高频脉冲沉积微晶Ni-20Cr-Y2O3ODS合金涂层

采用高频电脉冲沉积技术在1Cr18Ni9Ti不锈钢表面上沉积了含弥散Y2O3氧化物的纳米级MGH754 ODS合金微晶涂层, 涂层与基体具有冶金结合. 在1 000℃静态空气中100 h恒温氧化实验结果表明:微晶化和添加弥散氧化物促进了涂层中的铬选择氧化形成Cr2O3, 并提高了表面氧化膜的黏附性, 改善了不锈钢抗高温氧化性能.     

频脉冲沉积微晶Ni-20Cr-Y_2O_3ODS合金涂层

采用高频电脉冲沉积技术在1Cr18Ni9Ti不锈钢表面上沉积了含弥散Y2O3氧化物的纳米级MGH754 ODS合金微晶涂层, 涂层与基体具有冶金结合. 在1 000℃静态空气中100 h恒温氧化实验结果表明：微晶化和添加弥散氧化物促进了涂层中的铬选择氧化形成Cr2O3, 并提高了表面氧化膜的黏附性, 改善了不锈钢抗高温氧化性能.     

La0.8Sr0.2Mn（Fe）O3-δ作为SOFC合金连接体系保护涂层的作用效果

工作温度在800℃以下的固体氧化物燃料电池可采用铁素体不锈钢SUS430（含Cr16％-17％（质量分数））作为连接体材料，然而不锈钢在高温下极易发生氧化形成Cr2O3和Fe3O4等尖晶石相化合物，从而大大地降低了电池的性能。本研究的主要目的是通过空气等离子喷涂（APS）La0.8Sr0.2Mn（Fe）O3-δ（LSM20）和La0.8Sr0.2Mn（Fe）O3-δ（LSF20）保护性涂层来降低合金的氧化生长速率，尤其是减少Cr2O3相的生长。采用XRD和SEM／EDX表征了氧化层的相组成和微观结构特征。在800℃空气中进行了热震实验，经50次循环，LSM20和LSF20涂层合金十分稳定，而SUS430合金氧化层表现出明显地剥落和失重现象。LSF20涂层具有明显的氧化增重速率慢，氧化后界面电阻低，能有效地抑制Cr向合金表面扩散等优点，在800℃空气中氧化1000h后，LSF20涂层合金的界面电阻比LSM20涂层合金的降低了23倍。     

Y2O3薄膜处理对3Cr25Ni7N合金的抗高温氧化性能的影响

采用电沉积-热解法在3Cr25Ni7N合金表面制备了Y2O3薄膜,并研究了薄膜处理对合金在1000℃空气中的抗高温氧化性能的影响。氧化动力学曲线、SEM及XRD分析结果表明,Y2O3薄膜处理使合金表面氧化膜以尖晶石结构为主,氧化膜致密,有效地抑制了Cr2O3的挥发反应,且氧化膜与基体的附着性好,因此合金在高温下的抗氧化性能得到提高,这与氧化钇薄膜在较低温度下抗高温氧化性能提高的机制是不同的。在不同温度下,Y2O3薄膜处理均可以有效提高合金的抗高温氧化性能。     

NiAl-30.75Cr-3Mo-0.25Ho的高温氧化行为

研究了NiAl-30．75Cr-3Mo-0．25Ho合金在1300～1500K空气中的氧化行为。实验结果表明：在实验温度范围内,NiAl-30．75Cr-3Mo-0．25Ho合金的抗氧化性优于NiAl-31Cr-3Mo合金,与NiAl微晶涂层相当。氧化后,合金的表面生成了连续、致密的α-Al2O3防护层。在合金表面的胞界处有少量的富稀土氧化物相析出。合金抗氧化性的提高主要是由于稀土元素Ho的加入,减短了θ-Al2O3向α—Al2O3的转变时间范围;在高温氧化过程中,表面氧化膜Al2O3中晶粒度减小和形成了裂纹,延缓了氧化膜的剥落时间。由于稀土元素效应与能生成挥发物的Cr,Mo合金化元素的添加导致了合金的氧化增重小于纯NiAl合金氧化。     

Al2O3-30％TiCN-0.2％Y2O3复相陶瓷的氧化性研究

对热压法制备的Al2O3-30％TiCN-0.2％Y2O3复合陶瓷抗高温氧化性能的研究。结果表明：该材料在空气中静态氧化时的氧化增重符合抛物线规律，氧化产物主要随氧化时间增加，氧化温度的提高而增加，该材料具有较好的抗氧化性能。Al2O3-30％TiCN-0.2％Y2O3复相陶瓷的氧化产物为TiO2。由于氧化产物TiO2存在以及氧化反应的体积膨胀效应，使氧化膜中产生残余应力并导致氧化膜的破坏，适当的氧化处理可使Al2O3-30％TiCN-0.2％Y2O3陶瓷材料的抗弯强度得到一定程度的提高，强度提高可达4．5％。     

Fe-13Cr合金沉积（ZrO2-Y2O3）／（Al2O3-Y2O3）微叠层的抗氧化性能

采用交替电化学沉积和烧结的方法在Fe-13Cr合金表面制备（ZrO2-Y2O3）／（Al2O3-Y2O3）微叠层复合膜。采用高分辨扫描电镜（FE-SEM）对微叠层进行表征，结果表明（ZrO2-Y2O3）／（Al2O3-Y2O3）微叠层具有纳米结构。采用SEM，DES和增重法用来研究Fe-13Cr合金沉积（ZrO2-Y2O3）／（Al2O3-Y2O3）微叠层的抗氧化性能。实验结果表明，这种微叠层对合金抗氧化性能的提高优于分别沉积ZrO2-Y2O3或Al2O3-Y2O3膜，其抗氧化性能随着涂层中层次的增加而提高。这些有益效应可归于这种微叠层综合了ZrO2-Y2O3或Al2O3-Y2O3膜的各种优点同时克服了缺点。     

稀土元素对合金高温氧化的影响

研究表明在形成Cr2O3/Al2O3膜的合金内添加微量稀土元素,可促进Cr/Al的选择性氧化,改变Cr2O3/Al2O3膜的生长传质机制,降低氧化膜的生长速率并改善其粘附性,从而显著提高合金的抗高温氧化性能。然而,稀土元素对合金高温氧化行为的影响机制目前尚存争议。在系统归纳近年来前人研究成果的基础上,对已有稀土元素微观作用模型进行了总结,并从稀土元素对Cr2O3和Al2O3膜的生长传质机制和氧化膜及氧化膜与金属基体界面的物理、化学特性的影响等方面探讨了其作用机制。     

金属载体催化剂的涂层研究

在高温氧化处理不同时间的金属载体箔片上涂覆MgAl2O4/Al2O3过渡涂层,利用TG-DSC,XRD,SEM,BET和超声振动等分析测试技术,对载体和涂层的微观结构与表面特性进行研究.结果表明,在950 ℃下高温氧化5 h,箔片表面生成板状Al2O3晶须,有利于增强涂层与箔片的附着力.在载体表面涂覆一层MgAl2O4/Al2O3过渡涂层,有助于提高活性组分与金属载体的结合力,可以获得高结合强度的涂层结构,促使活性元素高度分散.     

钇对激光熔覆钴基合金组织和高温腐蚀性能的影响

系统研究了在2Cr13和1Cr18Ni9Ti钢表面激光熔覆并含钇的钴基合金层的组织和表面涂盐的高温腐蚀行为,同时着重探讨了钇的作用。结果表明,添加钇的钴基合金覆层组织更细密,且与基体结合牢固;在表面涂有75％Na_2SO_4+25％NaCl盐膜条件下,其耐高温腐蚀性能获得极大提高;添加0.874％Y后,其表面能形成连续致密的保护性氧化膜,可阻碍氧、硫的扩散浸入,使其性能更佳。同时,添加钇后,内氧化层浅而细密,对内层合金元素向外表面扩散迁移起屏障作用。     

316L不锈钢基体上磁控溅射Er2O3／Er涂层的后处理研究

采用磁控溅射的方法在316L不锈钢表面制备了氧化铒涂层.选用金属铒作为过渡层,研究了不同热处理温度对涂层相组成、表面形貌以及涂层与基底结合情况的影响.XRD,SEM及膜基结合力分析结果表明,带有过渡层的氧化铒涂层表面致密、均匀,退火处理使氧化铒结晶性能提高,经过800℃热处理,生成了金属间化合物ErFe3提高了涂层与基底的结合强度.绝缘电阻率测试结果表明.Er2O3涂层绝缘电阻率在1×1013～1×1015Ω·cm,绝缘性能良好.     

Pt/Al2O3涂层金属蜂窝催化剂的制备及其CO选择性氧化催化性能

将孔密度为400cells/in2的Fe-20Cr-5Al金属蜂窝基体经过高温氧化后,负载Al2O3涂层,再浸渍贵金属铂,制备出用于CO选择性氧化的Pt/Al2O3涂层金属蜂窝催化剂.金属蜂窝基体经过900℃高温氧化10h后,表面呈现钉针状结构,这种结构可以提高基体与Al2O3涂层的相容性.最佳的Al2O3涂层负载顺序为乳胶-溶胶-乳胶.在120℃时,Pt/Al2O3涂层金属蜂窝催化剂的CO选择性氧化反应活性和选择性分别为54.0%和42.5%,为相同条件下陶瓷蜂窝催化剂的1.7和1.4倍.     

NiAl-30.75Cr-3Mo-0.25Ho的高温氧化行为

研究了NiAl-30．75Cr-3Mo-0．25Ho合金在1300～1500K空气中的氧化行为。实验结果表明：在实验温度范围内，NiAl-30．75Cr-3Mo-0．25Ho合金的抗氧化性优于NiAl-31Cr-3Mo合金，与NiAl微晶涂层相当。氧化后，合金的表面生成了连续、致密的Al2O3防护层。在合金表面的胞界处有少量的富稀土氧化物相析出。合金抗氧化性的提高主要是由于稀土元素Ho的加入，减短了θ-Al2O3向α-Al2O3的转变时间范围；在高温氧化过程中，表面氧化膜Al2O3中晶粒度减小和形成了裂纹，延缓了氧化膜的剥落时间。由于稀土元素效应与能生成挥发性物的Co，Mo合金化元素的添加导致了合金的氧化增重小于纯NiAl合金氧化。     

金属载体表面氧化及预载处理对氧化铝涂层结合性能的影响

对FeCrAl基体进行高温氧化后,再浸渍MgAl2O4/Al2O3过渡涂层,利用XRD、 SEM和超声波振动等方法研究了样品的表观性质和涂层的结合性能.结果表明,一定时间的氧化处理可以在金属基体上形成粗糙的表层,增加涂层粘结的表面积.共沉淀法制备的尖晶石前驱体凝胶反应活性大,可作为粘结剂掺入浆料中,制备均匀的MgAl2O4/Al2O3过渡涂层.在金属载体表面氧化及预载处理后,可采用传统浸渍工艺负载γ-Al2O3分散涂层,并保证涂层的结合力.     

物理蒸镀Ni-Al镀膜与高速融射MCrAlY涂层之抗热循环氧化性比较

本研究乃以阴极电弧放电离子被覆技术在Inconel 6 0 0超合金上被覆Ni_Al镀层 ,与目前常用的高速融射CoCrAlY涂层同时进行 1 1 0 0℃高温循环氧化试验 ,比较二者的抗高温循环氧化性 .研究结果显示 :使用Ni52 Al4 8,Ni6 0 Al4 0 及Ni70 Al30 3种靶材分别得到富铝成份的Ni35Al6 5,Ni4 0 _Al6 0 以及Ni53Al4 7的镀膜 .在 1 1 0 0℃热循环氧化测试下 ,由于富铝的Ni_Al镀膜表面能快速生成Al2 O3层以阻止内部持续氧化 ,因而有较CoCrAlY涂层为低的氧化重量增加率     

CH4,CO2和O2制合成气反应中载体对催化剂抗积炭性能的影响

在CH4,CO2 和O2 催化氧化制合成气反应中 ,积炭是催化剂活性减弱的一个重要因素 .通过向Ni/Al2 O3 添加各种氧化物后 ,催化剂的抗积炭性能得到了提高 .实验结果表明 ,催化剂的抗积炭顺序为 :Ni/CaO Al2 O3 >Ni/MgO Al2 O3 >Ni/TiO2 Al2 O3>Ni/CeO2 Al2 O3 >Ni/La2 O3 Al2 O3 >Ni/Y2 O3 Al2 O3 >Ni/Fe2 O3 Al2 O3 >Ni/Al2 O3 ,并通过CO2 TPD ,O2 TPD ,XPS等方法对催化剂进行表征 ,讨论了抗积炭顺序与催化剂性能的关系 .     

K417材料缓进深磨烧伤色与氧化膜结构的研究

本实验应用X射线光电子谱仪,在获取磨削弧区温度的基础上研究了K 417镍基铸造高温合金表面氧化膜的成分和结构,其中包括正常缓磨后及出现不同层次烧伤色后的氧化膜,结果表明,氧化膜不是出现烧伤色的试样所特有,对正常缓磨试样也存在,只是氧化膜厚度不同而已。磨削弧区温度越高,烧伤色层次越深,对应的氧化膜厚度亦越大。氧化膜是Ni、Cr、Ti、Al等元素的氧化物及晶体态Ni等以掺合结构所组成。     

甲烷干重整催化剂Ni／Al2O3表面积炭表征与分析

用蒸发法制备了Ni/Al2O3催化剂及浸渍法制备了Ni/α-Ni/Al2O3和Ni/γ-Al2O3催化剂,并与商品天然气水蒸气重整催化剂Z118Y一起进行了甲烷干重整实验,考察了各催化剂上表面积炭行为.通过H2程序升温还原(H2-TPR)、BET(Brunauer-Emmett-Teller)比表面积分析、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、热重-差式扫描量热(TG-DSC)、程序升温氧化(TPH)等表征手段对催化剂表而沉积炭的特性进行了表征.结果表明,各催化剂上至少存在三种形式的碳物种:无定形碳、丝状碳及石墨碳.由于载体性质不同,各催化剂上沉积炭的种类及其含量有所差别.Z118Y、Ni/Al2O3及Ni/α-Al2O3催化剂上主要沉积丝状炭,而Ni/γ-Al2O3催化剂上则主要是石墨碳.Ni/γ-Al2O3催化剂中金属Ni颗粒较小(小于15 nm)、粒径分布范围较窄、分散性较好,能减少催化剂表面炭的沉积,有效地抑制丝状碳的生长.     

YBCO涂层导体CeO2,Y2O3缓冲层的生长研究

采用反应溅射的方法在具有立方织构的Ni基底上制备了CeO2,Y2O3缓冲层.Ar/H2气氛下预沉积的引入,有效地抑制了基底的氧化.同时,为保证薄膜的外延取向,预沉积时间必须和总沉积时间满足线性关系.对比CeO2,Y2O3的生长条件,发现CeO2的外延生长区间比Y2O3宽,Y2O3的生长对温度、气压等条件更为敏感.最终制备的CeO2缓冲层是纯的(100)取向,其平面内φ扫描半高宽(FWHM)为8.5°;而Y2O3存在两种平面取向,一种是Y2O3(110)‖Ni(100),另一种是Y2O3(100)‖ Ni(100).俄歇能谱观察表明,CeO2/Ni界面优于Y2O3/Ni界面.扫描电镜照片显示,CeO2,Y2O3缓冲层的表面均匀致密,无裂纹生成,但两种薄膜中,都有呈三角形的胞状突起.     

铈对00Cr17铁素体不锈钢高温抗氧化性的影响

利用电子分析天平、场发射扫描电镜、XRD衍射仪研究了不同Ce含量对00Cr17铁素体不锈钢高温抗氧化性的影响。结果表明:00Cr17钢中加入Ce后,钢的抗氧化性能得到提高,在1000℃以上时效果更加显著。氧化温度在700~1000℃范围内,随着Ce添加量的增加,氧化速率常数kp减小,氧化激活能提高,氧化膜由Cr2O3单相组成,而氧化温度在1100℃时,实验钢的氧化膜由Cr2O3和Fe2O3两相组成,Ce减缓了Fe2O3相的形成速率。Ce改善00Cr17铁素体不锈钢抗氧性的主要原因是降低了氧化物的生长速率,提高了氧化膜的致密性,增强了氧化膜与基体的粘附性。