Lu2O3/TiO2/Nb2O5共稳定ZrO2热障涂层材料研究

采用Lu2O3/TiO2/Nb2O5作为ZrO2热障涂层材料的稳定剂,研究Lu2O3/TiO2/Nb2O5共稳定ZrO2(15%LTNSZ)热障涂层材料在900℃、40 mol%V2O5+60 mol%Na2SO4熔盐中的热腐蚀行为。结果表明:8%YSZ热障涂层材料热腐蚀2 h后,t相ZrO2全部相变为m相ZrO2,热腐蚀产物为尺寸较大的YVO4晶体;15%LTNSZ热障涂层材料热腐蚀20 h后,m相ZrO2的比例仅为5.5%,热腐蚀产物为尺寸较小的LuVO4晶体。与Y2O3稳定剂相比,Lu2O3/TiO2/Nb2O5稳定剂使ZrO2在40 mol%V2O5+60 mol%Na2SO4熔盐中的抗热腐蚀性能提高1个量级以上。     

热障涂层抗腐蚀研究进展

腐蚀是燃气轮机涡轮叶片Y2O3稳定ZrO2(YSZ)热障涂层失效的主要原因.本文系统总结了YSZ热障涂层服役过程中面临的腐蚀环境:高温相变、烧结与氧化腐蚀,Na2SO4和V2Os熔盐腐蚀,以及熔融钙镁铝硅酸盐玻璃(CMAS)腐蚀.分析了YSZ热障涂层腐蚀机理,讨论了提高热障涂层抗腐蚀性能的理论和方法,指出了热障涂层抗腐蚀研究发展方向.     

氧化锆基双陶瓷层热障涂层表层材料研究进展

双陶瓷层热障涂层是热障涂层技术的发展方向之一。等离子喷涂和电子束-物理气相沉积技术是目前最常用的双层涂层制备技术,但存在的固有缺点影响涂层性能的发挥。可实现非视线沉积的等离子-物理气相沉积技术效率高,能对涂层微观结构进行精准调控,发展潜力巨大。稀土氧化物掺杂ZrO2、A2B2O7型烧绿石和萤石结构化合物、钇铝石榴石、独居石结构的稀土磷酸盐、氧化铝等材料被作为表层陶瓷,分别与传统的6%~8%Y2O3部分稳定的ZrO2（(6~8)YSZ）层组合构成双陶瓷层,可有效降低涂层的热导率,极大地改善抗熔盐热腐蚀性能,提高耐热温度等。如YSZ/CeO2和TiO2共稳定的ZrO2双层涂层可大幅提高隔热性能,La2(Zr0.7Ce0.3)2O7能有效提高整个涂层的使用寿命,钇铝石榴石能阻隔氧渗入YSZ层并防止粘结层金属的氧化,GdPO4能与Na2SO4+V2O5熔盐反应形成稠密反应层并抑制熔盐的进一步渗入,纳米Al2O3可形成致密结构,并提高涂层的抗热腐蚀能力和抗高温氧化能力。但是,绝大部分材料的热膨胀系数较低、断裂韧性较差,限制了涂层整体性能的发挥。结合纳米技术和等离子-物理气相沉积等新的制备技术,改性修饰稀土锆酸盐等表层材料的热物理性能,引入稀土钽酸盐等热导率低、韧性强、阻氧性好的材料,被认为能提高双层涂层的隔热性能和使用寿命。     

Investigation of Hot Corrosion of (Al，Mn)3Ti-2V Intermetallics

研究了(Al,Mn)3Ti-2V和TiAl在900℃的(Na,K)2SO4以硬850℃的Na2SO4+NaCl熔盐中的热腐蚀行为.结果表明,(Al,Mn)3Ti-2V在(Na,K)2SO4中的耐蚀性很好,腐蚀产物膜很薄,外层是保护性的A12O3,内层是Al2O3+TiO2+TiS的混合膜.当熔盐中存在NaCl时,(Al,Mn)3Ti-2V的耐蚀性极差,腐蚀产物的厚度比在(Na,K)2SO4中大100多倍,且具有分层结构,最外层富MnO(含少量Al2O3和TiO2),第二层为Al2O3+少量TiS,第三层为TiO2+TiS,由于不能形成保护性的Al2O3层,腐蚀产物极易剥落.     

（Al，Mn）3Ti-2V金属间化合物的热腐蚀研究

研究了(Al，Mn)3Ti-2V和TiAl在900℃的(Na，K)2SO4以及850℃的Na2SO4 NaCl熔盐中的热腐蚀行为．结果表明，(Al，Mn)3Ti2V在(Na．K)2SO4中的耐蚀性很好，腐蚀产物膜很薄，外层是保护性的Al2O3，内层是Al2O3 TiO2 TiS的混合膜．当熔盐中存在NaCl时，(Al，Mn)3Ti2V的耐蚀性极差，腐蚀产物的厚度比在(Na，K)2SO4中大100多倍，且具有分层结构，最外层富MnO(含少量NAl2O3和TiO2)，第二层为Al2O3 少量TiS，第三层为TiO2 TiS，由于不能形成保护性的Al2O3层，腐蚀产物极易剥落。     

纳米 NiCrBSi-TiB2 涂层在硫酸熔盐中的热腐蚀行为研究

目的研究纳米NiCrBSi-TiB2涂层在800℃下的Na2SO4-30%(质量分数)K2SO4熔盐中的热腐蚀行为。方法采用超音速火焰技术在中碳钢表面喷涂纳米NiCrBSi-TiB2涂层,以饱和Na2SO4-30%K2SO4溶液为腐蚀介质,研究该涂层在800℃时的热腐蚀行为。结果微米涂层晶粒粗大,Si的扩散系数低,易出现贫Si富Cr层,形成的Cr2O3膜在碱性熔盐中具有较低的溶解度,对涂层具有良好的保护作用。结论微米涂层在Na2SO4-30%K2SO4熔盐中具有更优的抗热腐蚀性能。     

等离子喷涂常规和纳米ZrO_2-7%Y_2O_3热障涂层的热腐蚀性能

采用等离子喷涂技术制备了常规和纳米MCrAlY/ZrO2-7%Y2O3(质量分数)双层系统热障涂层。比较了两种涂层的微观结构和850℃下75%Na2SO4+25%NaCl(质量分数)混合熔盐中耐热腐蚀性能,并探讨了涂层的热腐蚀破坏机理。结果表明,等离子喷涂常规和纳米热障涂层都为典型的层状堆积结构,但与常规涂层相比,纳米团聚体粉末喷涂过程中熔化充分,其涂层孔隙率低,组织更致密。两种涂层的热腐蚀破坏都是稳定剂Y2O3的消耗而引起的部分四方相转化为单斜相的马氏体相变,但总体上纳米热障涂层本身的热腐蚀程度要小于常规涂层,其对金属粘结层及基体的保护也更好。     

Al/Cr复合涂层对Ti2AlNb合金抗热腐蚀性能的影响

目的改善Ti2AlNb合金在高温腐蚀盐环境中的耐热腐蚀性能。方法在Ti2AlNb合金表面通过双层辉光等离子渗铬及磁控溅射镀铝技术制备Al/Cr复合涂层,分析涂层热腐蚀前后的微观形貌和物相组成,并探究涂覆Na2SO4盐膜的试样在不同温度下(750、850、950℃)的热腐蚀行为。结果Al/Cr复合涂层组织均匀致密,且与基体结合良好,厚度约73μm,由表及里依次由Al沉积层、Al/Cr合金层、Cr沉积层、Cr扩散层四部分组成。经不同温度Na2SO4盐热腐蚀后,Al/Cr复合涂层腐蚀程度均显著小于合金基体。涂层试样经750~850℃Na2SO4盐热腐蚀后质量变化较小,850℃腐蚀增重仅0.525 mg/cm^2,而经历950℃、40 h熔盐热腐蚀后失重达到73.571 mg/cm^2,且试样截面出现剥离、脱落现象,Al/Cr复合涂层抵抗热腐蚀能力减弱。结论具有涂层保护的试样抗热腐蚀性能明显优于合金基体。Al/Cr复合涂层在750~850℃Na2SO4盐环境中具有良好的热腐蚀抗力,而更高温度段(850~950℃)的热腐蚀抗力下降。Al/Cr复合涂层在Na2SO4盐环境中良好的抗热腐蚀性得益于涂层中Al、Cr元素氧化形成以Al2O3、Cr2O3为主的混合氧化膜,有效阻碍外界氧气及腐蚀性介质侵入基体。     

Effects of Chlorate on the Hot Corrosion Behaviors of Cr0.82Al0.18N Coating Deposited on a Ti3Al Based Alloy

为了研究氯化物熔盐对Cr-Al-N涂层热腐蚀性能的影响,采用反应磁控溅射的方法在Ti3Al合金表面制备了Cr0.82Al0.18N涂层,研究了涂层在Na2SO4+25%K2SO4和Na2SO4+25%Na Cl(质量分数)2种熔盐中的热腐蚀行为,采用XRD和SEM分析了涂层热腐蚀产物的相组成和形貌。结果表明:涂层在含有氯化物盐的熔盐中腐蚀时表现为失重而在硫酸盐中腐蚀时表现为增重;Cr0.82Al0.18N涂层在2种熔盐中的腐蚀都主要由Cr2O3和θ-Al2O3组成。氯化物熔盐和腐蚀产物的挥发导致了在含有氯化物熔盐中腐蚀时的失重现象。当含有氯化物盐时会增加熔盐中氧离子的活度,从而加速Cr2O3在熔盐中的溶解。此外,热腐蚀过程中产生的氯气也会参与腐蚀反应,从而加速涂层的消耗。     

氯化物熔盐对Ti_3Al基合金表面Cr_(0.82)Al_(0.18)N涂层热腐蚀行为影响(英文)

为了研究氯化物熔盐对Cr-Al-N涂层热腐蚀性能的影响,采用反应磁控溅射的方法在Ti3Al合金表面制备了Cr0.82Al0.18N涂层,研究了涂层在Na2SO4+25%K2SO4和Na2SO4+25%Na Cl(质量分数)2种熔盐中的热腐蚀行为,采用XRD和SEM分析了涂层热腐蚀产物的相组成和形貌。结果表明:涂层在含有氯化物盐的熔盐中腐蚀时表现为失重而在硫酸盐中腐蚀时表现为增重;Cr0.82Al0.18N涂层在2种熔盐中的腐蚀都主要由Cr2O3和θ-Al2O3组成。氯化物熔盐和腐蚀产物的挥发导致了在含有氯化物熔盐中腐蚀时的失重现象。当含有氯化物盐时会增加熔盐中氧离子的活度,从而加速Cr2O3在熔盐中的溶解。此外,热腐蚀过程中产生的氯气也会参与腐蚀反应,从而加速涂层的消耗。     

拓扑微晶转换法合成片状KNbO3粉体

以K2CO3,Nb2O5为原料,KCl为熔盐,采用熔盐法合成片状K4Nb6O17粉体,系统研究了熔盐含量、合成温度和保温时间对K4Nb6O17粉体形貌的影响。当熔盐含量与反应物的质量比为5:5,合成温度为1050℃,保温3h的条件下,能够制备出长5~100μm,宽5~10μm,厚1~3μm,边缘整齐且具有钙钛矿结构的片状K4Nb6O17粉体。以获得的片状K4Nb6O17粉体为前驱体,采用拓扑微晶转化法,在950℃下保温8h,成功制备出了片状KNbO3粉体,可作为制备织构化铌酸钾钠无铅压电陶瓷的模板剂。     

TA2表面等离子渗铌合金层在700~900 ℃的氧化行为

采用双辉技术在TA2基体表面渗入铌形成结构致密、与基体形成冶金结合的钛铌合金层。结合XRD、SEM及EDS等手段分析渗铌和未渗铌TA2试样分别在700、800、900℃的高温氧化行为。实验结果表明:随着氧化温度的提高,氧化增重增加,渗铌比未渗铌的氧化增重降低,抗高温氧化性能改善,特别在900℃铌的作用明显;对渗铌和未渗铌TA2在900℃分别氧化20、40、100 h后氧化层的表面及截面进行分析,获得对合金层成分、结构、氧化性能之间关系的认识。钛铌合金层高温氧化后的氧化层是由三部分组成:外层是由高浓度合金层氧化而形成,其氧化产物主要是Nb2O5/TiO2,中间层主要由TiO2/TiO和Nb2O5组成,内层是分布着条状的富铌相。     

High-Temperature Oxidation Behavior of Ti-22Al-27(Nb, Zr) Alloys

研究了Ti2Al Nb基合金Ti-22Al-(27-x)Nb-x Zr(x=0,1,6,at%)在650~800℃的氧化行为。采用XRD和SEM等测试技术对此温度区间形成的氧化层特征进行了分析。结果表明,相比Ti-22Al-27Nb,含锆合金具有较好的抗氧化性能。Ti-22Al-(27-x)Nb-x Zr合金在650℃氧化100 h,主要氧化产物为Ti O2,而在800℃氧化100 h,Ti O2,Al2O3和Al Nb O4为主要产物,但是在Ti-22Al-21Nb-6Zr合金中还有Zr O2生成。Ti-22Al-26Nb-1Zr合金具有优异抗氧化性能,归因于氧化产物细化形成了致密的氧化层,而Ti-22Al-21Nb-6Zr合金,虽然在800℃也形成了较多Al2O3,但是氧化层中的Zr O2为氧的快速扩散提供通道,进而导致该合金氧化增重明显。     

Nb−Si基超高温合金在900℃下的氧化和热腐蚀行为

对Nb?Si基超高温合金在900℃ 下的氧化和热腐蚀行为进行研究.结果表明:合金的氧化和热腐蚀动力学均由初始的抛物线增长阶段和随后的线性快速增长阶段组成.在氧化的初始阶段(1～50 h),合金表面形成较薄且连续的氧化膜,而在随后的线性阶段,合金表面发生严重的"粉化"现象.合金经热腐蚀后,其线性增长阶段发生得更早,同时在...     

Effect of enamel coating on long-term oxidation and hot corrosion behavior of Ti-24Al-17Nb-0.5Mo alloys

The effect of enamel coating on long-term isothermal oxidation at 700 ℃ and cyclic oxidation at 800 ℃ in air and hot corrosion resistance of Ti-24Al-17Nb-0. 5Mo in 75% (Na2SO4 K2SO4 ) 25% NaCl (mass fraction) molten mixed salts at 700 ℃ was investigated. The results indicate that Ti-24Al-17Nb-0.5Mo alloy exhibits relatively poor long-term oxidation resistance due to the formation of Al2O3 TiO2 Nb2O5 mixed scales and poor hot corrosion resistance due to the spallation of scales formed in molten (Ns, K)2 SO4 NaCl. Enamel coating can effectively protect Ti-24Al-17Nb-0.5Mo alloy from long-term oxidation at high temperature in air and remarkably improve the hot corrosion resistance of Ti-24Al-17Nb-0. 5Mo alloy, and can act as the barrier to suppress the migration of oxygen and corrosive ions into the substrate.     

Raman Spectroscopy Analysis of Oxide Film of NZ8 Alloy Corroded in 360 °C Li Water and 400 °C Steam

通过拉曼光谱法研究NZ8合金在360℃锂水和400℃蒸汽的静态高压釜中腐蚀后氧化膜的晶体结构。结果表明,NZ8合金的氧化膜主要由单斜氧化锆组成,其中包括少量畸变的四方氧化锆。随着腐蚀时间的延长,氧化膜中平均四方氧化锆含量不断减少,单斜氧化锆含量不断增加,四方氧化锆在向单斜氧化锆转变。从氧化膜/基体界面到氧化膜外表面,四方氧化锆含量不断减少,界面处四方氧化锆含量最高。NZ8合金在360℃锂水中腐蚀98d后所得氧化膜/金属界面处四方氧化锆含量较其在400℃蒸汽中腐蚀70d所得氧化膜/金属界面处四方氧化锆含量高,而且在400℃蒸汽中腐蚀后氧化膜外表面没有四方氧化锆形成。四方氧化锆向单斜氧化锆的转变决定了NZ8合金的耐腐蚀性能。氧化膜中四方氧化锆含量越高,则锆合金的耐腐蚀性能越好。     

TiAl合金表面等离子喷涂MCrAlY涂层热腐蚀行为研究

研究TiAl合金表面等离子喷涂NiCoCrAl-Y2O3涂层在850 ℃下对75%Na2SO4+25%NaCl熔盐的热腐蚀行为,及对TiAl金属间化合物抗高温热腐蚀性能的影响。研究表明,在850 ℃,等离子喷涂NiCoCrAl-Y2O3涂层由于生成Cr2O3,NiO和NiCr2O4等各种氧化物组成的氧化层,显著提高了TiAl基体的抗热腐蚀性能。在热腐蚀过程中,S元素以Ni元素为载体,逐步渗入涂层中,生成过渡产物Ni3S2。随着O分压的升高,反应进入了氧化阶段,生成Cr2O3、NiO等氧化物,随着两种物质含量的增加,最后发生固相反应,生成尖晶石结构的NiCr2O4化合物。过渡产物Ni3S2与腐蚀介质中的Cl-离子形成微电池,可以加快热腐蚀反应速度