炮钢表面电弧离子镀NiCrAlY涂层950℃的高温氧化行为

用电弧离子镀方法在炮钢表面制备NiCrAlY涂层,涂层在空气中950℃恒温氧化100h,借助X-射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪对涂层表面氧化膜进行分析,检测其高温抗氧化能力。结果表明,电弧离子镀NiCrAlY涂层950℃空气中氧化100h后表面形成Al2O3、Fe2O3和NiCr2O4三种氧化物,涂层大大提高了炮钢的高温抗氧化性;涂层中的Ni元素与基体中的Fe元素发生剧烈互扩散而在界面两侧呈均匀梯度分布,Cr元素在界面富集,Al元素在界面与O反应形成较致密的Al2O3氧化层;由于扩散和氧化作用,涂层中的相由原来的β-NiAl、γ'-Ni3Al、γ-Ni与α-Cr变为γ'-Ni3Al、(Ni,Fe)、(Fe,Ni)与α-Cr。     

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.     

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。     

MoSi2和(Mo,W)Si2涂层的宽温域氧化过程

采用包渗法在Mo及Mo?W基体上分别制备MoSi2及(Mo,W)Si2涂层,研究了W掺杂对MoSi2涂层抗氧化性能的影响规律和作用机理。结果表明,W元素固溶到MoSi2涂层中,形成(Mo,W)Si2固溶体,涂层微观结构更加致密化。在1600℃高温下静态氧化,(Mo,W)Si2涂层抗氧化失效时间长达70 h,1200℃下氧化1000 h仍具有良好的防护性能,抗氧化性能大幅提升。加入W元素阻碍了Si元素与基体间的扩散反应,降低了涂层中Si元素的消耗速率,显著增强了(Mo,W)Si2涂层抗高温氧化性能。在500℃低温下静态氧化50 h,与MoSi2涂层相比,(Mo,W)Si2涂层氧化产生明显的“Pest”现象,涂层严重粉化失效。加入W元素降低了涂层中Si元素的扩散速率,导致低温下涂层表面无法形成致密氧化层,加剧涂层的快速氧化。     

Ni-W纳米结构梯度镀层耐热及高温氧化性能

对Ni-W纳米结构梯度镀层进行热处理,结果表明：400 ℃热处理1 h后,镀层结构未发生改变,硬度高达Hv1300,优于硬Cr镀层;600 ℃热处理1 h后,镀层结构由原来的以Ni为溶剂、W为溶质的固溶体转变为存在单一相Ni和W的多晶结构.热处理并未改变Ni-W梯度镀层中W含量的梯度分布.Ni-W纳米结构梯度镀层具有优良的高温氧化性能,可用于高温氧化气氛中.     

201不锈钢上等离子喷涂ZrO_2/NiCrAlY复合涂层的抗烧蚀性能

采用等离子喷涂工艺在201不锈钢上制备了ZrO_2/NiCrAlY复合涂层,对其循环烧蚀前后的表面形貌和物相组成进行了表征,考察了附着力和失重量随烧蚀循环次数的变化。结果表明,ZrO_2/NiCrAlY复合涂层在烧蚀后能够保持较大的附着力,使201不锈钢在高温火焰环境中的使用寿命延长6倍左右。循环烧蚀前后,ZrO_2/NiCrAlY复合涂层表面的主要物相基本不变。等离子喷涂ZrO_2/NiCrAlY复合涂层较大程度地提高了201不锈钢的抗烧蚀性能。     

氧化物/BN可加工复相陶瓷的高温氧化行为及表面裂纹修复

研究了2种可加工复相陶瓷Al2O3／BN和Y-ZrO2／BN在不同温度下的氧化行为及其热处理损伤修复。结果表明：高温时Al2O3／BN表面氧化生成致密的硼酸铝(Al18B2O33)氧扩散障碍层,并且与基体形成强结合的梯度抗氧化涂层,阻止了氧气向材料内部的快速扩散,因而具有良好的自愈合抗氧化性。而Y-ZrO2／BN复相陶瓷由于不能形成有效的氧化屏蔽,抗氧化性较差。2种复相陶瓷在900℃热处理后,表面形成的液态B2O3膜使压痕裂纹均得到愈合,压痕强度从热处理前的162MPa(Al2O3／BN)和336MPa(Y-ZrO2／BN)分别增加到热处理后的406MPa和585MPa。但在1100℃热处理2h后,由于过度的氧化会使Y-ZrO2／BN失去裂纹愈合的效果,压痕强度迅速下降。     

工艺因素对水热电泳沉积硅酸钇涂层显微结构的影响

采用水热电泳沉积法在C/C-SiC复合材料表面制备了硅酸钇抗氧化外涂层.研究了沉积电流密度和低温热处理对硅酸钇涂层的影响.采用X-射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对涂层的相组成和显微结构进行了表征.结果表明:采用声化学法制备的硅酸钇微晶颗粒尺寸为25～40nm.随着沉积电流密度增加,硅酸钇涂层均匀性、致密性先逐渐增加后降低.当电流密度超过0.04 A/cm2时会导致涂层表面开裂.进行低温热处理,涂层表面硅酸钇纳米晶出现熔融现象;随热处理温度增加,涂层表面呈现玻璃化趋势.当热处理温度达1200℃时,表面完全熔融,形成致密的硅酸钇玻璃层.涂层在1500℃静态空气中,经过氧化10 h后,失重仍然小于2%.     

超音速火焰喷涂铜基NiCrAlY涂层的高温性能

通过超音速火焰喷涂(HVOF)工艺在铜基体上制备了NiCrAlY涂层,利用扫描电镜和能谱仪表征了涂层的微观形貌、孔隙率及氧化物成分。涂层在700、800和900°C下进行的24h恒温氧化试验表明涂层具有良好的抗高温氧化性。涂层分别能承受在600、700和800°C进行的水淬热震试验55、30和12次,可见其热稳定性较好。     

凹凸棒土基高温防脱碳涂层的研究

为了避免钢在热处理过程中表面发生氧化脱碳,以凹凸棒土(ATP)为主要原料,加入一定比例的Al2O3、SiC和Cr2O3等粉末和硅酸钾水溶液配制成涂料,刷涂于60Si2Mn和GCr15两种钢材表面并在60℃下烘干2 h形成涂层,然后对此涂层进行热处理温度850～1 150℃、保温时间30～120 min的高温防脱碳试验,并采用光学显微镜和X射线衍射仪等对涂层的保护效果和保护机制进行了研究。结果表明:该涂层能够显著降低这两种钢材的脱碳层厚度,并且随着保温时间的延长和加热温度的升高,涂层防脱碳性能仍然保持良好;该涂层通过形成致密覆盖层以及涂层中SiC的氧化反应而对钢材起到防脱碳作用。     

热处理在表面处理工艺中的应用

综述了表面处理工艺中需要用到的热处理方法.介绍了将热处理方法用于消除材料应力、粉末冶金工件和钕铁硼工件除油、阳极氧化前铝合金件固溶处理、钢铁件回火着色、达克罗涂层烧结、电镀后除氢处理及提高镀层硬度等.     

热处理对Ni-P-BN(h)镀层硬度和自润滑性能的影响

本文对Q235钢表面先后实施化学共沉积和热处理形成Ni-P-BN(h)复合镀层,利用电子探针显微分析仪、X射线衍射仪、扫描电镜和硬度计,研究了热处理和镀液中六方氮化硼BN(h)含量对复合镀层自润滑性能和硬度的影响。结果表明,镀液中BN(h)颗粒浓度变化对镀层中P含量的影响不大;镀层经热处理后,在表面形成体心立方Ni₃P,增大了表面硬度,有利于发挥BN(h)的润滑作用,从而有效减小镀层表面的摩擦系数;经热处理的Ni-P-BN(h)-7.5复合镀层属于自润滑性镀层,11500 cm磨损试验中平均摩擦系数仅为0.26,且摩擦系数波动较小。     

脉冲电沉积RE-Ni-W-B复合镀层的研究

研究了脉冲频率和占空比对电沉积RE-Ni-W-B复合镀层硬度及沉积速率的影响,以及热处理温度对复合镀层硬度、磨损率及抗高温氧化性的影响.结果表明,当脉冲频率(f)和占空比(r)控制在1000 Hz和3∶1时,复合镀层硬度最高,厚度最大,分别为636 HV和0.0281 mm.使用脉冲电流,并在镀液中添加稀土元素,能有效降低镀层中镍含量,提高钨含量,降低复合镀层表面的裂痕.脉冲电沉积复合镀层的硬度均高于直流电镀复合镀层,磨损率均低于直流镀层.当热处理温度低于400°C时,热处理温度升高,复合镀层硬度增加,在400°C时,硬度最高,磨损率最低;高于400°C后,两种复合镀层的硬度又开始下降,磨损率上升.直流及脉冲复合镀层在600°C以下氧化增重都较小,600°C以后氧化增重明显增加.     

热处理对钛基体表面电泳沉积GO/HA生物活性涂层的影响

采用电泳沉积法在钛基体表面制备氧化石墨烯(GO)/羟基磷灰石(Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂, HA)复合涂层,通过XRD和SEM等测试手段对不同热处理条件下得到的GO/HA涂层进行表征。研究结果表明,热处理有助于促进涂层中HA结晶度的提高,600 ℃和800 ℃的热处理温度并没有导致HA发生热分解,但有可能破坏了涂层中GO的有序晶体结构。GO/HA涂层具有优异的生物活性,但随热处理温度的升高,涂层的润湿性和生物活性下降。热处理过程有利于涂层致密,加强涂层与基体的结合,800 ℃热处理后的涂层结合强度高达25.31 MPa。     

钛合金表面电泳沉积氟羟基磷灰石涂层

采用沉淀法制备了氟掺杂的氟羟基磷灰石(FHA,Ca_(10)(PO_4)_6OH_(2–x)F_x(x=0~2))粉体,并采用电泳沉积在钛合金(Ti_6Al_4V)表面制备了FHA涂层。通过改变沉积电压、时间及电极间距获得不同沉积量的涂层,采用X射线衍射、扫描电子显微镜研究了电压、时间、电极间距以及热处理对涂层形貌、物相组成和涂基结合强度的影响,确定制备FHA涂层的最佳沉积工艺和热处理制度。结果表明:控制沉积电压15 V、沉积时间1 min、电极间距1 cm的条件下沉积涂层并在N_2气氛下900℃保温1 h热处理可制得涂层质量好,涂基结合强度高的FHA生物陶瓷涂层。     

热处理后TiO2纳米管涂层的生物活性

采用阳极氧化法在钛种植体表面制备了TiO2纳米管涂层。考察了450℃热处理对TiO2纳米管涂层相结构及在模拟体液中抗腐蚀能力的影响,并探讨了成骨细胞在TiO2纳米管涂层表面的生长行为。结果表明,热处理后TiO2纳米管涂层的抗腐蚀能力及生物活性都有了明显的提高。     

化学镀镍–磷–二硫化钼复合镀层及其磨损行为的研究

在45钢基体上化学镀制备得到Ni–P–Mo S2复合镀层,研究了镀液Mo S2添加量(镀层Mo S2含量)对镀层磨损行为的影响。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)等手段表征了镀层的形貌、微观结构和磨损特征,探讨了不同镀层的磨损机制。400°C热处理使镀层金属由非晶态转变为晶态,显微硬度提高,但Mo S2的物相不变。Ni–P镀层的显微硬度(热处理后为1 040 HV)较高,在摩擦过程中能形成对磨损面起保护作用的摩擦层,故Ni–P镀层具有良好的耐磨性,其磨损机制为粘着磨损和转移。镀液添加1 g/L Mo S2时,所得Ni–P–Mo S2复合镀层具有更优异的耐磨性,这是其高显微硬度(热处理后为735 HV)和Mo S2润滑效应的共同作用,以轻微磨粒磨损和转移为主要磨损机制;镀液添加过量(2 g/L)Mo S2时,复合镀层的显微硬度(热处理后为533 HV)较低,摩擦过程中表面不能形成摩擦层,其耐磨性极差,磨损机制为严重的粘着磨损和磨粒磨损。     

中间相沥青基碳纤维表面TaC涂层的研究

采用溶胶-凝胶(sol-gel)法在中间相沥青基碳纤维的表面制备了碳化钽(TaC)涂层。运用FTIR对钽溶胶、凝胶的特征基团进行了分析,借助X射线衍射、扫描电镜分析TaC涂层纤维的物相组成和微观结构,并利用热失重研究了涂层对碳纤维抗氧化性能的影响。研究结果表明,经过二次涂层,1600℃热处理后,碳纤维表面的TaC涂层均匀致密,无明显孔洞,呈连续的层状结构,涂层厚度约为150nm,且涂层中存在大面积的白色TaC颗粒。研究结果还表明,二次涂层后碳纤维起始氧化温度比无涂层碳纤维提高了250℃,且纤维在800℃以下几乎没有明显的失重,氧化终止温度也提高到870℃,该涂层提高了碳纤维的抗氧化性能。     

电沉积Ni-W-P基纳米微粒复合镀层的组织与结构研究

电沉积Ni-W-P基纳米微粒复合镀层的表面形貌和相结构分析表明:镀液pH的增大,镀层表面粗糙,但镀层较厚,稀土的加入能有效细化晶粒。(Ni-W-P)-SiO2、(Ni-W-P)-CeO2纳米微粒复合镀层在镀态时是非晶态结构,而(Ni-W-P)-CeO2-SiO2纳米微粒复合镀层在镀态时是混晶结构。热处理后的(Ni-W-P)-CeO2-SiO2复合镀层是晶态结构。Ni3P相的衍射峰加强,这说明随着热处理温度的升高,镀层的非晶态形态逐渐减弱,镀层逐渐向晶态转变。     

粘结层的铝含量及热处理对航空发动机热端部件DZ40M合金上热障涂层静态氧化行为的影响

采用超音速火焰喷涂在航空发动机热端部件DZ40M合金表面制备了铝含量不同(6%、8%和12%)的Ni-Co基粘结层,再等离子喷涂YSZ(氧化钇稳定氧化锆)陶瓷面层,制得了热障涂层。通过扫描电镜、X射线衍射仪和拉曼光谱仪研究了粘结层成分及其真空热处理对热障涂层显微形貌、物相组成以及界面热生长氧化物(TGO)的影响。结果表明,3种粘结层的致密性均较高,与基材以及陶瓷层结合较好。3种喷涂态粘结层中的物相组成与原始粉末相似,随着Al含量增加,原始粉末和喷涂态粘结层中β相的含量逐渐增加。粘结层的真空热处理可以有效降低3种热障涂层在静态氧化过程中TGO的增厚速率。未经粘结层真空热处理制成的热障涂层中,TGO的增速与粘结层中Al的含量有关。粘结层真空热处理后,晶界扩散会显著影响TGO的增厚速率,TGO晶粒尺寸的增加会造成晶界数量减少,相应地会降低TGO的增厚速率。