乔彦强
,
郭喜平
材料热处理学报
采用Si-Cr包埋共渗法在Ti-Nb-Si基高温合金表面制备了Cr改性的硅化物涂层,共渗温度为1250和1300℃,时间为10h.利用SEM,EDS和XRD等检测手段分析了涂层的结构、元素分布及相组成等,并对涂层的形成机理进行了讨论.结果表明:Si-Cr共渗温度为1250℃时,降低渗剂中的催化剂NaF含量会降低Si和Cr的反应扩散速度并且改变了涂层的结构和相组成.催化剂NaF含量为8 wt%,涂层外层由(Nb,Ti) Si_2及少量(Ti,X)_5Si_3(X代表Nb,Cr和Hf等元素)组成,中间层由(Ti,X),Si_4组成,过渡层由(Nb,Ti)_5Si_3组成;降低NaF含量至5 wt%,Si-Cr共渗温度仍为1250C时,涂层外层由(Ti,X)_5Si_3组成,且有较多孔洞出现,中间层为(Ti,X)_5Si_4,而过渡层很薄.与渗Si涂层相比,Si-Cr共渗涂层中的裂纹明显减少,但在涂层外层存在较多孔洞且涂层厚度明显减小.提高包埋共渗温度至1300℃时,Cr的反应扩散速度得到提高,且在涂层外层出现了(Nb_(1.95)Cr_(1.05))C_(r2)Si_3三元相.
关键词:
Ti-Nb-Si基高温合金
,
包埋渗
,
Si-Cr共渗
,
涂层形成机理
杨凌霄
,
郭喜平
,
乔彦强
,
潘若冰
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2013.00517
为提高Nb-Ti-Si基超高温合金的高温抗氧化性能,采用Si-Ge-Y共渗工艺在其表面制备了Ge-Y改性的硅化物渗层.利用XRD,SEM和EDS分析了渗层的结构和相组成,并对其组织形成机理进行了讨论.结果表明:所制备的渗层具有明显的分层结构,由外至内依次为(Nb,X)(Si,Ge)2 (X代表Ti,Cr和Hf)外层和(Ti,Nb)5(Si,Ge)4内层；Ge在渗层中的含量由外向内逐渐增加.与Y改性硅化物渗层相比,Ge-Y改性硅化物渗层的组织并未发生显著改变,但Ge的添加会在一定程度上减少Si在共渗层表面的吸附和沉积,对渗层的生长有明显的抑制作用.保温不同时间(0-8 h)所制备的渗层具有相似的结构,渗层的生长动力学曲线符合抛物线规律.
关键词:
Nb-Ti-Si基超高温合金
,
扩散渗
,
硅化物渗层
,
Ge-Y改性
,
组织形成
曾宇翔
,
郭喜平
,
乔彦强
,
聂仲毅
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2015.00092
采用真空非自耗电弧熔炼法制备了成分为Nb-22Ti-15Si-5Cr-3Hf-3Al-xZr (x=0,0.5,1,2,4和8,原子分数,％)的合金,研究了Zr含量对合金电弧熔炼态组织及高温抗氧化性能的影响.结果表明,6种不同Zr含量的合金均由Nb固溶体和γ-(Nb,X)5Si3(X为Ti,Hf,Cr和Zr)组成,添加Zr并未改变合金的相组成,但随着Zr含量增加,合金中初生γ-(Nb,X)5Si3的尺寸增大,含量提高.对不同Zr含量合金在1250℃分别氧化1～50 h发现,随着Zr含量的增加,合金氧化膜黏附性及致密性均得到显著改善,Zr含量较高的合金(x=4和8)氧化50 h后,氧化膜出现明显的分层现象:最外层为致密的单相TiO2层,中间层主要由ZrO2,TiNb2O7和TiO2组成,而内层主要由Si的氧化物组成.随着合金中Zr含量增加,氧化膜厚度及单位表面积的氧化增重均显著降低,抗氧化性能得到明显改善.
关键词:
Nb-Ti-Si基超高温合金
,
相组成
,
显微组织
,
高温氧化
乔彦强
,
郭喜平
,
任家松
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2010.02.015
利用包埋共渗法在Ti-Nb-Si基超高温合金表面制备了Si-Cr共渗涂层,共渗温度为1350℃,时间为10h.将Si-Cr共渗后的试样在1250℃下分别氧化5,10,20,50h和100h.利用SEM,EDS和XRD等分析方法研究了涂层及氧化后氧化膜的结构、元素分布及相组成.结果表明,氧化前Si-Cr共渗涂层分为4层:最外层为(Ti,X)_5Si_3 (X代表Nb, Hf和Cr元素)和(Nb_(1.95)Cr_(1.05))Cr_2Si_3,次外层为(Ti,X)_5Si_3,中间层为(Ti,X)_5Si_4,过渡层为(Ti,X)_5Si_3.涂层试样在1250℃氧化后形成的氧化膜分为两层:外层为(Ti,Nb,Cr)O_2,下层为SiO_2.未加涂层的试样在1250℃氧化遵循直线规律.加涂层的试样在1250℃氧化遵循分段抛物线规律,5～20h内为y=15.81+3.92t~(1/2),20～100h内为y=-82.71+27.12t~(1/2).在20～100h内氧化的抛物线速率常数比5～20h内氧化的大约高1个数量级.具有高Cr含量的外层比中间层及过渡层具有较好的抗氧化性.
关键词:
Ti-Nb-Si基超高温合金
,
包埋渗
,
Si-Cr共渗涂层
,
氧化行为
乔彦强
,
李懋源
,
郭喜平
材料研究学报
用扩散渗法在Nb/NbCr2合金表面制备硅化物涂层,研究了基体合金和涂层在1250℃的氧化行为.结果表明:在Nb/NbCr2合金表面渗Si所得硅化物涂层由(Nb,Cr)Si2和(Cr,Nb)Si2两相组成,过渡层为(Nb,Cr)5Si3,涂层的生长动力学服从抛物线规律.基体合金在1250℃氧化形成的氧化膜为Nb2O5和CrNbO4交替分布的疏松组织,与基体有剥离现象.渗Si涂层在1250℃氧化形成的氧化膜较为致密完整,与残留涂层结合良好,为SiO2和CrNbO4混合氧化膜,改善了合金的高温抗氧化性能.
关键词:
材料失效与保护
,
Laves相NbCr2
,
扩散渗
,
硅化物涂层
,
抗氧化性能
李轩
,
郭喜平
,
乔彦强
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2014.00498
采用先磁控溅射Zr膜,再Si-Y扩散共渗的方法,在新型Nb-Ti-Si-Cr基超高温合金表面制备了ZrSi2-NbSi2复合渗层,分析了渗层的显微组织及形成机制,并研究了其在1250℃的恒温氧化行为.结果表明,1150,1250和1350℃下Si-Y共渗4h所制备的渗层具有相似的显微组织,均主要由ZrSi2外层,(Nb,X)Si2(X=Ti,Cr,Zr和Hf)中间层和(Ti,Nb)5Si4内层组成.恒温氧化实验结果表明,所制备的渗层具有优异的抗高温氧化性能.氧化时渗层表面形成了由SiO2,TiO2,ZrSiO4和Cr2O3混合组成的致密氧化膜,能够在1250℃空气中保护基体合金至少100h不被氧化.
关键词:
Nb-Ti-Si-Cr基超高温合金
,
ZrSi2-NbSi2复合渗层
,
组织形成
,
抗氧化性能
张昊
,
郭喜平
,
乔彦强
材料热处理学报
采用真空非自耗电弧熔炼法制备了5种成分为Nb-22Ti-15Si-5Cr-3Al-3Hf-xY (x=0,0.03,0.06,0.12,0.30 at％)的合金,并在1250℃下分别进行了1、10、20和50 h的高温氧化实验,研究Y含量对合金电弧熔炼态组织及其高温抗氧化性能的影响.结果表明:添加Y不改变电弧熔炼态合金相组成,组织仍由Nbss及γ-(Nb,X)sSi3相组成,但细化了共晶组织.高温氧化实验结果表明,不同Y含量合金在氧化不同时间后,氧化膜均由Nb2 O5,TiO2,Ti2 Nb10O29和TiNb2O7组成;随着Y含量的增加,氧化膜中的孔洞和裂纹减少,合金单位面积氧化增重也逐渐减小,表明Y的添加能够显著提高合金的高温抗氧化性能.
关键词:
Nb-Ti-Si基超高温合金
,
Y含量
,
微观组织
,
抗氧化性能
