扩散性铝化物涂层及制备工艺

扩散性铝化物涂层及制备工艺高温铝化物扩散涂层是在20世纪50年代发展起来的，到目前仍被广泛应用，并占整个高温防护涂层的90%。

制备铝化物涂层的扩散渗铝工艺成熟，方法多样化。

在镍基合金上应用最广的渗铝方法有:固体粉末渗铝，料浆法渗铝。

下面简要介绍固体粉末渗铝、料浆渗铝、气相渗铝三种工艺的原理。

1固体粉末渗铝[11]在耐热钢容器中，将样品包装于扩散剂之中，渗剂由金属铝粉末或富Al的FeAl合金粉末，活化物质(如卤族化合物)及填料(氧化铝)混合组成，用氢或氢气作保护气体，按规定的时间进行热扩散处理。

以钢的渗铝为例来说明渗铝的原理。

渗铝过程中发生如下系列反应:2NH4Cl=2HCl+N2+3H26HCl+2Al=2AlCl3+3H2Fe+AlCl3=FeC13+[Al]即在高温下，NH4Cl分解释放出HCl气体、HCl和铝粉或FeAl粉中的铝反应形成气态AlCl3。

AlCl3扩散向渗件表面，并和基体元素铁反应，铝原子被置换出来.反应式在通常情况下几乎不会发生，但在金属表面有催渗剂的条件是有可能发生的。

一般常见的渗铝温度为850℃～1050℃。

温度太低，渗铝速度会急剧下降；温度太高，则渗铝件的晶粒急剧长大而使材料的机械性能变差。

渗铝层的厚度可通过调整渗铝时间和温度来控制。

但是，为获得较厚的渗层，延长渗铝时间远没有提高温度那样效果显著，因为在保温一定时间后，合金表面的铝己达到饱和状态，此后渗铝层的厚度将完全取决于铝的扩散速度，即使再延长时间，渗铝层厚度也不会有很大的增加[12]。

固体粉末渗铝的优点是:设备简单，操作方便，特别适用于机械的零部件；其缺点是:渗剂容易被氧化，工件尺寸受限制，对工件表面粗糙度有一定影响。

2料桨法渗铝[13][14]料浆法(slurry process)将渗铝剂和粘结剂配制成料浆，涂在工件表面，烘干后在真空或氢气保护下进行高温扩散处理。

高温扩散处理温度一般在1000℃～1200℃。

用铝活度高的料浆得到向里扩散型涂层，铝活度低时得到向外扩散型1 / 4铝化物涂层。

不同条件下进行渗后扩散的铝硅涂层氧化行为研究陈忠;蒙彩思;火克莉;张姚;郝粉利【摘要】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-Al2O3相,随着氧化过程的进行,θ-Al2O3相逐渐转变成致密结构的α-Al2O3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-Al2O3相,起到抗氧化作用,提高叶片的使用寿命.【期刊名称】《装备环境工程》【年(卷),期】2019(016)001【总页数】5页(P30-34)【关键词】铝硅涂层;氧化;SEM;EDS【作者】陈忠;蒙彩思;火克莉;张姚;郝粉利【作者单位】贵阳航发精密铸造有限公司,贵阳 550014;贵阳航发精密铸造有限公司,贵阳 550014;贵阳航发精密铸造有限公司,贵阳 550014;贵阳航发精密铸造有限公司,贵阳 550014;贵阳航发精密铸造有限公司,贵阳 550014【正文语种】中文【中图分类】TG178随着航空涡轮发动机工作温度的不断提高，对发动机关键零件所用镍基高温合金的高温力学性能也提出了更高的要求，仅靠改进涡轮叶片的制造工艺，往往难以满足安全可靠工作所需的抗高温氧化和热腐蚀能力[1-3]。

防护涂层是保护叶片具有良好抗高温和耐腐蚀性能的有效手段，通过防护涂层的使用，既能保障叶片的强度，又能提高各项性能，是目前航空发动机叶片制备生产中必不可少的工艺过程。

其中，Al-Si涂层作为一种改性的铝化物涂层，因其具有优异的抗高温氧化和热腐蚀性能而广泛应用于航空发动机涡轮叶片的高温防护中[4-5]。

钛合金高温抗氧化涂层的研究进展3李　威1,肖来荣1,2,温燕宁1,胡加瑞1,蔡圳阳1,殷傲宇1(1　中南大学材料科学与工程学院,长沙410083;2　中南大学有色金属材料科学与工程教育部重点实验室,长沙410083)摘要 高温抗氧化性差是限制钛合金作为高温结构材料在航空航天领域广泛应用的关键问题。

从涂层体系出发,综述了国内外钛合金高温抗氧化涂层的研究进展。

根据涂层的制备方法和性能,对比了各涂层的优缺点,分析了涂层研究中面临的问题,并提出了解决方法,展望了钛合金高温抗氧化涂层的发展方向。

关键词 钛合金　高温抗氧化　涂层　性能中图分类号:TB43 文献标识码:AProgress in R esearch on High T emperature Oxidation R esistantCoatings of Titanium AlloysL I Wei 1,XIAO Lairong 1,2,WEN Yanning 1,HU Jiarui 1,CA I Zhenyang 1,YIN Aoyu 1(1　School of Materials Science and Engineering ,Central South University ,Changsha 410083;2　The Key Laboratory of Non 2Ferrous Metals ,Materials Science and Engineering of Ministry of Education ,Central South University ,Changsha 410083)Abstract The use of titanium alloys as high temperature structural material in aerospace industry is restricted because of its poor oxidation resistance at high temperatures.The present status of research on high temperature oxida 2tion resistant coatings of titanium alloys is reviewed.The advantages and disadvantages of different coatings are com 2pared on the basis of preparation method and properties of the coating ,existing problems are analyzed and possible so 2lutions are suggested ,and the trend development is pointed out.K ey w ords titanium alloys ,high temperature oxidation resistant ,coatings ,properties　3材料科学与工程国家创新实验区项目　李威:男,硕士,主要从事高温防护涂层的研究　肖来荣:通讯作者,男,1968年生,教授　E 2mail :leevii @0　引言钛合金是一种新型结构材料,具有密度小、比强度高、耐高温、耐腐蚀等优点。

第 3 期第 22-32 页材料工程Vol.52Mar. 2024Journal of Materials EngineeringNo.3pp.22-32第 52 卷2024 年 3 月M CrAlY 金属黏结层高温失效行为研究进展Research progress in high -temperature failure behavior of M CrAlY metal bond -coat刘佳琪1，2，王超会1，2*，林蔚1，2，由园1，2，程伟东1，2，董美伶1，2，王铀3，王宇航1，2，朱忠宇1，2，刘金泉1，2（1 齐齐哈尔大学 材料科学与工程学院，黑龙江 齐齐哈尔 161006；2 黑龙江省聚合物基复合材料重点实验室，黑龙江 齐齐哈尔 161006；3 哈尔滨工业大学 材料科学与工程学院，哈尔滨 150001）LIU Jiaqi 1，2，WANG Chaohui 1，2*，LIN Wei 1，2，YOU Yuan 1，2，CHENG Weidong 1，2，DONG Meiling 1，2，WANG You 3，WANG Yuhang 1，2，ZHU Zhongyu 1，2，LIU Jinquan 1，2（1 College of Materials Science and Engineering ，Qiqihar University ，Qiqihar 161006，Heilongjiang ，China ；2 Heilongjiang Provincial KeyLaboratory of Polymeric Composite Materials ，Qiqihar 161006，Heilongjiang ，China ；3 College of Materials Science andEngineering ，Harbin Institute of Technology ，Harbin 150001，China ）摘要：随着航空发动机与燃气轮机涡轮进口温度的不断提高，M CrAlY （M =Ni ，Co 或NiCo ）包覆型涂层因具有抗高温氧化以及高的热膨胀系数等优点，成为广泛应用的热障涂层金属黏结层材料。

Nb-Ti-Al合金及其硅化物涂层的高温氧化行为蔡圳阳;肖来荣;余宸旭;刘赛男;毛海军;曾德露【摘要】The Nb-40Ti-7Al (mass fraction,%) alloy was prepared by electron beam melting and vacuum self-consuming arc melting, and then prepared the Si-Cr-Ti coating on the surface of the alloy in the way of stuff paste melting. Oxidation behavior of the alloy matrix and coating at 1 400℃were studied, including the change of morphology and composition during the oxidation process, by means of XRD, SEM, EDS, and EPMA. The results show that the oxidation products of the alloy are mostly TiNb2O7, TiO2 and Al2O3 during the oxidation time of 1h-11h at 1 400℃. The coating is mainly composed of the subject layer of (Nb, Ti, Cr, Al)Si2 and transition layer of (Ti, Nb, Al)5Si3 before oxidation, and then the barrier layer ofAl2O3, SiO2 and TiO2 formed on the surface of the coating after oxidation. The oxidation behavior of alloy and coating follows the law of parabola. After coating, the mass gain of the matrix decreased from 161.98 mg·cm−3 to 9.56 mg·cm−2, and the coati ng was complete, showing that it has good anti-oxidation ability at high temperature.% 采用电子束和真空自耗电弧熔炼法制备Nb-40Ti-7Al(质量分数，%)合金，利用料浆熔烧法在合金表面制备Si-Cr-Ti涂层，研究在1400℃下合金与涂层的氧化行为。

第50卷第11期 2020年11月涂料工业PAINT & COATINGS INDUSTRYVol. 50 No. 11Nov. 2020镍基高温合金用A I S i/A I S i Y涂层抗高温氧化性能研究周会会(应急管理部消防救援局昆明训练总队，云南昆明650208)摘要：采用热浸镀的方法，在镍基高温合金DZ125样品表面制备AKAISi和AlSiY三种不同的铝 化物涂层，研究I 〇〇〇丈时涂层的抗高温氧化性能^利用扫描电子显微镜(SEM)以及能谱仪(EDX)对合 金涂层的形貌以及元素成分分布进行观察分析。

研究结果表明：在高温环境下，A1元素快速与氧反应 生成氧化铝层。

由于元素之间的相互扩散，纯Ar凃层中的A1元素快速消耗，导致整个涂层的快速失 效。

AlSi和AlSiY涂层由于Si富集层的形成，有效地阻止了元素的互扩散，提高了涂层的抗氧化性能。

AlSiY涂层中Y元素的添加，Si富集层更加均匀致密，并且Y与S i、Cr、Mo电负性差值较大，更易形成稳 定化合物，极大提高了涂层使用寿命。

AlSiY涂层的抗高温氧化性能更优于纯A1和AlSi涂层。

关键词：DZ125合金；高温氧化；AlSi涂层；AlSiY涂层中图分类号：TQ630. 1文献标识码：A文章编号：0253-43丨2(2020) 11-0016-05doi：10. 12020/j.issn.0253-4312. 2020. 11. 16Study on Oxidation Resistance of AI/AlSi/AlSiY Diffused DZ125 Coatings for High Temperature Ni-base SuperalloyZhou Huihui(Kunming Training Team of Fire Rescue Bureau of E mergency Management Department，Kunming，Yunnan650208, China)A bstract：By using the hot dip process,three different coatings respectively based on A l,AlSi,and AlSiY coated on the surface of DZ125 high temperature superalloy,and the oxidation resistance of coatings at the temperature of1 000 °C was investigated.Both the surface morphology and elementary composition of the coatings was analyzed by scanning electron microscopy(SEM)and energy dispersive X-ray(ED X).The result showed that the A1element rapidly reacted with oxygen to form an alumina layer at high temperature.Due to the interdiffusion between elements,A1elements in the pure A1coatings was rapidly consumed, which resulted in the quick failure of the entire coatings.Si-rich layers in the AlSi and AlSiY coatings was formed,which effectively prevented the interdiffusion of elements and improved the oxidation resistance of coatings.The addition of yttrium(Y)element to the AlSiY coatings could form a more uniform and density of Si—rich layers,and the higher electronegativity of Y and S i,C r,Mo elements,which could easily form a stable compounds,increasing the service life of the coatings significantly.The anti-oxidation performance of the AlSiY based coatings at high temperature was superior to A l,or AlSi based coatings.Key words ；DZ125 high temperature superalloy;high temperature oxidation;Al-Si coatings;AlSiY coatings作者简介：周会会（1987—),男，硕士，应急管理部消防救援局昆明训练总队助教，主要从事灭火救援及材料分析技术研究周会会:镍基高温合金用AISi /AlSiY 涂层抗高温氧化性能研究的试样使用扫描电子显微镜（FEI-Quanta 600)观察 样品的截面形貌及微观结构,并采用能谱仪(EDX )进 行微区成分分析。