发动机排气门新型抗高温氧化涂层研究

目的提高排气门材料21-4N合金的抗高温氧化腐蚀性能和抗开裂剥落性能,提高排气门的服役性能,延长使用寿命。方法利用两步循环喷雾热解技术在21-4N合金表面制备(Al_2O_3-Y_2O_3)/YSZ层状陶瓷复合涂层,通过扫描电镜和能谱对涂层形貌和成分进行分析,通过循环氧化腐蚀实验评价涂层的抗高温氧化腐蚀性能和抗开裂剥落性能,通过划痕测试来评价涂层的结合强度。结果该层状复合涂层厚度均一、结构致密清晰,在900℃高温循环氧化100 h的实验中,该涂层样品的质量增加量和剥落量分别为0.3025和0.06 mg/cm~2,远低于无涂层21-4N合金的质量增加量和剥落量,具有优异的耐高温氧化腐蚀性能。该复合涂层的膜基结合力达到40 N,远高于21-4N合金表面氧化膜的结合力,能够满足排气门实际应用工况要求。结论采用两步循环喷雾热解技术在21-4N合金表面制备的(Al_2O_3-Y_2O_3)/YSZ层状复合涂层,能够有效提高排气门材料的抗高温氧化腐蚀性能,并具有优异的结合力。     

热化学反应法制备Al_2O_3基陶瓷涂层及耐磨性能研究

采用热化学反应法在Q235钢表面制备A_2O_3基陶瓷涂层,对涂层的形貌、涂层与基体的结合力、涂层的耐磨性进行了研究.结果表明,陶瓷涂层在600℃固化时有新相产生,增强了涂层与基体的结合强度;陶瓷涂层比较均匀且致密,涂层与基体之间已无明显界限;A_2O_3基陶瓷涂层提高了Q235钢的耐磨性.     

Nb-Hf合金表面Si-Ti-Cr硅化物涂层在恒温氧化和热震中的高温抗氧化性能（英文）

为了提高Nb-Hf合金的高温抗氧化性能,采用浆料烧结和高温渗透制备了Si-Ti-Cr硅化物涂层。分析了Si-Ti-Cr硅化物包覆的Nb-Hf合金样品在恒温氧化和高温热震条件下的抗氧化性能,揭示了Si-Ti-Cr涂层高温恒温氧化和高温热震条件下的失效机理。结果表明,在1800℃恒温氧化5 h条件下,涂层的增重为7 mg/cm²;在1700℃热震循环50周次和恒温氧化5 h条件下,涂层的最大增重为1.8mg/cm²。硅化物涂层在1800℃恒温氧化环境下和1700℃热震/恒温氧化环境下具有优异的抗氧化性能。     

电弧离子镀Al-Si-Y涂层的氧化性能研究

ЖС6У Ni基高温合金是航空发动机涡轮叶片常用的材料,为了提高其氧化性能,利用自制的Al-Si-Y合金阴极靶材,采用电弧离子镀技术在ЖС6У Ni基高温合金基体上沉积Al-Si-Y合金涂层,研究了Al-Si-Y涂层在1100℃时的恒温氧化性能、1000℃时的循环氧化性能.结果表明:Al-Si-Y涂层在氧化过程中生成了连续致密的A12O3膜.将Al-Si-Y涂层与传统的二元渗Al-Si层以及国内外的多元涂层相比较,结果表明Al-Si-Y涂层的氧化性能要优于其他涂层.     

微弧氧化对TC4钛合金高温抗氧化性能的影响

采用直流稳压电源,在Na2SiO3、Na3PO4电解液中对TC4钛合金表面进行微弧氧化处理,研究了微弧氧化对TC4钛合金高温抗氧化性能的影响.结果表明,经微弧氧化的TC4合金高温抗氧化性能明显优于TC4钛合金;在750℃循环氧化100h后,经300V电压微弧氧化60 min的TC4钛合金的氧化增重为7.8 mg/cm2,而未经微弧氧化处理的TC4钛合金氧化增重为30.51 mg/cm2;随着微弧氧化时间增长和电压的增大,微弧氧化TC4钛合金的高温抗氧化性能也增强.     

电弧离子镀NiAlHf涂层的抗高温氧化性能

目的通过电弧离子镀技术,获得抗氧化性能优良的NiAl涂层。方法采用电弧离子镀技术,在弧流为110 A,偏压为-50 V的参数下沉积NiAlHf涂层。通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对涂层的物相结构和形貌进行分析,通过能谱仪(EDS)分析涂层的成分。采用恒温氧化增重实验对涂层的氧化动力学进行分析。结果由电弧离子镀技术制备的NiAl涂层致密均匀,无大颗粒、孔洞等缺陷。涂层主要由β-NiAl相组成,活性元素Hf固溶在主相中。NiAlHf涂层表现出良好的抗高温氧化性能,动力学曲线符合抛物线规律,在1150℃下恒温氧化200h的平均氧化速率为0.0841g/(m^2×h),远优于传统MCrAlY涂层体系。NiAlHf涂层在氧化初期形成保护性的α-Al2O3氧化皮以及少量亚稳态的θ-Al2O3,随后θ-Al2O3逐渐转变为稳态的α-Al2O3。Hf在涂层表面富集从而形成HfO2,对氧化皮形成了钉扎作用,增强了氧化皮的粘附性,提高了涂层的抗氧化性能。随着氧化的进行,涂层中的β-NiAl相逐渐转变为γ'-Ni3Al相。结论 NiAlHf涂层在1150℃下仍具备优良的抗高温氧化性能,对下一代耐更高温度涂层开发,电弧离子镀NiAl涂层的技术推广及工业化应用有一定的指导作用。     

沉积偏压对AlCrTiN纳米复合涂层力学与抗高温氧化性能的影响

沉积偏压对涂层的结构与性能具有重要影响,为研究其对AlCrTiN纳米复合涂层成分、组织结构、力学与抗高温氧化性能的影响规律,采用磁控溅射技术,改变沉积偏压(-30、-60、-90、-120 V)制备四种AlCrTiN纳米复合涂层。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、纳米压痕仪等仪器表征涂层的组织结构、成分、力学性能和抗高温氧化性能。研究结果表明：不同偏压下制备的AlCrTiN纳米复合涂层均为NaCl型fcc-(Al,Cr,Ti)N相结构。随着沉积偏压增大,涂层由沿(111)晶面择优生长转变为无明显的择优生长取向,晶粒尺寸降低,残余应力和硬度增大。偏压为-90 V与-120 V时,涂层表面更加致密,具有更高的硬度和弹性模量。在800℃与900℃氧化1 h后,所有涂层表面均生成一层连续致密的Al₂O₃膜。随着沉积偏压增加,氧化膜厚度逐渐降低,表明抗高温氧化性能逐渐增强,这是因为高偏压下涂层组织更致密,且晶粒更细小。研究成果对AlCrTiN纳米复合涂层的综合性能提升与工程化应用具有一定指导意义。     

钼添加对CrN涂层抗氧化性能的影响

研究钼添加对CrN涂层微观结构和抗氧化性能的影响,采用反应磁控溅射法在硅片和高速钢片上制备不同Mo含量的Cr-Mo-N涂层,并在500~800 ℃的高温空气中退火1 h,用X射线衍射（XRD）、拉曼光谱和扫描电子显微镜（SEM）对涂层退火前后的微观形貌进行表征。沉积的CrN和Cr-Mo-N涂层均表现出基于CrN晶格的B1面心立方相（fcc）。Mo离子取代Cr-N晶格中的Cr离子,形成Cr-Mo-N固溶体。在600 ℃时,XRD和拉曼光谱表明,Mo含量较高的Cr-Mo-N涂层中形成MoO₃相,表面较粗糙,含氧量较高。在700 ℃时,CrN涂层由于内应力的作用,其横截面形貌为疏松的柱状晶,并有一定的多孔区,而Cr-Mo-N涂层则为致密的柱状晶结构。低Mo含量（<17at%）的Cr-Mo-N涂层比CrN涂层具有更好的抗氧化性。     

TC4 合金微弧氧化层的耐磨性和耐蚀性

目的对比不同电解液体系中制备的陶瓷膜层的耐磨损和耐腐蚀性能,判断实验条件下陶瓷膜性能最优的电解液体系。方法在相同的电参数工艺下,分别在Na Al O2,(Na PO3)6和Na2Si O3电解液体系中对TC4合金进行微弧氧化处理,处理时间为15 min。分析陶瓷层的表面形貌、成分和相结构。进行干摩擦条件下的摩擦磨损实验,对比TC4合金及三种陶瓷膜的耐磨性。通过测试极化曲线,对比TC4合金及三种陶瓷膜的耐蚀性。结果在Na Al O2,(Na PO3)6,Na2Si O3电解液体系中获得的陶瓷层表面呈现出多孔和局部凸起的相似表面特征,但相组成存在差异,主要相分别为Al2Ti O5,Al PO4和Ti O2。摩擦磨损实验表明,在10 N载荷下,以Si3N4陶瓷球作为摩擦配副,陶瓷层的磨损失重相对基材均显著减小,其中(Na PO3)6-陶瓷层失重约为基材的1/22。极化曲线分析表明,在模拟油田采出液作为腐蚀液的条件下,与TC4合金相比,陶瓷层的Ecorr显著正移,Jcorr明显减小,其中(Na PO3)6-陶瓷层的Ecorr从-0.311 V正移至0.777 V,Jcorr从9.634×10-7A/cm2减小到2.595×10-8A/cm2。结论微弧氧化处理能够显著改善TC4合金的耐磨性和耐蚀性,其中(Na PO3)6-陶瓷层的综合性能较好,有望满足TC4合金服役于油田环境时的要求。     

Micro-arc oxidation coatings on Mg-Li alloys

Micro-arc oxidation (MAO) method was used for the surface modification of an Mg-5wt.%Li alloy. Ceramic coatings were in-situ fabricated on the Mg-Li alloy. The morphology feature,phase composition,and corrosion-resistance of the formed ceramic coatings were studied by SEM,XRD,and electrochemical methods,respectively. The results showed that the coatings produced in a sodium silicate solution system were composed of MgO and Mg2SiO4. The ceramic coating became thicker and the content of Mg2SiO4 phase increase...     

等离子喷涂 NiCoCrAlY / Al2 O3 高温固体润滑耐磨涂层的抗氧化性能研究

目的研究等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3高温固体润滑耐磨涂层在850℃时的高温抗氧化性能和抗氧化机理。方法采用喷雾造粒、化工冶金包覆技术制备NiCoCrAlY/Al2O3复合粉体,并采用等离子喷涂技术在45#钢表面制备NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层。采用SEM和XRD研究粉体和涂层的显微结构和物相组成,并采用马弗炉研究复合涂层在850℃的恒温氧化动力学曲线,通过研究氧化96 h以后涂层表面的组织形貌,探讨NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层的抗氧化机理。结果 NiCoCrAlY合金层均匀致密地包覆在Al2O3颗粒的表面,包覆层厚度约为3~5μm。复合粉体的主要组成为Al2O3相和NiCoCrAlY合金相,没有其他杂质相的存在。等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层氧化动力学曲线分为大斜率直线、抛物线和系数几乎为0的抛物线等3个阶段。氧化96 h以后,涂层的氧化质量增量为4.9 mg/cm2左右,表面形成了一层连续的氧化物保护膜,经EDX分析,氧化膜层主要由Al,O,Cr和Ni组成。结论等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层具有良好的高温抗氧化性能,涂层中Ni,Cr,Al的氧化以及硬质相Al2O3的加入是涂层抗氧化的主要原因。     

稀土掺杂Gd2 O3对YSZ/（Ni，Al）热障涂层组织与性能的影响

目的提高YSZ/(Ni,Al)复合涂层与基体的结合强度和抗高温氧化性。方法采用电泳沉积的方法,在Inconel 600高温合金表面上沉积YSZ/(Ni,Al)复合涂层和掺杂稀土Gd2O3-YSZ/(Ni,Al)(简称G-YSZ/(Al,Ni))复合涂层,后进行真空烧结,然后对制备好的热障复合涂层进行划痕实验和等温循环氧化实验。通过对样品进行等温循环氧化实验,获取不同氧化时间段的复合涂层样品,并采用SEM和XRD对复合涂层组织和形貌进行分析。结果在1100℃等温氧化过程中,未掺杂稀土元素的氧化增重速率为0.0057 mg/mm2,而掺杂钆元素的氧化速率为0.0049 mg/mm2,氧化增重速率比未掺杂稀土YSZ/(Ni,Al)复合涂层的低。G-YSZ/(Ni,Al)热障复合涂层在等温氧化过程中颗粒长大较小、裂纹少、表面更加致密。真空烧结后的YSZ/(Al,Ni)复合涂层和G-YSZ/(Al,Ni)复合涂层与基体的结合强度约为4.0 N,氧化100 h后,掺杂稀土的G-YSZ/(Al,Ni)复合涂层结合强度为3.5 N,未掺杂稀土的YSZ/(Al,Ni)复合涂层与基体的结合强度为2.6 N。G-YSZ/(Ni,Al)热障复合涂层中存在Gd2Zr2O7相和稳定的Ni Al2O4相,Gd2Zr2O7相具有良好的稳定性以及耐高温氧化。结论掺杂稀土氧化钆的G-YSZ/(Al,Ni)涂层的抗高温氧化性能显著提高。在等温氧化过程中,掺杂稀土元素的G-YSZ/(Al,Ni)复合涂层,其颗粒趋向于均匀化,裂纹明显变少,使得涂层更加致密,表面更加平整。等温氧化100 h后,掺杂了稀土氧化钆的G-YSZ/(Al,Ni)复合涂层基体之间具有更好的结合力,抗剥落性和服役寿命较好。     

钼合金Si-Cr-Ti-SiC-MnO2涂层的制备与组织性能

目的提高钼合金表面红外辐射性能与高温抗氧化性能。方法将40%Si、20%Cr、5%Ti、5%SiC、30%Mn O_2五种粉末与酒精、粘结剂按比例混合,经高能球磨6 h后制得均匀悬浮的料浆。采用浸涂工艺对预处理的钼合金试样进行料浆涂覆,在1450℃真空烧结0.5 h后制得黑色涂层试样。通过1550℃高温静态氧化试验和高温粒子薄片红外光谱综合实验系统,分别评价涂层抗氧化性能和红外辐射性能,并通过扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射仪(XRD)对涂层氧化前后的形貌与组织结构进行分析。结果钼合金Si-Cr-Ti-SiC-Mn O_2涂层在700、900℃的法向发射率分别达0.85、0.88,在1550℃高温有氧环境下的静态抗氧化寿命达7 h。原始涂层呈四层复合梯度结构,由外到内分别为SiO_2+Mn3O_4+M5Si3(M指Mo、Cr、Ti)、M5Si3+Mo Si2+SiC+Mn3O_4、Mo Si2、Mo5Si3。高温氧化后,涂层四层复合结构由外到内转变为SiO_2+(Cr,Ti)5Si3+Mn Cr2O_4+Mn3O_4、M5Si3+SiC+Mn Cr2O_4+Mn3O_4、Mo Si2、M5Si3。高温氧化过程中,MSi2高硅化物层逐渐转变为M5Si3低硅化物层,涂层表面形成含Mn Cr2O_4尖晶石相和复合硅化物的致密SiO_2玻璃膜。结论 Si-Cr-Ti-SiC-Mn O_2涂层可有效提高钼合金基体的红外辐射性能和高温抗氧化性能,复合硅化物与硅锰复杂氧化物具有良好的抗氧化性能、高辐射性能和自愈合性能。     

Morphology and structure of high temperature MoSi2 coating on niobium

The high-temperature oxidation-resistant MoSi2 coating on the Nb substrate was prepared by slurry firing. The structure, compositions and phase distribution of the coating and the relationship between these features and the oxidation resistance of the coating were investigated by SEM, EDS and XRD. The results indicate that the interface between the coating and the substrate has metallurgie combination, and a transitional layer is formed by diffusion. The multi-layer structure improves the oxidation resistance of the coating. The method of slurry firing to prepare the high-temperature MoSi2 coating on Nb is feasible. The SiO2 scale, which is formed on the surface of the coating by the self-oxidation of MoSi2, prevents the further diffusion of oxygen.     

微弧氧化处理对铝合金耐霉菌腐蚀特性的影响

在2A12铝合金表面制备了微弧氧化膜层,按照国家军用标准霉菌测试方法对微弧氧化膜层的耐腐蚀性能进行了测试,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)对铝合金基体及微弧氧化膜层霉菌腐蚀前后的微观结构、相组成进行了表征。结果表明,未经过微弧氧化处理的铝合金表面有少量的霉菌生长,表面产生了一定数量的点蚀坑,长霉等级为1级。经过微弧氧化处理试样表面未发现霉菌生长,长霉等级为0级。微弧氧化处理可以有效提高铝合金表面耐霉菌腐蚀性能,扩大其应用范围。     

氟钛酸钾添加对铝镁复合板微弧氧化涂层结构及耐蚀性的影响

为研究氟钛酸钾(K₂TiF₆)添加对Al-Mg复合板微弧氧化涂层结构和耐腐蚀性能的影响,在硅酸盐-氢氧化钠电解液体系中加入不同浓度的氟钛酸钾(0、1、2和3 g·L^-1),利用微弧氧化技术(MAO)在Al-Mg复合板表面制备陶瓷氧化物涂层。通过SEM、XRD、EDS和电化学工作站等对制备陶瓷氧化物涂层显微组织、相组成、形貌及耐蚀性能进行表征。添加K₂TiF₆后,Al-Mg复合板Al侧的涂层厚度、表面孔隙率和表面粗糙度随K₂TiF₆浓度的增加呈下降的趋势(24.2～18.4μm、6.8%～5.3%、3.55～2.23),Mg侧涂层呈上升趋势(21.0～26.6μm、3.6%～5.3%,3.35～4.33),此外涂层中的Ti和F元素含量增加,各样品的耐蚀性均有所提高。添加K₂TiF₆为2 g·L^-1时,两侧涂层的耐蚀性最好,其中R_t均比未添加的样品增加...     

K2ZrF6对镁合金微弧氧化膜抗点燃性能的影响

目的 降低镁合金在高温环境下起火燃烧的风险,同时探索微弧氧化膜是否具有抗点燃的热防护功能.方法 采用添加不同含量K2ZrF6的碱性硅酸盐电解液体系,在AZ91D镁合金表面制备微弧氧化膜,研究不同浓度K2ZrF6对微弧氧化膜抗点燃性能的影响.采用扫描电镜观察燃烧前微弧氧化膜的微观结构变化,结合XRD分析涂层的相组成,并借助抗点燃性能测试装置,考察微弧氧化膜的起燃时间.结果 添加K2ZrF6制备的微弧氧化膜主要由MgO、Mg2SiO4、MgF2和ZrO2组成.随着K2ZrF6含量的增加,膜层中大尺寸缺陷减少,致密性和厚度显著提高,表面粗糙度先增加、后降低.添加0～10 g/L K2ZrF6的微弧氧化膜的致密性较差,这类微弧氧化层在火焰的作用下,会形成大量的烧蚀孔洞和纵向扩展裂纹;添加15、20 g/L K2ZrF6的微弧氧化膜,具有更为致密的内层,这类微弧氧化膜直到基体完全熔化变形,才会出现横向扩展裂纹,导致涂层失效.AZ91D镁合金经过含15 g/L K2ZrF6的电解液微弧氧化处理后,起燃时间最长,抗点燃性最好.结论 K2ZrF6浓度对微弧氧化膜抗点燃性的影响主要体现在对其致密性的影响上,内层的致密结构能够减少在高温火焰作用下形成的烧蚀孔洞,以及延缓裂纹的产生,从而阻碍熔融的液态镁和镁蒸气向外扩散,减缓氧化反应的程度,提高涂层的抗点燃性.     

High Temperature Oxidation and Wear Resistance of Y-modified Hot Dipping Aluminized Coating on SCH12 Steel

Microstructures,high-temperature oxidation and wear resistance of hot dipping Al-Si-Y coating on SCH12 heat resistant cast steel were investigated in this study.The aluminized coating was characterized by scanning electron microscopy(SEM),energy dispersive X-ray spectrometry(EDX)and X-ray diffraction(XRD).The results showed that the coating was composed of the Al-rich outer layer and the intermetallics inner layer.In the Al-rich layer,some Y-rich precipitates and Fe-Al-Si-Cr precipitates could be observed.The intermetallics layer presented three layers induced by the increase of Fe,Cr,Ni content and the corresponding decrease of Al,Si content.The oxidation tests were conducted in still air at 850℃for up to 100 h.After oxidation,a top oxide scale composed of mainlyα-Al2O3,Al5Y3O12 was formed on the steel surface.The intermetallics beneath the oxide scale consisted of mainly FeAl and small amount of Fe2Al5 and Cr3Si phase.The mass gain of the coated and uncoated SCH1steel is 0.45 mg/cm 2 and 0.57 mg/cm 2,respectively.The wear resistance was investigated using a high-temperature pin-on-disc tribometer at 650℃.The wear rate for the coated and uncoated steel is 0.45μm 3 /μm.N and 3.01μm 3 /μm.N,respectively.The high temperature wear tests and oxidation tests results demonstrated that the yttrium-modified aluminized specimen had significantly improved high-temperature wear resistance and equivalent oxidation resistance compared with the original SCH12 specimen.     

镁合金表面超声微弧氧化载氟生物涂层耐磨性和耐蚀性

目的提高医用镁合金微弧氧化涂层的耐蚀性、耐磨性,并赋予涂层抗菌性和生物活性。方法镁合金表面采用超声微弧氧化技术,在镀液中加入0.4、1.4、2.4、3.4 g/L的Na F,制备载氟生物涂层。通过SEM观察载氟对涂层表面形貌的影响,分析涂层的主要元素变化,进行了涂层厚度、孔隙率、拉伸强度的测定,并进行了摩擦磨损实验、电化学腐蚀实验、覆膜抗菌实验,评价了不同载氟生物涂层的结合性能、耐磨性能、耐蚀性和抗菌性。结果适量载氟生物涂层表面分布了均匀的孔隙。随着NaF浓度的增加,涂层中氟元素的含量升高,涂层厚度也随之增加,且涂层的结合强度提高了3.5~10.0 MPa。氟元素可促进涂层表面氧化物反应膜的形成,有利于减轻粘着磨损,使摩擦系数降低了0.17~0.35。载氟涂层的自腐蚀电位提高了95~170 m V,而自腐蚀电流降低约两个数量级,涂层抗菌率为61%~76%。结论超声微弧氧化镀液中添加Na F,提高了涂层结合强度、耐磨性、耐腐蚀性,涂层具有一定的抗菌性,实现了生物涂层的多功能性。     

Ti65合金磷酸盐涂层抗高温氧化性能研究

目的通过表面涂层提高高温钛合金Ti65的抗高温氧化性能。方法采用喷涂法在Ti65合金基体上制备以磷酸铝为粘结剂、Al和Al/SiC为填料的两种磷酸盐抗高温氧化复合涂层。研究Ti65合金和涂层样品在650℃准等温、静态空气条件下的氧化动力学行为。用XRD和SEM/EDS分别对涂层样品氧化前后的物相组成、组织形貌和微区成分进行表征分析;用电子探针(EPMA)分析涂层样品的元素分布情况。结果650℃抗高温氧化实验结果表明,磷酸盐涂层样品的准等温氧化动力学曲线均符合抛物线规律,两种涂层样品的抛物线氧化速率常数kp分别为3.922×10^-2、1.768×10^-2 mg/(cm^2·h^1/2)和2.48×10^-2、3.385×10^-4 mg/(cm^2·h^1/2),均小于Ti65合金,氧化增重显著降低。以Al/SiC为填料的磷酸铝涂层的抗氧化性能最好,氧化1000 h,质量增加0.20 mg/cm^2,约为Ti65基体氧化增重(1.13 mg/cm^2)的1/6。微观分析结果表明,两种磷酸盐涂层样品在650℃准等温氧化后,涂层与基体形成扩散层,生成TiAl3金属间化合物,涂层表面均保持完好,没有裂纹和孔隙,有效阻止了氧元素向Ti65基体的扩散,保护基体不受氧化。结论磷酸盐涂层能有效阻止650℃温度下氧向Ti65合金基体的扩散,具有优异的抗高温氧化性能。