选用纳米团聚粉末和常规微米商用ZrB_2-SiC粉末,利用超音速等离子喷涂在310S耐热不锈钢基体上制备高温抗氧化ZrB_2-SiC复合涂层。采用XRD、SEM、EDS分析涂层组织结构;拉伸法测定涂层结合强度;静态高温氧化法表征涂层抗高温氧化性能。优化了喷涂距离,研究纳米和微米ZrB_2-SiC粉末对涂层形貌、组织结构及性能的影响。结果表明:纳米团聚粉末(n-ZS)涂层表面孔隙和微裂纹较微米商用粉末(m-ZS)涂层大幅减少,涂层更为致密;n-ZS涂层结合强度达到44.6 MPa,较m-ZS涂层提升了约67%;经过1 100℃、50 h的高温氧化试验,n-ZS涂层增重明显低于m-ZS涂层,氧化倾向低,具有更好的高温抗氧化能力。     

喷涂工艺对MoSi2-Al2O3涂层组织与性能的影响

目的在不锈钢表面制备一种可服役于高温富氧环境中的抗高温氧化防护涂层。方法采用MoSi_2-Al_2O_3团聚烧结粉末为喷涂原料,分别利用等离子喷涂和火焰喷涂两种工艺在310S不锈钢表面制备MoSi_2-Al_2O_3抗高温氧化涂层。采用SEM、EDS、XRD和粗糙度测量仪分析涂层的组织结构,使用拉伸法检测涂层的结合强度,采用高温氧化实验表征涂层的抗高温氧化性能。结果等离子喷涂涂层中的粉末熔化程度较火焰喷涂涂层更高,涂层呈现致密的堆叠结构且Si、O元素分布更为均匀。等离子喷涂涂层的结合强度为24.25 MPa,较火焰喷涂涂层提高了约68%。经1200℃高温氧化试验后,火焰喷涂涂层出现粉化,氧化剧烈并发生剥落,而等离子喷涂涂层未出现粉化现象,涂层结构完好。在高温氧化过程中,由于等离子喷涂涂层组织致密,可有效避免涂层粉化,均匀分布的Si元素在涂层氧化过程中更易产生SiO_2并对涂层裂纹进行有效填补,阻碍了氧原子向涂层内部扩散,因此涂层抗高温氧化性优异。结论采用等离子喷涂技术能够在310S不锈钢表面制备出组织结构、结合强度及高温性能更好的MoSi_2-Al_2O_3涂层。     

高温热循环对不同结构YSZ涂层隔热性能的影响

研究了高温热循环对不同结构YSZ涂层隔热性能的影响。结果表明:相对于亚微米YSZ涂层的细密柱晶结构,纳米YSZ涂层内有明显的层状结构和未熔颗粒存在,这利于降低涂层的热导率和提高涂层的隔热性能。在1100℃时,喷涂态的纳米涂层的热导率低于亚微米涂层,其中,SAPS(超音速等离子喷涂)的纳米涂层的热导率最低(1.41W·m~(-1)·K~(-1))。经过7次热循环后,APS(大气等离子喷涂)微米涂层的热导率升至最高(4.91 W·m-1·K-1),而SAPS(超音速等离子喷涂)的纳米涂涂层热导率则降低至0.92 W·m~(-1)·K~(-1)。热循环初期,APS涂层隔热效果均高于SAPS涂层;热循环过程中,SAPS涂层的隔热温度升高,而APS涂层的隔热温度则下降。涂层的热导率与隔热变化趋势保持一致。