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包埋法制备nial涂层NiCrW基高温合金的抗氧化性能

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稀有金属材料与工程 2022年第3期51卷 814-820页

作者：高杉邹俭鹏中南大学粉末冶金国家重点实验室湖南长沙410083 大功率交流传动电力机车系统集成国家重点实验室湖南株洲412001

以CaCl_(2)为活化剂,采用包埋法在NiCrW基高温合金表面制备了nial涂层。采用X射线衍射、扫描电子显微镜和能谱仪对涂层表面和横截面进行了分析。结果表明,CaCl_(2)可以替代NH_(4)Cl,是一种有效的活化剂。在950℃下,通过4 h的包埋渗铝,... 详细信息

以CaCl_(2)为活化剂,采用包埋法在NiCrW基高温合金表面制备了nial涂层。采用X射线衍射、扫描电子显微镜和能谱仪对涂层表面和横截面进行了分析。结果表明,CaCl_(2)可以替代NH_(4)Cl,是一种有效的活化剂。在950℃下,通过4 h的包埋渗铝,制备出几乎为单相、厚度为30μm的nial涂层,涂层与基体之间为富铬中间层。当包埋渗剂填充率小于100%时,nial层表面生成针状θ-Al_(2)O_(3)。在1000℃恒温空气氧化试验中,nial涂层开始时被高速氧化,然后逐渐变为缓慢氧化,完成了亚稳态针状θ-Al_(2)O_(3)向稳态不规则颗粒状αAl_(2)O_(3)的转变,最终稳定的α-Al_(2)O_(3)为基体提供了良好的抗氧化保护。

关键词： NiCrW基高温合金 nial涂层包埋法抗氧化

nial涂层对TC4钛合金板材力学性能的影响

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NiAl涂层对TC4钛合金板材力学性能的影响

作者：孙凌崴沈阳航空航天大学

学位级别：硕士

TC4钛合金是一种密度低,比强度、比刚度和比模量高的材料,常用于制造飞机蒙皮和壁板等零件,但成形过程常出现如凹坑、缩沟等表面缺陷,等离子喷涂是一种常用的表面缺陷改善方法。本文对表面等离子喷涂Ni Al涂层的TC4钛合金板材进行了室... 详细信息

TC4钛合金是一种密度低,比强度、比刚度和比模量高的材料,常用于制造飞机蒙皮和壁板等零件,但成形过程常出现如凹坑、缩沟等表面缺陷,等离子喷涂是一种常用的表面缺陷改善方法。本文对表面等离子喷涂Ni Al涂层的TC4钛合金板材进行了室温拉伸、高温拉伸和三点弯曲试验,探讨了等离子喷涂Ni Al涂层对于TC4钛合金板材的力学性能的影响。观察各拉伸阶段涂层中的裂纹,并建立单向拉伸涂层失效模型。可为实际提供参考指导,对拓宽其在航空航天领域的应用具有重要意义。通过室温拉伸试验测试了含Ni Al涂层的TC4钛合金板材在不同应变速率、不同涂层厚度下的抗拉强度、屈服强度和延伸率。利用有限元数值模拟研究分析了室温拉伸过程中涂层与母材的应力状态,分析拉伸过程中涂层的失效原因以及失效形式。结果表明:等离子喷涂Ni Al无法提高TC4板材的室温条件下的强度,因涂层的过早脱落导致板材的实际承载面积减小,而降低了板材的强度。并且Ni Al涂层降低了TC4板材的延伸率,其主要原因是涂层的破裂会导致母材表面产生裂纹,导致母材提前断裂降低延伸率。通过高温拉伸、三点弯曲试验测试了含Ni Al涂层的TC4钛合金板材在不同温度下的延伸率、抗拉强度以及不同涂层厚度的抗弯曲性能。利用有限元数值模拟研究分析了高温拉伸和弯曲过程中涂层与母材的应力状态。结果表明:等离子喷涂Ni Al无法提高TC4板材高温条件下的强度,并且Ni Al涂层降低了TC4板材高温条件下的延伸率。弯曲试验结果显示,随着涂层厚度的升高,试样的抗弯曲性能降低。利用三点弯曲力学模型计算涂层开裂前后的母材表面正应力,发现0.6 mm厚度涂层开裂后,母材表面的正应力升高了294.48%,母材表面突然增大的正应力是导致其失效断裂的主要原因。在室温与高温拉伸实验数据的基础上,通过金相显微镜观察了涂层中的裂纹,深入分析各阶段力学行为的特点,明确了涂层的失效原因,并建立单向拉伸涂层失效模型:涂层的失效是由开裂和脱粘引起的,开裂是在涂层的厚度方向贯穿涂层的裂纹,脱粘是母材与涂层的机械结合失效导致的分离。开裂和脱粘是涂层失效过程的两个阶段,开裂发生在拉伸前期的弹性阶段,在应力的作用下从涂层中的缺陷处或涂层表面开裂;而脱粘主要发生在拉伸后期的塑性阶段,涂层与母材的结合失效导致涂层脱落。弹性阶段涂层的周期性开裂导致弹性阶段应力应变曲线呈现周期性的台阶形状,而塑性阶段涂层的脱粘与开裂相遇导致部分涂层残留在母材上。

关键词： nial涂层 TC4 失效模型力学性能

含nial涂层的TC4钛合金板材的拉伸失效机理

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锻压技术 2023年第10期48卷 46-52页

作者：郑晖孙凌崴韩颖杰付和国谢洪志张帅赵天章沈阳航空航天大学航空宇航学院辽宁沈阳110136 沈阳飞机工业(集团)有限公司辽宁沈阳110034

利用等离子喷涂技术在TC4钛合金零件表面制备涂层是常见的增强钛合金性能的方法,但变形时涂层的失效机理尚不明确。通过室温拉伸试验测试了含nial涂层的TC4钛合金板材的力学性能,深入分析了各阶段力学行为的特点。通过金相显微镜观察了... 详细信息

利用等离子喷涂技术在TC4钛合金零件表面制备涂层是常见的增强钛合金性能的方法,但变形时涂层的失效机理尚不明确。通过室温拉伸试验测试了含nial涂层的TC4钛合金板材的力学性能,深入分析了各阶段力学行为的特点。通过金相显微镜观察了涂层中的裂纹,明确了涂层的失效原因,并建立了单向拉伸涂层的失效模型。结果表明:涂层的失效是由开裂和脱粘引起的,开裂是在涂层的厚度方向贯穿涂层的裂纹,脱粘是基体与涂层的机械结合失效导致的分离。开裂和脱粘是涂层失效过程的两个阶段:开裂发生在拉伸前期的弹性阶段,在应力的作用下在涂层中的缺陷处或涂层表面开裂;而脱粘主要发生在拉伸后期的塑性阶段,涂层与基体的结合失效导致涂层脱落。涂层的周期性开裂导致弹性阶段的应力-应变曲线呈现周期性的台阶形状,塑性阶段涂层的脱粘与开裂相遇导致部分涂层残留在基体上。

关键词： nial涂层 TC4钛合金失效模型开裂脱粘

CuCo_2Be表面等离子喷涂制备Cr_3C_2-NiCr/nial复合涂层成形机理及界面扩散研究

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稀有金属材料与工程 2014年第2期43卷 423-428页

作者：李惠程晓农谢春生焦雷江苏大学江苏省摩擦学重点实验室江苏镇江212003 江苏科技大学先进焊接技术省级重点实验室江苏镇江212003

选用等离子喷涂技术在CuCo2Be合金表面制备Cr3C2-NiCr/nial复合涂层。选用DTA、XRD、SEM、EDS等分析手段探讨Cr3C2-NiCr/nial复合涂层的形成机理及其组成涂层的化合物、物相的形成特点及规律。结果表明:DTA分析发现镍铝打底层在热喷涂... 详细信息

选用等离子喷涂技术在CuCo2Be合金表面制备Cr3C2-NiCr/nial复合涂层。选用DTA、XRD、SEM、EDS等分析手段探讨Cr3C2-NiCr/nial复合涂层的形成机理及其组成涂层的化合物、物相的形成特点及规律。结果表明:DTA分析发现镍铝打底层在热喷涂过程中由于系放热反应,可能生成Ni2Al3、nial3、nial等物相;SEM、EDS分析发现复合涂层组织呈现明显的层状,在镍铝打底层中镍铝化合物为角状;XRD分析发现涂层物相在成形的不同阶段和时间内其生成的化合物类型、数量都呈现不同的变化。利用XRD、EDS分析界面处各相的生成及元素的分布、扩散情况,表明在界面处存在一定的元素扩散,界面为微冶金结合。

关键词：等离子喷涂 Cr3C2-NiCr nial涂层物相形成机理界面扩散

CuCo2Be表面等离子喷涂nial涂层的物相组成及其形成机理

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焊接学报 2014年第6期35卷 95-99,118页

作者：李惠程晓农谢春生项宏福王冀恒江苏大学江苏省摩擦学重点实验室镇江212003 江苏科技大学先进焊接技术省级重点实验室镇江212003

选用等离子喷涂技术在CuCo2Be合金表面制备了nial涂层.用DTA,XRD,SEM,EDS等分析手段探讨了nial涂层的形成机理及其组成涂层的化合物、物相的形成特点及规律.结果表明,由DTA分析可知选用的nial复合粉末在在600~671.81℃范围内出现两个放... 详细信息

选用等离子喷涂技术在CuCo2Be合金表面制备了nial涂层.用DTA,XRD,SEM,EDS等分析手段探讨了nial涂层的形成机理及其组成涂层的化合物、物相的形成特点及规律.结果表明,由DTA分析可知选用的nial复合粉末在在600~671.81℃范围内出现两个放热峰,推测在此温度范围内发生两次放热反应;SEM,EDS分析表明,涂层组织呈现明显的层状,镍铝化合物为角状,XRD分析发现涂层物相在成形的不同阶段和时间内其生成的化合物类型、数量都呈现不同的变化.利用XRD,EDS分析界面处各相的生成及元素的分布、扩散情况,研究表明在界处存在一定的元素扩散,界面除了机械锚合也存在一定的微冶金结合.

关键词：等离子喷涂 nial涂层涂层物相变化形成机理

Al_2O_3-TiO_2对铝合金表面激光熔覆nial涂层组织性能的影响

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表面技术 2018年第10期47卷 145-150页

作者：雷临苹叶宏宋坤卢秀华郑杰欧林南冯凯重庆理工大学重庆430000

目的进一步提高6061铝合金表面的硬度、耐磨性。方法应用脉冲Nd:YAG激光器在6061铝合金表面制备了nial合金涂层和nial/Al_2O_3-TiO_2复合涂层。通过SEM、X射线衍射仪系统研究了Al_2O_3-TiO_2陶瓷相添加对nial熔覆层组织形貌、成分分布... 详细信息

目的进一步提高6061铝合金表面的硬度、耐磨性。方法应用脉冲Nd:YAG激光器在6061铝合金表面制备了nial合金涂层和nial/Al_2O_3-TiO_2复合涂层。通过SEM、X射线衍射仪系统研究了Al_2O_3-TiO_2陶瓷相添加对nial熔覆层组织形貌、成分分布、物相组成的影响。利用HVS-1000硬度测试仪及HSR-2M高速摩擦磨损机,对熔覆层硬度分布及耐磨性进行测试分析。结果Al_2O_3-TiO_2陶瓷颗粒加入使涂层宏观成形质量明显提高,表面平整光滑、波纹均匀,熔覆层枝晶间距减小,组织结构明显细化。与nial熔覆层相比,在nial/Al_2O_3-TiO_2复合涂层中,具有较高硬度的Al_3Ni、Al_3Ni_2硬质相含量增大。同时,高硬度Al_2O_3和良好韧性的Ti O_2、NiTi金属间化合物在复合涂层内部形成。nial/Al_2O_3-TiO_2复合涂层的显微硬度平均可达650HV_(0.2),相比nial涂层提高了300HV_(0.2);磨损体积仅为铝合金基体的1/9,相比nial涂层降低了35%。干摩擦条件下,nial/Al_2O_3-Ti O_2复合涂层的犁削、剥落现象显著降低。结论在细晶强化、硬质相弥散强化及良好韧性的NiTi金属间化合物共同作用下,6061铝合金表面硬度和耐磨性得到显著提高。

关键词：铝合金激光熔覆 nial涂层 Al2O3-TiO2 组织耐磨性

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高铬铸钢激光熔覆nial涂层高温冲蚀性能

焊接学报 2012年第8期33卷 1-4,113页

作者：韩彬李美艳王勇中国石油大学(华东)机电工程学院青岛266555

在高铬铸钢表面采用激光熔覆技术制备nial金属间化合物涂层,以提高电站锅炉高铬铸钢燃烧器喷嘴耐高温冲蚀性能.采用电子探针及高温冲蚀设备研究其组织及高温冲蚀性能.结果表明,高铬铸钢激光熔覆nial涂层成形良好,与基体呈冶金结合,涂层... 详细信息

在高铬铸钢表面采用激光熔覆技术制备nial金属间化合物涂层,以提高电站锅炉高铬铸钢燃烧器喷嘴耐高温冲蚀性能.采用电子探针及高温冲蚀设备研究其组织及高温冲蚀性能.结果表明,高铬铸钢激光熔覆nial涂层成形良好,与基体呈冶金结合,涂层由nial金属间化合物和γ-(FeNi)固溶体组成.熔覆层硬度达到450 HV0.2以上,且过渡较为平缓.激光熔覆nial涂层的耐高温冲蚀磨损性能较高铬铸钢基体明显提高,冲蚀磨损机制为脆性剥落.

关键词：高铬铸钢激光熔覆 nial涂层高温冲蚀性能

CuCrZr合金表面亚音速与超音速等离子喷涂nial涂层的组织结构与结合强度

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金属热处理 2014年第2期39卷 68-71页

作者：陈健马万斌江苏科技大学先进焊接技术省级重点试验室江苏镇江212003

分别用亚音速和超音速等离子喷涂方法在CuCrZr合金表面制备了NiAI涂层，通过正交试验对工艺参数进行优化，测定了涂层与基体的结合强度。利用SEM、EDS、XRD等设备研究了涂层的组织结构、物相变化及涂层与基体间的结合方式。结果表明，... 详细信息

分别用亚音速和超音速等离子喷涂方法在CuCrZr合金表面制备了NiAI涂层，通过正交试验对工艺参数进行优化，测定了涂层与基体的结合强度。利用SEM、EDS、XRD等设备研究了涂层的组织结构、物相变化及涂层与基体间的结合方式。结果表明，超音速等离子喷涂制备的nial涂层粒子变形充分、组织致密，涂层与基体间的结合强度明显高于亚音速喷涂层；两种方法制备的涂层与基体的界面处主要均为A1，界面的局部区域Cu-Al发生反应生成了Cu，Al2、CuAl2、CuAl等新相，形成了1～3μm宽的“微合金化”层。

关键词：亚音速等离子喷涂超音速等离子喷涂 nial涂层正交试验结合强度

爆炸喷涂富Al的nial涂层对Ti22Al26Nb合金循环氧化性能的影响

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腐蚀科学与防护技术 2005年第1期17卷 24-26页

作者：郭明虎王启民柯培玲宫骏孙超闻立时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

采用爆炸喷涂在Ti2 2Al2 6Nb基体上制备了富Al的nial合金涂层。XRD分析表明 ,退火后涂层为富含Al的 β-nial相以及少量的Al3 Ti和Al3 Nb .在空气中 80 0℃下的循环氧化实验表明 ,这种富含Al的nial涂层抗氧化性能很好 .循环氧化过程中没... 详细信息

采用爆炸喷涂在Ti2 2Al2 6Nb基体上制备了富Al的nial合金涂层。XRD分析表明 ,退火后涂层为富含Al的 β-nial相以及少量的Al3 Ti和Al3 Nb .在空气中 80 0℃下的循环氧化实验表明 ,这种富含Al的nial涂层抗氧化性能很好 .循环氧化过程中没发现涂层剥落 ,氧化动力学曲线为抛物线型 .

关键词：循环氧化 nial涂层爆炸喷涂 nial合金氧化动力学抗氧化性能基体 XRD分析制备退火