预氧化铝硅涂层在1150℃下混合硫酸盐中的热腐蚀行为

为探究预氧化处理对改善金属粘结层在超过1 000℃时抗热腐蚀性能的有效性,较为系统地考察了预氧化铝硅涂层在1 150℃下混合硫酸盐中的热腐蚀行为,并探讨了其作用机理。结果表明:预氧化处理能够较好地改善铝硅涂层在超过1 000℃时的抗热腐蚀性能,并且其热腐蚀动力学曲线在前60 h内呈现出近似抛物线规律;然而,预氧化铝硅涂层一旦发生内氧化,其腐蚀较未预氧化处理的将更加迅速,这与其在热腐蚀前期抗氧化元素Al的消耗较大有关。     

钛合金表面梯度Al2O3陶瓷涂层的高温抗氧化性能

钛合金应用广泛,但在高温环境中极易被氧化,降低其力学性能及寿命。利用溶胶-凝胶法在TC11钛合金上制备梯度层(ZrO_2+Al_2O_3)+表层(Al_2O_3)的复合梯度涂层,提高其高温抗氧化能力。将复合梯度涂层、单层氧化铝涂层以及基体在700℃进行100h的高温氧化,利用氧化增重数据拟合得到梯度涂层的氧化速率为0.015mg~2/(cm4·h),氧化指数为2.137,并结合氧化后EDS成分分布,发现复合梯度涂层可以提高基体的高温抗氧化性能。同时利用700℃热震实验比较了复合梯度氧化铝涂层试样和单层氧化铝陶瓷试样的热震次数,梯度层(ZrO2+Al_2O_3)的存在缓解了基体与氧化铝陶瓷涂层之间热膨胀系数不匹配而导致的易剥落的问题,延长了涂层寿命,进一步提高了基体的高温抗氧化能力。     

Fe-Cr合金预氧化后涂覆KCl盐膜的热腐蚀行为

为开发新型耐高温氯化腐蚀合金及防护涂层,对比研究了750 ℃下Fe-20%Cr(质量分数)合金直接涂KCl和预氧化后再涂KCl盐膜条件下的热腐蚀行为.采用XRD及EPMA对其现象进行分析,结果表明:预氧化生成的初始Cr2O3层对Fe-20%Cr合金在KCl盐膜下的热腐蚀有一定的保护作用,表现为降低腐蚀速率,减轻腐蚀对基体的破坏并维持氧化膜的完整性;Fe-20%Cr在750℃KCl盐膜下的腐蚀产物主要是Fe2O3,Cr2O3以及少量K2Fe2O4和K2Cr2O7等复杂氧化物,其中Fe2O3分布在氧化膜外层,而Cr2O3集中于靠近氧化膜/基体界面的氧化膜内侧.用热力学理论解释了这种氧化膜的形成原因.     

Mg和RE对电弧喷涂Zn-Al合金涂层耐腐蚀性能的影响

为了探究在ZnAl合金涂层中加入Mg、RE元素后对其耐腐蚀性能的影响,采用中性盐雾试验对电弧喷涂ZnAl合金涂层和ZnAlMgRE多元合金涂层进行了耐腐蚀性能研究,通过SEM/EDS和XRD对涂层腐蚀前后的结构和组成进行了分析,采用交流阻抗研究了腐蚀电化学机制。结果表明:Zn Al涂层和Zn Al MgRE涂层孔隙率分别为4.2%和3.6%,后者的孔隙率更低;经不同周期中性盐雾试验后,Zn Al MgRE涂层表面生成难溶的Mg、Al尖晶石型产物,电化学阻抗谱表明其具有更好的耐盐雾腐蚀性能。ZnAl合金中Mg的加入与Al共同使涂层在盐雾试验中形成难溶于水的腐蚀产物,通过阻碍Zn腐蚀产物的流失,最终形成致密的腐蚀产物层,提升自封闭效果; RE元素的加入细化了涂层组织,并使其更加致密。二者共同促使涂层及腐蚀产物层对腐蚀介质向基体中的渗透形成阻碍作用,进而达到更好的耐腐蚀效果。     

DZ40M合金表面纳米和垂直裂纹结构热障涂层的抗燃气热腐蚀性能

采用超音速火焰喷涂技术在定向凝固DZ40M钴基高温合金表面喷涂NiCrAlY金属粘接层,以纳米7YSZ团聚粉末为原料,分别利用大气等离子喷涂技术在粘接层表面制备了纳米结构和垂直裂纹结构7YSZ涂层,研究了高温合金基体和带涂层的基体在900℃下的燃气热腐蚀性能,分析了合金和涂层的燃气热腐蚀产物和过程。结果表明:两种结构热障涂层均大幅度提高了DZ40M合金的抗燃气热腐蚀性能,可避免基体在高温燃气热腐蚀中产生大量易剥离的腐蚀产物和氧化腐蚀孔洞;两种结构涂层在燃气热腐蚀后仍然保持完整并具有相近的燃气热腐蚀速率,垂直裂纹结构涂层中垂直于基体的贯穿裂纹在提高涂层应变容限的同时,并不会成为腐蚀介质快速渗入的通道。     

GH3030合金NiCrAlYSi涂层的高温防护性能

采用等离子喷涂法制备的航空发动机涡轮部件不能满足抗高温和热腐蚀需求。采用真空电弧离子镀技术(AIP)在GH3030镍基高温合金上制备170～180μm厚的NiCrAlYSi涂层,研究了该涂层700℃下的高温氧化行为和760℃下的燃气热腐蚀行为。结果表明:经过长时间的氧化,NiCrAlYSi涂层表面形成了以Al2O3,Cr2O3为主的氧化膜,提高了其抗高温氧化性能;经过760℃,100h燃气腐蚀试验后,NiCrAlYSi涂层主要由Ni3Al和α-Cr相组成,NiCrAlYSi涂层明显改善了GH3030合金的抗低温热腐蚀性能。     

盐雾腐蚀对铜铝/镍石墨封严涂层可磨耗行为的影响

本文通过中性盐雾试验以及电化学分析技术研究了铜铝/镍石墨封严涂层的腐蚀行为和腐蚀机制,中性盐雾腐蚀后铜铝/镍石墨显示出明显的腐蚀迹象,表面形成大量的腐蚀产物。通过对涂层的宏观形貌、显微组织、结合强度等性能进行测试分析,掌握了铜铝/镍石墨封严涂层盐雾腐蚀后的性能衰变特征。利用高速刮擦试验机模拟高压压气机叶片与封严涂层的刮擦行为,研究了喷涂态以及腐蚀态的铜铝/镍石墨封严涂层与高温合金模拟叶片试件的磨损行为。结果表明:在高速刮削条件下,喷涂态以及腐蚀态的铜铝/镍石墨封严涂层与高温合金叶片的磨损机制为涂层剥落和叶片氧化磨损机制。高温合金叶片与腐蚀态的铜铝/镍石墨封严涂层对磨后,涂层表面状态恶化,涂层更容易剥落,叶片磨损情况变化不大。     

锆合金表面Cr基涂层的耐高温氧化性能

用磁控溅射法在锆合金基体表面制备Cr和CrAl层,并使其在1200℃/1 h水蒸汽中氧化,用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等手段表征氧化前后涂层和Zr合金基体的微观结构,研究了两种涂层在(反应堆失水(LOCA)事故情况下的)高温蒸汽环境中的抗氧化性能。结果表明：在1200℃/1 h水蒸汽中氧化后没有涂层的锆合金基体表面生成厚度约为100 μm的氧化膜;而在Cr涂层表面生成的致密Cr₂O₃层其厚度约为4 μm,表明氧化速率显著降低。CrAl涂层氧化后表面生成致密的Cr₂O₃和Al₂O₃混合氧化层,其厚度只有0.8 μm,表明氧化速率进一步降低。这些结果表明: 用磁控溅射法在锆合金表面制备的Cr和CrAl涂层,在1200℃水蒸气环境中均表现出良好的耐氧化性能。在Cr涂层表面生成的氧化膜厚度约为未涂层锆合金氧化层的1/25,CrAl涂层氧化膜厚度低于锆合金表面氧化层的1/100。     

铝合金微弧氧化陶瓷层的性能研究

利用微弧氧化方法在ＬＹ１２合金基体上制备了厚度达２００μｍ的陶瓷涂层， 对该涂层的使用性能进行了研究。结果表明，铝合金微弧氧化陶瓷层的硬度达１７００ＨＶ以上，划痕临界载荷为４０Ｎ，耐盐雾腐蚀寿命大于２０００ｈ，在一定条件下，其耐磨性能与硬质合金相当。     

冷喷涂制备TiAl_3-Al复合层及其抗高温氧化性能

为了提高γ-TiAl合金的抗高温氧化性能,采用冷喷涂技术在γ-TiAl合金基体上喷涂纯Al层后进行热扩散处理,制备了厚约250μm的TiAl3-Al复合涂层,研究了该涂层在950℃下的长时间高温氧化行为,用X射线衍射仪(XRD)分析了复合涂层的相组成,用场发射电子显微镜研究了其形貌,用电子探针分析了其成分。结果表明:冷喷涂纯Al层致密,存在少量微裂纹和微气孔;TiAl3-Al复合涂层和基体之间生成了TiAl3相,TiAl3与Al的界面有空洞;γ-TiAl合金高温氧化70 h即失重,氧化产物为TiO2和Al2O3的混合物;TiAl3-Al复合涂层进入稳态氧化阶段后,增重缓慢,遵循近抛物线规律,高温氧化1 000 h后涂层仍完好,氧化产物主要为Al2O3相,还有微量的TiO2及钛氮化合物;TiAl3-Al复合涂层提高了γ-TiAl合金的抗高温氧化性能。     

Protective Effect of the Sputtered TiAlCrAg Coating on the High-Temperature Oxidation and Hot Corrosion Resistance of Ti-Al-Nb Alloy

The effect of a sputtered Ti-48AI-8Cr-2Ag (at. pct) coating on the oxidation resistance of the cast Ti-46.5AI-5Nb (at. pct) alloy was investigated in air at 1000-1100℃. Hot corrosion in molten 75 wt pct Na2SO4+25 wt pct K2SO4 was investigated at 900℃. The scale on the cast TiAINb tends to spall in air, while the scale on coating is very adherent. The sputtered Ti-48AI-8Cr-2Ag coating remarkably improved high temperature oxidation resistance of the cast Ti-46.5AI-5Nb alloy because of the formation of an adherent Al2O3 scale. Due to the inward diffusion of Cr, Kirkendall voids were found at the coating/substrate interface. TiAICrAg coating provided excellent hot corrosion resistance for TiAINb alloy in molten 75 wt pct Na2SO4+25 wt pct K2S04 at 900℃ due to the formation of a continuous Al2O3 scale.     

AZ91镁合金表面MgFe_2O_4薄膜的溶胶-凝胶法制备及其耐蚀性能

MgFe2O4耐酸耐碱,但目前还未见将其制成镁合金防腐蚀涂层的报道。采用溶胶-凝胶法在AZ91镁合金表面制备了MgFe2O4薄膜,利用正交试验研究了镀膜层数、溶胶中Mg2+与Fe3+的摩尔比、烧结温度、烧结时间对AZ91镁合金膜试样自腐蚀电流密度的影响,得出最优方案,并研究了优化条件制备的膜试样的组织结构及耐蚀性。结果表明:各因素对AZ91镁合金膜试样自腐蚀电流密度的影响程度由大到小依次是镀膜层数、烧结温度、nMg2+/nFe3+、烧结时间;最优条件是镀膜1层,nMg2+/nFe3+=0.35,烧结温度400℃,烧结时间5 h;与AZ91镁合金基体相比,优化条件制备的MgFe2O4薄膜的自腐蚀电流密度降低了1个数量级,自腐蚀电位正移了690 mV,耐腐蚀性能得到很大提高。     

机械镀Zn-Al合金镀层的耐腐蚀性能研究

为了增强机械镀镀层的耐腐蚀性能,采用机械镀方法,以含铝5%(质量分数)的Zn-Al合金粉为原料,在Q235钢材基体表面制备了Zn-Al合金镀层。利用扫描电镜(SEM)表征了合金镀层的截面和断面形貌;采用极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)分析了合金镀层在3.5%NaCl溶液中的电化学行为;通过中性盐雾腐蚀实验分析了合金镀层的耐蚀性,并采用XRD分析了镀层的盐雾腐蚀产物。结果表明,Zn-Al合金镀层由葫芦状的Zn-Al合金颗粒交错互嵌堆积而成,镀层颗粒之间以类似隼接的连接方式搭接“卡锁”;与机械镀Zn层相比,Zn-Al合金镀层的腐蚀电位正移了209 mV,腐蚀电流密度仅为纯Zn镀层的7.1%左右,极化电阻为纯Zn镀层的14倍;Zn-Al合金镀层的容抗弧半径明显大于纯Zn镀层的弧半径,且Q_dl较纯锌层减小;纯Zn镀层出现白锈和红锈的时间分别为24和362 h,而Zn-Al合金镀层出现白锈和红锈的时间为48和504 h。Zn-Al合金镀层的耐中性盐雾腐蚀性能明显优于纯Zn镀层,合金镀层对电荷转移具有更好的抑制作用,且Zn-Al合金镀层的腐蚀产物结构致密,可增强物理屏蔽功能。     

The response of a Si-Ti coating on IN738LC to oxidation and hot corrosion

A Si-Ti diffusion coating on IN738LC (composition (wt%) C 0.1, Al 2.9, Cr 14.7, Co 8.23, Mo 1.76, Ta 1.93, Ti 4.12, W 2.75, Ni bal) was tested at 850°C in oxidation and hot corrosion conditions using an improved form of the Dean Test for up to 1000 h. The coating resisted corrosion in these conditions, which caused hot corrosion of the uncoated alloy in 400 h. The changes in the coating microstructure and the scale development were followed using microscopy and electron probe microanalysis. The changes were shown to be strongly dependent on diffusion interactions between elements in the coating, which behaved as a chromia-forming alloy. The scale development and morphology were similar to the uncoated alloy but the rate of growth was much slower; the presence of silicon in the coating prevented the penetration of sulphur. The eventual failure of the coating was associated with the loss of Cr from the coating, coupled with an increase in Mo.     

High temperature oxidation of Ti-48Al-8Cr-2Ag alloy with sputtered coating at 1000°C in air

Magnetron-sputter deposition was used to produce a Ti-48Al-8Cr-2Ag (at.%) coating on a cast alloy substrate with the same composition. The oxidation behaviour of the cast Ti-48Al-8Cr-2Ag alloy and its sputtered coating was investigated in air at 1000°C. The resulting scale structures were analyzed in great detail by scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). The nanocrystalline coating showed higher oxidation rate than the cast alloy, because an outer TiO₂ layer formed over a finegrain Al₂O₃ scale on the coating. The oxidation mechanism was discussed.     

The effect of micro-structure on the oxidation behavior of a Ni-based superalloy in water vapor plus oxygen

The oxidation behavior of a Ni-based superalloy with polycrystalline, single-crystalline (SC) and nanocrystalline (NC) structures was studied at 1000 °C in water vapor (20.12 vol.%) plus oxygen. The oxidation behavior of the SC alloy was similar to that of the cast alloy, while nanocrystallization increased the corrosion resistance. The oxides scale on the SC alloy and cast alloy consisted of external TiO₂, Cr₂O₃ and internal Al₂O₃, while only external Al₂O₃ scale formed on the NC coating in water vapor plus oxygen. Meanwhile, the morphologies of oxides scale on three samples are significantly different from one another. The effect of micro-structures on the oxidation behavior of this Ni-based superalloy is discussed.     

TiAl涂层对Ti_3Al合金腐蚀行为的影响

利用磁控溅射的方法在Ti_3Al合金上溅射Ti-48Al-8Cr-2Ag (原子分数/%)涂层,研究涂层对Ti_3Al合金熔盐热腐蚀和电化学腐蚀行为的影响.同时通过TEM,SEM,EDX,电化学工作站对合金的腐蚀进行研究,并对腐蚀机理进行探讨.结果表明:在熔盐热腐蚀中,涂层对基体具有很好的防护作用,这主要是因为Ti_3Al合金表面发生了大面积的脱落,而涂层试样表面腐蚀膜结合牢固.经过电化学腐蚀研究,涂层试样表面发生明显的分级钝化现象,表明涂层在Na2SO4+K2SO4溶液中具有很好的钝化性能,显示了很好的抗电化学腐蚀性能.     

6061铝合金钛锆铈化学转化成膜过程及膜层的耐蚀性能

为进一步改善6061铝合金表面无铬化学转化膜的综合性能,以H2TiF6和H2ZrF6为主成膜剂,铈盐、偏磷酸盐等辅助成膜剂,制备了具有较高耐蚀性能的Ti-Zr-Ce化学转化膜。通过扫描电镜及能谱仪分析转化膜表面形貌及元素构成,并采用电子探针显微分析仪观察不同成膜阶段的铝合金微区结构的变化规律,研究了6061铝合金表面Ti-Zr-Ce化学转化成膜过程及膜层耐蚀性能。结果表明:膜层主要含有Al、O、Ti、P元素,还含有少量F、Zr元素,推测主要成分为TiO2,ZrO2,Al2O3及少量磷化物;极化曲线和交流阻抗测试表明Ti-Zr-Ce化学转化膜具有较好的耐蚀性能,反应时间为150s时制备的Ti-Zr-Ce转化膜试样的腐蚀电位为-0.577V,腐蚀电流密度较低,为0.115μA/cm^2.     

双稀土处理液对H62黄铜成膜耐蚀性能的影响

为了提高H62黄铜合金的表面性能,通过正交试验获得了最佳锅、钵双稀土处理液配方。利用硝酸点滴、中性盐雾试验评价了H62黄铜合金钝化膜的耐蚀性能,通过电子探针(EPMA)观测了其表面形态结构及元素分布,利用电化学方法表征了 H62黄铜表面钝化膜在3.5%NaCl溶液中的缓蚀行为,采用XRD对H62黄铜表面钝化膜的成分进行了检测。结果表明:H62黄铜合金由镉、钵双稀土处理液钝化成膜的主要成分为Cu2O,CeO2,La(OH)3,Ce(OH)4;致密的钝化膜耐硝酸点滴时间达到21.98s,在3.5%NaCl溶液自腐蚀电位增加,腐蚀电流降低,腐蚀速度明显降低,耐蚀性能增加,耐中性盐雾性能明显优于鋪单一稀土处理液。     

Corrosion resistance of AZ91D magnesium alloy with electroless plating pretreatment and Ni–TiO2 composite coating

In this paper, a protective multilayer coating, with electroless Ni coating as bottom layer and electrodeposited Ni–TiO₂ composite coating as top layer, was successfully prepared on AZ91D magnesium alloy by a combination of electroless and electrodeposition techniques. Scanning electron microscopy and X-ray diffraction were employed to investigate the surface, cross-section morphologies and phase structure of coatings, respectively. The electrochemical corrosion behaviors of coatings in 3.5 wt.% NaCl solutions were evaluated by electrochemical impedance spectroscopy, open circuit potential and potentiodynamic polarization techniques. The results showed that the corrosion process of Ni–TiO₂ composite coating was mainly composed of three stages in the long-term immersion test in the aggressive media, and could afford better corrosion and mechanical protection for the AZ91D magnesium alloy compared with single electroless Ni coating. The micro-hardness of the Ni–TiO₂ composite coating improved more than 5 times than that of the AZ91D magnesium alloy.