Nb-Ti-Si 合金表面辉光离子渗 Mo / 包埋渗 Si制备 MoSi2 涂层的研究

目的在Nb-Ti-Si合金表面制备MoSi2涂层。方法先进行辉光离子渗Mo,再进行包埋渗Si。分析温度对渗Mo层表面形貌、厚度、元素互扩散的影响,以及渗Si后涂层的表面形貌和结构。结果在1100℃进行辉光离子渗Mo,渗Mo层与基体形成了显著的互扩散。对渗Mo层进行包埋渗Si后,所形成的涂层组织致密,具有多层结构,由外向内依次为MoSi2层、NbSi2层和Nb5Si3层,在MoSi2和NbSi2层之间存在(Mo,Nb)Si2互扩散区。结论通过辉光离子渗/包埋渗的方法,可以在Nb-Ti-Si合金表面制备Mo Si2涂层,且涂层与基体呈冶金结合,结合较好。     

纯钼表面包埋Si-B共渗涂层的显微组织及低温氧化行为

在纯钼表面进行包埋Si-B共渗,研究B改性MoSi2涂层的结构及其在600℃下的氧化行为。利用XRD,EDS,WDS分析涂层的相组成和结构,并结合热力学计算分析涂层的组织形成。结果表明:采用16Si-4B-4NaF-76Al2O3渗剂在1100~1400℃下可制备Si-B共渗涂层,涂层由外向内可分为五层:最外层MoSi2,次外层MoSi2+MoB,第三层Mo5Si3,第四层MoB和最内层Mo2B;涂层主体为MoSi2,渗入的B在与基体反应形成Mo-B化合物层的同时,还在MoSi2中形成MoB相;涂层的生长以Si,B原子向内扩散为主;在600℃氧化时涂层中的B向表面扩散并氧化生成B2O3。     

309不锈钢表面CeO2 改性铝化物涂层的循环氧化行为

以NH₄Cl为活化剂,采用包埋法在309不锈钢上制备了纳米CeO₂改性铝化物涂层。采用X射线衍射分析仪、扫描电子显微镜和能谱仪对涂层以及循环氧化50次后的表面和横截面进行了分析。微观结构研究表明,改性涂层中包含Fe₄Al₁₃相,由于基底金属的向外扩散,改性涂层捕获了少量的CeO₂纳米颗粒。与不添加CeO₂纳米颗粒的普通铝化物涂层相比,在900 ℃的大气环境下,分散CeO₂改性铝化物涂层表现出更好的防氧化剥落性能;在50次循环氧化后,CeO₂改性铝化物涂层上仍然可以发现一些Fe₂Al₅相,并存在向外扩散的Al层、中间的FeAl层和外部的Fe₂Al₅+FeAl混合层,这表明CeO₂纳米颗粒可以延缓铝化物涂层的降解。     

钼合金MoSi2涂层高温热震行为与裂纹扩展

采用料浆烧结法在钼合金表面制备了MoSi₂涂层,利用内热法测试了涂层室温～1600℃抗热震性能,通过扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)、波谱分析(WDS)和X射线衍射(XRD)等测试手段分析了不同热震次数的涂层微观形貌、组织结构以及裂纹萌生扩展。结果表明：涂层可承受室温～1600℃热震400次,热震过程中涂层由原始的MoSi₂-Mo₅Si₃双层结构演变为SiO₂-MoSi₂-Mo₅Si₃多层结构,涂层热震初期形成纵向裂纹并不断向基体扩展,热震后期裂纹贯穿涂层到达基体,MoO₃挥发使涂层/基体界面应力增大产生横向裂纹,导致涂层剥落失效。     

包埋法制备NiAl涂层NiCrW基高温合金的抗氧化性能

以CaCl₂为活化剂,采用包埋法在NiCrW基高温合金表面制备了NiAl涂层。采用X射线衍射、扫描电子显微镜和能谱仪对涂层表面和横截面进行了分析。结果表明,CaCl₂可以替代NH₄Cl,是一种有效的活化剂。在950 ℃下,通过4 h的包埋渗铝,制备出几乎为单相、厚度为30 μm的NiAl涂层,涂层与基体之间为富铬中间层。当包埋渗剂填充率小于100%时,NiAl层表面生成针状θ-Al₂O₃。在1000 ℃恒温空气氧化试验中,NiAl涂层开始时被高速氧化,然后逐渐变为缓慢氧化,完成了亚稳态针状θ-Al₂O₃向稳态不规则颗粒状α-Al₂O₃的转变,最终稳定的α-Al₂O₃为基体提供了良好的抗氧化保护。     

Ti3SiC2表面渗硅涂层的抗高温氧化性能

采用固体粉末包埋法在Ti3 SiC2 陶瓷上渗硅 ,研究了渗硅涂层的抗高温氧化性能 ,用XRD及SEM /EDS分析了渗硅涂层及其氧化后产物的成分、结构和形貌等。结果表明 :渗硅层主要由TiSi2 和SiC组成 ,在空气中氧化时形成了SiO2 和TiO2 的混合氧化物膜。渗硅样品在 110 0℃和 12 0 0℃下的恒温氧化速率比Ti3 SiC2 降低了 2～3个数量级 ,110 0℃下抗循环氧化性能也优于Ti3 SiC2 。但由于渗硅层中存在裂纹 ,循环过程中当裂纹贯穿整个渗硅层时 ,涂层的氧化速度开始增加 ,其保护作用逐步退化。在 110 0℃下空气中循环氧化时 ,经 40 0次循环后涂层已基本失效。     

铌基超高温合金表面Si-Al包埋共渗抗氧化涂层的组织形成

通过1000～1150℃Si-Al包埋共渗8h的方法在铌基超高温合金表面制备Al改性硅化物抗氧化涂层,结果表明：实验温度下制备的涂层均具有多层复合结构;不同温度下共渗涂层外层的相组成不同,但最内层均由（Nb,Ti）Al3和（Cr,Al）2（Nb,Ti）组成。1050℃、8hSi-Al共渗在合金表面形成了Al改性的硅化物涂层,其最外层主要为Nb3Si5Al2,依次往内为（Nb,X）（Si,Al）2（X代表Ti,Cr和Hf元素）层、（Nb,X）5Si3层以及最内层;而在1000℃、8h条件下Si-Al共渗形成的涂层以（Nb,Ti）Al3为主,其中含有少量的（Nb,X）5Si3,没有形成以硅化物为主的涂层;在1100℃、8h和1150℃、8h条件下Si-Al共渗形成的涂层外层以（Nb,X）（Si,Al）2为主,但其中Al含量（摩尔分数）仅为2.35%,没有形成Nb-Si-Al三元化合物层。     

料浆包渗法制备MoSi2高温抗氧化涂层

目的开发钼基体表面制备Mo Si2高温抗氧化涂层的新工艺。方法创造性地采用料浆包渗法在钼基体表面制备MoSi2高温抗氧化涂层,使用X射线衍射仪(XRD)结合能谱仪(EDS)分析并确定涂层的主体层和过渡层物相。通过扫描电子显微镜(SEM)观察涂层表面及断面的微观组织形貌,探讨硅化物形成机理并建立料浆包渗过程模型。探究料浆涂覆厚度、NaF活化剂含量、热处理温度、热处理时间等工艺参数对涂层厚度的影响。结果采用料浆包渗法在钼基体表面制备出了双层硅化物涂层,外层为多边棱柱状MoSi2,内层为均匀致密的玻璃状Mo5Si3。料浆涂覆厚度较薄时,涂层内层(Mo5Si3)加厚,而外层(MoSi2)变薄。活化剂NaF质量分数在0～20%内与涂层厚度呈正相关性,质量分数达到20%后,涂层厚度基本不变。热处理温度在活化剂NaF和渗剂Si粉相变转化点附近,对涂层生成起较大作用。热处理时间越长,涂层总厚度越大,但涂层生成速率与热处理时间呈倒抛物线关系。结论采用料浆包渗法,能在较低热处理温度下(800～1400℃)及较短的热处理时间内(1～7 h)在钼基体表面成功制备出致密的MoSi2高温抗氧化涂层,提高热处理温度和增加时间能够增加涂层厚度。     

石墨烯/6H-SiC(0001)表面高质量USb2 薄膜的制备和表征

重费米子体系可以通过维度等调控手段来展现出丰富而有吸引力的量子基态。首次通过分子束外延技术在石墨烯/6H-SiC（0001）衬底成功制备了高质量的USb₂薄膜。结合反射式高能电子衍射、X射线衍射、电输运和X射线光电子能谱测量,证明了所制备的USb₂薄膜是高质量的单晶薄膜。此外,利用扫描隧道显微镜和角分辨光电子能谱对USb₂薄膜的表面形貌、原子结构和能带结构进行了表征。结果显示,生长的USb₂薄膜的表面原子结构、电输运性质和能带结构与块体USb₂单晶相似。最后,高质量USb₂薄膜的成功制备和表征为未来通过生长理想厚度的超薄膜在低维铀基重费米子系统中探索奇妙性能提供了宝贵的实验经验。     

离子注入法在316L不锈钢基体上制备Al2O3 阻氚涂层

采用离子注入技术在316L不锈钢基体上制备了氧化铝阻氚涂层。对离子注入法的不同工艺参数对α-Al₂O₃涂层摩擦磨损、耐腐蚀、抗热震、阻氚性能的影响进行了研究。结果表明：温度、加速电压及离子注入剂量对α-Al₂O₃的含量均有影响。温度升高时, α-Al₂O₃的含量增加。增大加速电压及离子注入剂量时,α-Al₂O₃含量均出现先升高后降低的规律。离子注入剂量对涂层的摩擦磨损、耐腐蚀性能影响比较大：离子注入剂量越大,涂层的耐磨、耐腐蚀性能越好。涂层经过200次热震测试后未发生变化,抗热震性能较好。Al₂O₃膜层具有优异的阻氚性能,在600 ℃下能使316L不锈钢的氚渗透率降低3个数量级。     

莫来石纤维块表面处理对MoSi2涂层形貌和性能的影响

分别采用酸煮、热处理、表面刷涂纤维过渡涂料3种方法处理莫来石纤维块体,并以处理后的莫来石纤维块体为基底,刷涂MoSi2、BN粉体配制的乙醇基悬浮液,高温烧结制备高强度连续MoSi2涂层。研究了不同处理手段对块体表面MoSi2涂层形貌(与润湿性直接有关)的影响和经纤维过渡涂料处理后复合材料导热系数、抗弯强度和抗冲击性能的变化。结果表明:经纤维过渡涂料处理的基底表面形成致密层,制备的MoSi2涂层表面平整、厚度均匀,基底材料抗冲击功、抗弯强度分别提高了86.00%,200.69%。     

CeO2对铌硅基超高温合金硅化物渗层组织及抗氧化性能的影响

采用Si-CeO2包埋共渗工艺于1 150℃在铌硅基超高温合金表面制备Si-Ce共渗层,分析渗剂中CeO2粉含量对共渗层组织、相组成及高温抗氧化性能的影响。结果表明:Si-Ce共渗层的组织、结构与单独渗硅层的相似,由(Nb,X)Si2(X表示Ti、Hf和Cr)外层、(Ti,Nb)5Si4过渡层和富Al扩散层组成。EDS分析结果表明,Ce在共渗层中的分布不均匀,而在由原基体合金中的(Nb,X)5Si3块转变而成的富Hf(Nb,X)Si2相中含量较高。渗剂中添加CeO2不仅起到了细化渗层组织的作用,而且起到了明显的催渗作用,当渗剂中CeO2粉含量为3%(质量分数)时催渗效果更显著。Si-Ce共渗层及单独渗硅层经1 250℃氧化50 h后的氧化膜均主要由TiO2与SiO2组成。但Si-Ce共渗层试样的氧化膜中TiO2棒更细小,并且在SiO2基体中的分布也更均匀,因而能显著改善氧化膜的粘附性与致密性,进而提高Si-Ce共渗层的高温抗氧化性能。     

钛种植体表面CuO和Nb2O5共掺杂TiO2涂层的制备及抗菌性能和生物相容性

利用等离子体喷涂技术在医用钛合金表面成功制备TiO₂、50% Nb₂O₅-TiO₂和1% CuO-49% Nb₂O₅-TiO₂涂层,并对涂层的微观结构、表面粗糙度、表面亲疏水性、化学稳定性进行表征。利用金黄色葡萄球菌和大肠杆菌来评价涂层的抗菌性能,利用小鼠颅顶前骨细胞亚克隆14细胞来评价涂层的细胞相容性。结果表明：等离子体喷涂TiO₂涂层主要由金红石和少量锐钛矿相组成,而在50% Nb₂O₅-TiO₂和1% CuO-49% Nb₂O₅-TiO₂涂层中均出现了Ti_0.95Nb_0.95O₄固溶体和特殊的棒状交织结构;Nb₂O₅和CuO的掺杂增加了TiO₂涂层的表面粗糙度,改善其亲水性。Nb₂O₅掺杂提高了细胞的增殖能力和成骨分化能力,CuO和Nb₂O₅共掺杂显著提高了TiO₂涂层的抗菌性能,但Cu离子的释放降低了50% Nb₂O₅-TiO₂涂层的细胞相容性。和TiO₂涂层相比,1% CuO-49% Nb₂O₅-TiO₂涂层的细胞相容性并未明显降低,说明Nb₂O₅掺入可一定程度上抑制了Cu离子对细胞的副作用。     

Y2O3 对DZ125合金表面Cr-Al-Y渗层的组织结构及抗氧化性能影响

为进一步提高DZ125合金高温服役性能,通过扩散渗方法在其表面制备了稀土元素Y改性的Cr-Al共渗层,研究了Y₂O₃含量对渗层组织结构及抗高温氧化性能的影响。结果表明：不同条件下制备的Cr-Al-Y渗层均具有三层结构,由外向内依次为：Cr+Ni₃Cr₂外层,Ni₃Cr₂+Al₁₃Co₄中间层,以及Ni₃Al内层。当渗剂中Y₂O₃含量为0%～2%(质量分数,下同)时,渗层的厚度与密度显著增加;当稀土Y₂O₃的添加量过高时(5%),渗层的密度及厚度反而下降。1100℃高温氧化实验表明,Cr-Al-Y渗层显著提高了DZ125合金的抗高温氧化性能。     

La元素对MoSi2涂层的宽温域氧化行为影响

采用包渗法在稀土 La₂O₃ 掺杂钼合金基体上制备 MoSi₂ 涂层,并就 La 元素对 MoSi₂ 涂层宽温域氧化行为的影响机制进行了系统研究。 结果表明:钼镧合金基 MoSi2 涂层组织结构较为致密,主要物相为 MoSi₂ 相。 不同温度下 La 元素对 MoSi₂ 涂层的抗氧化性能的影响不同,1600 ℃高温静态氧化条件下,La 元素的存在促进了涂层与基体的化学反应,加剧了 MoSi₂ 抗氧化主体层的消耗速度,使得 MoSi₂ 涂层的高温抗氧化性能有所下降;800 ℃ 中温静态氧化条件下, La 元素对 MoSi₂ 涂层抗氧化性能影响不明显;500 ℃低温静态氧化条件下,La 元素的加入加速了涂层中 Si 元素的扩散, 使得涂层表面能较快形成一层致密的氧化层,“Pest”效应得到抑制,从而显著提升涂层的低温抗氧化性能。     

CO2 在 δ-Pu(100)表面吸附行为的第一性原理研究

结合密度泛函理论框架内的周期性平板模型,运用第一性原理计算方法研究了CO₂在δ-Pu(100)表面的吸附行为。结果表明,CO₂分子以C端向下和C-Pu、O-Pu多键结合的方式吸附在δ-Pu(100)表面。吸附类型属于强化学吸附,最稳定的吸附构型是H₁-C₄O₄,此时吸附能为-6.430 eV,吸附稳定性顺序为穴位>桥位>顶位。CO₂分子主要和表面Pu原子反应,而与其它3层Pu原子的反应较弱。更多的电子向CO₂ 2π_u轨道转移有利于C-O键的弯曲和活化。此外,CO₂分子和Pu原子之间的化学键主要是离子态,反应机理是CO₂的C 2s、C 2p、O 2s 和O 2p轨道与Pu 6p、Pu 6d、Pu 5f轨道发生了重叠杂化作用,产生了新的键结构。H₁-C₄O₄构型的功函数变化最小,表明其它电子容易从该构型表面逃逸,且需要的能量最小。     

Ti6Al4V钛合金表面Al2O3颗粒改性微弧氧化涂层制备及性能

微弧氧化技术是一门新的表面处理技术,在很多领域有着广泛的应用前景,但其结构受限于电解液成分。本文通过在磷酸盐电解液中加入Al2O3陶瓷颗粒,使得在Ti6Al4V钛合金表面的微弧氧化涂层结构和性能得到改性。涂层的结构和性能通过扫描电镜和XRD衍射仪进行表征和测试,涂层的抗高温氧化性能和热震性能通过高温热循环氧化试验和热震试验进行测试。结果表明,通过在电解液中添加Al2O3陶瓷颗粒,涂层由Al2TiO5 and TiO2组成,涂层更为致密,表现出更为优异的抗高温氧化和热震性能。电解液中游动的Al2O3陶瓷颗粒在微弧氧化过程中被吸入到样品表面并进入涂层,涂层的结构和性能得到改性。     

TiB、TiC和Y2O3增强钛基复合材料的蠕变行为和组织演变(英文)

采用感应熔炼法制备(TiB+TiC)和(TiB+TiC+Y₂O₃)增强钛基复合材料。蠕变试验在650℃和120～160 MPa下进行,通过XRD、SEM和TEM对铸态试样和蠕变试样的显微组织演变进行详细表征。结果表明,两种复合材料的铸态组织均为网篮组织。在相同的蠕变条件下,添加Y₂O₃的复合材料具有更低的稳态蠕变速率。蠕变后,在α/β界面、溶解的β相和增强体周围有硅化物析出,这些硅化物对位错有很强的钉扎作用。因为存在贯穿TiB晶须的层错结构,所以TiB周围的硅化物尺寸明显大于TiC和Y₂O₃周围的硅化物尺寸。蠕变变形主要受溶质阻力控制,位错运动还受到α/β界面、增强相和硅化物的影响。     

添加不同稀土元素对固体包埋法在 304 不锈钢表面制备 Ti / Cr-RE 双层涂层电化学性能的影响

目的选择合适的稀土制备Ti/Cr-RE双层涂层,提高不锈钢的耐腐蚀性能。方法采用两步粉末包埋法,先在304不锈钢表面渗Ti,再制备稀土改性Cr涂层,获得Ti/Cr-RE双层涂层。通过添加不同的稀土氧化物Y2O3和Ce O2,获得两种双层涂层,对比分析涂层的表面形貌、断面形貌及物相组成,利用电化学测试方法测定304不锈钢基体及两种Ti/Cr-RE双层涂层在3.5%(质量分数)Na Cl溶液中的电化学腐蚀性能。结果添加不同稀土元素钇、铈,都能在渗Ti不锈钢表面形成一层致密、连续的稀土改性渗铬层。在两种稀土元素改性的Cr涂层中,稀土元素分别与Cr,Fe,Ni,Ti形成了金属间化合物。304不锈钢基体的自腐蚀电位为-0.324 V,腐蚀电流密度为0.1363μA/cm2;钇改性铬涂层的自腐蚀电位为-0.341 V,腐蚀电流密度为0.2058μA/cm2;铈改性铬涂层则具有更高的自腐蚀电位(-0.263 V)及更低的腐蚀电流密度(0.030 86μA/cm2)。结论钇改性铬涂层不能提高304不锈钢基体的耐腐蚀性能,铈改性铬涂层可以明显提高基体的耐腐蚀性能。     

等离子喷涂法制备Ti/Ti4O7+TiB2/PbO2阳极材料的性能研究

用等离子喷涂法在钛基体上喷涂一层Ti₄O₇和TiB₂的混合物作为中间过渡层,以提高钛基体的耐蚀性能、改善钛基体的导电性;然后在Ti/Ti₄O₇+TiB₂中间过渡层上电镀PbO₂活性层,从而制备出一种新型的"三明治"结构的钛阳极。实验结果表明:喷涂后的钛基体主要由TiO₂、Ti₄O₇和TiB₂三种物相组成;TiB₂的加入能够显著提高Ti/Ti₄O₇的导电性;当TiB₂含量为15%左右时,该电极材料的电化学性能达到最佳。