电弧离子镀TiN涂层沉积工艺研究

目的优化电弧离子镀沉积TiN涂层的制备工艺,分析不同N_2/Ar条件对涂层微观结构和力学性能的影响机制,进一步强化和研究TiN涂层的优异性能。方法采用带有附加线圈磁场的电弧离子镀技术在不同N_2/Ar条件下制备TiN涂层,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、超景深显微镜、维氏硬度计、薄膜应力仪和高温摩擦机观察涂层微观结构、测试力学性能。结果随着N_2/Ar流量比的增加,涂层表面形貌得到改善,大颗粒的数量和尺寸明显减少,表面变得光滑致密。TiN涂层的生长取向由沿(110)晶面择优生长,逐渐转变为沿(111)晶面择优生长。涂层显微硬度呈上升趋势,硬度最高为2260HV;当N_2/Ar流量比为2:1时,摩擦系数最低为0.71,磨损率最低为1.5×10~(-2)μm~3/(N·μm),磨痕边界清晰,大颗粒和磨屑较少。结论当N_2/Ar流量比为2:1时,TiN涂层结构致密,且具有最佳的各项力学性能。     

DZ125合金HY3包覆型涂层退除研究

目的 研究化学法退除DZ125合金HY3包覆型涂层。方法 采用真空电弧镀技术（AIP）在定向凝固镍基高温合金DZ125上制备包覆型涂层HY3,利用化学方法完全退除基体上的涂层,通过失重法研究对比1#和2#退除溶液退除HY3涂层和DZ125合金的退除速率,采用扫描电镜（SEM）对退除后的HY3涂层和DZ125基体的微观组织进行观察。结果 经过100 min,2#溶液可以将20 ?m左右的HY3涂层完全退除,采用1#溶液需要超过100 min才能完全退除涂层。两种对DZ125合金的腐蚀性很小,对于同一种合金而言,1#溶液和2#溶液对合金的腐蚀速率比值为1︰13。在1#溶液中,合金与涂层腐蚀速率的比值为1︰87.65;在2#退除溶液中,合金与涂层腐蚀速率的比值为1︰6.81。结论 1#溶液更加适合退除DZ125合金上的HY3涂层。     

后处理对离子镀铝涂层腐蚀性能的影响研究

研究了喷丸和化学氧化后处理方法对离子镀铝涂层微观形貌和耐腐蚀性能的影响,并对离子镀铝、电镀锌、低氢脆镀镉、氯化铵镀镉等4种涂镀层的耐腐蚀性能和与铝合金的接触腐蚀进行了对比研究.研究表明通过喷丸可有效地减少镀层孔隙率,提高镀层致密度;喷丸 化学氧化,化学氧化后的离子镀铝层具有良好的耐腐蚀性能;离子镀铝涂层耐腐蚀性能大大高于锌镀层,但低于同等厚度的镉镀层,离子镀铝涂层与7B04铝合金的接触腐蚀性能略优于其他3种镀层.     

几种合金涂层在变电站土壤中的腐蚀行为研究

目的研究Al,Al Si,Ni Al,316L不锈钢四种合金涂层在变电站土壤及其溶液中的腐蚀行为。方法采用高速电弧喷涂方法在Q235钢表面上分别制备纯Al,Al Si,Ni Al,316L不锈钢合金涂层,通过对四种涂层钢在湖南220 k V毛家塘变电站中进行埋样和土壤溶液里的电化学实验,研究四种涂层在变电站土壤及其溶液中的耐蚀性能,并利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线电子能谱(EDS)对埋样的腐蚀产物进行观察和分析。结果 Al Si涂层具有最好的耐土壤腐蚀性,其次是Ni Al涂层和316L不锈钢涂层,而纯铝涂层长时间埋地容易鼓泡,耐土壤腐蚀性不佳。结论四种合金涂层显著提高了Q235钢的耐蚀性,可用于接地网材料防腐。     

热障涂层对DD6单晶高温合金高周疲劳性能的影响

目的研究电子束物理气相沉积热障涂层对单晶高温合金高周疲劳性能的影响,为热障涂层在涡轮叶片上的应用提供技术支持。方法采用真空电弧镀和电子束物理气相沉积工艺制备YSZ热障涂层,进行900℃条件下高周疲劳性能测试,采用扫描电镜对测试后的试样表面、断口形貌进行观察与分析。结果在900℃、380 MPa条件下,带涂层的DD6单晶试棒循环次数(Nf)超过了107,420 MPa条件下超过了106。通过对DD6单晶试棒断口分析,失效后的带涂层试棒仍以DD6单晶常见滑移解离形式发生破坏。结论高周疲劳性能测试条件下,带YSZ热障涂层的试棒中粘结层率先产生垂直微裂纹,但是裂纹扩展延伸中发生氧化钝化,之后DD6基体沿正常的滑移方向从表面向内部疲劳扩展,带涂层的试棒疲劳裂纹并非由涂层微裂纹直接扩展形成,热障涂层对DD6单晶高温合金高周疲劳性能影响较小。     

不同温度下DD6单晶高温合金的燃气热腐蚀行为研究

目的 研究DD6高温合金在650、800、950℃等3种典型温度的燃气热腐环境下的耐腐蚀性能。方法 采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等测试方法,研究不同温度下DD6高温合金的热腐蚀行为。结果与结论 随着温度的升高,合金的腐蚀速率呈逐渐增加的趋势。当温度为650、800℃时,合金的腐蚀速率较小;当温度为950℃时,表面腐蚀产物明显剥落,腐蚀程度明显增加。在650℃下,DD6合金的腐蚀层较薄,主要为Ni O、Al₂O₃等氧化物。在800、950℃下,腐蚀层分为2层,外层由2部分构成,最外侧为一薄层Ni O和Co₃O₄等的混合物,次外层为相对疏松的Ni O,内层为Al₂O₃和Cr₂O₃构成的相对致密的腐蚀层。腐蚀层下方的基体中,出现了γ’相退化区,并且出现了明显的内硫化现象,加剧了热腐蚀作用。     

不同条件下进行渗后扩散的铝硅涂层氧化行为研究

目的提高铝硅涂层的抗氧化性能。方法采用料浆法在DZ417G定向凝固镍基高温合金叶片的燃气流道表面制备铝硅防护涂层,通过扫描电子显微镜(SEM)分析不同条件下进行渗后扩散的铝硅涂层表面显微组织形貌和截面显微组织形貌。结果无保护气氛下进行渗后扩散处理的铝硅涂层,在扩散过程中就已经发生了氧化,氧化过程首先形成多孔非致密结构的θ-Al_2O_3相,随着氧化过程的进行,θ-Al_2O_3相逐渐转变成致密结构的α-Al_2O_3相,从而起到真正的抗氧化作用。结论铝硅涂层中的Al元素提前被消耗,对铝硅涂层的使用寿命存在一定影响,因而渗后扩散须保证在真空条件下或有保护气氛条件下进行,使叶片表面渗后的铝浓度达到一定的要求,从而在使用过程中可以生成致密结构的α-Al_2O_3相,起到抗氧化作用,提高叶片的使用寿命。     

涡轮叶片NiCoCrAlYTa涂层抗高温氧化和腐蚀性能测试研究

目的保障涡轮叶片的安全可靠应用,研究NiCoCrAlYTa涂层的高温氧化和燃气热腐蚀行为。方法针对有无涂层的涡轮叶片试样,分别进行1050℃/100 h的抗氧化试验和950℃/100 h的燃气热腐蚀试验,同时分析试验后合金基体和涂层的微观形貌。结果抗氧化试验后,无涂层试样的平均氧化皮脱落量和平均氧化速率分别是带涂层试样的10倍和3倍左右,无涂层试样叶身表面可见大量氧化皮脱落形成的凹坑,带涂层试样的涂层完好,基体未见氧化特征。燃气热腐蚀试验后,无涂层试样的腐蚀速率是带涂层试样的3倍,无涂层试样叶身表面可见较多腐蚀坑,有涂层试样的涂层未被明显腐蚀。结论 NiCoCrAlYTa涂层在经过长时间高温氧化和腐蚀后仍能形成完整的Al_2O_3膜,从而起到较好的保护作用。Ta、Y等元素对Al_2O_3氧化膜的形成及质量具有促进作用。     

Al涂层修复对DD5合金性能的影响

目的研究Al涂层修复对DD5合金性能的影响。方法采用化学气相沉积技术(CVD)在二代单晶镍基高温合金DD5上制备了Al涂层,通过化学方法完全退除基体上的涂层,采用HB 5258进行1100℃热冲击试验,通过试验过程中试样质量变化来评价涂层的热态结合力,并且通过高温持久、高温瞬时拉伸等力学实验来评价涂层退除再涂覆后对基体合金的力学性能的影响,通过扫描电镜(SEM)分析涂层退除前后表面形貌。结果DD5合金试样和Al涂层试样在退除溶液中退除60 min后,涂层/合金界面微观组织形貌、成分基本不变;退除再涂覆后Al涂层在“空冷”条件下进行1100℃试验,热冲击次数大于2000次,涂层试样表面没有出现明显的涂层剥落;涂层退除再涂覆对合金的力学性能不造成明显影响。结论Al涂层修复对Al涂层和DD5合金性能基本无影响。     

AlCrSiN/AlCrN/AlCrON/AlCrN多层复合涂层的研究

目的 解决硬质合金刀具高速干切削难加工材料面临效率低、寿命短的难题,提升刀具涂层的耐热能力,在AlCrSiN涂层中周期性植入AlCrON热屏障层,并在其两侧沉积AlCrN层进行包夹,改善含氧层的韧性,既能保持涂层刀具较高的强度,又能改善其耐热能力.方法 采用全自动电弧离子镀膜机,研制具有不同调制周期的AlCrSiN/A...     

铂改性铝化物涂层的高温防护性能研究

目的研究1100℃下铂改性铝化物(Pt-Al)涂层在空气中的高温氧化行为。方法采用化学气相沉积(CVD)方法在单晶高温合金基体上制备铂改性铝化物(Pt-Al)涂层,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Pt-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。结果经1100℃氧化250 h后,Al涂层及Pt-Al涂层的氧化动力学曲线符合抛物线演变规律,Pt-Al涂层的涂覆对基体合金的抗高温氧化性能的提高要优于Al涂层;经过150 h氧化后涂层出现了氧化膜剥落现象,同时涂层内部也出现了"地道"现象。结论 Pt-Al涂层对基体高温抗氧化性能有积极效果。     

H13钢表面多弧离子镀CrAlN涂层的显微硬度及耐磨性影响

目的 提高H13热作模具钢表面的显微硬度及耐磨性。方法 通过多弧离子镀技术,分别对未经热处理的H13钢、淬火H13钢以及氮化H13钢的表面进行多弧离子镀沉积CrAlN涂层,并分别对这3种基体上的CrAlN涂层的显微硬度和摩擦磨损性能进行研究。结果 涂层表面均较为平整,且出现了白色小颗粒。经过淬火和氮化处理后,H13钢CrAlN涂层的显微硬度达到3 300HV以上,达到基体的14倍多。与基体的摩擦系数相比,淬火和氮化处理后,H13钢的摩擦系数比基体低,镀膜后的摩擦系数比基体高。氮化H13钢表面CrAlN涂层的磨损机理主要是磨粒磨损和黏着磨损共同作用,淬火H13钢的CrAlN涂层磨损机理主要是黏着磨损;淬火和氮化后H13钢基体上CrAlN涂层的耐磨性均得到较大的提高。     

热喷涂高铝含量Zn-Al合金涂层热带岛礁大气环境腐蚀行为研究

目的 研究Zn-Al合金涂层在热带海洋大气环境中的腐蚀行为,为低合金钢长效防护涂层的选用提供依据。方法 采用电弧热喷涂和高铝合金丝制备高铝含量Zn-Al合金涂层,通过户外暴露试验,采用目视、扫描电镜及能谱仪、金相显微镜、XRD、电化学交流阻抗谱和动电位极化曲线等方法,对不同暴露周期的涂层宏观、微观表面形貌、成分组成、截面形貌、腐蚀产物组成、电化学性能和腐蚀速率等进行观察、测试。结果Zn-Al合金涂层是以质量比为50%:50%的Zn/Al合金组成。在0～540 d周期内,涂层腐蚀产物主要由碱式锌铝碳酸盐化合物Zn₆Al₂(OH)₁₆CO₃·H₂O和羟基锌铝碳酸盐化合物Zn_0.70Al_0.30(OH)₂(CO₃)_0.15·x H₂O、Zn_0.71Al_0.29(OH)₂(CO_3<...     

二氧化硅-聚苯胺-氧化石墨烯复合纳米材料改性水性涂层的制备及防腐蚀性能研究

目的将SiO2-PANI-GO三维复合物添加到水性醇酸涂层中,并对改性涂层防腐蚀性能进行研究。方法将纤维状的PANI和球状SiO2与片状的GO进行复合,通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)对复合物进行材料表征。将纳米复合物作为填料按照1%的质量比添加到水性涂层中,利用电化学阻抗(EIS)研究涂层改性后的防腐蚀性能。结果SEM图像表明,SiO2-PANI-GO复合物为表面复合了纤维状PANI和球状SiO2的片层状GO。FT-IR及XRD证明了SiO2-PANI-GO复合物的成功制备。EIS结果表明,添加了SiO2-PANI-GO三维复合物改性后,水性醇酸涂层的阻抗提高了2个数量级,其中以SiO2与PANI-GO比例为1:4时效果最好。结论水性醇酸涂层中添加SiO2-PANI-GO/WAV三维复合物,可以增加腐蚀介质侵蚀基底的路径,有效提高涂层的防腐性能。     

Sb-SnO2/Ti纳米涂层电极对对硝基苯酚的电催化氧化

采用改进的热氧化工艺制备了不同掺锑量二氧化锡纳米涂层电极,对电极结构和形貌进行表征,进行了电化学性能测试,并进一步考察了不同掺锑量二氧化锡纳米涂层电极对对硝基苯酚电催化氧化降解行为。研究结果表明:不同掺锑量二氧化锡纳米涂层电极析氧电位均在1.70V(vs.SCE)以上,当掺锑量WSb/(WSn+WSb)为6.450wt%时,电极的电催化氧化性能最好,对硝基苯酚的电催化氧化反应属于电化学燃烧过程。     

军绿有机涂层和金属漆涂层全浸泡下的腐蚀行为对比研究

目的针对车辆装备长期在高盐雾、高湿热、高日照等恶劣的气候环境下使用,会受到腐蚀影响的现状,探究现役军用有机涂层防护性能。方法采用电化学阻抗谱技术研究军绿有机涂层和金属漆涂层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电化学行为,分析这两种涂层在浸泡期间的电化学阻抗谱特征,通过拟合等效电路得到涂层电阻R_c和涂层电容C_c,并用这两个电化学参数评价军绿有机涂层和金属漆涂层的耐蚀性能。结果军绿有机涂层抗腐蚀介质渗透能力很强,而金属漆涂层抗腐蚀介质渗透能力稍弱。结论两种涂层都表现出很好的防护性能,且金属漆涂层在腐蚀后期的防护性能要优于军绿有机涂层。     

酸性条件下黄铁矿氧化机制的研究

以黄铁矿粉末制备成的碳糊电极为工作电极,利用循环伏安曲线和极化曲线等电化学手段,对酸性条件下黄铁矿的氧化过程和机制进行了研究.结果表明,黄铁矿的氧化主要包括以下两个过程:首先,黄铁矿(FeS2)矿物晶格中的Fe2+溶出而被氧化为Fe3+,此过程会伴随有如硫单质、缺铁硫化物(Fe1-xS2)和多硫化物(FeSn)等氧化中间产物的生成,覆盖在黄铁矿的表面而形成一层钝化膜,阻碍了其氧化溶解过程;接着,黄铁矿表面的钝化膜被进一步氧化为可溶性的SO24-.在酸性条件下,黄铁矿氧化反应的最终产物为Fe3+和SO24-.另外,在所研究的酸度范围内,随着H2SO4溶液浓度的增大,体系的开路电位和腐蚀电位均正移,氧化和还原的峰电流值升高,腐蚀电流增大,说明增加体系的酸度会促进黄铁矿的氧化过程.     

微弧氧化6061铝合金的腐蚀行为研究

采用室内海水浸泡试验、电偶试验等方法研究了6061铝合金微弧氧化层厚度和封孔处理对其耐海水腐蚀性能的影响。试验发现,微弧氧化后,铝合金在海水中的腐蚀形貌为点蚀,封孔处理可明显抑制点蚀的发生,厚度变化对耐蚀性影响不大。与铜合金偶合后,微弧氧化铝合金的腐蚀速率增加,因此在实际使用中应尽量避免这2种材料的电接触。     

纳米铂微粒电极催化氧化有机污染物的研究

采用电化学阴极还原-阳极氧化方法制备了纳米铂微粒电极.电极表面的微观结构表征表明,铂微粒在三维网状的氧化钛膜孔道中呈均匀、高度分散状态,且粒径细小,铂微粒充分裸露,使得纳米铂微粒电极活性点多,电催化性能高.采用循环伏安法研究了铂微粒电极对有机小分子代表性物质甲醇的电催化氧化行为.结果表明,在酸性、中性和碱性介质中纳米铂微粒电极对甲醇的电催化氧化性能均明显优于光滑铂片电极,甲醇在纳米铂微粒电极上产生的氧化电流密度比光滑铂片电极高100倍以上.2种铂电极催化氧化降解甲醇、苯酚和甲基橙3种有机物时,纳米铂微粒电极的平均氧化电流效率是光滑铂片电极的数倍,这进一步表明纳米铂微粒电极对有机污染物具有良好的催化氧化降解能力.     

基体改性抗氧化碳材料的高温氧化性能研究

目的研究ZrB_2-SiC复相组元改性碳材料在1800℃以上氧化气氛中的氧化性能。方法利用感应加热高温氧化测试装置测试抗烧蚀性能,通过SEM,XRD等手段对氧化产物的组成、氧化层的微观结构进行分析。结果ZrB_2-SiC复相组元的引入可以大大降低碳材料的氧化速率,在1800℃和2100℃高温氧化条件下,C-ZrB_2-SiC材料和纯碳材料的氧化动力学均遵循线性规律。结论基体改性抗氧化碳材料具有良好的高温抗氧化性能。