低温渗铝涂层对P92钢650℃饱和蒸汽氧化行为的影响

利用低温粉末包埋渗法在P92钢服役温度下制备了铝化物涂层,并结合氧化增重法、扫描电镜观察及X射线衍射分析,研究了P92钢及其铝化物涂层在650℃下的饱和蒸汽氧化行为。结果表明:P92钢抗蒸汽氧化性能不足,350 h前氧化动力学遵循抛物线规律,外层疏松层氧化物Fe_3O_4+Fe_2O_3与内层氧化物FeCr_2O_4呈双层结构,氧化700 h后外层氧化膜发生严重剥落;低温包埋渗铝后,试样表面形成保护性Al_2O_3氧化膜,可显著提升P92钢抗蒸汽氧化性能;Al_2O_3氧化膜具有较慢的生长速度,因此铝化物涂层的耗损并不是继续形成Al_2O_3带来的消耗,而是Al向内扩散形成AlN相以及Fe向铝化物涂层扩散形成Fe_3Al相,从而降低Al浓度梯度。     

四种锅炉管材料650℃/26MPa的蒸汽氧化研究

研究了S30432、TP347H、TP310HCbN和T91钢4种锅炉管材料在650℃/26MPa超临界水蒸气中的氧化行为,氧化1 500h后,采用增重法测量试样单位表面上的质量变化,用扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)分析氧化膜表面及截面形貌、微观结构和元素分布,用X射线衍射仪(XRD)进行氧化膜物相表征.结果表明:4种材料氧化情况差异显著,其抗蒸汽氧化性能很大程度上取决于合金中Cr元素的含量;4种材料都形成了双层氧化膜结构,包括内层富Cr尖晶石型氧化物及外层铁氧化物(Fe3O4或Fe3O4+Fe2O3);氧化膜中形成的孔洞会成为阳离子由材料基体向氧化膜/蒸汽界面扩散,以及氧和水分子由氧化膜/蒸汽界面向金属基体扩散的快速通道,使氧化速率加快;S30432、TP347H及TP310HCbN氧化膜的剥落机制可用屈曲模型解释,T91钢氧化膜的剥落机制可用楔入模型解释.     

涡轮叶片用渗Al涂层高温氧化行为

采用料浆法在涡轮叶片材料K4104镍基高温合金表面制备渗Al涂层,利用静态高温氧化以及多种物理测试方法研究了渗Al涂层的防护性能。对试验过程中氧化动力学特征及氧化膜形貌的变化进行了深入的分析。试验结果表明:渗Al涂层改善了合金的抗氧化性能;长时间的高温氧化使渗Al涂层/基体间出现空洞,导致氧化膜剥落,涂层的抗氧化性能有一定程度减弱。     

DD5单晶叶片用热障涂层高温防护性能研究

为了提高燃气轮机热端部件的服役寿命,拓展热端部件的高温防护方法及应用,在某燃气轮机涡轮叶片用DD5镍基单晶高温合金表面制备了CoCrAlY+YSZ,(Ni, Pt)Al+YSZ和Zr改性(Ni, Pt)Al+YSZ 3种热障涂层,对比研究了这3种热障涂层的1 100℃循环氧化行为和900℃混合盐热腐蚀行为。结果表明：CoCrAlY+YSZ涂层在循环氧化和热腐蚀过程中均发生严重的YSZ陶瓷面层剥落现象,而铝化物+YSZ涂层的陶瓷面层则完好或仅局部极少量剥落;(Ni, Pt)Al涂层经活性元素Zr改性后抗氧化和耐热腐蚀性能均进一步提高,表现为氧化和腐蚀增重降低,内氧化和内硫化现象明显减轻;(Ni, Pt)Al+YSZ涂层和Zr改性(Ni, Pt)Al+YSZ涂层对DD5镍基单晶高温合金叶片均有较好的适用性。     

表面加工状态对Super 304H钢抗蒸汽氧化性能的影响

对6种不同表面加工状态(磨床粗磨、砂轮磨削、320号砂纸研磨、600号砂纸研磨、1200号砂纸研磨和抛光)的Super 304H钢在650℃/25MPa超临界水蒸气中的氧化行为进行了研究,采用增重法对氧化1 200h后的试样单位表面上的质量变化进行了测量,采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对氧化膜表面和截面形貌、微观结构和元素分布进行了分析,并利用X射线衍射仪(XRD)对氧化膜物相进行了表征.结果表明:Super 304H钢的抗蒸汽氧化性能对材料的表面加工状态比较敏感;不同表面加工状态的Super 304H钢经氧化后,试样单位表面上的质量变化、表面氧化物形态以及横截面氧化物形态差异明显;形成的典型氧化膜分内、外2层,外层氧化膜主要为Fe3O4,内层氧化膜主要为含Cr量较高的(Fe,Cr)3O4以及少量的Cr2O3;随着材料表面粗糙度的增加和比表面应变层的形成,越容易形成具有保护性的富铬氧化膜,Super 304H钢的抗蒸汽氧化性能越好.     

晶粒尺寸和表面状态对S30432钢蒸汽氧化行为的影响

利用自制的蒸汽氧化装置对不同晶粒度和表面状态的S30432钢管试样在650℃下进行不同试验时间节点的蒸汽氧化试验,采用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射等分析方法研究了氧化层的形貌、成分和相组成.结果表明：在试验时间内,不同的S30432钢管试样的抗蒸汽氧化性能存在差异;细化晶粒及提高晶粒度均匀性有利于提高S30432钢的抗蒸汽氧化性能;喷丸处理能改变钢管试样的内壁表面状态,加快Cr从基体向内壁表面扩散,形成富Cr的致密氧化层,显著降低了氧化膜的生长速度;在蒸汽氧化过程中形成的氧化层分内外两层：内层富Cr,与基体界面处形成高铬含量愈合层,外层为铁的氧化物.     

Cr-N-O型选择性吸收涂层制备及热稳定性研究

采用反应磁控溅射方法制备SiO_x/Cr-N-O/Al选择性吸收涂层,该涂层太阳吸收比为95.9%、发射比3.8%、吸收发射比25.2。结合光学显微镜微观形貌分析、X射线衍射结构分析(XRD)、X射线光电子能谱成分分析(XPS)探讨涂层在250和400℃大气环境下热稳定性机理:250℃大气热处理后,涂层保持较高光谱选择性,表面形貌与物相结构未出现明显变化,SiO_x层氧化程度增大导致太阳吸收比升高,金属Cr和金属Al相互扩散导致发射比升高;400℃大气热处理后,涂层光谱选择性降低,表面出现微米级孔洞,XRD及XPS结果表明Cr-N-O吸收层被氧化,导致太阳吸收比降低,金属Cr和金属Al相互扩散导致发射比明显升高。     

涂层孔隙率对水力机械抗磨蚀性效果的影响

为分析孔隙率对水力机械抗磨蚀涂层性能的影响,采用试验分析方法,即利用爆炸喷涂技术和封孔技术获得一种新的低孔隙率钴铬碳化钨(WC-10Co-4Cr)涂层,并与普通WC-10Co-4Cr涂层进行冲蚀试验对比,分析了涂层表面磨痕和失重量。结果表明,低孔隙率涂层泥沙刮削量较少,刮削分布比较均匀,而普通涂层不仅失重量大,刮削也比较集中,涂层破坏严重,减小孔隙率可有效提高水力机械抗磨蚀涂层性能。     

Inconel 740合金在空气和含有水蒸气的空气中的氧化研究

利用热重分析法、X射线衍射仪和扫描电镜与能谱分析仪研究了Inconel 740合金在空气和含有水蒸气的空气中的高温氧化行为,并分析了该合金的氧化机制.结果表明：Inconel 740合金在950℃的静态空气中氧化时,氧化动力学遵循抛物线规律,氧化膜黏附性能良好,表面氧化膜完整,外层由Cr2O3和少量的（Ni,Co）Cr2O4、TiO2组成,中间层为SiO2和Al2O3,内层氧化物为Al2O3和TiO2;合金在750℃含有10%水蒸气的空气中的腐蚀动力学也近似遵从抛物线规律,表面氧化膜很薄且致密性较差,表面氧化层主要为Cr2O3,内层氧化物为Al2O3和TiO2.     

垃圾焚烧炉用热电偶保护套管Al(Fe,Ni)系金属间化合物涂层的制备与性能研究

针对垃圾焚烧炉用热电偶保护套管的腐蚀与防护问题开展研究,采用电弧喷涂Al+高温扩散的方法在1Cr18Ni9Ti基体上制备了层状分布的Al(Fe, Ni)系金属间化合物涂层,外层为Al₇₅Ni₁₀Fe₁₅金属间化合物相,Fe、Ni、Cr元素固溶置换形成了Al₃M型富铝相,内侧是均匀致密的Al(Fe, Ni)型金属间化合物单相层,呈柱状晶形态。该金属间化合物单相层平均显微硬度达到了836.1 HV0.1,在900℃下表现出了良好的抗盐腐蚀性能。