HCPEB作用下镀铝CoCrAlY涂层的高温氧化行为

使用大气等离子喷涂在镍基高温合金表面制备CoCrAlY粘结层并蒸镀一定厚度的纳米铝膜,利用强流脉冲电子束辐照镀铝涂层表面. 采用高温氧化试验,观察并分析涂层的高温氧化行为. XRD结果表明,强流脉冲电子束辐照镀铝涂层表层快速氧化生成大量Al2O3;100 h氧化后,表层氧化物成分较为稳定,基本保持Al2O3较多. 尖晶石类氧化物较少的状态. 表面形貌分析结果表明,经过强流脉冲电子束辐照镀铝涂层在高温环境下能够保持表层的致密和完整,缺陷很少. 涂层表层含有大量均匀且较为致密的Al2O3能够有效抵御外界环境的进一步氧化,有较好的的抗高温氧化性能.     

激光喷丸强化CoCrAlY防护涂层的抗高温氧化性能

利用大气等离子喷涂(air plasma spraying, APS)技术在镍基高温合金表面制备CoCrAlY涂层,在此基础上采用电子束真空蒸镀(electric beam vacuum deposition, EBVD)方法在涂层表面进一步沉积铝膜,以提高涂层表面Al元素含量。采用激光喷丸(laser peening, LP)工艺分别对以上2种涂层进行强化处理。采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对比分析LP强化前后CoCrAlY涂层表面相结构、微观形貌及成分变化。微观结构分析表明,LP处理后APS-CoCrAlY涂层表面粗糙度降低,组织致密性增加;镀铝CoCrAlY涂层经LP处理后,表面Al含量明显增加,β-CoAl相含量提高,且涂层表面晶粒得到细化。1050℃抗高温氧化实验结果表明,LP处理涂层表面形成的氧化膜较原始涂层更加平整、致密,且氧化膜厚度明显变薄;此外,镀铝CoCrAlY涂层经LP处理后的抗高温氧化性能最优。     

DS GTD111合金及YSZ/CoCrAlY型热障涂层在950℃的热腐蚀行为

采用EB-PVD技术在DS GTD111合金表面沉积制备YSZ/CoCrAlY热障涂层,研究了DSGTD111合金及热障涂层在950℃的热腐蚀行为,进行了腐蚀动力学及腐蚀产物分析。结果表明:950℃涂盐条件下热腐蚀100 h,热障涂层试样粘结层表面氧化物或腐蚀产物层的厚度与试验合金相比有很大程度的减小,施加热障涂层在很大程度上改善了合金抗950℃熔盐热腐蚀能力,热障涂层失效开裂部位为TGO与粘结层界面。950℃涂盐条件下热腐蚀100 h,YSZ/CoCrAlY型热障涂层的热腐蚀行为受合金基体影响作用不显著。     

激光喷丸强化CoCrAlY防护涂层 抗高温氧化性能研究

利用大气等离子喷涂(Air Plasma Spraying,APS)技术在镍基高温合金表面制备CoCrAlY涂层，在此基础上采用电子束真空蒸镀(Electric Beam Vacuum Deposition,EBVD)技术在涂层表面进一步沉积铝膜，以提高涂层表面Al元素含量。采用激光喷丸(Laser Peening,LP)技术分别对以上两种涂层进行强化处理。采用X射线衍射(X-Ray Diffraction,XRD)和扫描电子显微镜(Scanning Election Microscope,SEM)对比分析LP冲击前后CoCrAlY涂层表面相结构、微观形貌及成分变化。微观结构分析表明，LP处理后APS-CoCrAlY涂层表面粗糙度降低，组织致密性增加；镀铝CoCrAlY涂层经LP处理后，表面Al含量明显增加，β-CoAl相含量提高，且涂层表面晶粒得到细化。1050 ℃抗高温氧化实验结果表明，LP处理涂层表面形成的氧化膜较原始涂层更加平整、致密，且氧化膜厚度明显变薄；此外，镀铝CoCrAlY涂层经LP处理后的抗高温氧化性能最优。     

HCPEB作用下镀铝CoCrAlY涂层的表面微观结构状态

采用大气等离子喷涂在GH4169镍基高温合金表面沉积CoCrAlY涂层,利用电子束蒸发镀膜技术在涂层表面沉积纳米铝膜,分别对镀铝前后的涂层使用强流脉冲电子束进行辐照处理,对处理前后的涂层表面进行成分及结构分析.XRD结果显示,经过HCPEB轰击之后,涂层表面纳米铝膜重熔,钴类氧化物消失,新增铝相,且随着轰击次数增加,β-CoAl含量增加.结构分析表明,电子束轰击可以使原始涂层表面尖角、孔洞、夹杂等消失,形成非常致密的凸起胞状体纳米超细晶结构,有利于抑制腐蚀性气体的侵入,同时铝含量的增加有利于抗氧化性能的提高.     

TiAl合金表面EB-PVD制备热障涂层及高温抗氧化性能

利用EB-PVD技术在Ti Al合金表面制备了扩散铝/YSZ热障涂层。采用SEM、EDS和XRD分析了涂层原始及高温氧化后的微观组织及相组成,并测试了高温氧化性能。结果表明:涂层表面YSZ层为致密柱状晶结构,由非平衡四方相t′-ZrO_2组成。Ti Al合金沉积了扩散铝/YSZ热障涂层后高温氧化性能显著提高,氧化动力学曲线呈对数变化规律,900℃高温氧化时,氧化速率为2.2×10~(-5) mg/cm~2·h。1000℃高温氧化时,氧化速率为1.14×10~(-3) mg/cm~2·h。在高温氧化过程中,粘结层与基体之间发生元素扩散,膜基界面消失。在面层与中间粘结层之间形成了均匀连续的热生长氧化物层TGO。     

超音速火焰喷涂MCrAlY粘结层对热障涂层热震性能的影响

分别采用超音速火焰喷涂技术(HVOF)和等离子喷涂技术(APS)在高温合金GH99上制备MCrAIY粘结层(BC),对比研究了HVOF和APS喷涂BC对热障涂层(TBC)热震性能的影响.结果表明:APS喷涂BC界面不平整,起伏较大,而HVOF喷涂BC界面较为平整.经200次热循环后,APS喷涂TBC部分陶瓷层(TC)出现剥落,而HVOF喷涂TBC仅出现细小的微裂纹,生成的热生长氧化物(TGO)比较厚.APS喷涂TBC经过350次热循环后,涂层出现大面积剥离现象.而HVOF热障涂层直到热震430次后,才出现涂层剥落现象.拉曼光谱(RFS)残余应力分析表明,HVOF热障涂层残余应力随热循环次数的增加而增大,热震350次后APS热障涂层残余应力为650MPa,而HVOF热障涂层热震400次后其应力值仅为571 MPa.可知,HVOF显著地提高了TBC的热震性能.     

粘结层真空退火处理对热障涂层热循环寿命的影响研究

目的研究粘结层真空退火处理对热障涂层热循环条件下服役性能的影响。方法在某二代镍基单晶高温合金上涂覆铂铝粘结层,然后采用电子束物理气相沉积法沉积氧化钇稳定的氧化锆陶瓷层,构建热障涂层体系,在1100℃下可自动升降的循环氧化炉中进行热循环测试,通过高精度电子天平对涂层样品进行称量并绘制质量变化曲线,采用拍摄宏观照片的方式观察样品表面陶瓷层剥落情况,利用扫描电子显微镜观察沉积态及热循环后的样品截面微观组织结构形貌。结果与沉积态粘结层相比,在高真空中进行退火处理后,热障涂层的热循环寿命几乎增加一倍,且陶瓷层与热生长氧化膜结合良好。未经过真空处理的铂铝涂层表面陶瓷层发生明显剥落,且热生长氧化膜质量较差,出现了明显裂纹。结论真空退火处理可使铂铝涂层表面更加平整,在高温氧化过程中生成的低缺陷氧化膜有更好的质量,陶瓷层与粘结层的结合力更强,热障涂层体系的服役性能和寿命得到有效提升。     

TiAl合金表面热障涂层的高温抗氧化性能研究

利用大气等离子喷涂技术(APS)在TiAl合金基体表面制备TiAl₃/Al₂O₃-13TiO₂纳米热障涂层。采用SEM、EDS和XRD技术分析纳米热障涂层在氧化前后的微观组织及相组成,并对其在950℃下的抗氧化性能进行测试。结果表明,TiAl合金表面制备TiAl₃/Al₂O₃-13TiO₂纳米热障涂层后高温抗氧化性能显著提高,氧化动力学曲线呈对数变化规律,950℃高温氧化时,氧化速率常数为3.7×10^-3 mg²·cm⁴/s。在高温氧化过程中,TiAl₃粘结层与TiAl合金基体之间发生元素扩散,TiAl合金基体与粘结层之间界面消失。在陶瓷层与粘结层之间形成均匀连续的热生长氧化物层(TGO),在TiAl₃粘结层完全降解为TiAl₂相和三元Ti-Al-O化合物后,TGO对陶瓷层和粘结层仍...     

铂铝涂层高温氧化的影响因素研究

研究比较沉积热障涂层和无热障涂层的镍基高温合金铂改性铝化物涂层在900,1000和1100℃空气中高温氧化生成的氧化铝层表面形态和断面结构。发现低铂含量涂层氧化初期热生长层(TGO)表面有放射状裂纹形成和长大,造成氧化铝的局部脱落,并在TGO与铂铝涂层界面形成空洞。涂层900℃循环氧化300h后TGO内部均形成空洞。而在1100℃氧化时,TBC陶瓷层的存在改变了两种铂铝涂层TGO的内应力变化趋势,升高温度使TGO厚度迅速增大,涂层寿命迅速下降。     

合金钢热障涂层等离子喷涂及高温力学特性研究

目的研究等离子喷涂热障涂层微观组织与高温力学性能,为热障涂层在合金钢的应用及其失效机制提供理论支撑。方法采用等离子喷涂技术在30Cr Mn Si A钢基体上制备Ni Co Cr Al Y/YSZ热障涂层,利用扫描电镜显微观察、物相分析、热震试验、拉伸试验等技术方法,考察涂层在高温条件下的失效行为。结果合金钢等离子喷涂热障涂层为典型双层层片状结构,YSZ涂层仅含有稳定四方相。800℃时,涂层试样拉伸试验后的断裂载荷与无涂层试样相比高10%。热障涂层的抗热震性良好,经900℃热震循环试验10次后,涂层完好;经1000℃热震循环6次后,涂层剥落失效,剥落面位于粘结层与基体之间。热震循环过程中,钢基体被氧化甚至腐蚀。涂层试样边缘产生应力集中,随着热震次数的增加,裂纹逐渐扩展,最终导致涂层成块剥落。温度由700℃升至900℃,Ni Co Cr Al Y涂层硬度下降幅度大于YSZ涂层和30Cr Mn Si基体。结论粘结层与钢合金基体的热膨胀不匹配是导致热震试验涂层剥落的主要原因。热障涂层的隔热作用使涂层试样的基体温度较低,导致其断裂载荷与无涂层试样相比较高。     

温度对铜表面喷涂层冷热疲劳性的影响及失效机理

文中用等离子喷涂在CuCo2Be表面制备了Cr3C2-NiCr涂层,并分别在500,550,600,650℃进行热震试验,研究温度对其疲劳寿命的影响;选用XRD,SEM,EDS等研究了涂层及化合物相的形成、不同温度热震后涂层内、外表面的微观形貌、氧化产物等.结果表明,涂层呈现层状,化合物为角状Cr3C2-NiCr,涂层与界面的结合以机械结合为主;XRD分析发现涂层中形成了一定非晶相,热震后涂层中存在铜、镍氧化物.分析其热震失效机制为:500℃时主要是热膨胀系数突变引起的应力与氧化共同作用;随热震温度升高,涂层与基体结合处应力增大,涂层失效机制逐步转变为应力主导失效.     

铸钢轧辊亚微米WC-4Co电火花沉积涂层高温性能

用新型电火花沉积设备,把WC-4Co陶瓷硬质合金材料沉积在铸钢轧辊材料上,制备了电火花沉积合金涂层,用SEM和XRD等技术研究了沉积层在300 ℃的高温耐磨性和800 ℃高温氧化100 h后氧化膜形貌、组织结构和高温抗氧化性能.结果表明,沉积层厚度为20～30 μm,沉积层由Fe3W3C,Co3W3C,Si2W和W2C等物相组成.300 ℃高温条件下沉积层的耐磨性比基体提高了3.4倍,300 ℃高温条件下沉积层的磨损机理主要是粘着磨损、疲劳磨损、氧化磨损和磨粒磨损的综合作用.800 ℃高温条件下沉积层氧化100 h后的氧化膜的厚度约为10～20 μm;氧化膜主要由Fe3O4,Fe2O3,W20O58和Si物相组成;800 ℃高温下沉积层抗氧化性能比基体的抗氧化性能提高了2.6倍.细小弥散分布的硬质相提高了沉积层的抗高温磨损性能和抗高温氧化性能.     

Formation and behavior of thermal barrier coatings on nickel-base superalloys

Plasma-sprayed thermal barrier coatings (TBCs) have been used to extend the life of combustors. Electron beam physical vapor deposited (EB-PVD) ceramic coating has been developed for more demanding rotating as well as stationary turbine components. Here 3 kW RF magnetron sputtering equipment was used to gain zirconia ceramic coatings on hollow turbine blades and vanes, which had been deposited NiCrAIY by cathodic arc deposition. NiCrAlY coating surface was treated by shot peening; the effects of shot peening on the residual stress are presented. The results show that RF sputtered TBCs are columnar ceramics, strongly bonded to metal substrates. NiCrAlY bond coat is made of β, γ‘ and Cr phases, ZrO2 ceramic layer consists of t‘ and c phases. No degradation occurs to RF ceramic coatings after 100 h high temperature oxidation at 1150℃ and 500 thermal cycles at 1150℃ for 2 min, air-cooling.     

等离子喷涂热障涂层高温风洞热震行为

采用等离子喷涂工艺制备ZrO2-8%Y2O3(质量分数,下同)陶瓷层,冷喷涂制备CoNiCrAlY粘结层,在高温燃气风洞条件下测试热障涂层的热震性能,并研究了高温氧化处理对试样热震性能的影响.结果表明,等离子喷涂热障涂层具有较好的抗热震性能,经过100次热震循环后,涂层与基体结合良好,涂层较为完整,未出现大面积的剥落;经过氧化处理后的试样抗热震性较差.     

NiCoCrAlY粘结层喷涂工艺对8YSZ热障涂层抗氧化性能的影响

目的 提高热障涂层粘结层的抗高温氧化性能。方法 分别采用爆炸喷涂和等离子喷涂工艺制备了不同结构的NiCoCrAlY粘结层,之后通过等离子喷涂制备8YSZ陶瓷层,分析了两种粘结层结构的热障涂层的抗高温氧化性能。利用XRD、SEM和EDS对涂层物相、微观结构和成分进行分析,并对其与基体结合状态、抗高温氧化性能进行研究。结果 爆炸喷涂粘结层内部组织致密,缺陷较少,与基体结合处孔隙少;而等离子喷涂粘结层内部的层状特征明显,孔隙较多,表面粗糙度较低。爆炸喷涂粘结层氧化5 h后,表面生成了一层富Al2O3的致密氧化物膜;而等离子喷涂粘结层表面形成了富NiO、CoO、Cr2O3和Ni(Cr,Al)2O4的氧化物层,并出现了许多微裂纹和片层状氧化物。爆炸喷涂制备的热障涂层试样在前5 h氧化增重速率高于等离子喷涂试样,随后变平缓,而等离子喷涂试样氧化速率依然较高。爆炸喷涂热障涂层的热生长氧化物层（Thermally grown oxide, TGO）经50 h氧化后,仍呈连续状,厚度均匀,粘结层内氧化物缺陷较少。结论 爆炸喷涂粘结层组织均匀、致密,喷涂时涂层的氧化以及热处理的内氧化较少,使得足够的Al较快速地在粘结层表面形成致密的氧化铝,表面一定厚度的氧化铝层抑制了氧和其他金属原子的相向扩散反应,提高了涂层的抗高温氧化性能。     

AISI430����ֵĸ���������Ϊ�о�

 研究了大气环境下AISI430铁素体不锈钢在950~1 050 ℃的高温氧化行为,采用热分析仪进行了恒温氧化试验,利用扫描电镜和能谱仪观察分析了氧化表面形貌和组成。结果表明：950 ℃下氧化比较缓慢,氧化增重较小,氧化表面致密平整;1 000 ℃以上氧化迅速,氧化增重显著增大,表面有大量的氧化铁突起;致密氧化层由八面体的铬锰尖晶石颗粒和近球形的氧化铬颗粒组成。     

The effects of heat treatment and gas atmosphere on the thermal conductivity of APS and EB-PVD PYSZ thermal barrier coatings

The effects of heat treatment and gas atmosphere on thermal conductivity of atmospheric plasma sprayed (APS) and electron beam physical vapor deposited (EB-PVD) partially Y₂O₃ stabilized ZrO₂ (PYSZ) thermal barrier coatings (TBCs) were investigated. Two-layer samples that had an EB-PVD coating deposited on bond coated nickel-base superalloy IN625 substrates, free-standing APS and EB-PVD coatings as well as a quasi-free-standing EB-PVD PYSZ coating (coating on semitransparent sapphire) were included in the study. Thermal diffusivity measurements for determining thermal conductivity were made from room temperature up to 1150 °C in vacuum and under argon gas using the laser flash technique. To investigate the effect of heat treatment on thermal conductivity, coatings were annealed at 1100 °C in air. For both the APS and EB-PVD PYSZ coatings the first 100 h heat treatment caused a significant increase in thermal conductivity that can be attributed to microstructural changes caused by sintering processes. Compared to the measurements in vacuum, the thermal conductivity of APS coatings increased by about 10% under argon gas at atmospheric pressure, whereas for the EB-PVD coatings, the influence of gas on thermal conductivity was relatively small. The effect of gas on the thermal conductivity of APS and EB-PVD PYSZ coatings can be attributed to amount, shape, and spatial arrangement of pores in the coating material.