湿粉末法制备TaC涂层

本文通过在石墨基体涂覆前驱体料浆,在高温下烧结后得到TaC涂层。通过XRD和SEM对涂层形貌与结构进行表征,TaC涂层由平均尺寸为12μm的致密颗粒组成。涂层晶粒生长方式为自由取向生长,这种生长模式使得裂纹在扩展时会被钉扎在晶界连接处,而不会贯穿整个涂层。TaC涂层的硬度和弹性模量分别为15.35GPa 和 195.1GPa。     

C/C复合材料表面TaC涂层的制备和生成机制

报道了一种在C/C复合材料基体上制各抗烧蚀TaC涂层的新方法.采用红外光谱、XRD及SEM表征了生成TaC涂层的Ta源:TaO2F·rH2O·TaF5.采用SEM观察了不同温度下转变生成的TaC涂层的形貌.在1200℃高温热处理,TaC涂层形貌为细颗粒状,在1800℃高温热处理后,TaC涂层为柱状晶.TaC的生成机制为:TaO2F·rH2O·TaF5高温分解凝聚生成的Ta2O5沉积在C/C复合材料基体表面,碳原子在Ta2O5中扩散反应生成TaC,TaC涂层形貌可由生成Ta2O5的凝聚成核理论解释.     

C／C复合材料抗烧蚀TaC涂层的制备

报道1种制备C／C复合材料抗烧蚀TaC涂层的新技术。用红外光谱、XRD及SEM分析和表征醇基钽膜，用XRD和SEM分析和表征TaC涂层。制备出的醇基钽是非晶态结构，在C／C复合材料上将这种凝胶铺展形成致密的多层膜。在石墨化炉中多层膜被转化为TaC涂层。在1200℃时，形成的涂层中含有TaC和Ta2O5。高于1400℃时涂层中只有TaC存在。1600℃时所形成的涂层是1种连续致密的层状结构，1400℃时所形成的涂层是1种多微孔的网状结构。     

石墨表面TaC涂层的熔盐法制备及表征

目的 以K₂TaF₇和Ta粉为主要原料,在石墨材料表面制备TaC涂层。方法 反应物在1200℃的熔盐体系中保温3h,反应生成碳化物,经后续2300℃真空保温1h后,得到TaC涂层材料。采用XRD和SEM对涂层的组成结构进行表征,采用拉开法对涂层的和石墨基体的结合强度进行测量,采用纳米压痕对涂层的硬度和弹性模量进表征,最后对TaC涂层的抗腐蚀性能进行模拟测试评估和实际的SiC长晶测试。结果 熔盐法制备的TaC涂层连续地覆盖在石墨表面,保持了原始石墨的形貌,其物相组成为TaC,呈现出亮黄色,厚度为20～40μm,涂层的晶粒无择优取向生长,呈现出无序堆积的状态。TaC涂层与石墨基体的结合强度为9.49 MPa,硬度和弹性模量分别为14.42 GPa和123.32 GPa。TaC涂层样品于2 300℃的SiC腐蚀气氛环境下保温3 h,质量损失率仅为0.01 g/(m²·h),远低于同测试条件下无涂层石墨样品的质量损失率4.67 g/(m²·h)。在2 300℃氩气气氛下保温3 h的SiC粉包埋TaC涂层的接...     

化学气相沉积TaC涂层的微观形貌及晶粒择优生长

利用TaCl5-Ar-C3H6体系,采用X射线衍射技术和扫描电镜研究不同温度下化学气相沉积TaC涂层微观形貌及晶粒择优生长.结果表明:在800～1 200℃时,随沉积温度升高,TaC颗粒从圆球形逐渐转变为多角形以及金字塔形多面体,而其晶体择优取向依次从无明显择优取向向<220>和<200>转变;利用生长参数α和VAN DERDRIFT,MEAKIN的纳米级晶粒选择生长模型可较好地解释不同形貌的生长机制.当α=3时,薄膜会优先生长成<200>择优取向的金字塔晶粒;当α=1.5时,则容易生长成(220>取向的多角形晶粒.     

电弧离子镀NiCoCrAlY涂层的组织结构及初期氧化

采用XRD，SEM，TEM和光激发荧光谱等技术对电弧离子镀制备的NiCoCrAlY涂层的组织结构和初期氧化的机理进行了研究．结果表明，电弧离子镀方法沉积的NiCoCrAlY涂层具有纳米晶体结构，呈明显的层状生长．真空退火后涂层内的层状结构消失，涂层组织更致密，晶粒明显长大，有孪晶出现．涂层在真空退火后表面已经生成一层很薄的以α-Al2O3为主的氧化膜，在高温氧化过程中，涂层表面的亚稳态氧化物θ-Al2O3先增多，然后逐渐转变为稳态的α-Al2O3，并对其相关机理进行了探讨．     

铬含量对镍基合金涂层高温氧化行为的影响机理

采用增重法对铬质量分数分别为30%和40%～45%的两种镍基合金涂层在500℃、650℃和800℃下的高温氧化行为进行了研究.并使用配有能谱分析仪的扫描电镜以及X射线衍射仪等检测设备对涂层氧化产物的形貌、成分和相组成进行了分析.发现铬含量对镍基合金涂层的抗高温氧化性能和氧化机理有着重要的影响.铬含量为40%～45%的涂层,其表面生成了连续的Cr2O3保护膜,具有相对较低的氧化速度.     

涂层厚度对Cr涂层锆合金包壳高温蒸汽氧化动力学及微观机制的影响

目的 研究涂层厚度对Cr涂层锆包壳高温蒸汽氧化行为的影响规律及其微观机制,为耐事故锆包壳表面涂层优化设计提供理论依据。方法 以锆合金包壳为基体材料,采用磁控溅射工艺制备纯金属Cr涂层,目标厚度设计值为10、15、20 μm 3类。采用高温蒸汽氧化设备开展试验,氧化温度为1 200 ℃,等温氧化时间为500~3 000 s,系统研究模拟反应堆失水事故(LOCA)工况下涂层厚度对该材料体系高温蒸汽氧化行为及氧化动力学的影响。试验后,通过X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜及能谱仪等表征各样品氧化膜微结构特征、氧化层厚度、元素分布及物相组成等,基于氧化膜层厚度构建Cr涂层氧化动力学模型,同步探讨涂层原始厚度对其高温蒸汽氧化-失效微观机理的影响。结果 涂层厚度为10 μm时,其对锆合金基体保护作用有限,等温氧化2 000 s时其表面Cr2O3氧化膜和残余Cr涂层已完全丧失保护功能,锆合金基体被连续氧化。涂层厚度为15 μm时,第一阶段,生成保护性能较好的Cr2O3氧化膜,Cr涂层的氧化行为满足抛物线规律;第二阶段,Cr涂层的氧化行为发生转变,氧化膜及其残余涂层保护性能衰退,但锆合金基体始终未被氧化。涂层厚度为20 μm时,Cr涂层的氧化行为满足抛物线规律,但氧化行为未发生转变,表面氧化膜及残余Cr涂层保护性能较好。结论 Cr涂层厚度增加可在一定程度上提升其抗高温蒸汽氧化性能,进而提高反应堆事故工况下燃料包壳抵御事故的能力,从而在一定程度上延长不干预时间。     

铌基超合金的氧化涂层技术

铌与钽相比,资源多、价格低、性质接近,是钽电解电容器最好的替代材料。本专题报道了铌电容器开发的进展情况。     

离子镀TiN涂层的高温氧化特性

研究了离子镀ＴｉＮ涂层在５００－７００℃间的高温氧化特性,并利用ＳＥＭ观察和ＸＲＤ相分析的氧化产物的类型及膜失效机制。结果表明,ＴｉＮ膜的氧化遵循抛物线扩散规律,其氧化产物为金红石型ＴｉＯ２。与Ｍ２和３Ｃｒ２Ｗ８Ｖ相比,ＴｉＮ膜具有优良的抗氧化性能。以Ｍ２为基体的ＴｉＮ涂层抗氧化性能略高于以３Ｃｒ２Ｗ８Ｖ为基体的ＴｉＮ涂层。     

Microstructure characteristic and formation mechanism of crackfree TaC coating on C/C composite

The microstructure characteristic and formation mechanism of the crackfree and ablation-resistant TaC coating deposited on the C/C composite by Chemical Vapour Deposition（CVD） were investigated, using the reaction system of TaCl5-C3 H6-H2-Ar. The results show that the nanosized pore structure formed in the TaC coating interior during CVD process is the main factor to reduce the hardness, elastic modulus, linear expansibility and inner thermal stress. Then crackfree coatings can be prepared and their thermal shock resistance can be enhanced. To obtain the dense and homogeneous matrix surface is necessary for the crackfree and low stress coating. The TaC coating structure that distributes from the dense matrix towards loose coating surface will result in the thick crackfree coating with good thermal shock resistance.     

Microstructure and wear resistance of TaC reinforced Ni-based coating by laser cladding

The in situ synthesized TaC particulate reinforced Ni-based composite coating was fabricated on a mild steel by laser cladding of powder mixture of Ni60 alloy powder with (Ta₂O₅ + C)-doping. The microstructure and wear resistance of the TaC/Ni60 composite coating were investigated. It is shown that the coating is bonded metallurgically to the substrate and has a homogeneous fine microstructure containing both approximate cubic TaC particle and acicular chromium carbide uniformly dispersed in the dual phase matrix of γ(Ni) solid solution and eutectic of Cr₃C₂, Fe₂B with γ(Ni). Compared to a Ni60 coating, the hardness of the TaC/Ni60 composite coating was enhanced by a factor of 1.38, could achieve a Vicker microhardness of Hv_0.31100. And the wear rate in a block on ring test against hardened steel was reduced by a factor of five. This is attributed to the presence of in situ synthesized TaC particles and their well distribution in the coating.     

预制体类型及孔隙结构对化学气相渗透TaC的影响

在分析和计算机准三维(2.5D)针刺整体炭毡、低密度炭毡孔隙结构的基础上,研究不同温度和压力下反应气体在上述预制体孔隙中的扩散行为、TaC的沉积速率及渗透深度。结果表明:在800~1000℃和60~400Pa时,TaCl5气体在低密度炭毡中的有效扩散系数大于其在准三维针刺毡中的有效扩散系数。在800~950℃时,TaC在准三维针刺整体炭毡中的沉积速率大于其在低密度炭毡的沉积速率,但在950~1000℃则刚好相反;在800℃和不同压力下,TaC在准三维针刺整体炭毡中的沉积速率均大于其在低密度炭毡中的沉积速率;TaC在低密度炭毡的沉积过程受表面反应控制和孔隙扩散控制的转变温度为950℃,而在准三维针刺整体毡中的转变温度则为900℃。在800℃和200Pa时,TaC在不同预制体中的渗透深度均为100%,随着沉积温度的升高以及压力的升高(400Pa)和降低(60Pa),TaC在准三维针刺炭毡中的渗透深度显著降低,且明显小于同条件下其在低密度炭毡中的渗透深度。     

Structural characteristics and formation mechanisms of crack-free multilayer TaC/SiC coatings on carbon-carbon composites

In order to improve high temperature （over 2 273 K） ablation resistance, TaC and TaC/SiC composite coatings were deposited on carbon-carbon composites by CVD method utilizing reactive TaCl2-C3H6-H2-Ar and TaCl5-C3H6-CH3SiCl3-H2-Ar systems respectively. The structure and morphology of these coatings were analyzed by XRD and SEM. The results show that the double carbide coatings have good chemical compatibility during preparation. Two distinctive composition gradients are developed and used to produce multilayer TaC/SiC coatings with low internal stress, free crack and good resistant to thermal shock. A transition layer consisting of either C-TaC or C-SiC formed between the coating and the C/C matrix can reduce the residual stress effectively. The processing parameters were optimized and the possible growth mechanisms for these coatings were proposed. A designing methodology to prepare high performance multilayer TaC/SiC composite coatings was developed.     

含TaC和VC抑制剂的WC-10%Co纳米粉末的烧结性能(英文)

采用高能球磨法,在球料比为15时合成了WC-10%Co（质量分数）纳米复合材料。为抑制烧结过程中WC颗粒的长大,在粉末中添加TaC和VC作抑制剂。结果表明:由于抑制剂有效减小了WC晶粒尺寸,添加TaC能增加硬质合金的韧性,添加VC增加其硬度;对同时添加0.6%TaC和0.7%VC对材料的物理、力学性能的影响也进行研究。结果表明:WC-10%Co-0.6%TaC-0.7%VC 烧结样品的硬度达到了HV₃01787,比没有抑制剂的样品高24%;断裂韧性达到8.7MPa·m1/2,比没有抑制剂的样品高35%;0.6%TaC和0.7%VC共同抑制了晶粒的长大,烧结后晶粒尺寸为3.8μm。     

高密度C/C表层TaC改性及其高温抗氧化性

目的 研究高密度C/C表层TaC改性层的制备工艺及微观结构,分析TaC改性层的高温抗氧化性能。方法 采用真空加压浸渍和高温原位反应法生成TaC改性层,采用X射线衍射仪(XRD)分析TaC改性层的物相组成,采用体积密度来表征不同浸渍时间、浸渍次数等浸渍工艺下C/C基体的密度,采用带能谱仪的环境扫描电子显微镜(SEM)对TaC改性层的截面形貌、元素组成进行表征,采用氧-乙炔焰测试TaC改性层的高温抗氧化性能。结果 XRD分析表明,改性层由C和TaC组成。密度测试结果表明,体积密度随浸渍次数和浸渍时间的增加先迅速增大后趋缓,在浸渍15 min、循环浸渍11次后,C/C基体的体积密度达到1.88 g/cm³。SEM观测结果表明,改性层中TaC颗粒呈液滴状或团簇状,尺寸为1~3 μm,不均匀分布在TaC改性层中。高温氧-乙炔试验结果表明,试验后,TaC改性层表面生成厚度约30~40 μm且结构较为完整的黏滞状Ta2O5层,在氧化50 s时,其质量损失率仅1.9%。结论 采用真空加压浸渍和高温原位反应法能在高密度C/C表层生成TaC改性层,提高了C/C复合材料的高温抗氧化性能。