Pt改性梯度NiCrAlY涂层的热腐蚀行为研究

为了进一步提高NiCrAlY涂层的抗热腐蚀性能,利用电弧离子镀技术在DZ125合金表面分别沉积NiCrAlY/NiAl/Al涂层(coating A)、NiCrAlY/Pt/NiAl/Al涂层(coating B),再经真空扩散退火处理形成成分渐变的梯度涂层结构。在涂层中引入改性元素Pt以改善涂层的抗热腐蚀能力,对比研究了2种涂层体系在900℃不同混合盐中的热腐蚀行为;利用SEM、EDS、XRD以及EPMA分析了涂层经过热腐蚀后的微观形貌、物相组成和元素分布。结果表明：在900℃的K₂SO₄+Na₂SO₄混合盐中,coating A表面的氧化膜发生了大面积的剥落,coating B中的Pt抑制了S在涂层/氧化膜界面处的偏析,增强了氧化膜的黏附性。在900℃的NaCl+Na₂SO₄混合盐中,coating A的Cr元素和O元素分别发生了外扩散和内扩散,Cr外扩散易与S反应生成有害相Cr_xS_y。coating B中的...     

CVD法制备铝化物涂层装置沉积室内前驱体流场仿真设计研究

为了制备均匀的CVD铝化物涂层,应保证沉积室内前驱气体的流场分布的均匀性.采用计算流体力学方法对沉积室内的前驱流体流场进行了仿真研究,对比了装备A、B、C型3种布风装置的CVD沉积室内流场的变化;对比了将初始进气口平均流速v经验提升至其1.5,2.0,2.5,5.0倍后沉积室内流场的变化.结果 表明:选择B型布风装置能...     

元素改性铝化物涂层研究进展

铝化物涂层在高温环境中服役时形成Al₂O₃膜,从而有效地提高了部件的抗高温氧化和耐热腐蚀性能,延长了部件服役寿命,因此其成为燃气轮机热端部件的重要热防护涂层。然而,单一铝化物涂层在服役时易出现富铝态的β-NiAl相向贫铝态的γ-Ni₃Al相的相变,使涂层中的Al含量降低,导致涂层难以持续形成致密Al₂O₃膜。对利用元素改性(如Si、Cr、Co、Pt、Pd和稀土)提高铝化物涂层的抗高温氧化和耐热腐蚀性能进行了概述,指出Pt元素能同时促进Al元素氧化成致密的Al₂O₃膜和提高氧化膜的抗剥落能力,对铝化物涂层的高温性能改性效果最好;基于单元素改性效果,发展了多种元素(二元和三元)共改性铝化物涂层,以Pt与阻碍涂层与基体间元素扩散的元素或抑制相变元素的共同改性能更有效提高铝化物涂层的性能;最后,未来改性铝化物涂层的发展趋势可能是Pt与稀土或其他元素更高元共改性(四元或五元)。     

单晶高温合金铬改性铝化物涂层的高温氧化行为研究

采用化学气相沉积(CVD)方法在单晶高温合金基体上制备了铬改性铝化物(Cr-Al)涂层,研究了1050℃下该涂层在空气中的高温氧化行为。采用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)等方法分析了Cr-Al涂层在高温氧化过程中相结构、显微组织和成分的演变规律,结果表明:经1050℃氧化300 h后,该涂层的氧化动力学曲线符合抛物线演变规律,Cr-Al涂层的涂覆提高了基体合金的抗高温氧化性能;高温氧化200 h内涂层保持良好的表面形貌,而经过300 h氧化后涂层出现了严重的氧化膜剥落现象;揭示了在高温氧化条件下Cr-Al涂层退化的相变过程,涂层区相结构转变过程为β-NiAl相→β-NiAl相(主)+γ′-Ni3Al相(次);扩散区相结构转变过程为β-NiAl相+析出相→β-NiAl相(主)+γ′-Ni3Al相(次)+析出相→γ′-Ni3Al相(主)+β-NiAl相(次)+析出相→γ′-Ni3Al相+析出相。     

海洋工程热喷铝涂层的腐蚀电化学行为

交流阻抗谱可用于电极界面电化学特性、腐蚀机理的研究,但目前有关其用于金属阳极涂层的报道相对较少。基于热喷铝涂层在海洋钢结构中的应用情况,利用热喷涂方法在Q235钢表面制备铝涂层,采用电子探针(EPMA)分析涂层在3.5%NaCl溶液中浸泡30 d后横截面Al、O、Cl、Fe元素分布特征。用动电位极化曲线法测试、拟合喷态涂层和腐蚀挂片试验后涂层的自腐蚀电流密度。用交流阻抗谱法(EIS)研究涂层的电化学腐蚀失效过程。EPMA分析结果表明腐蚀介质主要沿涂层孔隙和夹杂物向涂层内部渗入。原始涂层动电位极化测试显示铝涂层具有明显的钝化现象,这与腐蚀产物Al(OH)3的附着力较强以及存在Al2O3覆膜有关。试验期间铝涂层交流阻抗谱变化分为孔蚀萌生、孔内酸化析氢、涂层作为牺牲阳极、孔蚀群快速发展4个阶段,采用Zsimp Win软件拟合出了对应阶段的阻抗等效电路模型。     

镍基高温合金Pt/Si共改性铝化物涂层的制备及抗高温氧化性能

为研究Si元素对Pt改性铝化物涂层抗高温氧化性能的影响规律,利用电镀Pt和Al-Si共渗包埋法制备出一种Pt/Si共改性铝化物涂层,对涂层进行了1 000℃恒温氧化试验,并采用XRD、SEM、EDS分析了涂层氧化前后的组织结构。结果表明:在Pt改性铝化物涂层中添加Si元素可以降低涂层表面的孔洞,使涂层更加致密、均匀;2种涂层在1 000℃温度下氧化300 h后均有大量的β-(Ni,Pt)Al相残留,依然具备保护基体的作用;Si元素一方面可以降低涂层与基体的互扩散速率,另一方面却加剧了涂层表面氧化皮的剥落;综合看来Si对Pt改性铝化物涂层的抗高温氧化性能提高效果不明显。     

CVD法制备铝化物涂层及其对Inconel 718合金高温持久性能及低周疲劳性能的影响

目前对高温镍基合金上制备铝化物涂层的研究多针对涂层的组织与性能,有关涂层对基体性能的影响研究较少。采用化学气相沉积技术在镍基高温合金Inconel718表面制备了一层铝化物涂层,借用金相显微镜、SEM、XRD及EDS等分析了镀层与基体的相组成、微观形貌及成分,采用650℃高温持久性能试验及455℃试样低周疲劳测试,考察了涂层及基体的持久性能及疲劳性能,并分析了其作用机理。结果表明:所得涂层为双层结构,外层为β-Ni Al相,内层为互扩散区。渗铝处理试样的持久性能相比未处理试样小幅提高。渗铝试样断口形貌从边缘处的脆断逐渐向中心部位的韧断转变,与未渗铝的试样相比,单一铝化物涂层一定程度上降低了金属基体的疲劳性能,从断口形貌来看,基体疲劳裂纹源于膜-基界面,涂层可能有助于基体裂纹的萌生,促进其脆性开裂。     

铝化物涂层的高温氧化和腐蚀机理研究进展

铝化物涂层被广泛应用于发动机热端部件(如涡轮叶片)的防护,然而在服役过程中,铝化物涂层极易发生高温氧化与热腐蚀,导致失效。针对铝化物涂层在高温环境中服役失效的问题,重点介绍了铝化物涂层的高温氧化与热腐蚀机理、影响铝化物涂层的高温氧化与热腐蚀的因素,以及包括添加Cr、Si、Pt、活性元素等改性元素和进行预氧化处理在内的提升铝化物涂层的抗氧化性与耐腐蚀性能的方法。最后,展望了铝化物涂层高温氧化与热腐蚀研究的未来。     

AlSi扩散涂层的制备及其在模拟燃煤环境中的热腐蚀行为

随着燃煤电站运行温度提高,会对电站耐热部件金属材料T91产生严重的高温热腐蚀,降低其设计使用寿命,因此,亟待开发耐热钢T91耐热腐蚀涂层。采用电弧离子镀技术在耐热钢T91表面制备一层Al5%Si镀层,然后在550℃真空热处理40 h形成Al Si扩散涂层;研究了该Al Si扩散涂层在650℃和750℃空气中典型燃煤环境中75%Na2SO4+25%NaCl盐膜下的热腐蚀行为。结果表明:耐热钢T91发生了快速热腐蚀,表面腐蚀产物主要是Fe和Cr的混合氧化物,易于剥落而不具有高温防护性能;而当T91表面施加Al5Si扩散涂层后,热腐蚀速度明显降低,表面腐蚀产物主要富含Al2O3,其抗热腐蚀性能较优,具有较好的高温防护性能。     

钴基高温合金铝化物涂层的高温氧化行为研究

本文采用化学气相沉积的工艺方法在钴基高温合金上制备了铝化物涂层,研究了所得典型铝化物涂层在静态空气中的高温氧化动力学规律。用XRD、SEM、EDS等方法分析了DZ40M铝化物涂层的组织结构及氧化产物的演变变化,DZ40M高温合金扩散型铝化物涂层在1050℃条件下氧化主要生成α-Al2O3保护膜,提高了DZ40M合金的抗氧化性能。经1050℃静态氧化150 h后,大量CoAl相转化为α-Co相,到500 h时CoAl涂层消失殆尽。     

K52合金及其涂层的涂盐热腐蚀行为

研究了合金及其涂层的热腐蚀行为,测定了它们的氧化动力学曲线。用扫描电镜和电子探针观察了合金及涂层腐蚀后的表面形貌和横截面显微组织。结果表明:溅射K52纳米晶涂层在含有NaCl的盐中腐蚀10 h,氧化膜就大面积剥落,涂层遭受很大的破坏。而铸态合金腐蚀50 h后,产生已基本连续的内氧化铝层,这层氧化铝对阻止O、S和Cl的进入起到一定的作用,提高了合金的抗氯盐腐蚀。     

单晶高温合金铂改性铝化物涂层的高温防护性能研究

采用化学气相沉积(CVD)方法在单晶高温合金基体上制备了单一铝化物和铂改性铝化物涂层,研究了两种涂层的高温氧化性能和抗燃气热腐蚀性能。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等方法分析了两种铝化物涂层的相成分和显微组织,结果表明:经1000℃氧化250h后,两种涂层的氧化动力学曲线均符合抛物线演变规律,Pt-Al涂层的抗氧化性能相对于单一Al涂层提高了55.5%,Pt元素的加入减缓β→γ′的相变速率,保证了高质量α-Al2O3保护膜的生成;经900℃燃气热腐蚀100h后,两种涂层的腐蚀动力学曲线均符合抛物线演变规律,Pt-Al涂层的抗燃气腐蚀性能相对于单一Al涂层提高了57.9%,Pt元素阻碍了内硫化的快速发生,保证Al2O3膜的完整性。     

热丝CVD法制备金刚石涂层刀具的研究现状

金刚石涂层刀具具有优异的硬度、耐磨性及导热性,在军事、航空航天等高精尖应用领域加工石墨、高硅铝合金、碳纤维增强塑料等难切削材料时无可替代,但目前金刚石涂层刀具存在两个问题:一是涂层与刀具间膜基结合力较差,导致涂层在使用中过早脱落;二是涂层表面粗糙度较大,难以保证被加工面的平整度与尺寸精度。本文从增强涂层结合力与降低涂层粗糙度两方面,将近年来科研人员对HFCVD法制备金刚石涂层的研究成果加以综述,并分析了各种因素对金刚石涂层刀具性能的影响。     

镍基高温合金上钯改性铝化物涂层的研究进展

钯改性铝化物涂层能提高铝化物涂层的抗高温氧化和耐热腐蚀性能,Pd元素的加入使NiAl相的高温稳定性更强,并能抑制部分基体合金元素向外扩散.与目前常用的铂改性铝化物涂层相比,钯改性铝化物涂层不会出现脆性相,通过工艺控制涂层中钯的浓度,涂层的力学性能不会受到钯的影响.综述了钯改性铝化物涂层的制备方法、结构、钯元素对涂层性能的影响及可能的形成机理,并展望了钯改性铝化物涂层的未来发展方向.     

CVD法SiC纤维的涂层研究

纤维表面涂层法是解决CVDSiC纤维增强复合材料界面问题的有效途径。从涂层选取原则、涂层分类和制备方法三方面对该技术进行了介绍,并对几种典型涂层进行了重点评述。最后,指出了目前该领域研究所存在的一些问题,也对今后的发展趋势进行了展望。     

单晶高温合金钴铝涂层的高温腐蚀行为研究

采用化学气相沉积(CVD)方法在单晶高温合金基体上制备了钴铝(Co-Al)涂层,研究了900℃下涂层的高温热腐蚀行为。采用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)等方法分析了Co-Al涂层在高温热腐蚀过程中相结构、显微组织和化学成分的演变规律,结果表明:从腐蚀动力学曲线来看,表面涂覆Co-Al涂层的单晶合金的抗高温热腐蚀性能优于无涂层的合金基体;Co层可有效阻挡基体中的Cr元素向外扩散,使涂层表面形成一层连续纯净的Al2O3层,提高了涂层对合金材料的高温热腐蚀抗力;由于Al元素向外扩散,发生Co Al→α-Co相变,直至全部转变成α-Co相,涂层抗热腐蚀退化行为结束。     

铝稀土涂层在海洋防腐中的腐蚀行为

通过电化学交流阻抗谱(EIS)技术研究了铝稀土涂层在铜加速醋酸盐雾试验中的腐蚀行为,建立了等效电路模型并分析了相关电化学参数随时间的演变规律.结合扫描电镜、能谱分析了涂层腐蚀后的形貌及成分,阐释了电化学参数的演变规律.结果表明,盐雾试验第一阶段,铝稀土涂层由2个容抗弧组成,高频段对应致密层阻抗,低频段对应铝稀土涂层电化学反应阻抗;盐雾试验第二阶段,多孔层开始影响铝稀土涂层的电化学行为.     

热化学反应法制备陶瓷涂层及其耐蚀性能

为了提高Q235钢的耐腐蚀性能,采用热化学反应法在其表面制备了陶瓷涂层,并对涂层的组织结构和耐腐蚀性能进行了研究.结果表明:微米、纳米SiO_2基陶瓷涂层经600℃固化后,均生成了新物相,具有良好的致密性和结合强度;微米涂层的耐酸、耐碱、耐盐性能分别是基体的4.00,1.07,4.02倍,纳米陶瓷涂层的耐酸、耐碱、耐盐性能分别是基体的17.00,1.79,13.80倍.     

振动助渗制备45钢表面铝化物涂层及其抗高温氧化性能

为降低渗铝温度以细化晶粒和提高45钢表面的抗高温氧化性能,采用振动助渗在其表面制备纳米结构铝化物涂层。采用X射线衍射仪分析涂层的相组成,采用扫描电子显微镜和原子力显微镜观察涂层的微观组织结构,采用能量色散光谱仪分析涂层微区化学成分,采用划痕仪检测涂层与基体的结合强度。结果表明:铝化物涂层主要由η-Fe_2Al_5和少量θ-FeAl_3相组成,且其具有单层、致密及均匀特性。120min振动助渗下形成的铝化物涂层表面呈现出凹坑和丘陵状两种典型纳米结构区域,且距表面越远,涂层的纳米晶越粗大;垂直加载载荷68N时出现噪声信号,涂层开始发生破损;涂层抗氧化试验中的氧化增重量和剥落量仅为未表面涂层处理45钢试样的1/60和1/160,说明铝化物涂层显著增强了45钢表面抗高温氧化的能力。