耐热钢部件的热腐蚀疲劳损环机制与合金涂层的保护作用

本文着重研究了内燃机排气阀的热腐蚀疲劳破坏机理，并指出采用真空熔结合金涂层是解决这一问题的有效方法。为了全面讨论热腐蚀与疲劳应力的联合破坏作用，也适当研究了预燃室喷嘴的破坏机理与合金涂层的保护作用。以喷射盐水溶液的“HCF”全自动热腐蚀疲劳直接对比试验法，研究了4Cr10Si2Mo、18SR，20—14三种耐热钢与Co—50，Ni-81两种合金涂层的抗热腐蚀疲劳性能。腐蚀程度的测量由试样的最大腐蚀深度来决定。并以金相、电子探针和X光衍射技术研宄了各钢种的热腐蚀疲劳破坏过程，和两种合金涂层有效地抗热腐蚀疲劳的原因。     

Co-Ni-Cr-W与Ni-Cr-B-Si合金涂层对几种耐热钢抗热腐蚀疲劳性能的影响

本文以喷射盐水溶液的“HCF”全自动热腐蚀疲劳直接对比试验法,研究了4 Cr10Si2Mo.18SR、20—14三种耐热钢与Co—50、Ni—81两种合金涂层的抗热腐蚀疲劳性能。腐蚀程度的测量由合金的最大腐蚀深度来决定,并以金相、电子探针和X-光衍射技术研究了各钢种的热腐蚀疲劳破坏过程和两种涂层有效地抗热腐蚀疲劳的原因。在“HCF”热腐蚀疲劳试验条件下我们发现:①耐热钢具有三带侵蚀构造。疏松的腐蚀产物层层开裂脱落,毫无保护作用,硫与氧直接向合金内部侵入,氧甚至比硫侵入得更深。②耐热钢热腐蚀疲劳破坏的程度主要与合金内部侵蚀带的侵蚀类型有关。③无论Ni—基或Co—基合金涂层均能生成致密的抗热腐蚀疲劳表面保护膜。本试验结果已成功地指导了延长内燃机排气阀使用寿命的涂层研究工作。     

八种耐热钢及高温合金的燃气热疲劳性能

对选作高速柴油机预燃室喷咀材料的八种耐热钢及高温合金的燃气热疲劳性能进行了试验研究。试验在由燃气加热的热疲劳试验台上进行。对热疲劳裂纹和变形特征进行了仔细的分析,并通过透射电镜,扫描电镜,电子探针等对热疲劳裂纹断口,裂纹金相,腐蚀产物作了检验。研究表明:其断口特征与裂纹金相基本上与台架试验结果及实物破损分析结果相吻合。通过试验对另件选材和材质改进提供了实验依据。     

高铬铁素体耐热钢的热疲劳与相变

试验研究了高铬铁素体耐热钢的热疲劳与γ、α相变的关系，发现有相变的热循环热疲劳裂纹发生在试样外缘，裂纹长度及变形量均较小，无相变的热循环疲劳裂纹发生在试样中心，裂纹长度及变形量均较大，无相变的Ｃｒ２６钢表面呈严重的龟裂现象，试验证明，相变并不加剧高铬铁素体耐热钢的热疲劳破坏，其机理是相变应力部分抵消热循环过程中产生的热应力。     

合金白口铸铁的热疲劳行为与碳化物的作用

利用自制的自约束型热疲劳试验机、光学显微镜及电子扫描显微镜研究了碳化物类型不同的４种合金白口铸铁的热疲劳行为。结果表明：具有Ｍ７Ｃ３型碳化物的１８Ｃｒ２Ｗ及１５Ｃｒ３Ｍｏ合金铸铁的热疲劳抗力最高，而具有Ｍ６Ｃ型碳化物的２５Ｗ４Ｃｒ及具有Ｍ３Ｃ型碳化物的３Ｃｒ合金铸铁的热疲劳抗力均较低；碳化物是热疲劳裂纹扩展的主要通道，热疲劳裂纹长大通过主裂纹与其前沿碳化物中形成的微裂纹之间“桥接”方式进行，热疲劳断口主要为解理断口。     

舰船的腐蚀与涂层保护技术

在分析引起舰船腐蚀的主要原因基础上,介绍了涂层保护技术在舰船防腐蚀领域的应用现状和发展新情况,提出了该领域今后重点发展方向。     

热腐蚀和盐雾腐蚀影响氮化物涂层冲蚀行为的机制

金属氮化物涂层是目前重点关注的航空发动机压气机抗冲蚀涂层体系.为了兼顾热物理化学环境和应力环境的影响,进行涂层的腐蚀-冲蚀耦合行为研究十分重要.本研究对比了TiN/Ti涂层与TiN/ZrN涂层的原始状态、热腐蚀后和盐雾腐蚀后的冲蚀行为.结果表明,对于TiN/Ti涂层,在涂层的缺陷处盐雾腐蚀时形成点蚀坑,这是发生冲蚀的薄...     

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     

激光熔覆Co-Cr-W合金涂层组织及热疲劳性能

针对钢质热负荷部件易产生热疲劳损伤的问题,采用同步送粉激光熔覆工艺,在活塞用中碳钢38Mn VS6表面制备了Co-Cr-W抗热疲劳合金涂层。利用光学显微镜、SEM、EDS及XRD对熔覆层显微组织和成分分布进行了分析,利用显微硬度计和实验室开发的激光热疲劳实验平台对熔覆层的显微硬度和热疲劳性能进行了测试。结果表明,熔覆层与基体冶金结合,无气孔、裂纹等缺陷。由于固溶强化、弥散强化效应,熔覆层具有较高的强度。送粉率为5.9 g/min时,涂层显微硬度在530~590 HV0.1之间,是基体硬度的2倍左右;熔覆层试样抗热疲劳性能相较于基体材料试样得到了显著的提高。     

涂覆Ni-Cr-Al-Y涂层的镍基高温合金热机械疲劳行为

分别采取大气等离子(APS)和高速火焰(HVOF)工艺制备Ni-Cr-Al-_Y涂层.对涂覆Ni-C卜Al-Y涂层的高温合金试样的热机械疲劳(TMF)行为进行了研究.结果表明:在相同应变幅下,2种涂层试样都是反相位热机械疲劳(OP TMF)寿命比同相位热机械疲劳(IP TMF)寿命短;在不同应变幅下,试样的热机械疲劳寿命与涂层的喷涂工艺相关.通过断I=I和纵向剖面图的观察分析表明,裂纹的萌生对试样的寿命有很大的影响.     

Nb合金的保护涂层

航空航天工业要求材料在高温条件下具有较高性能 ,因此难熔金属基合金已成为替代 Ni基超合金的首选材料。Nb在难熔金属中密度较低 ,得到广泛关注 ,但在氧化环境下 ,Nb及 Nb合金性能急剧下降 ,通过改良合金的方法虽然能提高其抗氧化性能 ,但却不能保证其机械加工性能 ,因此 ,有必要研制一种 Nb合金氧化环境下的高温保护涂层。在众多涂层工艺中 ,固体渗入法 ( Pack Cementation)是最有前途的方法之一。该法通过对 PC工艺进行改进 ,发展了一种 3、 4种元素共沉积的单级固体渗入工艺。它是将名义纯度为 99.8%以上的 Nb,Fe,Cr,Si元素的粉末…     

仿金铜合金的腐蚀与保护

分析了Ｃｕ－６Ａｌ－２Ｎｉ－０．１Ｉｎ仿铜合金的耐蚀性,通过试验证明在海洋性气候条件下,秀丙烯酸聚氨酯保护是可行的。     

Ni-Cr-Al-Ti-Ce合金热腐蚀研究

测定了 Ni-Cr 系,Ni-Cr-Al-Ti 系和 Ni-Cr-Al-Ti-Ce 系合金在900℃纯 Na_2SO_4和75%Na_2SO_4～25%NaCl 混合盐中的热腐蚀重量变化。结果表明 Ni-Cr 系合金在混合盐中的热腐蚀比在纯 Na_2SO_4中剧烈得多。Ni-Cr 系中加入 Ti 和 Al 可明显提高在混合盐中的热腐蚀抗力。合金中加入 Ce 对抗 Na_2SO_4的热腐蚀有明显作用,而对抗混合盐的热腐蚀作用不明显。     

TiN涂层电化学腐蚀行为研究Ⅰ.TiN涂层的保护性能与失效机制

利用电化学方法以及扫描电镜 (SEM )、扫描隧道显微镜 (STM )等技术 ,研究了离子镀TiN薄膜涂层在 0 5mol/LNaCl和 1mol/LH2 SO4溶液中的保护性能和失效机制 .结果表明 :TiN涂层可以提高材料在中性和酸性溶液中的耐蚀性能 ,TiN涂层的保护机制为物理屏障作用 ;镀层的微观结构缺陷是涂层失效的主要原因 ,涂层下金属的腐蚀行为与孔蚀类似     

TiN涂层电化学腐蚀行为研究I．TiN涂层的保护性能与失效机制

利用电化学方法以及扫描电镜(SEM)、扫描隧道显微镜(STM)等技术，研究了离子镀TiN薄膜涂层在0．5mol NaCl和lmol/L H2SO4溶液中的保护性能和失效机制、结果表明：TiN涂层可以提高材料在中性和酸性溶液中的耐蚀性能，TiN涂层的保护机制为物理屏障作用；镀层的微观结构缺陷是涂层失效的主要原因，涂层下金属的腐蚀行为与孔蚀类似。     

高合金马氏体耐热钢的热变形表观激活能

采用Gleeble-3500试验机对0Cr11Ni2MoVNb、1Cr20Co6Ni2Mo1WV和403Nb高合金马氏体耐热钢进行热压缩试验,结果表明,3种钢的热变形表观激活能分别为461.6、508.1l和571.1 kJ/mol。通过同其他研究对比,发现影响钢的表观激活能的因素主要是碳含量和合金元素含量。在普碳钢以及微合金钢中,合金元素含量少,形成的碳化物少,对钢的表观激活能影响不大;对于高合金钢,一方面是由于碳化物,尤其是细小的NbC粒子对位错的钉扎作用,另一方面是由于合金元素的固溶强化作用,使得高合金钢的热变形表观激活能随钢中碳含量和合金元素含量的增加而增加。     

纳米晶涂层对DD98M合金热腐蚀行为的影响

为了研究纳米化对DD98M合金热腐蚀行为的影响,采用磁控溅射的方法制备了与其成分相同的纳米晶涂层。运用XRD、SEM/EDS、TEM分别分析了涂层的结构和热腐蚀性能。结果表明:沉积态的纳米晶涂层呈柱状晶结构,有大量沿沉积方向的柱状晶界,晶粒宽度为30~100 nm。涂层为单一的γ相且具有明显的(111)择优取向。在900℃Na_2SO_4+25%K_2SO_4以及Na_2SO_4+25%Na Cl盐中,DD98M合金在5 h内就发生了严重腐蚀。纳米晶涂层在熔融Na_2SO_4+25%K2SO4中表现出了良好的热腐蚀性能,但在Na_2SO_4+25%Na Cl盐中,纳米晶及其预氧化涂层对DD98M合金的抗热腐蚀性能的提高并不明显。纳米晶促进了涂层表面Al_2O_3膜在空气中和熔融Na_2SO_4+25%K2SO4盐中的快速形成,显著提高了DD98M合金在硫酸盐中的抗热腐蚀性能,预氧化处理则使涂层的抗热腐蚀能力进一步提高。     

钛合金的热保护涂层

钛及其合金在热加工过程中,表面不但生成氧化皮,造成金属损失,而且形成很厚的沾污层,引起钛合金的表面硬度升高,塑性下降,在压力加工过程中导致金属表面开裂,成品率下降。表面硬化层的存在也给机加工造成困难,加工效率低,刀具消耗快。     

690合金腐蚀疲劳裂纹扩展研究

基于DCPD方法测量了690合金在室温空气、325℃空气和325℃除氧超纯水中的疲劳裂纹扩展速率。试验结果采用Priddle模型进行拟合分析,得到690合金在3种条件下疲劳裂纹扩展的门槛应力强度因子幅值ΔK_(th)和失稳断裂应力强度因子Kc。结果表明,高温水环境下,疲劳裂纹萌生和扩展加快,这可以用滑移-溶解机理解释;高温下,材料强度下降,ΔK_(th)和Kc也下降,高温加速了材料的疲劳断裂。SEM断口形貌表明,空气中的疲劳断口观察到明显的滑移台阶,疲劳破坏形式为穿晶断裂;高温水下的疲劳断口则同时出现穿晶和沿晶开裂,为混合型断口特征。