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Mo浓度渐变的AlCrMoSiN刀具涂层调控及切削性能

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中国有色金属学报 2024年第7期34卷 2240-2256页

作者：张蕊刘艳梅朱建博许梦娇姜肃猛王铁钢天津职业技术师范大学天津市高速切削与精密加工重点实验室天津300222 中国科学院金属研究所材料表面工程研究部沈阳110016

采用高功率脉冲磁控溅射和脉冲直流磁控溅射复合技术制备Mo浓度渐变的AlCrMoSiN梯度涂层,利用XRD、SEM和TEM、纳米压痕仪、划痕仪、高温摩擦试验机和立式加工中心对涂层微观结构和性能进行表征和测试。结果表明:沿涂层生长方向,随着Mo... 详细信息

采用高功率脉冲磁控溅射和脉冲直流磁控溅射复合技术制备Mo浓度渐变的AlCrMoSiN梯度涂层,利用XRD、SEM和TEM、纳米压痕仪、划痕仪、高温摩擦试验机和立式加工中心对涂层微观结构和性能进行表征和测试。结果表明:沿涂层生长方向,随着Mo浓度渐变速率的增加,涂层硬度和弹性模量逐渐增大;临界载荷、摩擦因数和磨损率略有下降。当CrMo靶溅射功率从0.4 kW线性增至1.2 kW时,制备的AlCrMoSiN梯度涂层(涂层Ⅲ)硬度和弹性模量达到最大值,分别为23.8 GPa和317.7 GPa,临界载荷约57.3 N,此时摩擦因数和磨损率分别为0.51和2.20×10^(−8) mm^(3)/(N·mm),涂层耐磨性能最佳。经干铣削淬硬模具钢(P20H)试验,AlCrMoSiN梯度涂层铣刀的使用寿命比AlCrSiN涂层铣刀提高24.1%,连续切削40 min时,其切削温度比AlCrSiN涂层铣刀低65.1℃。

关键词： AlCrMoSiN自润滑涂层高功率脉冲磁控溅射力学性能摩擦学行为切削性能

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AlO涂层对硅基陶瓷型芯与镍基单晶高温合金界面反应的影响

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金属学报 2024年

作者：何家宝王亮张朝威邹明科孟杰王新广姜肃猛周亦胄孙晓峰中国科学技术大学材料科学与工程学院中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心

为了抑制浇注叶片时合金液与硅基陶瓷型芯的界面反应，从而提高叶片内腔的表面质量，本工作采用原位座滴法研究了多弧离子镀沉积Al2O3涂层对硅基陶瓷型芯与镍基单晶高温合金界面反应及润湿性的影响。利用光学轮廓测量仪、SEM和XRD分别... 详细信息

为了抑制浇注叶片时合金液与硅基陶瓷型芯的界面反应，从而提高叶片内腔的表面质量，本工作采用原位座滴法研究了多弧离子镀沉积Al2O3涂层对硅基陶瓷型芯与镍基单晶高温合金界面反应及润湿性的影响。利用光学轮廓测量仪、SEM和XRD分别对界面反应后合金与陶瓷的表面质量、形貌、元素分布、反应产物进行了分析。结果表明，施加Al2O3涂层的硅基陶瓷型芯与合金熔体在高温下接触后，只在合金底部少数区域形成了Al2O3及硅化物；而未表面改性的硅基陶瓷型芯与合金熔体接触后，在合金底部产生了连续、致密的Al2O3反应层，且基本覆盖合金底部。合金熔体在施加Al2O3涂层的硅基陶瓷型芯上的润湿角为89.1°，优于在未表面改性的硅基陶瓷型芯上的100.4°，润湿性显著提高。

关键词： Al O 涂层硅基陶瓷型芯镍基单晶高温合金界面反应润湿性

Pt改性梯度NiCrAlY涂层的热腐蚀行为研究

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材料保护 2024年第3期57卷 28-37,49页

作者：孙日王铁钢李伟尹霜刘艳梅姜肃猛天津职业技术师范大学天津市高速切削与精密加工重点实验室天津300222 中国科学院金属研究所材料表面工程研究部辽宁沈阳110016

为了进一步提高NiCrAlY涂层的抗热腐蚀性能,利用电弧离子镀技术在DZ125合金表面分别沉积NiCrAlY/NiAl/Al涂层(coating A)、NiCrAlY/Pt/NiAl/Al涂层(coating B),再经真空扩散退火处理形成成分渐变的梯度涂层结构。在涂层中引入改性元素P... 详细信息

为了进一步提高NiCrAlY涂层的抗热腐蚀性能,利用电弧离子镀技术在DZ125合金表面分别沉积NiCrAlY/NiAl/Al涂层(coating A)、NiCrAlY/Pt/NiAl/Al涂层(coating B),再经真空扩散退火处理形成成分渐变的梯度涂层结构。在涂层中引入改性元素Pt以改善涂层的抗热腐蚀能力,对比研究了2种涂层体系在900℃不同混合盐中的热腐蚀行为;利用SEM、EDS、XRD以及EPMA分析了涂层经过热腐蚀后的微观形貌、物相组成和元素分布。结果表明:在900℃的K_(2)SO_(4)+Na_(2)SO_(4)混合盐中,coating A表面的氧化膜发生了大面积的剥落,coating B中的Pt抑制了S在涂层/氧化膜界面处的偏析,增强了氧化膜的黏附性。在900℃的NaCl+Na_(2)SO_(4)混合盐中,coating A的Cr元素和O元素分别发生了外扩散和内扩散,Cr外扩散易与S反应生成有害相Cr_(x)S_(y)。coating B中的Pt抑制了Cr、O元素的外扩散和内扩散。在NiCrAlY层和NiAl层之间增加Pt层,显著提升了NiCrAlY涂层在混合盐中的抗热腐蚀能力。

关键词：电弧离子镀梯度NiCrAlY涂层 α-Cr Pt改性热腐蚀

一种NiCrAlSiY涂层对Ti65钛合金板材循环氧化和室温力学性能的影响

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材料研究学报 2023年第7期37卷 523-534页

作者：冯叶陈志勇姜肃猛宫骏单以银刘建荣王清江中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心沈阳110016 中国科学技术大学材料科学与工程学院沈阳110016

采用电弧离子镀在Ti65钛合金板材表面涂覆一种NiCrAlSiY涂层,并对其进行650℃~800℃的循环氧化实验,研究了这种涂层对板材抗氧化性能和室温力学性能的影响。结果表明,经500次循环氧化后涂覆NiCrAlSiY涂层的Ti65板材由涂层、扩散层和基... 详细信息

采用电弧离子镀在Ti65钛合金板材表面涂覆一种NiCrAlSiY涂层,并对其进行650℃~800℃的循环氧化实验,研究了这种涂层对板材抗氧化性能和室温力学性能的影响。结果表明,经500次循环氧化后涂覆NiCrAlSiY涂层的Ti65板材由涂层、扩散层和基材区三个区域组成,涂层与板材的结合界面比较致密,达到了完全抗氧化级别;涂层表面的氧化物以Al_(2)O_(3)为主,循环氧化温度升高到800℃在涂层表面开始出现TiO2氧化物。在循环氧化过程中涂层与板材间的元素扩散以Ni和Ti元素为主,循环氧化温度升高到800℃发生少量Cr元素扩散;Ni与Ti元素的互扩散导致在涂层与板材的结合界面生成了Ti_(2)Ni和TiNi。循环氧化后的板材其拉伸强度保持率高于90%,涂覆涂层板材的拉伸延伸率可达初始态板材延伸率的30%左右。供货态板材氧化后塑性较低的原因,可能是在高温下氧元素渗入板材表面产生了表面脆性。

关键词：材料表面与界面 Ti65钛合金板材 NiCrAlSiY涂层循环氧化力学性能

NiCoCrAlYSiB+AlSiY梯度涂层恒温氧化行为

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金属学报 2011年第5期47卷 578-586页

作者：王维新姜肃猛卫广智马军宫骏孙超中国科学院金属研究所金属腐蚀与防护国家重点实验室沈阳110016 贵州大学材料与冶金学院贵阳550003

采用电弧离子镀技术在镍基单晶高温合金基体上制备了NiCoCrAlYSiB涂层和(NiCoCrAlYSiB+AlSiY)梯度涂层,对比研究了2种涂层退火态的组织结构和在1000,1100和1150℃下的恒温氧化行为.结果表明:退火处理后,NiCoCrAlYSiB涂层是由γ/γ相和... 详细信息

采用电弧离子镀技术在镍基单晶高温合金基体上制备了NiCoCrAlYSiB涂层和(NiCoCrAlYSiB+AlSiY)梯度涂层,对比研究了2种涂层退火态的组织结构和在1000,1100和1150℃下的恒温氧化行为.结果表明:退火处理后,NiCoCrAlYSiB涂层是由γ/γ相和弥散其中的点状β-NiAl相构成;(NiCoCrAlYSiB+AlSiY)梯度涂层分为两层,外层以β-NiAl相为主,含有少量的Cr3Si相、内层和NiCoCrAlYSiB涂层的结构相似.NiCoCrAlYSiB涂层在1000℃下有良好的抗氧化性能,在1100和1150℃下因表面生成保护性较差的尖晶石相而快速退化;(NiCoCrAlYSiB+AlSiY)梯度涂层在1000—1150℃下均表现出良好的抗高温氧化性能,1100℃度下氧化300 h后仍有大量的β-NiAl相存在,1150℃下氧化300 h后涂层中Al含量仍在8%(质量分数)以上,少量的β-NiAl相和过饱和的γ/γ相可维持表面Al_2O_3膜的形成和修复.

关键词：梯度涂层电弧离子镀恒温氧化互扩散

(NiCoCrAlYSiB+AlSiY)复合涂层热腐蚀行为的研究

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金属学报 2012年第4期48卷 461-468页

作者：卢旭阳于大千姜肃猛刘山川宫骏孙超中国科学院金属研究所金属腐蚀与防护国家重点实验室沈阳110016

采用电弧离子镀(AIP)技术在镍基单晶高温合金基体上制备了NiCoCrAlYSiB涂层(普通涂层)和(Ni-CoCrAlYSiB+AlSiY)复合涂层,研究了高温合金基体与2种涂层分别在900和700℃下的涂盐(Na_2SO_4+K_2SO_4和Na_2SO_4+NaCl)热腐蚀行为.结果表明:高... 详细信息

采用电弧离子镀(AIP)技术在镍基单晶高温合金基体上制备了NiCoCrAlYSiB涂层(普通涂层)和(Ni-CoCrAlYSiB+AlSiY)复合涂层,研究了高温合金基体与2种涂层分别在900和700℃下的涂盐(Na_2SO_4+K_2SO_4和Na_2SO_4+NaCl)热腐蚀行为.结果表明:高温(900℃)热腐蚀条件下,基体合金表面主要生成NiO;普通涂层表面主要生成Cr_2O_3,而且涂层内部出现内氧化和内硫化现象;复合涂层表面主要生成Al_2O_3,外层出现程度较轻的内氧化,涂层表层Al含量仍然较高,维持表面Al_2O_3膜的形成和修复.低温(700℃)热腐蚀条件下,基体合金表面主要生成NiO;普通涂层表面主要生成Cr_2O_3,涂层内部出现严重的内氧化;复合涂层表面也出现了内氧化,高Cr的内层未受腐蚀,有助于提高涂层的抗腐蚀性能.

关键词：电弧离子镀复合涂层热腐蚀

两种电弧离子镀Ni-Co-Cr-Al-Si-Y涂层的高温氧化行为

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金属学报 2009年第8期45卷 964-970页

作者：徐朝政姜肃猛马军宫骏孙超中国科学院金属研究所金属腐蚀与防护国家重点实验室沈阳110016

采用电弧离子镀技术在镍基高温合金DD32上制备了两种不同Cr和Al含量的Ni-Co-Cr-Al-Si-Y涂层,分析了两种涂层的组织及结构,对比研究了两种涂层分别在1000和1100℃时的静态氧化行为和从1000℃到室温的循环氧化行为,结果表明:退火后两种涂... 详细信息

采用电弧离子镀技术在镍基高温合金DD32上制备了两种不同Cr和Al含量的Ni-Co-Cr-Al-Si-Y涂层,分析了两种涂层的组织及结构,对比研究了两种涂层分别在1000和1100℃时的静态氧化行为和从1000℃到室温的循环氧化行为,结果表明:退火后两种涂层均由γ′/γ,β-NiAl以及少量α-Cr析出相组成,但Al含量高的Ni-Co-Cr-Al-Si-Y涂层含更多的β相,氧化过程中由于高Al涂层具有较多的Al储存相,在恒温氧化时能有效修复被破坏的氧化膜,在循环氧化时氧化膜不易开裂和剥落,在长时间氧化后仍能保持较高的Al含量,使得涂层能抵抗更长时间的高温氧化.

关键词： Ni-Co-Cr-Al-Si-Y涂层电弧离子镀高温氧化

梯度NiCrAlY涂层的1000和1100℃氧化行为研究

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金属学报 2012年第6期48卷 759-768页

作者：于大千卢旭阳马军姜肃猛刘山川宫骏孙超中国科学院金属研究所金属腐蚀与防护国家重点实验室沈阳110016

采用电弧离子镀技术及后续热处理工艺在镍基高温合金上制备了均匀NiCrAlY涂层和梯度NiCrAlY涂层,分析了2种涂层的组织结构,对比研究了2种涂层静态空气下1000和1100℃恒温氧化行为以及1100℃的循环氧化行为.结果表明:均匀NiCrAlY涂层由γ... 详细信息

采用电弧离子镀技术及后续热处理工艺在镍基高温合金上制备了均匀NiCrAlY涂层和梯度NiCrAlY涂层,分析了2种涂层的组织结构,对比研究了2种涂层静态空气下1000和1100℃恒温氧化行为以及1100℃的循环氧化行为.结果表明:均匀NiCrAlY涂层由γ′/γ相和少量β-NiAl相、α-Cr相组成,成分分布均匀;梯度NiCrAlY涂层具有外层富Al和内层富Cr的结构,其中外层由β-NiAl相和少量γ′/γ相、α-Cr相组成.一方面,梯度涂层的初始Al含量较高;另一方面,氧化过程中其富Cr区两侧出现了对富Al区的Al向基体扩散起阻碍作用的Cr(W)析出带.这两方面使梯度涂层长时间维持更多的Al存储相,提升了氧化膜的迅速生成及再生成能力,从而使涂层具有较好的抗氧化性能.

关键词：电弧离子镀梯度涂层高温氧化

(MCrAlY＋AlSiY)复合涂层的高温氧化行为

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金属学报 2009年第3期45卷 378-384页

作者：彭新姜肃猛段绪海宫骏孙超中国科学院金属研究所金属腐蚀与防护国家重点实验室沈阳110016 中国航空工业第一集团公司沈阳黎明航空发动机集团有限责任公司沈阳110043

采用电弧离子镀技术在镍基高温合金K465上制备了(MCrAlY+AlSiY)复合涂层,分析了复合涂层的组织及结构,对比研究了NiCoCrAlYSiB单一涂层及(NiCoCrAlYSiB+AlSiY)复合涂层分别在1000及1100℃时的恒温氧化行为和从1000℃到室温的循环氧化行... 详细信息

采用电弧离子镀技术在镍基高温合金K465上制备了(MCrAlY+AlSiY)复合涂层,分析了复合涂层的组织及结构,对比研究了NiCoCrAlYSiB单一涂层及(NiCoCrAlYSiB+AlSiY)复合涂层分别在1000及1100℃时的恒温氧化行为和从1000℃到室温的循环氧化行为.结果表明:退火后复合涂层外层主要由β-(Ni,Co)Al相及少量σ-NiCoCr和Cr_3Si相组成,内层主要是富Cr相及少量β-(Ni,Co)Al相.氧化过程中由于Al的消耗,单一涂层表面生成了尖晶石和NiO,而复合涂层中的β-(Ni,Co)Al相退化成γ/γ′相,提供Al源支持表面A1_2O_3膜的形成和修复,从而提高了抗高温氧化性能.

关键词： NiCoCrAlYSiB AlSiY 复合涂层电弧离子镀高温氧化