TC4合金氩弧熔覆TiN复合涂层的组织及耐磨性

为提高钛合金表面性能,以TiN粉和Ti粉为原料,利用氩弧熔覆技术,在TC4合金表面成功制备出TiN增强Ti基复合涂层。采用扫描电镜、X射线衍射仪分析了熔覆涂层的显微组织和物相组成;利用显微硬度仪、摩擦磨损试验机测试了复合涂层的显微硬度和室温干滑动磨损条件下的耐磨性能。结果表明:氩弧熔覆涂层组织均匀致密,熔覆层与基体呈冶金结合,熔覆涂层主要由TiN棒状树枝晶和TiN颗粒组成,复合涂层明显改善了TC4合金的表面硬度,涂层的最高显微硬度可达9.5 GPa;复合涂层在室温干滑动磨损实验条件下具有优异的耐磨性,磨损机制主要是磨粒磨损,其耐磨性较TC4合金基体提高近9倍。     

钼合金表面MoSi2涂层的制备工艺和形成机理

采用包埋渗硅法在钼合金表面上制备MoSi2涂层,研究粉料成分、粒度和反应时间对涂层厚度的影响,分析MoSi2涂层的形成机理。研究结果表明:随着粉料中硅粉和活化剂粉末含量的增加,涂层的厚度呈现先增加后降低趋势;粉料中活化剂的质量分数为10%时,能够制备厚度为130μm的涂层;高能球磨能够提高粉末的表面活性,促进涂层生长,球磨30 h的硅粉粉料在高温下渗硅15 h后,涂层厚度能够达到160μm。MoSi2涂层的生长受扩散反应过程控制,形成的涂层包括2层:外层为MoSi2层,内层为Mo5Si3过渡层。     

CrN/Cr涂层对Ti22Al26Nb合金的高温防护研究

采用电弧离子镀技术在O相Ti22Al26Nb合金表面镀覆CrN以及CrN/Cr涂层并研究了其在800和900℃空气中的等温氧化行为,结果显示O相钛合金表面施加单一的CrN涂层后,涂层表面在氧化时形成了保护性的氧化膜Cr2O3层,因此合金受到了良好的高温防护,但是涂层和基体合金之间发生了明显的互扩散;在CrN涂层和钛合金基体之间施加纯Cr扩散障层后形成的CrN/Cr涂层,其表面除了象单一CrN涂层那样氧化后形成了一层连续、致密、结合良好的保护性氧化膜Cr2O3层外,还能有效的抑制涂层与基体合金之间的互扩散,此外扩散障Cr层的存在使得靠近其基体的晶粒也出现了长大现象。     

K52高温合金及其溅射涂层的循环氧化行为研究

利用磁控溅射的方法在K52高温合金上制备同成分的纳米晶涂层,研究了该合金及纳米晶涂层在900℃的循环氧化行为。结果表明:铸态合金在循环氧化过程中表面有剥落现象,生成了疏松的Cr2O3和TiO2混合氧化膜;而溅射涂层则生成了单一致密的-αAl2O3膜,没有出现剥落现象,提高了合金的抗高温腐蚀性能。讨论了合金及其纳米晶涂层的氧化机理。     

等离子束表面冶金涂层技术研究与应用

对等离子束表面冶金涂层技术与其他相近技术进行了比较。等离子束表面冶金涂层技术是一种快速非平衡冶金反应过程,类似粉末冶金,原则上可不受组成物的相溶性、熔点、密度等性质的限制,因此不需要预制合金雾化粉,可利用任意粉末的任意配比,获得通常冶金方法不能得到的(组织)物相。等离子束表面冶金涂层技术效率高,操作简便,成本低,应用前景广阔。     

渗铝涂层对耐热钢T91的高温防护研究

采用粉末包埋法在耐热钢T91表面制备渗铝涂层,并研究了其在800和850℃空气中的等温氧化行为,结果显示,耐热钢T91合金和渗铝涂层在这2种温度下的氧化动力学均近似服从抛物线规律,T91无论在800和850℃空气中的等温氧化时其表面均生成了具有尖晶石结构的不具有保护性的FeCr混合氧化物层;当合金表面采用粉末包埋法渗铝后能显著降低在这2种温度下的氧化增重,原因是高温氧化后在涂层表面生成了一层连续、致密、与涂层结合良好的保护性氧化膜Al2O3,因而对基体合金起到了良好的防护作用。     

AlSi涂层的制备及其在空气中800℃下氧化行为的研究

采用先电弧离子镀再真空热处理的方法在耐热钢T91合金表面形成了2种AlSi扩散涂层。T91和2种AlSi扩散涂层在800℃空气中的等温氧化结果显示T91的氧化动力学近似服从直线规律而2种AlSi涂层均近似服从抛物线规律;T91在800℃空气中等温氧化时其表面生成了一层很厚且具有尖晶石结构不具有保护性的FeCr混合氧化物层;然而T91表面施加2种AlSi涂层后能显著降低其氧化增重,原因是高温氧化后在2种涂层表面均生成了一层连续、致密、与涂层结合良好且具有高温防护性的Al_2O_3氧化膜,因而对基体合金起到了良好的防护作用。     

氩弧熔覆C-Si/C-Si-Zr复合涂层组织及抗氧化性

为解决石墨电极氧化问题,以Si粉和Zr粉为原料采用氩弧熔覆技术,在石墨电极表面制备出C-Si/C-Si-Zr抗氧化复合涂层。在1 100℃和1 300℃两个不同温度条件下,氧化10 h后,测试C-Si-Zr复合涂层的抗氧化性能。利用SEM、EDS和XRD分别对氧化前后复合涂层的组织结构和物相进行分析,阐述复合涂层的氧化机理。结果表明:复合涂层表面具有金属光泽,平整光滑,与基体之间结合良好、无明显缺陷。在两种不同温度条件下,C-Si-Zr复合涂层中不断增加的Si O2-Zr O2填补了涂层表面缺陷,基体得到有效保护。     

铜合金表面添加SiC晶须的Ni-Cu激光熔覆层

用5 kW CO2激光器,通过优化激光工艺参数,在结晶器用铜合金表面预置添加SiC晶须的镍基自熔合金(Ni1015)粉,制备出表面平整、组织均匀致密、无气孔和裂纹等缺陷、与基体为冶金结合的Ni-Cu激光熔覆层.借助OM,SEM和显微硬度计等分析测定了涂层的显微组织形貌、组织成分和截面显微硬度.结果表明:添加SiC晶须的Ni-Cu涂层比单纯的Ni-Cu涂层的显微组织明显得到细化,涂层的显微硬度高出150HV左右,是铜合金基体(85 HV)的3.7倍,从而能够提高结晶器的使用性能.     

仿生涂层控制Mg-Zn-Sr合金的降解速率

镁合金作为生物医用材料面临最大的问题是降解速率过快,不能与骨愈合的速率配合.通过仿生法在Mg-Zn-Sr合金表面形成涂层,利用X射线衍射和扫描电子显微镜对涂层结构和形貌进行分析与观察;采用电化学和浸泡腐蚀实验,研究涂层对Mg-Zn-Sr合金在人体模拟液中降解速率的影响.实验结果表明:仿生法在合金表面形成的涂层为羟基磷灰石涂层;羟基磷灰石涂层提高了Mg-Zn-Sr合金在人体模拟溶液中的耐腐蚀性能.     

新型工具钢GDL-4的TiAlN涂层的制备及性能的研究

采用非平衡磁控溅射离子镀在GDL-4型合金工具钢表面进行TiAlN涂层,并与M2钢表面TiAlN涂层做对比性分析。用压入法测量涂层的结合强度、用显微硬度计以不同的载荷测量涂层硬度。结果表明,该钢经PVDTiAlN涂层后,结合强度达到HF1,膜厚为4.5-5.0μm,显微硬度为HV2360-2576,与M2钢为基体相比,在相同条件下进行表面TiAlN涂层,其结合强度、膜厚、显微硬度测量,结果都很相近。以廉价合金为主加元素的GDL-4型合金工具钢,可以替代价格昂贵的传统高速钢以降低工具钢成本。并采用维氏压头测量断裂韧性KIC和通过扫描电子显微镜观察压痕形貌来评定涂层的韧性。     

陶瓷涂层/GH202合金界面显微组织的演化

航天发动机工作时,要求燃气通道内表面具有优越的抗高温、抗氧化性能和良好的机械性能.作者在GH202合金制备的火箭发动机关键零件表面加涂高温无机涂层,并通过光学显微镜、扫描电镜、能谱分析及硬度测试,观察和分析了涂层/GH202合金界面显微组织的演化.研究结果表明GH202合金表面高温无机涂层经历了1000℃25℃的50次热循环后,涂层无崩裂、脱落现象,涂层与基体结合牢固,性能良好.在1000℃时的扩散退火过程中,合金中的Cr元素向涂层/基体合金界面扩散,在涂层一侧形成富Cr元素的化合物层,在基体一侧形成富Ti,Al元素的晶间氧化物层;涂层中主要元素Si向金属基体中扩散.为提高涂层与基体合金的结合强度以及涂层的热腐蚀性能提供了依据.     

粉体团聚状态对TiC-TiB2陶瓷涂层的影响

以Ti-B4C-C为主反应体系,采用自蔓延反应火焰喷涂技术,在45^#钢基表面制备TiC-TiB2复相陶瓷涂层。研究不同粉体团聚状态对涂层气孔率的影响,结果表明,包覆粉喷涂得到的涂层性能要优于胶联团聚粉。     

医用可降解Mg-3Zn-0.5Sr合金耐蚀性及细胞毒性

采用仿生法在Mg-3Zn-0.5Sr合金表面制备涂层,通过SEM,EDS和XRD分析表征涂层形貌和结构;采用电化学实验和浸泡腐蚀实验来研究涂层对合金降解速率的影响;采用生物毒性实验验证有无涂层Mg-3Zn-0.5Sr合金的毒性等级.实验结果表明:在Mg-3Zn-0.5Sr合金表面可以沉积致密的羟基磷灰石(HA)涂层,厚度约为30~40μm,HA涂层可以有效地降低Mg合金的降解速率;在体积分数为25%的有无涂层合金浸提液中培养细胞4d,细胞相对增值率均超过100%,有无涂层合金的细胞毒性均为0级.     

电子束蒸发沉积Al-Fe-Co-Cr-Ni-Cu高熵合金涂层耐蚀性研究

研究电子束蒸发方法在工业常用的钢筋基体表面制备Alx FeCoCrNiCu(x=0.25,0.50,1.00)高熵合金涂层的工艺,探讨了铝含量对涂层耐蚀性的影响,并用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和电子探针(EPMA)等手段对涂层的物相、形貌和化学成分进行分析.结果表明:光滑基底上得到的合金涂层表面平整、分布均匀,膜层致密,随着铝含量的升高,制备的高熵合金涂层的晶体结构由简单的FCC结构转变为FCC和BCC混合结构.极化曲线表明,在0.5mol/L H2SO4溶液和1mol/L NaCl溶液中,高熵合金涂层和304不锈钢相比具有更好的耐蚀性能.此外,Al0.5FeCoCrNiCu高熵合金涂层表现出更全面的耐蚀性和抗孔蚀能力.     

新型工具钢GDL-4的TiAIN涂层的制备及性能的研究

采用非平衡磁控溅射离子镀在GDL-4型合金工具钢表面进行TiAIN涂层，并与M2钢表面TiAIN涂层做对比性分析。用压入法测量涂层的结合强度、用显微硬度计以不同的载荷测量涂层硬度。结果表明，该钢经PVDTiAIN涂层后，结合强度达到HF1，膜厚为4．5—5．0μm，显微硬度为HV2360—2576，与M2钢为基体相比，在相同条件下进行表面TiAIN涂层，其结合强度、膜厚、显微硬度测量，结果都很相近。以廉价合金为主加元素的GDL～4型合金工具钢，可以替代价格昂贵的传统高速钢以降低工具钢成本。并采用维氏压头测量断裂韧性KIC和通过扫描电子显微镜观察压痕形貌来评定涂层的韧性。     

含氯离子环境下锌铝伪合金涂层的耐蚀性及电化学特性

采用盐雾试验和电化学阻抗谱测试技术研究了纯锌和锌铝伪合金涂层在含氯离子环境中的腐蚀行为和电化学特性,通过扫描电镜、X射线物相分析等手段研究了原始涂层及腐蚀后的表面形貌和腐蚀产物的相结构,并对两种涂层的腐蚀机理进行了初步的探讨.随着盐雾时间的增加,纯锌涂层表面逐渐生成疏松多孔的胞状腐蚀产物层,主要腐蚀产物为Zn5(OH)8-Cl2H2O、ZnO和Zn5(CO3)2(OH)6,盐雾试验达到768 h后腐蚀产物层局部区域发生龟裂.锌铝伪合金涂层表面生成致密的腐蚀产物层,主要为Zn5(OH)8Cl2H2O、Zn0.71Al0.29(OH)2(CO3)0.145.xH2O及ZnAl2O4.电化学阻抗谱测试结果表明:随着盐雾时间的延长,两种涂层的电荷转移电阻均逐渐增大,但锌铝伪合金涂层的阻抗要明显大于纯锌涂层,表现出了更好的耐蚀性.     

Electrochemical performance and corrosion resistance of Zn-Ai pseudo-alloy coatings in chlorine ion-containing environment

采用盐雾试验和电化学阻抗谱测试技术研究了纯锌和锌铝伪合金涂层在含氯离子环境中的腐蚀行为和电化学特性,通过扫描电镜、X射线物相分析等手段研究了原始涂层及腐蚀后的表面形貌和腐蚀产物的相结构,并对两种涂层的腐蚀机理进行了初步的探讨．随着盐雾时间的增加,纯锌涂层表面逐渐生成疏松多孔的胞状腐蚀产物层,主要腐蚀产物为Zn5（OH）8-Cl2H2O、ZnO和Zn5（CO3）2（OH）6,盐雾试验达到768h后腐蚀产物层局部区域发生龟裂．锌铝伪合金涂层表面生成致密的腐蚀产物层,主要为Zn5（OH）8C12H2O、Zn0.71A10.29（OH）2（CO3）0.145·xH2O及ZnAl2O4．电化学阻抗谱测试结果表明：随着盐雾时间的延长,两种涂层的电荷转移电阻均逐渐增大,但锌铝伪合金涂层的阻抗要明显大于纯锌涂层,表现出了更好的耐蚀性．     

涂层烧结及热处理工艺对GH202合金组织性能的影响

研究了涂层烧结及热处理工艺对GH2 0 2合金基材组织性能的影响 .运用电子拉伸机、扫描电镜及光学显微镜 ,测定了拉伸试样的力学性能 ,并分析了试样的显微组织和拉伸断口 .试验结果表明 ,GH2 0 2合金在 115 0℃固溶处理 5h后 ,合金表面进行高温涂层与烧结 ,在 85 0℃时效 6h出炉空冷 ,合金基体晶粒细小 ,均匀 ;强化相γ'弥散分布 ;合金强度提高 ,塑性改善 ,拉伸断口为韧性断裂 .     

硬涂层对镍基高温合金叶片的振动特性影响

为了保障高温合金叶片在极端环境下安全工作,通常在叶片表面涂敷一层硬涂层以改善其抗冲刷和耐高温等性能。本文开展硬涂层高温合金叶片的振动特性研究,建立考虑涂层各向异性的叶片有限元模型。通过对叶片进行模态分析计算硬涂层叶片的固有频率,采用谐响应分析研究其振动位移响应,并绘制坎贝尔图进行共振特性分析,最终获得了硬涂层厚度及涂敷方式对高温合金叶片振动特性的影响规律。结果表明,硬涂层能够显著降低叶片响应峰值,最大达到36.8%;在叶片工作转速附近,共振点由3 个减为2 个。可见硬涂层对高温合金叶片具有明显的减振效果。