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真空热处理对镍基单晶高温合金溅射NiCrAlY涂层抗氧化性能的影响

李美恒 , 张重远 , 孙晓峰

中国腐蚀与防护学报

用磁控溅射法在镍基单晶高温合金基体上沉积NiCrAlY涂层 ,研究了真空热处理对涂层组织结构及抗氧化性能的影响.结果表明,溅射NiCrAlY涂层主 要由γ-Ni和β-NiAl两相组成,元素分布均匀;经真空热处理后,涂层主要由γ′-Ni3Al 、β-NiAl相和极少量的α-Al2O3相组成,元素分布变得不均匀,最外层富Al贫Cr.真空 热处理可使溅射NiCrAlY涂层表面较早生成保护性能良好的α-Al2O3.1000℃氧化200 h ,溅射涂层氧化膜有较大部分已经剥落,但真空热处理涂层的氧化膜仍较好地粘附在涂层基 体上.真空热处理使溅射NiCrAlY涂层表面生成的氧化膜粘附性更好,提高了溅射NiCrAlY涂 层的抗氧化性能.

关键词: 溅射 , NiCrAlY coating , vacuum heat treatment , oxida tion resistance

两种NiCrAlY涂层1050℃恒温抗氧化性能

张玉娟 , 孙晓峰 , 金涛

中国腐蚀与防护学报

用低压等离子喷涂(LPPS)和爆炸喷涂(DS)方法,在镍基单晶 高温合金上制备NiCrAlY涂层.涂层在1050℃恒温氧化300 h,借助XRD、SEM和EDS,对涂层表 面氧化膜进行分析,检测其恒温抗氧化能力.结果表明两种涂层表面均能形成Al2O3保护 膜,二者的氧化动力学曲线均符合抛物线规律.DS涂层的微孔内含残留气体,涂层内氧化严 重,氧化增重大,氧化速率常数近似LPPS涂层的二倍.氧化300 h后,DS涂层表面边角处氧 化膜有少量剥落,而LPPS涂层保持完好,只在个别突起处有微小开裂.

关键词: 爆炸喷涂 , LPPS , NiCrAlY coating , oxidation resistance

两种NiCrAlY涂层的室温摩擦磨损性能

张健 , 郭策安 , 张罡 , 郝士明

腐蚀科学与防护技术

分别测试在CrNi3MoVA钢表面溅射NiCrAlY涂层和电火花沉积NiCrAlY涂层的室温摩擦磨损性能, 研究了磨损机制. 结果表明: 在稳定磨损阶段, 两种涂层的摩擦系数均低于基体, 其中电火花沉积层的摩擦系数最小, 具有显著的减摩效果. 溅射涂层的磨损机制主要是粘着磨损, 而电火花沉积层的磨损机制主要是微切削磨料磨损.

关键词: CrNi3MoVA钢 , NiCrAlY coating , sputter , electrospark deposition , friction and wear

TiAl合金表面NiCrAlY涂层的抗高温氧化性能

周鹏 , 张平则 , 魏东博 , 魏祥飞 , 张扬

机械工程材料

采用多弧离子镀技术在γ-TiAl合金表面制备了NiCrAlY涂层,用SEM、EDS和XRD等分析了涂层在高温氧化前后的形貌、结构和物相组成,用恒温氧化方法测试了涂层与基体的氧化动力学曲线.结果表明:涂层在高温下可形成保护性氧化膜,使其抗氧化性能显著提升;在650~950℃氧化时,镍和钛元素发生互扩散,850℃时,涂层与基体之间形成了扩散带和齿状TiNi相,950℃时,互扩散现象加剧,涂层表面生成了TiO2,涂层氯化膜与基体间形成了Kirkendall孔洞,对其抗高温氧化性能不利.

关键词: γ-TiAl合金 , 多弧离子镀技术 , NiCrAlY涂层 , 高温氧化

不同冷热循环条件下NiCrAlY涂层体系的微观组织演变规律及失效机理

李伟洲 , 李月巧 , 易丹青 , 刘会群 , 孙超

中国有色金属学报

用空气缓冷和水快冷方式对加热至1050℃的NiCrAlY单一涂层及含CrON扩散阻挡层的复合涂层冷却至室温,由此研究其抗循环氧化能力.结果表明:在缓冷情况下,经过200次循环氧化,无扩散阻挡层的NiCrAlY涂层明显退化,表面膜呈疏松多孔结构,以混合氧化物相为主,在涂层与基体界面附近出现Kirkendall孔穴;有扩散阻挡层的试样表面则以Al2O3膜为主,扩散阻挡层保持连续,无明显涂层退化或破坏现象,说明扩散阻挡层能明显提高NiCrAlY涂层的缓冷抗循环氧化能力.在快冷情况下,有或无扩散阻挡层的试样的表面涂层均较快发生破坏.40次循环氧化后,单一涂层表面出现鼓包突起;45次循环氧化后,鼓包处涂层脱落.而有扩散阻挡层的试样经40次循环氧化后于扩散阻挡层界面处开裂;45次循环氧化后,包覆涂层部分断落.利用Oxx公式能很好地解释涂层/基体或涂层/扩散阻挡层界面的破坏;对于快冷循环氧化,还要考虑在循环过程中的热应力累积效应.

关键词: NiCrAlY涂层 , 扩散阻挡层 , 循环氧化 , 界面 , 失效机理

NiCrAlY涂层对单晶镍基合金高温氧化行为的影响

田素贵 , 卢旭东 , 王涛 , 朱德刚

材料热处理学报

通过对有无NiCrAlY涂层镍基单晶合金进行不同温度的恒温氧化动力学曲线测定及组织结构观察,研究了纳米晶NiCrAlY涂层对高Cr单晶镍基合金高温氧化行为的影响。结果表明:在高温氧化期间,无涂层试样发生明显的氧化、内氧化和内氮化,在表层为Al2O3、Cr2O3的混合氧化物,在次表层氧化物中富含元素Ta,而元素Al贫化,并在近基体区域存在内氧化物;随氧化温度升高,元素Al的贫化区尺寸增大,其中,富Ta相可抑制基体中元素Al向外扩散,延缓合金的氧化速率。合金在氧化初期增重迅速,而恒温氧化增重动力学曲线呈现起伏波动的原因,归结于表面氧化膜的形成与剥落。高Cr单晶合金经溅射NiCrAlY纳米晶涂层,可有效改善合金的抗氧化性能;有涂层试样在不同温度的恒温氧化动力学曲线仅在氧化初期有轻微增重而后趋于平稳,其形成的Al2O3氧化膜不发生明显的剥落,仅在基体近涂层/基体界面区域存在少量AlN内氮化物。

关键词: 镍基单晶合金 , NiCrAlY涂层 , 等温氧化 , 内氮化

CrNi3MoVA钢表面电火花沉积NiCrAlY涂层的高速摩擦磨损性能

杨君宝 , 王远超 , 曲家惠 , 郭秋萍 , 金浩 , 郭策安 , 张健

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2017.02.011

采用电火花表面沉积技术,在CrNi3MoVA钢表面沉积NiCrAIY涂层.利用纳米压痕仪和摩擦磨损试验机分别测试了CrNi3MoVA钢和NiCrAlY涂层的硬度、弹性模量和摩擦系数,并用SEM和EDS研究了磨损前后的形貌和成分.结果表明电火花沉积NiCrAlY涂层包含β-NiA1和γ-Ni两相,涂层是由柱状晶组成的微晶涂层;NiCrAlY涂层的硬度较CrNi3MoVA钢提高了22%,而弹性模量较CrNi3MoVA钢降低了21%;当摩擦副为淬火G15钢球,加载量为10 N,往复行程为10 mm,往复速率为600 r/min时,CrNi3MoVA钢平稳摩擦系数为0.65—0.75,而NiCrAIY涂层平稳摩擦系数为0.45~0.55,CrNi3MoVA钢表面沉积NiCrAlY涂层对其具有明显的减摩耐磨作用,涂层表面较高的硬度和高速摩擦中形成的粘附力强的薄氧化物层是其耐磨的主要原因;CrNi3MoVA钢的磨损机制主要为粘着磨损,而NiCrAlY涂层为微切削磨料磨损.

关键词: CrNi3MoVA钢 , NiCrAlY涂层 , 电火花沉积 , 高速摩擦磨损

电弧离子镀沉积NiCrAlY涂层的阻尼性能

杜广煜 , 谭祯 , 巴德纯 , 刘坤 , 韩清凯

稀有金属材料与工程

采用电弧离子镀沉积NiCrAlY涂层,探讨NiCrAlY涂层作为阻尼涂层的可行性并研究涂层的阻尼测试方法和阻尼特性.采用X射线衍射和扫描电镜等手段分别对涂层的物相结构、表面形貌以及化学成分进行了测试表征.而涂层阻尼的测试则采用动态机械分析仪和正弦扫频的方法进行,实验结果表明NiCrAlY涂层能明显提高样品的阻尼性能.

关键词: 电弧离子镀 , NiCrAlY涂层 , 阻尼 , 动态机械分析 , 正弦扫频

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