戴建伟
,
易军
,
王占考
,
王凯
,
许振华
,
何利民
航空材料学报
doi:10.11868/j.issn.1005-5053.2015.5.006
采用化学气相沉积(CVD)方法在单晶高温合金基体上分别制备了单一铝化物和铂改性铝化物涂层,研究了1050℃下两种涂层在空气中的高温氧化行为.采用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)等方法分析了铝化物涂层在氧化过程中相成分和显微组织的演变规律,结果表明:经1050℃氧化250h后,两种涂层的氧化动力学曲线均符合抛物线演变规律,Pt-Al涂层的抗氧化性能相对于单一Al涂层提高了2倍以上;涂层主要由β、γ'和α-Al2O,三种物相组成;随着氧化时间的延长,两种涂层表面均出现了氧化膜的脱落现象,但Pt-Al涂层表面氧化膜的脱落面积较小;涂层中相变过程的产生、y'相贯穿整个涂层和混合氧化物层过早形成是导致铝化物涂层氧化剥落失效的主要原因.Pt元素的加入既可减缓β→γ'的相变速率,又可有效阻挡基体中难熔金属元素的外扩散行为,保证了高质量α-Al2O3保护膜的生成.
关键词:
铂改性铝化物涂层
,
化学气相沉积
,
氧化
,
相变
,
氧化膜
牟仁德
,
贺世美
,
何利民
,
许振华
航空材料学报
doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2009.03.011
采用EB-PVD非连续沉积工艺制备了微叠层结构热障涂层,对涂层结构和晶体形貌进行了SEM观察和分析,采用激光脉冲法测定了涂层的热扩散系数,并采用增重法研究了涂层的氧化动力学特征,分析了氧化后的元素扩散情况.结果表明,非连续EB-PVD沉积工艺制备的涂层具有明显的层状特征,常规EB-PVD热障涂层的柱状晶结构被周期性地打破;但在每一层中,柱状晶结构得以保留,且晶粒更加细化.微叠层热障涂层的热扩散系数比常规热障涂层降低20%～30%,涂层热扩散系数的降低主要与层间界面和晶粒的细化减小了声子的平均自由程有关.微叠层结构热障涂层的氧化增重速率明显低于常规试样,遵循典型的抛物线规律,垂直于元素扩散方向的层间界面和细晶更有效地降低或阻止了O、Al、Ni、Cr等元素的扩散,可能是氧化增重速率较低的主要原因.
关键词:
热障涂层
,
微叠层
,
电子束物理气相沉积
,
热扩散系数
,
激光脉冲
钟兴华
,
许振华
,
张彦飞
,
张江峰
,
陈小龙
,
曹学强
航空材料学报
doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2009.05.003
采用高温固相法合成了Nd2CexO3+2x(x=2.0,2.25,2.5,2.75,3.0)复合氧化物,在高温合金基体上采用等离子喷涂制备了该材料热障涂层.XRD分析结果表明Nd2CexO3+2x粉末和涂层均为立方萤石晶体结构.考察了CeO2含量对Nd2CexO3+2x的力学性能(弹性模量、维氏硬度和断裂韧性)和等离子喷涂涂层在1250℃抗热震性能的影响.随着CeO2含量增加,材料的弹性模量降低,维氏硬度和断裂韧性提高.通过提高初始粉末中CeO2的含量,获得了组成接近化学计量比Nd2Ce2O7的涂层,涂层的抗热震性能增强,热循环次数达到1000次以上.Nd2CexO3+2x涂层的失效原因主要是:与金属基体之间热膨胀系数不匹配、粘结层氧化和涂层烧结.
关键词:
热障涂层
,
复合氧化物
,
力学性能
,
抗热震性能
,
二氧化铈
许振华
,
戴建伟
,
牛静
,
何利民
,
牟仁德
,
王凯
腐蚀与防护
采用化学气相沉积技术在四种不同沉积温度下制备了铝化物涂层,采用X-射线衍射仪、扫描电子显微镜和能谱仪研究了不同沉积温度下涂层的相结构、微观形貌和成分.结果表明,涂层的相结构、微观形貌和成分受沉积温度的影响明显.沉积温度越高,涂层越趋于形成均质的β-NiAl相,涂层表面多边形网格状形貌越均匀,网格内晶粒生长越密实.扩散区内富集大量的铬、钼和钨元素,其相应的析出物会形成扩散障碍层.
关键词:
化学气相沉积
,
铝化物
,
温度
,
相结构
,
微观形貌
戴建伟
,
许振华
,
王凯
,
何利民
,
牟仁德
机械工程材料
采用高温化学气相沉积技术,于1 000～1 100℃在WC-6％ Co硬质合金基体表面制备了TiN/TiCN/Al2O3/TiN复合陶瓷涂层,研究了复合涂层的物相、表面和横截面形貌、显微硬度、界面结合强度和耐磨损性能.结果表明:沉积温度为1 000℃时,复合涂层中Al2O3层为K相和α相共存;当沉积温度升至1 050℃和1 100℃时,Al2O3层为单一的α相;1 050℃下沉积复合涂层的表面平整、结构致密,1 000℃沉积复合涂层中的TiCN层存在少量孔洞,1 100℃下沉积复合涂层中TiCN层的柱状晶沿某一方向生长比较明显,较高的沉积温度加速了钛元素向Al2O3层的外扩散;1 050℃下沉积复合涂层的显微硬度最大,为1 828 HV,该涂层的耐磨损性能最佳,其与基体间的结合强度最高,临界载荷为135.2 N.
关键词:
高温化学气相沉积
,
α-Al2O3
,
显微硬度
,
界面结合力
牟仁德
,
许振华
,
贺世美
,
何利民
,
曹学强
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2009.07.017
采用电子束物理气相沉积技术(EB-PVD)制备了新型La2(Zr0.7Ce0.3)2O7 (LZ7C3)热障涂层.研究了涂层的组分、显微结构、表面和横截面形貌以及恒温氧化行为.结果表明:涂层中La2O3/ZrO2/CeO2的相对含量偏离了化学计量比,但X 射线衍射(XRD)相结构与靶材非常相似.通过CeO2 掺杂后,LZ7C3体材料的热膨胀系数比La2Zr2O7 (LZ)大;在1100℃恒温氧化890h的条件下,LZ7C3涂层的抗氧化增重性能明显优于传统的Y2O3部分稳定化的ZrO2(8YSZ)涂层.此外,热膨胀不匹配、黏结层氧化和陶瓷涂层内部微观裂纹的出现可能是导致LZ7C3涂层恒温氧化失效的主要原因.
关键词:
热障涂层
,
EB-PVD
,
等温氧化
,
La2(Zr0.7Ce0.3)2O7
许振华
,
牟仁德
,
曹学强
,
何利民
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2009.02.016
采用电弧离子镀方法在镍基高温合金DZ125上沉积NiCrAlYSi涂层,通过对不同氧化时间后Al和Cr原子浓度分布曲线的分析,运用Boltzmann-matano方法,计算了Al和Cr元素在1373K分别加热0.5,2h和5h的互扩散系数,并拟合了这三个时间段的计算结果.结果表明:相同温度下,Al和Cr的互扩散系数分别随Al和Cr的原子浓度增加而增大.随氧化时间的延长,Al的互扩散系数随原子浓度的变化先增大然后基本不变,Cr的互扩散系数则逐渐减小;伴随着元素间互扩散行为的增强,涂层中的Al和Cr向基体扩散,基体合金元素Ni,Co,Mo,Ti和W则向涂层扩散,但涂层中Mo和Ti的含量相对较少.由于元素间互扩散行为,涂层中各元素的含量将趋向于更加均匀.
关键词:
DZ125合金
,
NiCrAlYSi涂层
,
互扩散
,
Boltzmann-matano方法
赵祖德
,
许振华
,
黄继华
,
魏世忠
,
赵兴科
,
张华
航空材料学报
doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2007.04.009
利用钛铁粉、纯钛粉、铬铁粉或纯铬粉、硼铁粉、镍粉、硅粉和胶体石墨粉,真空条件下通过反应钎涂在低碳钢基体表面制备与基体为冶金结合的碳化物/铁基合金复合涂层.研究Ti的添加方式对涂层组织的影响.试验结果表明,涂层组织结构由粘结相Fe基体相和增强相碳化钛、碳化铬构成.Ti的添加方式对涂层组织结构影响很大.不同的Ti添加方式,导致涂层中碳化钛形态及涂层致密度差别较大.分析认为,Ti的添加方式对涂层组织结构的影响是由于涂层TiC合成时受到的动力学条件不完全相同造成的.
关键词:
反应钎涂
,
碳化物/铁基合金复合涂层
,
Ti的添加方式
刘俊友
,
张艺
,
景旭冉
,
许振华
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2010.09.018
研究了不同硅含量的铁铬锰硅四元合金在450℃锌液中的腐蚀行为,探讨了Si对铁锌反应的影响规律.结果表明:铁铬锰硅四元合金在锌液中的腐蚀产物均为铁锌化合物,腐蚀深度随腐蚀时间呈直线规律变化.当硅含量为0.5%(质量分数,下同)时,腐蚀行为主要受Mn的影响;当硅含量增加到1.5%时,Si与Mn结合,抵消了Mn不利因素,减慢铁锌反应速率,获得最厚的δ相层,表现出最好的耐锌腐蚀能力,其腐蚀速率为3.05×10-3g·cm-2·h-1;当硅含量为3%时,Si除了与Mn结合外,还有大量富余,导致出现疏松的δ+η的两相混合组织,使得锌液直接侵蚀δ相,加快了铁锌反应速率,表现出最差的耐锌腐蚀能力.
关键词:
腐蚀
,
锌液
,
硅含量
,
铁铬锰硅四元合金
纪锡旺
,
许振华
,
贺莉丽
,
何利民
,
郝俊文
,
甄洪滨
材料工程
doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2015.08.008
采用直流等离子体增强化学气相沉积技术（DC‐PECVD），通过控制基体负偏压的变化在YG8硬质合金基体上制备一系列类金刚石涂层。选用扫描电子显微镜、原子力显微镜、拉曼光谱、X射线光电子能谱、粗糙度仪对涂层形貌和结构进行表征测试。同时，利用显微硬度计、划痕测试仪系统地分析涂层的显微硬度和界面结合性能。结果表明：随着负偏压增大，涂层表面形貌逐渐平整光滑、致密，颗粒尺寸减小及数量降低。拉曼光谱表明，涂层具有典型的类金刚石结构，涂层中sp3键含量呈先增大后减小趋势，最大值约67．9％出现在负偏压为1000V左右，负偏压过大导致sp3键含量降低。显微硬度随负偏压变化规律与s p3键基本相符，s p3键含量决定显微硬度值大小。负偏压过大对吸附离子产生反溅射作用导致涂层厚度减小。当负偏压为1100V时，涂层与基体间的界面结合性能最优。
关键词:
DC-PECVD
,
类金刚石
,
基体负偏压
,
结构
,
性能
