物理气相沉积硬质耐腐蚀磨损防护涂层研究进展

叙述了用物理气相沉积技术制备的硬质耐腐蚀磨损防护涂层的研究进展。重点介绍了腐蚀磨损耦合工况特性和作用机理,单元、多元掺杂氮化物涂层,高熵氮化物涂层,多层、纳米多层、纳米复合、梯度氮化物涂层耐腐蚀磨损性能研究,非金属元素/金属元素掺杂DLC涂层、多层复合DLC涂层耐腐蚀磨损性能研究,并对涂层改性、强化机理和腐蚀磨损失效机制进行了总结。最后,提出了未来物理气相沉积硬质耐腐蚀磨损防护涂层重点发展的方向,应重点发展涂层组元/结构设计、力–电耦合损伤机理研究、高效率研发设计、涂层先进制备装备与评估体系等方面的能力。     

电弧离子镀HY11涂层的1200℃高温氧化行为研究

目的研究真空电弧镀方法制备的超高温金属涂层HY11在1200℃下的高温氧化行为。方法用真空电弧镀技术(AIP)在单晶镍基高温合金DD6上制备超高温金属涂层HY11,采用HB 5258循环氧化方法进行1200℃循环氧化试验,通过试验过程中试样质量变化评价涂层氧化寿命。通过扫描电镜(SEM)分析氧化后的试样显微形貌,用X-射线衍射仪分析涂层材料的相结构,通过氧化速率对涂层材料抗氧化性能进行表征。结果采用单靶真空电弧镀技术制备的HY11涂层,经过1050℃真空条件下扩散2h,涂层厚度为50～60?m,扩散区厚度为10～15μm,涂层微观组织均匀致密,涂层合金界面清晰平整。DD6合金的1200℃循环氧化寿命仅仅为4 h,HY11涂层在1200℃的循环氧化寿命近300 h。沉积态涂层HY11相结构主要以Al_2O_3和Ni3Al为主。氧化后涂层材料表面形成的氧化膜以Al_2O_3为主。结论 HY11涂层在1200℃的循环氧化寿命为298 h,极大地提高了DD6合金在1200℃的循环氧化寿命。     

电子束物理气相沉积制备热障涂层研究进展

介绍了电子束物理气相沉积设备的主要组成、工作原理和电子束物理气相沉积热障涂层的结构特点,并重点论述了工件转速、工件温度、靶材蒸汽入射角度、工件表面的粗糙度、粘结层预氧化、改性粘结层和双层陶瓷层等对电子束物理气相沉积热障涂层性能的影响。     

热处理温度对热障涂层微观形貌及元素互扩散的影响

目的提高热障涂层抗氧化性能,并减小二次反应区的形成。方法采用真空电弧离子镀技术在二代单晶高温合金DD32表面制备NiCoCrAlYHf(HY5)金属粘结层,分别在870℃及1000℃下进行真空扩散处理,利用电子束物理气相沉积(EB-PVD)技术制备氧化钇部分稳定氧化锆(YSZ)陶瓷层。采用扫描电子显微镜(SEM)、电子探针(EPMA)以及能谱(EDS)等测试方法,研究高温循环氧化过程中热障涂层的微观形貌、成分及扩散机制,同时计算了1、125 h氧化时间下Al元素互扩散系数。结果经过1000℃热循环、1000℃热处理的涂层氧化质量增量的绝对值较小,氧化速率常数为7.21×10-4,抗循环氧化性能较好。1100℃热处理试样,从涂层表面到基体方向Ni、Al、Cr等元素分布都比较均匀,在涂层与基体界面处,元素含量变化较为平滑。870℃热处理试样,Ni等元素质量分数分布不均,在涂层与基体界面处元素含量陡然变化,元素均质化程度低。Al元素扩散系数随着浓度的增加而增大,随着氧化时间的延长,粘结层与高温合金之间的元素扩散程度加剧,Al元素扩散系数减小。经过125h循环氧化,粘结层/基体界面出现互扩散区,互扩散区局部区域富Cr,Al含量低。循环氧化250 h后,热障涂层试样扩散区下方有拓扑密堆相TCP析出,形成二次反应区SRZ。真空扩散温度为870℃的试样,二次反应区更加明显。结论金属粘结层在1000℃下进行真空热处理可以有效提高涂层的抗氧化性能。涂层内部元素均质化程度高,Al元素扩散速率慢。同时,扩散区宽度较小,二次反应区不明显。     

不同条件下进行渗后扩散的铝硅涂层氧化行为研究

目的提高铝硅涂层的抗氧化性能。方法采用料浆法在DZ417G定向凝固镍基高温合金叶片的燃气流道表面制备铝硅防护涂层,通过扫描电子显微镜(SEM)分析不同条件下进行渗后扩散的铝硅涂层表面显微组织形貌和截面显微组织形貌。结果无保护气氛下进行渗后扩散处理的铝硅涂层,在扩散过程中就已经发生了氧化,氧化过程首先形成多孔非致密结构的θ-Al_2O_3相,随着氧化过程的进行,θ-Al_2O_3相逐渐转变成致密结构的α-Al_2O_3相,从而起到真正的抗氧化作用。结论铝硅涂层中的Al元素提前被消耗,对铝硅涂层的使用寿命存在一定影响,因而渗后扩散须保证在真空条件下或有保护气氛条件下进行,使叶片表面渗后的铝浓度达到一定的要求,从而在使用过程中可以生成致密结构的α-Al_2O_3相,起到抗氧化作用,提高叶片的使用寿命。     

油田用钨合金镀层腐蚀性能评价研究

目的评价钨合金镀层油管的腐蚀性能。方法利用高压釜模拟高压气井和高含硫气井的腐蚀环境,进行高压高温腐蚀试验,以及标准的氢致开裂(HIC)和硫化氢应力腐蚀试验。采用电子扫描显微镜(SEM)及其能谱仪(EDS)和X射线衍射分析仪(XRD),分析或检测钨合金镀层和基管的腐蚀形貌、腐蚀产物的组成。结果油管表面的钨合金镀层平整而致密,其主要组成元素为W和Ni。高温高压腐蚀试验后,镀层仍然致密平整,腐蚀程度轻微。在60、90、120、140℃试验7天时,镀层和基材的H_2S/CO_2腐蚀速率分别为0.0179、0.0093、0.0102、0.0369 mm/a和1.030、1.272、1.183、0.991 mm/a。试验30天,在120℃时,其H_2S/CO_2腐蚀速率分别为-0.0085、0.1789 mm/a;在160℃时,其CO_2腐蚀速率分别为0.0091、0.8976 mm/a。该钨合金镀层均通过了标准的氢致开裂和硫化氢应力腐蚀试验。结论该钨合金镀层具有很好的耐腐蚀性能。     

海滨核电建造期可剥涂层的临时防护性能研究

目的 考察可剥涂层在海洋大气环境下的大型工程建造中的临时防护作用。方法 对来自两个厂家的可剥涂层进行了为期12周的耐候性试验,对可剥涂层在不锈钢及碳钢/环氧两种基底上的可剥离性、防护性和氟氯残留量进行了测试。结果 两个厂家的涂层在外观、耐蚀性、附着力等方面的试验结果没有明显差异,涂层的剥离强度均低于0.05 kN/m,涂层剥离后不锈钢表面的氟氯离子残留量远低于15 ?g/dm2,试验周期内环氧漆色差变化较小。结论 两个厂家的可剥涂层在光泽、硬度和剥离强度等测试方面的结果上存在差异,但对环氧漆均有着较好的防护作用,试验期内剥离性良好,且无有害化学元素残留,具有较高的工程应用价值。     

在役管道防腐层的失效与维修

介绍了管道防腐层失效的原因和方式,指出水和氧气是防腐层失效的原因,含水量和含氧量决定腐蚀程度,提出对防腐层及时检查与修复等措施.     

沥青涂层对桩侧摩阻力影响的试验研究

采用改进直剪仪模拟桩与土之间的滑动摩擦,研究了沥青涂层对桩侧摩阻力的影响。试验结果表明,桩侧摩阻力与土的类型、法向应力有关,随着法向应力的增长,滑动摩阻力也相应增长,且增长近似呈线性关系;在一定的法向应力下,沥青涂层对减小滑动摩阻力有一定的作用,随着法向应力的增长,沥青涂层亦会导致滑动摩阻力增加。     

两地区涂层板自然老化和评价方法的比较

将不同颜色(红色、海蓝、白灰)的三种涂层板分别置于热带乡村气候区和热带海洋气候区进行大气暴露5年,每年对样品进行外观评估、颜色和光泽测量;收集相关气象数据,比较两地区涂层老化的差异;建立涂层板老化曲线模型,比较不同评估方式,得出光泽和色差模型可以反映材料的老化过程。