一、HOT DIPPING ALUMINIZED COATING AS HYDROGEN PERMEATION BARRIER(论文文献综述)
陈海妹[1](2020)在《DZ22B热浸镀Al-Si镀层组织及其高温抗氧化性能的研究》文中认为DZ22B具有良好的综合性能,广泛用作1000℃以下航空发动机涡轮零件和叶片材料。然而DZ22B中Al含量较低、W含量较高,导致其高温抗氧化性能较差。热浸镀铝是一种高效的表面防护技术,广泛用于钢铁防护领域。热浸镀铝熔池中添加合金元素能改善镀层组织,提高镀层性能。为了解熔池中Si元素含量、浸镀时间、真空扩散处理对镀层组织及高温抗氧化性能的影响,本文将DZ22B基体在不同Si含量铝熔池中浸镀不同时间获得铝化物镀层,然后进行1000℃+200次高温循环氧化实验;为研究热浸镀后扩散处理对Al-Si镀层组织及高温抗氧化性能的影响,将浸镀后的试样1050℃+2h真空扩散处理,探究其对镀层组织与高温抗氧化性能的影响。利用扫描电镜、能谱分析仪、X射线衍射仪等设备观察镀层组织结构,分析物相组成及氧化产物。热浸镀实验表明,在Si含量相同的熔池中,浸镀90s和120s所得镀层的表观质量较好;浸镀时间相同时,随熔池中Si含量的增加,镀层表面质量越好。纯铝和Al-Si镀层合金层由β-Ni Al和Al3Ni2相组成,Al-Si镀层合金层中还出现了块状富Cr和富Si相,且镀层表面自由层较纯铝镀层致密。浸镀时间相同时,首先随Si含量的增加,延缓了合金层的形成,当Si为5wt.%时,镀层最薄;当Si大于5wt.%时,随Si含量的增加,镀层厚度有所增加。纯铝和Al-Si镀层合金层的生长均受界面反应控制。经1050℃+2h真空扩散处理后,纯铝镀层表面变得粗糙,随Si含量的增加,镀层表面变得平整。扩散处理后的镀层中主要形成β-Ni Al相。由于合金元素在β-Ni Al相中的溶解度很低,扩散层中还分布着呈细小针状的α-Cr、亮白色的细小M6C碳化物颗粒及白色絮状Cr3Si等第二相质点。高温氧化实验表明,热浸镀层和1050℃+2h真空扩散镀层中,Si含量在0~7wt.%范围内,当Si大于0.5wt.%时,随Si含量增加,镀层高温抗氧化性能均越好,Al-7wt.%Si镀层高温抗氧化性能最好。氧化初期Al-Si镀层氧化增重均较快,随连续致密α-Al2O3膜形成,氧化增重曲线趋于平缓。Si促进α-Al2O3膜形成,延缓基体氧化。热浸镀Al-Si镀层氧化后形成β-Ni Al相层,上面分布着M6C碳化物、α-Cr相及与基体表面呈45°向基体内生长的针状σ相。经1050℃+2h真空扩散Al-Si镀层氧化后,形成β-Ni Al、γ’-Ni3Al相共存区,上面分布着细小的Cr3Si相、α-Cr相、σ相和M6C碳化物。γ’-Ni3Al相中溶解了较多的Si,抑制β-Ni Al相生长,促进β-Ni Al相转变为γ’-Ni3Al相。富Si的γ’-Ni3Al相抗氧化性能与β-Ni Al相当。经1050℃+2h真空扩散Al-Si镀层中σ相明显减少且高温抗氧化性能较好。
李忻婷[2](2020)在《网状结构TiBw/Ti6Al4V复合材料热浸镀Ti-Al-(Si)涂层的研究》文中研究说明钛基复合材料由于具有低密度、高比强度和高比刚度等优异的力学性能在航空、航天、海洋工程和能源化工等领域有着非常广泛的应用前景,但是其较差的高温抗氧化性能和抗热腐蚀性能严重限制了其在高温领域的应用。通过在钛基复合材料表面制备一层高温防护涂层可以在基本不改变其力学性能的前提下有效提高其高温抗氧化性能和抗热腐蚀性能。本文根据高温防护涂层的要求和合金元素对钛合金高温性能的作用机理,采用高温短时热浸镀结合低温长时热处理的方法在网状结构Ti Bw/Ti6Al4V复合材料表面成功制备了网状结构的Ti-Al涂层和Ti-Al-Si涂层,分析了涂层的组织结构,探讨了工艺参数对涂层组织的影响规律,并对涂层的高温氧化行为和热腐蚀行为进行了系统地研究。Ti-Al涂层主要由Ti Al3相组成,与网状结构Ti Bw/Ti6Al4V复合材料基体结合良好。有涂层和无涂层钛基复合材料的循环氧化结果表明,Ti Al3涂层能够显着提高复合材料的高温抗氧化性能,这主要是由于复合材料经高温氧化后形成了疏松多孔的Ti O2氧化膜,而Ti Al3涂层在高温氧化过程中能够形成连续致密的Al2O3氧化膜。循环氧化后的Ti Al3涂层中并没有产生裂纹,这主要是由于涂层的网状结构能够有效提高涂层承受应力的能力。此外,在氧化过程中,Ti Al3涂层与复合材料基体界面处生成了由Ti Al和Ti Al2组成的反应层,这一界面层的存在对Ti Al3涂层的长期抗氧化性能不利。通过在Ti-Al涂层中加入Si元素能够抑制涂层与复合材料基体之间的界面反应。Ti-Al-Si涂层的组织结构随Si含量的变化有很大不同。Ti-Al-3Si涂层主要由外层较厚的Ti(Al,Si)3层和内层非常薄的Ti3Al Si5层组成;Ti-Al-10Si涂层和Ti-Al-3Si涂层组织相似,但是在Ti(Al,Si)3层顶部生成了一些弥散分布的片状Ti3Al Si5相;Ti-Al-12Si涂层由Ti(Al,Si)3相和Ti3Al Si5相混合组成;Ti-Al-20Si涂层由均匀的Ti3Al Si5相组成。不同成分的Ti-Al-Si涂层都能够有效提高网状结构Ti Bw/Ti6Al4V复合材料的高温抗氧化性能,其中Ti-Al-3Si涂层的高温抗氧化性能最好,依次是Ti-Al-20Si涂层、Ti-Al-10Si涂层和Ti-Al-12Si涂层,这主要是由于不同成分的Ti-Al-Si涂层的组织结构不同,其高温抗氧化能力也不相同,但是氧化后都能够形成一层网状结构的致密Al2O3氧化膜。涂层中的Si原子能够促进Al2O3氧化物的生成,抑制Ti O2氧化物的形成;还可以细化氧化物颗粒,提高氧化膜的韧性。此外,氧化后的Ti-Al-Si涂层与复合材料基体的界面处都生成了一层Ti5Si4层,该界面层的存在能够有效阻碍Ti(Al,Si)3涂层与复合材料基体的界面反应,有利于提高涂层的长期抗氧化性能。Ti-Al-3Si涂层和Ti-Al-20Si涂层在Na Cl、25wt.%Na Cl+75wt.%Na2SO4和Na2SO4沉积盐的热腐蚀作用下都能够对网状结构Ti Bw/Ti6Al4V复合材料提供一定的保护作用。Ti-Al-3Si涂层在Na2SO4沉积盐作用下具有非常好的抗热腐蚀性能,在Na Cl沉积盐中的抗热腐蚀性能最差。这主要是由于涂层在热腐蚀过程中能够在最外层形成一层连续致密的Al2O3氧化膜,但是Na Cl沉积盐对致密氧化膜的溶解速度较快,涂层在Na Cl的作用下发生了严重的内氧化。Ti-Al-20Si涂层在Na2SO4沉积盐中的抗热腐蚀性能最好,在Na Cl和Na2SO4混合盐中的抗热腐蚀性能最差。这主要是由于涂层在热腐蚀初期能够形成致密的Al2O3氧化膜,但随着热腐蚀时间的增加,氧化膜不断溶解,涂层中的Al原子不断消耗以至于不足以继续形成致密的Al2O3氧化膜。涂层在Na Cl作用下能够生成挥发性的氯化物,所发生的反应可以看做是一个自催化过程,由于Na Cl和Na2SO4混合盐的熔点较低,在热腐蚀条件下为液态,因此混合盐对Ti-Al-20Si涂层的热腐蚀程度最严重。
尉利强[3](2020)在《17-4PH不锈钢表面激光熔覆NiCoCrAlY涂层的组织与耐热性能研究》文中研究说明马氏体沉淀硬化不锈钢具有较好的耐蚀性、强度、韧性和优良的可加工性等综合性能,已被广泛用于化工、石油、航天航空、核工业、能源等领域。随着现代制造业的发展和不锈钢应用环境的变化,马氏体不锈钢在使用过程中存在越来越多的问题。表面改性处理是有效提高材料表面硬度、耐磨性和抗疲劳性能的方法之一,在现代制造业中具有举足轻重的作用。本文以17-4PH不锈钢为研究对象,使用激光熔覆技术在不锈钢表面制备了NiCoCrAlY涂层以提高其表面性能。研究了不同扫描速度对17-4PH不锈钢表面激光熔覆NiCoCrAlY涂层几何特征的影响规律。研究结果表明,扫描速度增大使得涂层的熔宽、熔高和熔深都下降,稀释率先下降后升高。研究了不同扫描速度对涂层相组成、组织和性能的影响。NiCoCrAlY涂层主要由γ(Ni)主相和β(NiAl)辅相组成。扫描速度的增加使得涂层的组织逐渐细化,形成了均匀、规则的胞状晶。扫描速度为3mm/s时,涂层由于组织粗大,显微硬度较低;扫描速度为5mm/s时,组织得到细化且致密,晶粒细小,晶界强化与韧化作用增强,涂层的硬度增大;当扫描速度为7mm/s和9mm/s时,涂层组织出现了裂纹和气孔,导致其硬度下降。研究了不同激光功率对17-4PH不锈钢表面激光熔覆NiCoCrAlY涂层几何特征的影响规律。研究结果表明,激光功率增大使得涂层的熔宽和熔深都增大,但是熔宽增大的幅度远小于熔深增大的幅度;激光功率增大既可使涂层熔高增大,也可使熔高降低;稀释率随着激光功率的增加先升高后下降。研究了不同激光功率对涂层相组成、组织和性能的影响。当激光功率分别为1500、2000和2500W时,结合区紧靠基体部位均形成平面晶,冷却时在平面晶区域上方垂直于固液分界面以外延式生长出柱状晶。激光功率为1000、1500、2000和2500W时,涂层的平均显微硬度分别为421HV0.1、436HV0.1、449HV0.1、411HV0.1。激光功率对涂层的硬度影响不大。在高温时NiCoCrAlY涂层具有比常温下更优异的磨损性能。在650℃75wt.%Na2SO4+25wt.%NaCl熔融盐中分别对基体和NiCoCrAlY涂层下进行了高温腐蚀实验,并对高温腐蚀后涂层的显微结构形貌、腐蚀动力曲线、表面氧化膜的成分、表面物相组成进行了初步的探讨和研究。研究结果表明:不锈钢基体前期10h内氧化增重迅速,然后迅速失重,基体表面不能形成有效的保护膜,所以650℃熔融盐环境下基体基本上没有保护作用。腐蚀动力曲线显示涂层增重较慢,表面逐渐形成一层保护性氧化膜,氧化10h增重仅为0.08mg/cm2,但随着腐蚀时间到100h,涂层表面保护膜逐渐被破坏,出现了内氧化并且涂层内部发生了硫化反应。
杨璞[4](2020)在《Al-Cr复合涂层的制备及其性能研究》文中提出本课题为了提高Q235钢板的耐腐蚀性能和改善涂层钢板成形加工性能,在其表面设计、制备厚度和结构可控的涂层钢板。首先采用电镀法复合热浸镀法在Q235钢板表面制备Al-Cr复合涂层,进而创新性地采用自制表面微变形装置对Al-Cr复合涂层进行表面微变形。研究了电镀Cr涂层、热浸镀铝工艺、微变形工艺对Al-Cr复合涂层形貌、组织结构、耐腐蚀和成形性能的影响。主要研究内容和结论如下:(1)采用电镀法复合热浸镀法制备Al-Cr复合涂层,研究电镀铬工艺以及热浸镀铝工艺对Al-Cr复合涂层组织结构、物相组成、厚度以及结合强度的影响。结果表明,热浸镀铝过程中,液铝在Cr涂层钢板表面的润湿性较差;为改善液铝达润湿性,发现采用10%NH4Cl+27%ZnCl2作为助镀剂形成的Al-Cr复合涂层表面平整光滑、组织致密均匀,且涂层质量最好。随着浸镀温度由700℃升高至750℃或时间由60s延长180s,Al-Cr复合涂层由“三层结构”(外层Al层、中间Al-Cr合金层和内层Al-Cr-Fe合金层)转变为“两层结构”(外层Al层和内层Al-Cr-Fe合金层)。且随浸镀温度的升高,外层Al层的厚度减小(37.17μm减少至12.68μm),合金层厚度增加(19.16μm增加至98.84μm);随着浸镀时间的延长,外层Al层的厚度由10.89μm增加至45.83μm,内层合金层厚度由22.24μm增加至67.48μm。(2)研究了浸镀工艺和表面微变形工艺对Al-Cr复合涂层钢板腐蚀性能的影响。结果表明,Al-Cr复合涂层钢板的耐腐蚀性能明显优于纯铝涂层钢板和无涂层钢板。随着浸镀温度的升高,涂层钢板的耐腐蚀性能增强;随着浸镀时间的延长,涂层钢板的耐腐蚀性能先增强后减弱;随着微变形压力的增大,涂层钢板的耐腐蚀性能也是先增大后减小。浸泡后的Al-Cr复合涂层表面产生白色腐蚀凹坑,凹坑内分布着大量“蜂窝状”腐蚀孔洞,可与涂层中的微裂纹形成腐蚀介质浸入的“腐蚀通道”。表面微变形后涂层表面腐蚀凹坑明显减少,且截面涂层保持完整,无明显缺陷产生。涂层表面的腐蚀产物主要包括 Al2O3、AlO(OH)、Cr2O3。(3)采用有限元研究方法对Al-Cr复合涂层钢板的成形加工性能进行评估,研究了拉深过程涂层钢板的变形情况以及不同工艺对涂层钢板成形加工性能的影响。结果表明,直径为30mm的Al-Cr复合涂层钢板在凸模圆角区发生破裂,凸缘区存在起皱的现象。随着试样直径的减小,Al-Cr复合涂层钢板的凸模圆角区发生破裂的趋势减小,涂层凸缘区域变小,发生起皱现象的趋势也逐渐减小;同时,Al-Cr复合涂层钢板的拉深深度随着试样直径的增大而逐渐增大,最大增厚率先增大后减小,最大减薄率增大,且最大增厚率出现在凸缘区,最大减薄率出现与凸模圆角区。(4)通过变形研究方法分析了不同的试样直径、涂层厚度和表面微变形对Al-Cr复合涂层钢板拉深性能的影响。结果表明,随着Al-Cr-30/Q235试样的直径由25mm增加至30mm,涂层钢板的最大拉深力(11.71kN增加至17.81kN)和极限拉深力(13.23kN增加至18.25kN)均有所增加,拉深试样表面无明显破裂,只存在涂层的局部起皱和脱落;随着涂层厚度的增加,拉深试样的凸模圆角区出现破裂,且极限拉深力由18.25kN降低至15.66kN;经过表面微变形的Al-Cr复合涂层钢板拉深后未发生破裂,最大拉深力和极限拉深力均有所增加。本课题通过电镀法复合热浸镀法在Q235钢板表面制备Al-Cr复合涂层,有效控制了合金层的厚度和结构,制备具有优异耐腐蚀性能和成形性能的铝涂层钢板,为涂层钢板在工业领域更广泛的使用奠定了一定理论和实践基础。
董健[5](2020)在《铁铝合金/氧化锆/磷酸盐复合阻氢涂层制备及其性能研究》文中研究表明聚变能作为一种清洁、高效的能源,具有重要的发展意义。聚变反应堆采用氢同位素氘、氚作为燃料,但氢及其同位素具有很强的渗透力,会造成结构材料氢脆、核燃料损失等危害。因此,如何防止氢及其同位素在结构材料中的扩散是一个重要问题。由于氢在陶瓷材料中的扩散系数比在不锈钢材料中低几个数量级,因此常在材料表面制备一层阻挡氢渗透的涂层。本文基于氧化物层和不锈钢基体间存在的热膨胀系数差异,引入了铁铝合金粘结层作为热应力缓冲区,提出了一种新的复合涂层制备工艺,即首先通过低温包埋渗铝法制备铁铝合金粘结层,接着采用溶胶-凝胶+电化学沉积工艺制备氧化锆层,最后在外表面制备磷酸盐保护层。另外,研究了制备工艺参数对涂层微观结构和性能的影响。本研究为复合阻氢涂层的工程化应用提供了一种新思路。论文主要结论如下:(1)利用低温包埋渗铝工艺在316L不锈钢基体表面制备铁铝合金粘结层,研究了不同的基体表面粗糙度和渗铝剂配比对涂层表面粗糙度、涂层厚度及相结构的影响。基体表面粗糙度越小、AlC13含量越高,涂层的表面越平整。随着AlC13含量的增加,渗铝层中的Fe3Al、FeAl和FeA13相的厚度逐渐降低,而Fe2Al5相的比例基本保持不变。热处理后渗铝层相结构发生了变化。在700℃下热处理30h后,初始的Fe3Al、FeAl、Fe2Al5和FeAl3相完全转变为Fe3Al和FeAl相,FeAl3和Fe2Al5脆性相消失。渗铝层与基体的平均结合力为67.60MPa。涂层具有优异的抗热冲击性能。铁铝合金层在600℃的高温下与CO2相容,并且CO2气体对铁铝合金层的开裂现象具有修复作用。(2)从热力学及动力学角度对低温包埋渗铝层的形成机制进行了研究。铝粒与活化剂AlCl3(g)反应生成活性铝原子,随着铝原子的快速渗入,在基体表层形成了 Fe2Al5相。部分[Al]与表层Fe2Al5发生反应生成了 FeAl3相。同时,与基体接触的Fe2Al5相会与基体中的Fe原子反应,在Fe2Al5相与基体接触的界面处生成FeAl相。在冷却降温过程中生成Fe3Al相。低温包埋渗铝层的生长活化能为164.78kJ/mol,扩散常数为3.86×10-4m2/s,渗铝层的生长速率关系式为D=(3.86×10-4)exp(-164780/RT)。较低的活化能值是由渗铝层的相结构决定的。(3)利用溶胶-凝胶法+电化学沉积法的复合工艺在铁铝合金粘结层上制备氧化锆涂层。研究了溶胶-凝胶法中不同提拉速度、涂覆次数和高温煅烧温度以及电化学沉积中沉积电流、时间和煅烧温度对氧化锆层的影响。溶胶-凝胶后的氧化锆薄膜呈分区域的叠层结构和氧化锆晶粒堆积而成的多孔结构。提拉速度为120mm/min,涂覆6次后,孔隙率为6.26%~8.96%,孔径为1.67μm~1.86μm。电解沉积4min后,氧化锆层表面的孔隙结构被填充,但内部仍然存在孔隙。600℃退火后,ZrO2涂层为明显的四方相和单斜相的混晶结构。(4)氧化锆层与渗铝层的平均结合力约为37.30MPa。40次热冲击后涂层未剥落,抗热冲击性能优异。ZrO2层与CO2具有良好的相容性。在350℃、450℃、550℃、600℃和 650℃下进行阻氢测试,PRF 值分别为 1626.5、171.5、114.8、30.2 和 16.7。(5)采用溶胶-凝胶法制备磷酸盐保护层。研究了提拉速度、磷酸盐浓度对磷酸盐涂层的影响。当采用高浓度的磷酸盐溶液,提拉速度大于90mm/min时,磷酸盐层几乎将氧化锆层完全覆盖。磷酸盐层与氧化锆层的结合力为13.33MPa。磷酸盐层具有较好的抗热冲击性能,并且与CO2具有良好的相容性。在600℃下,三层复合阻氢涂层的PRF值为106。
王维静[6](2019)在《复合陶瓷涂层界面结构研究及阻氢性能评价》文中提出在涉氢领域,不锈钢作为常用结构材料,在工作过程中常与高温高压氢直接接触。氢的强渗透性易导致不锈钢发生氢损伤,且氢同位素的渗透泄漏会对周围环境产生污染。为降低氢及其同位素的渗透率,在结构材料表面制备阻氢涂层成为行之有效的解决方案。本文采用射频磁控溅射的方法,首先通过改变溅射压力、溅射功率和溅射气氛,优化了涂层的制备工艺,进而分别制备Al2O3、Cr2O3、Y2O3和ZrO2(8%Y2O3)四种单层氧化物陶瓷涂层,并对其结构状态和阻氢性能进行研究,得出Al2O3涂层为非晶状态,其他三种涂层均为晶体结构,其中Y2O3陶瓷涂层阻氢性能最好。在此基础上对上述四种单层氧化物陶瓷涂层按照热膨胀系数递减的顺序进行复合,分别制备晶体/非晶、非晶/晶体和晶体/晶体三种不同结构类型的双层复合陶瓷涂层,用以缓解高温热应力的产生,提高涂层高温稳定性。重点研究了界面引入对复合陶瓷涂层阻氢性能的影响,并与单层氧化物陶瓷涂层进行比较。结果表明,非晶/晶体结构的Al2O3/Y2O3双层复合陶瓷涂层在700℃@80k Pa氢渗透压下,氢渗透阻挡因子(Permeation resistance factor,PRF)为536,是单层Y2O3涂层的2倍,是晶体/非晶结构Y2O3/Al2O3涂层和晶体/晶体结构ZrO2(8%Y2O3)/Y2O3涂层的5倍。可见,非晶/晶体结构复合陶瓷涂层的阻氢性能最好,为后续复合陶瓷涂层的研究提供理论依据和价值指导。
杨婷[7](2019)在《镁对热浸镀铝镀层组织和耐蚀性能的影响研究》文中指出热浸镀铝钢因较好的高温抗氧化性能而应用广泛,但是存在合金层过厚,在海水环境下耐蚀性能不佳等问题。熔池中添加合金元素可以减少热浸镀铝过程中产生的表面质量缺陷,得到理想的镀层组织,获得更好的耐蚀性能。因此,本文借助扫描电子显微镜仪、能谱分析仪、X射线衍射仪、高温氧化炉和中性盐雾箱等设备仪器,探究不同镁含量对合金镀层的显微组织、高温氧化性能及耐蚀性能的影响。主要研究结果如下:纯铝熔池添加镁元素的实验结果表明,镁元素的添加促进了FeAl3相的连续稳定生长,延缓了Fe2Al5相的生长;随镁含量的添加,镀层合金层的厚度逐渐减薄。铝硅熔池中添加镁元素的实验结果表明,随着镁含量的添加,合金层厚度先增加后减薄。当熔池中镁含量为2 wt.%时,合金层的相组成为Fe2Al5相、FeAl3相和Al7Fe2Si相。当镁含量为2 wt.%以上时,合金层由Fe-Al二元化合物全部转变为Al-Fe-Si三元化合物。在铝硅熔池中添加镁元素,镀层合金层的生长由界面反应控制转变为扩散控制。本工作还利用分子动力学模拟研究了铝熔体中镁含量对体系扩散系数的影响,均方根位移曲线斜率结果表明,随着镁原子增多,熔体原子的扩散系数降低,这与实验中铝熔池内镁含量增多、样品合金层厚度减薄的结果相契合。通过高温氧化性能实验,结果表明,铝熔池中添加0.5 wt.%的镁时,样品的氧化速率最低;当熔池中镁含量添加至1 wt.%以上时,随镁含量的增加,样品的氧化速率上升。热浸镀铝硅样品的抗氧化性能不如热浸镀铝,但在铝硅浴中加入镁后,样品的抗氧化性能明显提高。当铝硅熔池中的镁含量为1.5wt.%时,镀层高温抗氧化性能最佳。总体而言,熔池中添加镁提高了合金镀层的高温抗氧化性能。中性盐雾腐蚀结果表明,熔池中添加镁明显提高了镀铝和镀铝硅样品的耐蚀性能,铝镁合金镀层样品的平均耐蚀性能为纯铝镀层的3.6倍,铝硅镁合金镀层样品的平均耐蚀性能为纯铝镀层的3.7倍。镁元素的添加促进了镀层表面生成致密的腐蚀产物,如Al(OH)3、Mg(OH)2、Mg2Si、FeAl等,致密的腐蚀产物层能够阻止氯离子等其他侵蚀性离子渗透到基体,防止样品表面被继续腐蚀。
王瑶[8](2019)在《多结构耐腐蚀铝涂层钢板的制备及其变形行为的研究》文中指出钢板以其良好的力学和成形性能被广泛应用于汽车、海洋工程、建筑等领域。但其极易受到空气中的氧化性气体以及潮湿环境的电化学作用而被腐蚀,缩短了使用寿命的同时造成了巨大的经济损失。热浸镀铝是改善钢板耐腐蚀性能的一种有效的表面处理技术。然而,由于在热浸镀铝过程中脆性Fe-Al金属间化合物的生成,易在合金层中形成裂纹,严重影响了铝涂层钢板的耐腐蚀性能和成形性能。通过控制合金层厚度和改善合金层结构是提高铝涂层钢板使用性能的有效途径。本课题采用热浸镀法、磁控溅射(热处理)复合热浸镀法在Q235钢板表面分别制备了多结构铝涂层(AlH/Q235、AlH+M+HT/Q235)。研究了磁控溅射铝涂层在后续热浸镀铝工艺中对铁、铝原子相互扩散的阻挡作用,揭示了铝涂层的形成机理。同时,采用全浸泡实验和拉深变形实验对铝涂层钢板的耐腐蚀性能和成形性能进行了研究,对涂层的腐蚀防护和断裂失效机理进行了分析。具体研究内容和结果如下:(1)采用热浸镀法在钢板表面制备了铝涂层,研究了浸镀工艺对涂层质量、厚度、形貌、组成及性能的影响。热浸镀铝涂层主要由外侧Al层和内侧Fe-Al合金层组成,铝涂层与钢基体之间呈冶金结合。Al层中分布有“针状”的FeAl3相,Fe-Al合金层由毗邻Al层的“颗粒状”FeAl3相层和毗邻钢基体的“锯齿状”Fe2Al5相层构成。随着浸镀温度的升高,Al层厚度逐渐降低、结构变得致密,Fe-Al合金层厚度逐渐增加。随着浸镀时间的延长,Al层和Fe-Al合金层的厚度都有所增加,合金层厚度与浸镀时间的关系符合x=15.6t1/2-62.9。热浸镀铝涂层与基体的结合强度较高,且Al层到钢基体的硬度先增加后减小。当浸镀温度为720℃,浸镀时间20 s时可获得质量较好、合金层较薄(16.86μm)的铝涂层。通过磁控溅射(热处理)复合热浸镀法制备了铝涂层,探究了阻挡层对涂层厚度、形貌、结构的影响。磁控溅射铝涂层(AlM)在600°C热处理30 min后,有利于后续热浸镀铝时阻挡铁、铝原子的相互扩散。AlH+M+HT/Q235的合金层结构转变为梳齿状,合金层厚度较AlH/Q235下降了11%。(2)采用拉深变形实验研究了铝涂层钢板的成形性能和变形后其微观结构,揭示了不同区域裂纹的萌生和扩展机理。研究发现,在拉应力作用下,Fe-Al合金层产生了垂直于基体的Ⅰ型裂纹。在切应力作用下,沿FeAl3相层/Fe2Al5相层界面形成了Ⅱ型裂纹。当压边力为2 kN,拉深速度为0.5mm/s时,随涂层厚度的增加,在凸模圆角区涂层表面形成了“鳞片状”裂纹。而且,Al层形成的断口和Fe-Al合金层形成的裂纹逐渐变宽、变深,嵌入其中的“长条状”Fe2Al5相进一步碎化。随变形速率和拉深量的降低,裂纹的宽度和密度都有所下降。涂层厚度减小和合金层结构由排列紧密的锯齿状转变为较为稀疏的梳齿状时,铝涂层钢板的极限拉深比逐渐提高,成形性能得到改善。(3)采用全浸泡实验对铝涂层钢板的耐腐蚀性能进行评估,研究了浸镀工艺和不同涂层对其腐蚀失重量和腐蚀后形貌的影响。研究表明,铝涂层钢板的腐蚀失重与腐蚀时间成线性关系,基本呈现匀速腐蚀。随着浸镀温度的升高和浸镀时间的延长,铝涂层的耐腐蚀性能都有所提高。铝涂层钢板的腐蚀速率低于未涂覆钢板的1/5。AlH+M+HT/Q235的腐蚀速率较AlH/Q235下降了3%。经过全浸泡实验后,铝涂层表面和内部出现腐蚀凹坑,凹坑周围和内部存在未脱落的腐蚀产物和裂纹。腐蚀产物主要由Al2O3和AlO(OH)组成,其堆积在涂层表面的缺陷和腐蚀凹坑中,产生的“自封闭”作用缓解了铝涂层钢板的腐蚀进程。本课题通过磁控溅射(热处理)复合热浸镀法在钢板表面制备的铝涂层,有效控制了合金层的厚度和结构,为制备具有优异耐腐蚀性能和成形性能的铝涂层钢板奠定了基础。
王艳[9](2019)在《TiO2和α-Al2O3/TiO2复合阻氚涂层的制备与研究》文中研究指明磁约束核聚变反应堆的原料为氢同位素氘和氚,低活化铁素体/马氏体钢(RAFM钢)是聚变堆包层的候选结构材料之一,但是氚在RAFM钢中的渗透率较高,减少氚渗透是聚变堆研究的关键科学与技术问题之一。在包层结构材料表面制备陶瓷防氚渗透涂层是国际上公认的解决方案,既可保证钢基体材料的结构性能,同时能够大幅提高其阻氚性能。氧化物复合涂层同时具备良好的力学性能和优异的阻氚性能,因此,本论文对TiO2和α-Al2O3/TiO2复合阻氚涂层进行了系统研究,并探索了TiO2促进α-Al2O3低温形成的机理。(1)首先,针对目前涂层制备工艺问题,进行了TiO2复合涂层的制备研究,提出了包埋渗钛结合热化学处理制备涂层的工艺方法。成功制备了三层结构的“TiO2/氮化层/过渡层”复合涂层,涂层厚度约为11μm,外层为TiO2层,其厚度约为2.5μm;中间层为Ti-N层,其厚度约为5.5μm;内层过渡层为Ti-C层,主要由Ti和C组成,同时也有含量逐渐增加的Fe元素。氧化前的氮化预处理可以降低涂层氧化速率,改变最终氧化物的形核及生长过程,细化涂层晶粒,并提高涂层的致密性。涂层具有良好的阻氢效果,其稳态电流密度仅为0.13μA/cm2,SCRAM钢基体的稳态电流密度是该涂层的150倍。涂层的结合强度为49.8MPa,与基体之间结合良好。涂层经历200次热震后表面才开始失效,表现出优异的抗热震性能。(2)随后,针对α-Al2O3涂层制备温度过高、易剥落和内表面难成行等难题,在前文的研究基础上,采用包埋掺杂共渗Al Ti结合控制气氛热化学处理,实现了在钢的热处理过程中制备α-Al2O3/TiO2复合阻氚涂层。涂层具有三层结构,其层状结构为“α-Al2O3/TiO2/过渡层”。氮化处理降低了其氧化速率,改变了涂层的氧化行为,生成的涂层表面晶粒非常细小且结合紧密。涂层的总厚度约为21μm。外部氧化区域厚度约为4μm,呈现出双层结构:外层α-Al2O3层和内层TiO2层。内层过渡层包括Al,Ti和Fe元素。在氧化层下方,还存在一层薄且连续的氮化层,该氮化层的存在显着减缓了氧元素向涂层内部扩散的速率,减少了涂层表面TiO2的生成。涂层具有非常好的阻氢性能,稳态电流密度低于0.05μA/cm2。涂层的结合强度为54.1MPa,与基体结合良好。涂层经历220次热震后表面才开始失效,表现出优异的抗热震性能。(3)最后,设计了一系列溶胶凝胶试验探索了TiO2促进α-Al2O3形成的作用机理,通过与Cr2O3的模板效应进行对照,阐明了TiO2的掺杂效应。TiO2和Cr2O3均能促进α-Al2O3的形成,与Cr2O3的模板效应不同,TiO2是通过其掺杂效应促进了α-Al2O3的形成。Ti4+和Al3+这两种阳离子尺寸之间差异微小,Ti4+可以部分地替代Al2O3的八面体位置中的Al3+。Ti4+掺杂进入过渡态Al2O3的晶格结构中取代Al3+,会导致铝离子空位VAl′′′浓度的增加。从而有效地降低了α-Al2O3的形核势垒,降低了θ-Al2O3→α-Al2O3的相转变过程中所需的能量,从而促进α-Al2O3的形成。
赵国锋[10](2018)在《冷喷涂铝合金涂层的微观结构与腐蚀行为研究》文中研究指明不锈钢因其优异的力学及耐腐蚀性能被大量应用于各种工业领域,如舰船、汽车、航空航天、海上油气平台等。腐蚀是不锈钢应用中不可忽视的问题。不锈钢的腐蚀保护方法主要包括阴极保护、有机涂层、金属涂层等,其中铝合金涂层是一种常见的牺牲阳极涂层,其均匀致密的特点不仅可以为基体提供良好的物理屏蔽防护,而且还可以作为牺牲阳极为不锈钢基体提供阴极保护。传统的铝合金涂层制备常选用热喷涂技术,其原理是利用某种热源将制备涂层的原料加热到熔融或半熔融状态,探后借助焰流本身的动力或外加的高速气流雾化并以一定的速度喷射到基体表面,从而形成涂层。冷喷涂技术基于空气动力学,采用高压气源将固态粒子加速至极高的速度撞击基板,从而沉积形成涂层。因其喷涂温度较低,与传统热喷涂技术相比,冷喷涂技术在喷涂过程中避免了氧化、相变、烧损等现象。此外,冷喷涂技术对基体热影响也较小。本文使用高压冷喷涂技术分别在铝合金和不锈钢基体表面制备冷喷涂铝涂层,运用扫描电子显微镜观察冷喷涂铝涂层的微观形貌,使用电化学测试方法研究冷喷涂铝涂层的腐蚀行为,使用中性盐雾试验评价冷喷涂铝涂层的耐腐蚀行为。对冷喷涂铝涂层的微观形貌观察发现,铝合金和不锈钢表面涂层厚度分别为948.6μm、950.1μm,涂层均匀、致密,无贯穿的孔隙或裂纹,界面结合紧密。XRD结果显示铝合金涂层中均没有明显的氧化物峰。对两涂层的显微硬度测试表明,冷喷涂铝涂层的显微硬度要稍微低于块体铝合金,但整体与块体铝合金相当。电化学测试结果表明,在3.5 wt.%NaC1和醋酸溶液中,冷喷涂铝涂层与基体表现出相似的电化学特征,冷喷涂涂层与块体铝合金耐蚀性相当。选用10wt.%、30wt.%、50wt.%、70 wt.%、90 wt.%的醋酸溶液进行电化学测试,研究醋酸浓度对涂层耐腐蚀性能的影响。结果表明,涂层10 wt.%和50 wt.%醋酸溶液中耐腐蚀性能较高,腐蚀电流密度分别为3.959×10-6A/cm2、7.418×10-6 A/cm2。选用 25℃、40℃、70℃、100℃的醋酸溶液进行电化学测试,分析醋酸温度对涂层腐蚀行为的影响。结果表明,随着温度升高,涂层的腐蚀电流密度升高,电流密度在70℃时达到峰值,为1.022×10-4A/cm2。不锈钢在醋酸溶液中的电化学测试结果显示,随着温度升高,不锈钢在极化曲线中的钝化区消失,钝化能力丧失,当温度由25℃升高至100℃时,腐蚀电流密度由1.811×10-7A/cm2上升至1.416×10-5A/cm2。因此,认为不锈钢基体在高温醋酸环境中基本不耐蚀,醋酸温度对不锈钢基体的腐蚀有着剧烈的影响。为研究冷喷涂涂层对基体的长效防护能力,在3.5 wt.%NaC1溶液中进行了为期90天的浸泡实验,结果表明冷喷涂铝涂层可以为铝合金和不锈钢基体提供长期有效的屏障式防护。90wt.%醋酸溶液的长时间浸泡实验表明,随着浸泡时间增加,试样耐蚀性急速下降,在浸泡7天后己经严重腐蚀,冷喷涂铝涂层和A11050不适合在高浓度醋酸下服役。中性盐雾试验结果表明冷喷涂铝涂层在经历了 1000h的中性盐雾试验之后,并没有出现破损和贯穿涂层到达基体的裂纹等缺陷,依然保持较好的防护性能,这说明在大气腐蚀环境下可以为基体提供优良的腐蚀防护。对冷喷涂铝涂层和基体在3.5 wt.%NaC1溶液以及90 wt.%醋酸溶液中的电偶腐蚀行为进行研究,分别讨论了溶液流速、阴阳极面积比对电偶电流密度的影响。结果表明,在冷喷涂铝涂层/不锈钢电偶对中,涂层为阳极,不锈钢基体为阴极,涂层可为基体提供牺牲阳极保护。冷喷涂铝涂层/铝合金基体电偶对的电偶腐蚀对溶液流速的变化极为敏感,电偶电流密度随溶液流速增大而增大。
二、HOT DIPPING ALUMINIZED COATING AS HYDROGEN PERMEATION BARRIER(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、HOT DIPPING ALUMINIZED COATING AS HYDROGEN PERMEATION BARRIER(论文提纲范文)
(1)DZ22B热浸镀Al-Si镀层组织及其高温抗氧化性能的研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 高温合金 |
1.2.1 镍基高温合金 |
1.2.2 定向凝固镍基高温合金 |
1.2.3 镍基高温合金中合金元素的作用 |
1.3 高温合金防护涂层 |
1.3.1 扩散涂层 |
1.3.2 包覆涂层 |
1.3.3 热障涂层 |
1.4 铝化物涂层 |
1.4.1 铝化物涂层的扩散机制 |
1.4.2 改性的铝化物涂层 |
1.4.3 热浸镀铝 |
1.5 本文主要研究内容 |
第2章 实验器材与实验方法 |
2.1 实验设备及材料 |
2.2 热浸镀实验方法 |
2.2.1 热浸镀工艺 |
2.2.2 热浸镀实验流程 |
2.2.3 镀层观察与分析方法 |
2.3 高温氧化实验方法 |
2.3.1 高温氧化实验流程 |
2.3.2 高温氧化后镀层组织观察及分析方法 |
第3章 热浸镀Al-Si镀层组织的研究 |
3.1 熔池合金成分及浸镀时间 |
3.2 热浸镀Al-Si镀层表面形貌及组织的研究 |
3.2.1 熔池中 Si 元素对热浸镀铝镀层表面形貌及组织的影响 |
3.2.2 Si含量对热浸镀铝镀层生长动力学的影响 |
3.3 1050℃+2h真空扩散处理对镀层表面形貌及组织的影响 |
3.3.1 1050℃+2h真空扩散处理镀层的表面形貌 |
3.3.2 1050℃+2h真空扩散处理镀层的截面组织 |
3.4 本章小结 |
第4章 DZ22B热浸镀Al-Si镀层高温抗氧化性能的研究 |
4.1 熔池中Si含量对热浸镀铝层高温抗氧化性能的影响 |
4.1.1 熔池中Si含量对热浸镀铝层高温氧化速率的影响 |
4.1.2 熔池中Si含量对热浸镀铝层高温氧化表面形貌的影响 |
4.1.3 熔池中Si含量对热浸镀铝层高温氧化截面组织的影响 |
4.2 热浸镀时间对Al-Si镀层高温抗氧化性能的影响 |
4.3 1050℃+2h真空扩散处理对Al-Si镀层高温抗氧化性能的影响 |
4.3.1 1050℃+2h真空扩散处理对Al-Si镀层高温氧化速率的影响 |
4.3.2 1050℃+2h真空扩散处理对Al-Si镀层高温氧化表面形貌的影响 |
4.3.3 1050℃+2h真空扩散处理对Al-Si镀层高温氧化截面组织的影响 |
4.4 本章小结 |
第5章 全文总结 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历及攻读硕士学位期间发表的论文及成果 |
(2)网状结构TiBw/Ti6Al4V复合材料热浸镀Ti-Al-(Si)涂层的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究目的和意义 |
1.2 钛基复合材料的研究现状 |
1.3 合金高温氧化概述 |
1.3.1 高温氧化的基本过程 |
1.3.2 高温氧化的热力学解析 |
1.3.3 高温氧化的动力学规律 |
1.4 钛基复合材料高温氧化的研究现状 |
1.5 合金热腐蚀 |
1.5.1 合金热腐蚀机理 |
1.5.2 钛合金的热腐蚀研究现状 |
1.6 钛合金高温防护涂层的研究现状 |
1.6.1 铝化物涂层 |
1.6.2 MCrAlY涂层 |
1.6.3 陶瓷涂层 |
1.7 主要研究内容 |
第2章 试验材料与方法 |
2.1 试验原材料 |
2.2 涂层的制备工艺 |
2.3 性能测试 |
2.3.1 氧化性能测试 |
2.3.2 热腐蚀性能测试 |
2.4 组织结构分析 |
2.4.1 物相分析 |
2.4.2 组织分析 |
第3章 热浸镀Ti-Al-(Si)涂层的设计与组织分析 |
3.1 热浸镀Ti-Al-(Si)涂层的设计原则 |
3.1.1 Ti-Al涂层的设计原则 |
3.1.2 Ti-Al-Si涂层的设计原则 |
3.2 热浸镀Ti-Al-(Si)涂层的制备与组织分析 |
3.2.1 Ti-Al涂层的制备与组织分析 |
3.2.2 Ti-Al-Si涂层的制备与组织分析 |
3.3 Ti-Al涂层组织的影响因素 |
3.3.1 热浸温度和热浸时间对涂层的影响 |
3.3.2 热处理温度和时间对涂层的影响 |
3.4 Ti-Al-Si涂层组织的影响因素 |
3.4.1 Si含量对Ti-Al-Si涂层的影响 |
3.4.2 热处理参数对Ti-Al-Si涂层的影响 |
3.5 本章小结 |
第4章 Ti-Al涂层的高温氧化行为与抗氧化机理 |
4.1 Ti-Al涂层的循环氧化动力学 |
4.2 Ti-Al涂层的氧化产物 |
4.3 Ti-Al涂层的氧化形貌 |
4.3.1 Ti-Al涂层的氧化表面形貌 |
4.3.2 Ti-Al涂层的氧化截面形貌 |
4.4 Ti-Al涂层的高温抗氧化机理 |
4.5 本章小结 |
第5章 Ti-Al-Si涂层的高温氧化行为与抗氧化机理 |
5.1 Ti-Al-10Si涂层的高温氧化行为 |
5.1.1 Ti-Al-10Si涂层的氧化动力学 |
5.1.2 Ti-Al-10Si涂层的氧化产物 |
5.1.3 Ti-Al-10Si涂层的氧化组织 |
5.1.4 Ti-Al-10Si涂层的高温抗氧化机理 |
5.2 Si含量对Ti-Al-Si涂层抗氧化性能的影响 |
5.2.1 不同Si含量的Ti-Al-Si涂层的氧化动力学 |
5.2.2 不同Si含量的Ti-Al-Si涂层的氧化产物 |
5.2.3 不同Si含量的Ti-Al-Si涂层的氧化组织 |
5.3 本章小结 |
第6章 Ti-Al-Si涂层的热腐蚀行为与机理 |
6.1 Ti-Al-Si涂层的热腐蚀动力学 |
6.2 Ti-Al-Si涂层的热腐蚀产物 |
6.3 Ti-Al-Si涂层的热腐蚀组织形貌 |
6.3.1 表面组织形貌 |
6.3.2 截面组织形貌 |
6.4 Ti-Al-Si涂层的热腐蚀机制 |
6.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
个人简历 |
(3)17-4PH不锈钢表面激光熔覆NiCoCrAlY涂层的组织与耐热性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 17-4PH不锈钢 |
1.2.1 不锈钢的分类 |
1.2.2 不锈钢的发展 |
1.3 高温防护涂层 |
1.3.1 渗铝涂层 |
1.3.2 Cr、Si和 Pt改性铝化物涂层 |
1.3.3 MCrAlY包覆涂层 |
1.3.4 热障涂层 |
1.4 MCrAlY涂层的制备方法 |
1.4.1 等离子喷涂技术 |
1.4.2 激光熔覆技术 |
1.5 热腐蚀 |
1.5.1 热腐蚀概述 |
1.5.2 热腐蚀研究方法 |
1.6 课题选题意义及研究内容 |
1.6.1 选题意义 |
1.6.2 研究内容 |
2 实验内容及研究方法 |
2.1 实验材料 |
2.1.1 基体的选择 |
2.1.2 熔覆材料的选择 |
2.2 实验仪器 |
2.3 实验技术路线 |
2.3.1 激光熔覆实验设计 |
2.3.2 实验技术路线 |
2.3.3高温腐蚀实验 |
2.4 样品制备与表征 |
2.4.1 NiCoCrAlY涂层制备 |
2.4.2 涂层几何形貌分析 |
2.4.3 X射线衍射分析 |
2.4.4 组织形貌分析 |
2.5 性能测试 |
2.5.1 显微硬度测试 |
2.5.2 磨损性能测试 |
3 扫描速度对NiCoCrAlY涂层组织及性能的影响 |
3.1 引言 |
3.2 扫描速度对熔覆层几何特征的影响 |
3.3 扫描速度对熔覆层相组成和组织的影响 |
3.3.1 扫描速度对熔覆层相组成的影响 |
3.3.2 扫描速度对熔覆层组织的影响 |
3.4 扫描速度对熔覆层性能的影响 |
3.4.1 扫描速度对熔覆层硬度的影响 |
3.4.2 扫描速度对熔覆层常温磨损性能的影响 |
3.4.3 扫描速度对熔覆层高温磨损性能的影响 |
3.5 本章小结 |
4 激光功率对NiCoCrAlY涂层结构组织及性能的影响 |
4.1 引言 |
4.2 激光功率对熔覆层几何特征的影响 |
4.3 激光功率对熔覆层相组成和组织的影响 |
4.3.1 激光功率对熔覆层相组成的影响 |
4.3.2 激光功率对熔覆层组织的影响 |
4.4 激光功率对熔覆层性能的影响 |
4.4.1 激光功率对熔覆层硬度的影响 |
4.4.2 激光功率对熔覆层常温磨损性能的影响 |
4.4.3 激光功率对熔覆层高温磨损性能的影响 |
4.5 本章小结 |
5 NiCoCrAlY涂层高温腐蚀性能的研究 |
5.1 引言 |
5.2 NiCoCrAlY涂层650℃腐蚀性能分析 |
5.2.1 基体和NiCoCrAlY涂层650℃腐蚀动力学 |
5.2.2 基体和NiCoCrAlY涂层650℃腐蚀后表面形貌 |
5.2.3 NiCoCrAlY涂层650℃腐蚀产物形貌及成分分析 |
5.3 热腐蚀机理研究 |
5.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间所取得的研究成果 |
致谢 |
(4)Al-Cr复合涂层的制备及其性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 课题背景 |
1.2 热浸镀技术概述 |
1.2.1 热浸镀涂层的种类 |
1.2.2 热浸镀铝涂层的分类 |
1.3 热浸镀铝涂层的影响因素 |
1.3.1 热浸镀铝工艺对热浸镀铝涂层的影响 |
1.3.2 添加元素对热浸镀铝涂层的影响 |
1.4 热浸镀铝涂层的性能 |
1.4.1 耐腐蚀性能 |
1.4.2 抗高温氧化性能 |
1.4.3 成形性能 |
1.5 涂层的有限元模拟 |
1.6 研究目的、内容及意义 |
2 实验材料与研究方法 |
2.1 实验材料、试剂及设备 |
2.1.1 实验材料 |
2.1.2 实验试剂 |
2.1.3 实验设备 |
2.2 Al-Cr复合涂层的制备 |
2.2.1 电镀法制备Cr涂层 |
2.2.2 热浸镀法制备Al涂层 |
2.3 Al-Cr复合涂层钢板的表面微变形 |
2.4 表征与性能测试 |
2.4.1 微观形貌及物相组成分析 |
2.4.2 耐腐蚀性能分析 |
2.4.3 润湿性测量 |
2.4.4 力学性能分析 |
2.5 本章小结 |
3 Al-Cr复合涂层的制备及性能研究 |
3.1 Cr涂层的制备及性能研究 |
3.1.1 电镀Cr涂层的形貌及物相组成 |
3.1.2 电镀Cr涂层的表面润湿性 |
3.2 Al涂层的制备及性能研究 |
3.2.1 助渡剂的选择 |
3.2.2 热浸镀A1涂层形貌及物相组成 |
3.2.3 热浸镀Al工艺参数对性能的影响 |
3.3 Al-Cr复合涂层钢板的表面微变形 |
3.4 Al-Cr复合涂层的形成机理 |
3.5 本章小结 |
4 耐腐蚀性能的研究 |
4.1 全浸泡试验的失重情况 |
4.2 全浸泡试验的微观形貌及物相组成 |
4.3 Al-Cr复合涂层的腐蚀防护机理 |
4.4 本章小结 |
5 Al-Cr复涂层钢板的成形加工性能研究 |
5.1 拉深变形实验的受力分析 |
5.2 Al-Cr复合涂层拉深变形的有限元模拟 |
5.2.1 有限元模拟前处理 |
5.2.2 有限元模拟结果分析 |
5.3 Al-Cr复合涂层钢板的拉深变形行为 |
5.3.1 不同浸镀时间对拉深性能的影响 |
5.3.2 不同直径对拉深性能的影响 |
5.3.3 表面微变形Al-Cr/Q235的拉深变形行为 |
5.4 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 全文结论 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的学术论文目录 |
(5)铁铝合金/氧化锆/磷酸盐复合阻氢涂层制备及其性能研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 引言 |
2 文献综述 |
2.1 阻氢涂层概述 |
2.2 氢渗透模型及阻氢作用机理 |
2.3 涂层制备方法 |
2.3.1 化学气相沉积 |
2.3.2 物理气相沉积 |
2.3.3 热浸镀法 |
2.3.4 包埋法 |
2.3.5 等离子喷涂法 |
2.3.6 溶胶-凝胶法 |
2.3.7 电化学沉积法 |
2.4 阻氢渗透涂层种类 |
2.4.1 氧化物涂层 |
2.4.2 非氧化物涂层 |
2.4.3 复合涂层 |
2.5 小结 |
2.6 研究背景和研究内容 |
2.6.1 研究背景 |
2.6.2 研究内容 |
3 实验方法与实验装置 |
3.1 基体试样 |
3.2 涂层制备方法 |
3.2.1 低温渗铝层的制备 |
3.2.2 溶胶-凝胶层的制备 |
3.2.3 电化学沉积层的制备 |
3.2.4 磷酸盐层的制备 |
3.3 测试方法 |
3.3.1 微观形貌及相组成观察 |
3.3.2 材料热分析 |
3.3.3 涂层结合力检测 |
3.3.4 抗热冲击性能测试 |
3.3.5 高温CO_2相容性 |
3.3.6 阻氢性能测试 |
4 渗铝层的制备及高温相变研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验方案 |
4.3 渗铝层表面粗糙度 |
4.3.1 铝粉粒度的影响 |
4.3.2 基体表面粗糙度的影响 |
4.3.3 渗铝剂配比的影响 |
4.3.4 电解抛光对表面的改性 |
4.4 渗铝层相结构及厚度 |
4.5 热处理过程中的相变 |
4.6 铁铝合金层的性能 |
4.6.1 涂层结合力 |
4.6.2 抗热冲击性能 |
4.6.3 高温CO_2相容性 |
4.7 小结 |
5 铁铝合金层的形成机制研究 |
5.1 引言 |
5.2 铁铝合金层形成的热力学研究 |
5.2.1 活性铝原子产生的热力学分析 |
5.2.2 铁铝合金相形成的热力学分析 |
5.2.3 铁铝合金相形成的过程及物理模型 |
5.3 铁铝合金层形成的动力学研究 |
5.4 小结 |
6 溶胶-凝胶ZrO_2薄膜及其致密化行为研究 |
6.1 引言 |
6.2 溶胶-凝胶法制备ZrO_2薄膜 |
6.2.1 提拉速度的影响 |
6.2.2 涂覆次数的影响 |
6.2.3 高温煅烧温度的影响 |
6.3 电解沉积封孔致密化 |
6.3.1 沉积电流的影响 |
6.3.2 沉积时间的影响 |
6.3.3 煅烧温度的影响 |
6.4 ZrO_2层的性能 |
6.4.1 涂层结合力 |
6.4.2 抗热冲击性能 |
6.4.3 高温CO_2相容性 |
6.4.4 阻氢渗透性能 |
6.4.5 涂层阻氢机理分析 |
6.5 小结 |
7 溶胶-凝胶法制备磷酸盐保护层 |
7.1 引言 |
7.2 提拉速度的影响 |
7.3 磷酸盐浓度的影响 |
7.4 磷酸盐凝胶的热重-差热分析 |
7.5 磷酸盐层的性能 |
7.5.1 涂层结合力 |
7.5.2 抗热冲击性能 |
7.5.3 高温CO_2相容性 |
7.5.4 阻氢渗透性能 |
7.6 小结 |
8 结论 |
8.1 结论 |
8.2 创新点 |
8.3 展望 |
参考文献 |
作者简历及在学研究成果 |
学位论文数据集 |
(6)复合陶瓷涂层界面结构研究及阻氢性能评价(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 阻氢涂层研究现状 |
1.2.1 铝化物涂层及阻氢机理 |
1.2.2 硅化物陶瓷涂层及阻氢机理 |
1.2.3 钛基陶瓷涂层及阻氢机理 |
1.2.4 氧化物陶瓷涂层及阻氢机理 |
1.3 阻氢渗透涂层制备方法 |
1.3.1 包埋渗铝 |
1.3.2 等离子喷涂 |
1.3.3 化学气相沉积 |
1.3.4 物理气相沉积 |
1.4 氢在陶瓷-金属复合体系中渗透模型 |
1.5 选题依据及意义 |
1.6 本文的主要研究内容 |
第二章 实验装置与方法 |
2.1 实验材料 |
2.1.1 基体材料 |
2.1.2 靶材选择 |
2.2 实验设备与方法 |
2.2.1 DZD600 型复合镀膜机 |
2.2.2 射频磁控溅射工作原理 |
2.3 氢渗透测试方法 |
2.4 不同材料中氢渗透机制研究 |
2.4.1 氢在金属中渗透机制研究 |
2.4.2 氢在陶瓷涂层中渗透机制研究 |
2.4.3 氢在陶瓷-金属复合体系中渗透机制研究 |
2.5 其他测试方法 |
2.5.1 扫描电子显微镜(SEM) |
2.5.2 X射线衍射分析(XRD) |
2.5.3 飞行时间二次离子质谱(TOF-SIMS) |
第三章 氧化物陶瓷涂层制备工艺优化 |
3.1 溅射压力对陶瓷涂层影响 |
3.2 溅射功率对陶瓷涂层影响 |
3.3 溅射气氛Ar/O_2比对陶瓷涂层影响 |
3.4 本章小结 |
第四章 单层氧化物陶瓷涂层制备及阻氢性能研究 |
4.1 316L奥氏体不锈钢阻氢性能研究 |
4.2 单层氧化物陶瓷涂层制备及物理特性表征 |
4.3 四种单层氧化物陶瓷涂层阻氢性能研究 |
4.4 本章小结 |
第五章 双层复合陶瓷涂层制备及阻氢性能研究 |
5.1 晶体/非晶结构复合陶瓷涂层制备及阻氢性能研究 |
5.2 非晶/晶体结构复合陶瓷涂层制备及阻氢性能研究 |
5.3 晶体/晶体结构复合陶瓷涂层制备及阻氢性能研究 |
5.4 不同复合结构双层陶瓷涂层阻氢性能评价 |
5.5 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果 |
(7)镁对热浸镀铝镀层组织和耐蚀性能的影响研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 热浸镀铝概述与方法 |
1.2.1 热浸镀铝概述 |
1.2.2 热浸镀铝方法 |
1.3 热浸镀铝镀层 |
1.3.1 镀层组织结构 |
1.3.2 镀层形成机理 |
1.4 影响铝镀层组织和厚度的因素 |
1.4.1 浸镀工艺对镀层组织的影响 |
1.4.2 铝液中添加合金元素对镀层组织的影响 |
1.5 含镁镀层的研究现状 |
1.6 本文研究目的与内容 |
第2章 实验材料及研究方法 |
2.1 实验设备 |
2.2 实验材料 |
2.3 热浸镀实验方法 |
2.3.1 工艺方案 |
2.3.2 热浸镀实验流程 |
2.4 分子动力学方法 |
2.5 高温氧化实验方法 |
2.6 盐雾腐蚀实验方法 |
2.7 组织观察与分析方法 |
第3章 镁对热浸镀铝和铝硅合金镀层组织的影响 |
3.1 镁对热浸镀铝镀层组织的影响 |
3.2 镁对热浸镀铝硅镀层组织的影响 |
3.3 镁含量对热浸镀铝和铝硅镀层生长动力学的影响 |
3.4 分子动力学模拟合金元素对铝熔体扩散系数的影响 |
3.4.1 扩散系数计算公式 |
3.4.2 势函数的选取 |
3.4.3 分子动力学仿真描述 |
3.4.4 分子动力学模拟结果与分析 |
3.5 本章小结 |
第4章 镁元素对镀层高温抗氧化性能和腐蚀性能的影响 |
4.1 镁含量对合金镀层高温抗氧化性能的影响 |
4.1.1 不同镁含量镀层的氧化动力学曲线 |
4.1.2 不同镁含量镀层的高温氧化形貌 |
4.1.3 氧化截面组织及氧化机理 |
4.2 镁含量对合金镀层盐雾腐蚀性能的影响 |
4.2.1 镁含量对镀层的腐蚀速率的影响 |
4.2.2 不同镁含量镀层的盐雾腐蚀形貌 |
4.2.3 腐蚀截面组织及腐蚀机理 |
4.3 本章小结 |
第5章 全文总结 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历及攻读硕士学位期间发表的论文及成果 |
个人简历 |
攻读硕士期间发表的论文与研究成果 |
(8)多结构耐腐蚀铝涂层钢板的制备及其变形行为的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 课题背景 |
1.2 耐腐蚀涂层的种类 |
1.2.1 耐腐蚀锡涂层 |
1.2.2 耐腐蚀锌涂层 |
1.2.3 耐腐蚀铝涂层 |
1.3 耐腐蚀铝涂层的制备方法 |
1.3.1 热浸镀法 |
1.3.2 电镀法 |
1.3.3 包埋渗铝法 |
1.3.4 热喷涂法 |
1.4 热浸镀铝涂层的研究现状 |
1.4.1 铝涂层形成的机理 |
1.4.2 铝涂层的影响因素 |
1.4.3 铝涂层的性能 |
1.5 研究目的、内容及意义 |
2 实验部分 |
2.1 实验材料、试剂与仪器设备 |
2.2 基体的预处理工艺 |
2.3 多结构耐腐蚀铝涂层的制备 |
2.3.1 磁控溅射法制备铝涂层 |
2.3.2 磁控溅射铝涂层的热处理 |
2.3.3 热浸镀法制备铝涂层 |
2.4 表征与性能测试 |
2.4.1 微观形貌与物相组成分析 |
2.4.2 性能分析 |
2.5 本章小结 |
3 多结构耐腐蚀铝涂层钢板的制备 |
3.1 热浸镀铝涂层的研究 |
3.1.1 热浸镀铝的形貌和物相组成 |
3.1.2 热浸镀铝工艺参数对涂层质量的影响 |
3.1.3 热浸镀铝工艺参数对涂层性能的影响 |
3.2 磁控溅射复合热浸镀铝涂层的研究 |
3.2.1 磁控溅射铝涂层的形貌与组成 |
3.2.2 磁控溅射复合热浸镀铝涂层 |
3.3 铝涂层的形成机理 |
3.4 本章小结 |
4 多结构耐腐蚀铝涂层钢板变形行为的研究 |
4.1 热浸镀铝钢板的拉深变形行为 |
4.1.1 铝涂层钢板的拉深变形分析 |
4.1.2 涂层厚度对铝涂层钢板变形行为的影响 |
4.1.3 拉深工艺参数对铝涂层钢板变形行为的影响 |
4.2 磁控溅射(热处理)复合热浸镀铝钢板的拉深变形行为 |
4.3 多结构铝涂层钢板断裂失效机理的研究 |
4.4 本章小结 |
5 多结构铝涂层钢板耐腐蚀性能的研究 |
5.1 热浸镀铝涂层耐腐蚀性能的研究 |
5.1.1 热浸镀铝涂层的腐蚀失重情况 |
5.1.2 热浸镀铝涂层的腐蚀形貌及物相组成 |
5.2 磁控溅射复合热浸镀铝涂层耐腐蚀性能的研究 |
5.3 铝涂层的腐蚀防护机理 |
5.4 本章小结 |
6 结论与展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的学术论文目录 |
(9)TiO2和α-Al2O3/TiO2复合阻氚涂层的制备与研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1.绪论 |
1.1.研究背景 |
1.2.阻氚渗透涂层的研究现状 |
1.3.阻氚渗透涂层的制备工艺 |
1.4.本课题的研究意义、内容和目标 |
2.实验材料、工艺方法及性能分析方法 |
2.1.实验材料 |
2.2.实验设备 |
2.3.实验内容及流程 |
2.4.涂层的成分与微观组织结构表征 |
2.5.涂层的性能表征 |
2.6.本章小结 |
3.TiO_2复合涂层的制备与研究 |
3.1.前言 |
3.2.涂层制备 |
3.3.渗钛涂层分析 |
3.4.TiO_2/氮化层复合涂层分析 |
3.5.涂层性能表征 |
3.6.本章小结 |
4.α-Al_2O_3/TiO_2 复合涂层的制备与研究 |
4.1.前言 |
4.2.铝钛两步包埋渗制备涂层 |
4.3.铝钛共渗制备涂层 |
4.4.铝钛共渗涂层分析 |
4.5. α-Al_2O_3/TiO_2 复合涂层分析 |
4.6.氧化过程分析 |
4.7.涂层性能表征 |
4.8.本章小结 |
5.TiO_2 促进α-Al_2O_3 形成的机理研究 |
5.1.前言 |
5.2.Al_2O_3-TiO_2 试样和Al_2O_3-Cr_2O_3 试样的制备 |
5.3.Al_2O_3-TiO_2 体系的研究 |
5.4.Al_2O_3-Cr_2O_3 体系的研究 |
5.5.TiO_2的掺杂机理分析 |
5.6.本章小结 |
6.论文总结 |
6.1.主要结论 |
6.2.本文创新之处 |
6.3.研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录1 攻读学位期间发表的论文目录 |
(10)冷喷涂铝合金涂层的微观结构与腐蚀行为研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 冷喷涂技术 |
1.2.1 冷喷涂技术简介 |
1.2.2 涂层沉积机制 |
1.2.3 冷喷涂设备 |
1.2.4 冷喷涂技术应用现状 |
1.2.5 修复和再制造 |
1.3 铝涂层研究现状 |
1.4 本课题的研究内容 |
第2章 试验材料及方法 |
2.1 试验材料 |
2.1.1 喷涂粉末 |
2.1.2 基体材料 |
2.2 涂层的制备 |
2.3 表征方法及设备 |
2.3.1 扫描电子显微镜(SEM)观察 |
2.3.2 X射线衍射(XRD)测试 |
2.3.3 显微硬度测试 |
2.4 电化学测试 |
2.4.1 开路电位测试 |
2.4.2 电化学交流阻抗测试 |
2.4.3 动电位极化曲线测试 |
2.4.4 电偶腐蚀测试 |
2.4.5 中性盐雾试验 |
第3章 铝合金基体上冷喷涂铝涂层腐蚀行为研究 |
3.1 引言 |
3.2 涂层微观形貌的表征 |
3.2.1 涂层表面微观形貌 |
3.2.2 涂层截面微观形貌 |
3.3 结构组织及显微硬度测试 |
3.3.1 X射线衍射分析 |
3.3.2 显微硬度测试 |
3.4 在3.5%wt.NaCl溶液中的电化学试验 |
3.4.1 开路电位和极化曲线测试 |
3.4.2 交流阻抗测试 |
3.4.3 浸泡试验 |
3.5 在醋酸溶液中的电化学试验 |
3.5.1 醋酸浓度对涂层和基体腐蚀的研究 |
3.5.2 醋酸温度对涂层和基体腐蚀的研究 |
3.5.3 浸泡试验 |
3.6 中性盐雾试验 |
3.7 本章小结 |
第4章 不锈钢基体上冷喷涂铝涂层腐蚀行为研究 |
4.1 引言 |
4.2 涂层微观形貌的表征 |
4.2.1 涂层表面微观形貌 |
4.2.2 涂层截面微观形貌 |
4.3 结构组织成分及机械性能分析 |
4.3.1 X射线衍射分析 |
4.3.2 显微硬度测试 |
4.4 在3.5%wt.NaCl溶液中的电化学试验 |
4.4.1 开路电位和极化曲线测试 |
4.4.2 交流阻抗测试 |
4.4.3 浸泡试验 |
4.5 在醋酸溶液中的电化学试验 |
4.5.1 醋酸浓度对涂层和基体腐蚀的研究 |
4.5.2 醋酸温度对涂层和基体腐蚀的研究 |
4.5.3 浸泡试验 |
4.6 中性盐雾试验 |
4.7 本章小结 |
第5章 冷喷涂铝涂层与基体电偶腐蚀行为研究 |
5.1 引言 |
5.2 冷喷涂铝涂层与铝基体的电偶腐蚀行为 |
5.2.1 在3.5%wt.NaCl溶液中的电偶腐蚀行为 |
5.2.2 在90%wt.醋酸中的电偶腐蚀行为 |
5.2.3 溶液流动状态对电偶腐蚀的影响 |
5.3 冷喷涂铝涂层与不锈钢基体的电偶腐蚀行为 |
5.3.1 在3.5%wt.NaCl溶液中的电偶腐蚀行为 |
5.3.2 在90%wt.醋酸溶液中的电偶腐蚀行为 |
5.4 本章小结 |
第6章 结论 |
致谢 |
参考文献 |
攻读研究生学位期间发表的论文及科研成果 |
四、HOT DIPPING ALUMINIZED COATING AS HYDROGEN PERMEATION BARRIER(论文参考文献)
- [1]DZ22B热浸镀Al-Si镀层组织及其高温抗氧化性能的研究[D]. 陈海妹. 湘潭大学, 2020(02)
- [2]网状结构TiBw/Ti6Al4V复合材料热浸镀Ti-Al-(Si)涂层的研究[D]. 李忻婷. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [3]17-4PH不锈钢表面激光熔覆NiCoCrAlY涂层的组织与耐热性能研究[D]. 尉利强. 中北大学, 2020(09)
- [4]Al-Cr复合涂层的制备及其性能研究[D]. 杨璞. 陕西科技大学, 2020(02)
- [5]铁铝合金/氧化锆/磷酸盐复合阻氢涂层制备及其性能研究[D]. 董健. 北京科技大学, 2020(06)
- [6]复合陶瓷涂层界面结构研究及阻氢性能评价[D]. 王维静. 西安石油大学, 2019(08)
- [7]镁对热浸镀铝镀层组织和耐蚀性能的影响研究[D]. 杨婷. 湘潭大学, 2019(02)
- [8]多结构耐腐蚀铝涂层钢板的制备及其变形行为的研究[D]. 王瑶. 陕西科技大学, 2019(09)
- [9]TiO2和α-Al2O3/TiO2复合阻氚涂层的制备与研究[D]. 王艳. 华中科技大学, 2019
- [10]冷喷涂铝合金涂层的微观结构与腐蚀行为研究[D]. 赵国锋. 西南石油大学, 2018(07)