钇元素的添加对电弧离子镀氮化钛铝涂层900℃氧化行为的影响

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钇对Fe-Cr-Al合金循环氧化行为的影响

钇对Fe-Cr-Al合金循环氧化行为的影响辛丽;李美栓;钱余海;李铁藩;王福会【期刊名称】《中国稀土学报》【年(卷),期】2000(18)3【摘要】用热重分析、扫描电镜及能谱分析等手段研究了合金中弥散分布的Y、弥散分布的Y2 O3及离子注入Y+对Fe 2 3Cr 5Al合金1 1 0 0℃循环氧化行为的影响。

不含Y的合金经 1 0 0h循环氧化后氧化膜发生了开裂和剥落 ,露出合金基体 ;加入弥散的Y或Y2 O3的合金经 1 0 0h循环氧化后氧化膜平坦致密 ,不剥落 ;离子注入1× 1 0 17Y+/cm2 后合金氧化膜主要发生层间剥落。

Y提高Fe Cr Al 合金氧化膜粘附性的原因主要在于Y易与S形成稳定的硫化物 ,从而阻止了S在膜/合金界面偏聚。

Y提高Al2 O3膜粘附性的原因还在于改变了Al2 O3膜的生长机制。

【总页数】4页(P239-242)【关键词】稀土;钇;循环氧化;铁铬铝合金;防腐;粘附性【作者】辛丽;李美栓;钱余海;李铁藩;王福会【作者单位】中国科学院金属腐蚀与防护研究所【正文语种】中文【中图分类】TG174.451;O614.322【相关文献】1.离子注钇对Co-40Cr合金氧化行为及氧化膜/基体界面性能的影响研究 [J], 胡建书2.不同含量的活性元素钇对K38高温合金1000℃氧化行为的影响 [J], 于萍;杨蕾;王文3.不同含量的活性元素钇对K38高温合金1000℃氧化行为的影响 [J], 于萍;杨蕾;王文4.钇对Fe-Cr-Al合金在纯SO_2气氛中高温腐蚀行为的影响 [J], 曹铁梁;潘辉英;董荷花;张允书5.钇对Fe-Cr-Al合金氧化膜粘附性的影响 [J], 辛丽;李美栓;周龙江;李铁藩;王福会因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

《2024年铝钇镀层及微弧氧化膜性能的研究》范文

《铝钇镀层及微弧氧化膜性能的研究》篇一一、引言在现代化工业的飞速发展背景下，轻质、高强度和高耐蚀性的材料逐渐成为了许多工程领域的首选。

其中，铝合金凭借其独特的性能优势在航空航天、汽车制造以及建筑装饰等领域获得了广泛应用。

而为了进一步提升铝合金的耐腐蚀性和使用寿命，对铝表面处理技术的探索显得尤为重要。

近年来，铝钇镀层和微弧氧化膜技术在金属表面处理中展现出显著的成果，它们通过特殊的物理和化学处理手段在铝合金表面形成一层致密的保护膜，极大地提高了材料的抗腐蚀性、耐磨性和使用寿命。

本文旨在探讨铝钇镀层及微弧氧化膜的性能及其应用前景。

二、铝钇镀层性能研究铝钇镀层是一种新型的金属表面处理技术，通过特定的化学或物理方法在铝基体表面形成一层钇的合金镀层。

这种镀层具有优异的耐腐蚀性、高硬度和良好的耐磨性。

首先，铝钇镀层的耐腐蚀性是其最重要的性能之一。

由于钇的加入，镀层的化学稳定性得到了显著提高，即使在恶劣的环境中也能保持较高的耐腐蚀性。

此外，钇的合金化作用使得镀层与基体之间的结合力增强，有效地防止了腐蚀介质从表面渗透到基体内部。

其次，铝钇镀层的高硬度和良好的耐磨性使其在许多应用领域中具有显著的优势。

通过适当的处理工艺，可以在保证镀层与基体良好结合的同时，提高其硬度，从而增强其耐磨性。

这使得铝钇镀层在航空航天、汽车制造等需要承受高负荷和高磨损的领域具有广泛的应用前景。

三、微弧氧化膜性能研究微弧氧化是一种通过电化学方法在金属表面形成陶瓷膜的技术。

在铝合金表面形成一层致密的微弧氧化膜，可以显著提高其耐腐蚀性、耐磨性和绝缘性能。

微弧氧化膜的耐腐蚀性主要得益于其致密的陶瓷结构和高度的化学稳定性。

这种结构使得腐蚀介质难以渗透到基体内部，从而有效地保护了基体免受腐蚀。

此外，微弧氧化膜还具有较高的硬度，因此具有优异的耐磨性。

这使得微弧氧化膜在许多领域中都有广泛的应用，如航空航天、汽车制造和海洋工程等。

四、铝钇镀层与微弧氧化膜的比较研究铝钇镀层和微弧氧化膜都是为了提高铝合金的耐腐蚀性和耐磨性而发展起来的表面处理技术。

涂层结构对Ti-Al-N涂层氧化行为的影响

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟涂层结构对Ti-Al-N 涂层氧化行为的影响采用多弧离子镀技术及TiAl 合金靶, 在SKH51 高速钢基体上沉积了Ti1- xAlxN 单层构型涂层和TiN/Ti1- xAlxN 复合多层构型涂层, 分析其高温氧化行为。

用扫描电镜、X 射线衍射、电子探针等手段表征了涂层氧化后的组织结构和元素分布。

试验发现, 基体Fe 元素扩散到涂层表面意味着SKH51 涂层试样剧烈氧化阶段的开始。

当涂层的构型相同时, 涂层的抗氧化性能随着涂层中铝含量增加而单调增加。

但对于TiN/Ti0.33Al0.67N 复合多层构型涂层, 其抗氧化性则比Ti0.33Al0.67N 单层构型涂层差, 高于铝含量基本相同的Ti0.67Al0.33N 单层构型涂层。

空气中800℃恒温退火, TiN/ Ti0.33Al0.67N 涂层出现严重氧化的时间是43 h, Ti0.33Al0.67N、Ti0.67Al0.33N 涂层分别为53 h 和11 h。

因此, 真空技术网(chvacuum/)认为Ti-Al-N 涂层的抗氧化性不仅同涂层中铝含量有关, 涂层构型也起着重要用。

因为具有硬度高、耐磨性好、抗高温氧化的特点,Ti-Al-N PVD 涂层广泛应用于机械制造、航空发动机等领域。

在先进制造领域, 为实现精密及环保加工, 不仅要求工模具涂层具有高硬度、高膜基结合力, 还需要具有高的热稳定性和抗氧化性。

涂层结构的多层化、多元化及纳米复合多层化是改善涂层-基体结合力及抗高温氧化性的重要方法。

物理气相沉积(PVD) 涂层氧化的本质是氧元素向内扩散, 以及涂层、基体元素向外扩散。

涂层成分、涂层构型设计, 甚至涂层的制备方法均影响着各种元素的扩散规律及涂层的耐氧化性。

Ti-Al-N 三元单层构型涂层中的铝含量增加可以提高涂层的抗氧化性。

已有研究结果表明离子镀Ti-Al-N 涂层的表面氧化首先开始于局部缺陷, 当基体元素扩散到氧化层表面时, 涂层失去氧化保护功能。

稀土钇在化学镀镍-磷中的作用

月
电镀与环保
第３４卷第２期（总第１９６期）・２９・
化学镀
稀土钇在化学镀镍一磷中的作用
ＲｏｌｅｏｆＲａｒｅＥａｒｔｈＹｔｔｒｉｕｍｉｎＥｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓＮｉ — ＰＰｌａｔｉｎｇ
ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｗｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｔｈｅｃｏａｔｉｎｇａｒｅａｌｓｏｉｎｃｒｅａｓｅｄ，ａｎｄｗｈａｔｉｓｍｏｒｅ，ｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｈａｓｃｈａｎｇｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒａｒｅｅａｒｔｈｙｔｔｒｉｕｍ；ｅｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓＮｉ — Ｐｐｌａｔｉｎｇ；ｂａｔｈｓｔａｂｉｌｉｔｙ；ｐｌａｔｉｎｇｒａｔｅ；ＣＯａｔｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ
土钇即能有效提高镀液的稳定性和镀速；与此同时，镀层的显微硬度、耐蚀性和耐磨性均得以提高，且腐蚀机
制发生变化。
关键词：稀土钇；化学镀镍一磷；镀液稳定性；镀速；镀层性能
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＹｔｔｒｉｕｍｏｘｉｄｅｗａｓａｄｄｅｄｔｏｅｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓＮｉ — Ｐｐｌａｔｉｎｇｓｏｌｕｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｒａｒｅｅａｒｔｈｙｔｔｒｉｕｍｏｎｂａｔｈｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｐｌａｔｉｎｇｒａｔｅａｎｄｃｏａｔｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．ＴｈｅｒｏｌｅｏｆｒａｒｅｅａｒｔｈｙｔｔｒｉｕｍｉｎｅｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓＮｉ — Ｐｐｌａｔｉｎｇｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｂｙｕｓｉｎｇｍｉｃｒｏｈａｒｄｎｅｓｓｔｅｓｔｅｒ，ｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅａｎｄｗｅａｒｔｅｓｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｂａｔｈｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｐｌａｔｉｎｇｒａｔｅｃａｎｂｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ

《2024年铝钇镀层及微弧氧化膜性能的研究》范文

《铝钇镀层及微弧氧化膜性能的研究》篇一一、引言随着科技的发展和工业的进步，金属材料在各个领域的应用越来越广泛。

其中，铝作为一种轻质、耐腐蚀的金属材料，在航空、汽车、电子等领域有着广泛的应用。

然而，为了进一步提高铝材料的性能，人们开始研究各种表面处理技术。

其中，铝钇镀层及微弧氧化膜技术是两种重要的表面处理技术。

本文将就这两种技术的性能进行详细的研究和探讨。

二、铝钇镀层性能的研究1. 铝钇镀层的制备铝钇镀层是一种通过物理气相沉积技术制备的金属镀层。

其制备过程主要包括镀前处理、镀层制备和镀后处理三个步骤。

在镀前处理阶段，需要对铝基体进行清洗和活化处理，以提高镀层的附着力。

在镀层制备阶段，通过在真空中蒸发钇和铝的混合物，使其在基体表面形成一层合金镀层。

在镀后处理阶段，需要对镀层进行热处理和表面处理，以提高其性能和耐腐蚀性。

2. 铝钇镀层的性能铝钇镀层具有优良的耐腐蚀性、耐磨性、高硬度等性能。

由于钇元素的添加，使得镀层的硬度和耐磨性得到了显著的提高。

同时，由于钇元素的活泼性，使得镀层具有良好的自修复性能，能够在一定程度上修复表面的微小划痕和损伤。

此外，铝钇镀层还具有良好的导电性和导热性，能够满足电子、航空等领域的需求。

三、微弧氧化膜性能的研究1. 微弧氧化膜的制备微弧氧化膜是一种通过电解法在铝基体表面制备的陶瓷膜层。

其制备过程主要包括前处理、微弧氧化和后处理三个步骤。

前处理阶段主要是对铝基体进行清洗和活化处理，以提高其表面的活性。

微弧氧化阶段是在一定的电压下，通过电解液的作用，在铝基体表面形成一层陶瓷膜层。

后处理阶段主要是对膜层进行热处理和表面处理，以提高其性能和耐腐蚀性。

2. 微弧氧化膜的性能微弧氧化膜具有优良的耐腐蚀性、耐磨性、绝缘性等性能。

由于微弧氧化膜具有陶瓷的特性，使得其硬度高、耐磨性好，能够有效地提高铝基体的耐磨损性能。

同时，微弧氧化膜还具有良好的耐腐蚀性能，能够在一定程度上抵抗酸碱等化学物质的侵蚀。

钇对IMI829钛合金及Ti_14Al_21Nb合金显微组织和性能的影响

钇对IMI829钛合金及T-i 14A-l 21Nb 合金显微组织和性能的影响脱祥明(北京有色金属研究总院,北京100088)周军(国安电气辽宁公司,沈阳110031)采用光学显微镜、扫描电镜和力学性能测试设备,研究了在IM I829和T-i 14A-l 21Nb 合金中添加Y,对合金显微组织和性能的影响。

结果表明,在IM I829和T-i 14A-l 21Nb 合金中添加Y,可以细化这两种合金的显微组织和晶粒,使IM I829-012Y 合金获得良好的室温力学性能和550e 蠕变性能,使T-i 14A-l 21Nb -011Y 合金的高温力学性能得到改善。

关键词:钇,稀土,钛合金,显微组织IMI829是一种近A 型高温钛合金,其使用温度高达580e ,目前已应用于RB211-535E 4发动机上。

T-i 14A-l 21Nb 是属Ti 3Al 基合金的一种A 2型合金,具有高温强度高、抗氧化性强和刚性好等特点,使用温度达700~800e ,成为当前国内外广泛重视和迅速发展的一种新型材料,并在未来的航空航天产品中占有十分显要的地位。

在国外,由T i 3Al基合金制成的航空发动机零件已经成功地通过了试车考验,即将试飞。

本研究的目的就是探讨Y 对IMI -829和T-i 14A-l 21Nb 合金显微组织与性能的影响。

1试验过程合金的名义成分为T-i 515A-l 315Sn -310Zr -1Nb -013Mo -013Si (IM I829)和T-i 14A-l 21Nb,前者添加012%Y,后者添加011%Y 。

制备合金时,Y 是以A-l Y 中间合金的形式加入的。

经过两次真空自耗电弧炉熔炼制成2kg 铸锭。

采用IM I829-012Y 和T-i 14A-l 21Nb -011Y 合金铸锭在350kg 锻锤上锻造,锻成516mm 的棒材。

变形率为70%。

热加工温度均在B 区。

用金相方法测定这两种合金的相转变温度,IM I829-012Y 合金的相转变温度为988e ?10e ,T-i 14A-l 21Nb -011Y 合金的相转变温度为1160~1180e 。

《2024年铝钇镀层及微弧氧化膜性能的研究》范文

《铝钇镀层及微弧氧化膜性能的研究》篇一一、引言随着现代工业技术的快速发展，铝及其合金因其优良的物理、化学性能，被广泛应用于航空、汽车、电子等领域。

然而，铝材的表面硬度、耐磨性、耐腐蚀性等性能仍需进一步提高以满足更为严苛的应用环境。

因此，铝材表面处理技术的研究显得尤为重要。

铝钇镀层及微弧氧化膜是两种常见的铝材表面处理技术，本文将重点研究这两种处理方式的性能及特点。

二、铝钇镀层性能研究1. 铝钇镀层制备铝钇镀层的制备主要采用真空蒸发镀膜法，其原理是在高真空环境下，通过加热蒸发钇金属和铝金属，使它们在基体表面形成一层连续的金属薄膜。

2. 铝钇镀层性能分析铝钇镀层具有良好的耐磨性、耐腐蚀性和高温稳定性。

其中，钇元素的添加能够有效提高镀层的硬度，增强其抗划伤、抗磨损的能力。

此外，由于钇的添加，镀层的抗氧化性能和耐腐蚀性能也得到了显著提高。

三、微弧氧化膜性能研究1. 微弧氧化膜制备微弧氧化是一种在电解液中通过电化学方法在铝材表面生成陶瓷氧化膜的技术。

在特定的电压和电流条件下，电弧在电解液与铝材表面之间放电，从而在铝材表面形成一层多孔、高硬度、高耐磨性的氧化膜。

2. 微弧氧化膜性能分析微弧氧化膜具有高硬度、高耐磨性、良好的耐腐蚀性和绝缘性。

其多孔结构使得膜层与基体之间的结合力强，提高了基体的抗划伤、抗磨损能力。

此外，微弧氧化膜还具有良好的绝缘性能，可以有效地防止电流对基体的损害。

四、实验结果与讨论通过对比实验，我们发现铝钇镀层和微弧氧化膜均能显著提高铝材的表面性能。

其中，铝钇镀层具有较好的耐磨性和耐腐蚀性，而微弧氧化膜则具有更高的硬度和耐磨性。

此外，微弧氧化膜的多孔结构使得其具有更好的自修复能力，能够在一定程度上修复因磨损或划伤造成的损伤。

五、结论本文研究了铝钇镀层及微弧氧化膜的性能及特点。

实验结果表明，这两种表面处理技术均能显著提高铝材的表面性能。

其中，铝钇镀层具有良好的耐磨性和耐腐蚀性，而微弧氧化膜则具有更高的硬度和耐磨性以及良好的自修复能力。

《2024年铝钇镀层及微弧氧化膜性能的研究》范文

《铝钇镀层及微弧氧化膜性能的研究》篇一一、引言在现代化工业的飞速发展背景下，轻质金属及其复合材料因其卓越的物理、化学和机械性能，正被广泛应用于各种领域。

特别是铝及其合金，因其良好的可塑性、导电性和耐腐蚀性，被大量用于制造各种零部件和结构件。

然而，铝及其合金的表面处理技术对于其性能的提升至关重要。

近年来，铝钇镀层及微弧氧化膜技术因其独特的优势，受到了广泛关注。

本文将就这两种表面处理技术的性能进行深入研究和分析。

二、铝钇镀层的研究1. 铝钇镀层的制备铝钇镀层是通过物理气相沉积（PVD）或化学气相沉积（CVD）等方法，在铝基体表面形成一层钇（Y）的镀层。

这种镀层能够有效地提高铝基体的硬度、耐磨性、耐腐蚀性和抗热性能。

2. 铝钇镀层的性能特点铝钇镀层具有优良的硬度、耐磨性和耐腐蚀性，能够在各种环境下为铝基体提供良好的保护。

此外，钇的加入还能显著提高铝基体的抗热性能，使其在高温环境下仍能保持良好的性能。

三、微弧氧化膜的研究1. 微弧氧化膜的制备微弧氧化是一种在铝基体表面形成陶瓷膜的技术。

通过在含有特定电解液的溶液中，对铝基体施加高电压，使电解液在铝基体表面产生微弧放电，从而在表面形成一层致密的陶瓷膜。

2. 微弧氧化膜的性能特点微弧氧化膜具有高硬度、高耐磨性、良好的耐腐蚀性和绝缘性等特点。

此外，这种陶瓷膜与铝基体结合紧密，具有良好的附着力和稳定性。

四、铝钇镀层与微弧氧化膜的性能比较1. 硬度与耐磨性铝钇镀层和微弧氧化膜都具有良好的硬度和耐磨性，能够有效提高铝基体的使用寿命。

然而，微弧氧化膜的硬度更高，耐磨性更强，更适用于对耐磨性要求较高的场合。

2. 耐腐蚀性两种表面处理技术都能显著提高铝基体的耐腐蚀性。

然而，微弧氧化膜由于其陶瓷的特性，具有更好的耐腐蚀性，能够在各种环境下为铝基体提供更长期的保护。

五、结论通过对铝钇镀层和微弧氧化膜的深入研究，我们可以看出这两种表面处理技术都具有良好的性能，能够显著提高铝基体的使用寿命和耐腐蚀性。

离子注钇对镍表面氧化膜微观结构与性能的影响

ｓｕｉｄａ０ＣｎａｒＳａｎｎｌｃｒｎｃｍｉｒｓｏｙ（ＥＭ）ａｄｔａｓｉｓｏｌｃｒｎｃｍｉｒｓｏｙｔｄｅｔ１０￣ｉｉ．ｃｎｉｇｅｅｔｏｉ０ｃｏｃｐＳｎｒｎｍｓｉｎｅｅｔｏｉｃｏｃｐ（ＴＥＭ）ｗｅｅｕｅｏｅａｉｅｔｅｍｏｐｏｏｙａｄｓｒｃｕｅｏｘｄｉｓｆｒｅｎｎｃｅ．ｔｗａｏｎｒｓｄｔｘｍｎｈｒｈｌｇｎｔｕｔｒｆｏｉｅｆｍｏｍｄｏｉｋ１Ｉｓｆｕｄｌｔａｔｒｕｉｐａｔｔｏｒａｌｍｐｏｅｈｎｉｘｄｔｎａｉｔｆｎｃｅ．ｏｓｉｍｉｓｏ（ｈｔｙｔｉｍ— ｍｌｎａｉｎｇｅｔｉｒｖｄｔｅａｔｏｉａｉｂｌｙｏｉｋ１ＡｃｕｔｅｓｉｎＡＥ）ｙ — ｏｉｃ
氧化性能，其原因是钇降低了Ｎｉ氧化膜的生长速率、细化了氧化物晶粒，使氧化膜具有更好的高温塑性及释Ｏ
放膜内应力的能力。此外，离子注钇还减少了氧化膜／体界面缺陷的数量及大小，因而显著改善了氧化膜在镍基基体上的黏附性和保护性。
ＡｂｔａｔＩｏｔｅｍａｏｘｄａｉｎｎｃｌｃｏｘｉｔｏｂｅａｉｒｆｕｒａｙｔｉｍ—ｍｐａｅｎｃｅｗａｓｒｃ：ｓｈｒｌｉｔｏａｄｙｃｉｄａｉｎｈｖｏｏｐｅｎｄｔｒｕｉｌｎｔｄｉｋｌｓ

离子注钇对镍900℃高温氧化行为及氧化膜性能的影响研究

＼
最终导致氧化膜的贯穿开裂及剥落．膜／基界面缺陷
的形成以及氧化膜的开裂与剥落过程见图５所示．
赠
膜／基界面缺陷上方氧化膜剥落的临界应力条件可
表达为
３．６ ∥ Ｅｏｘ
ＯＸ — ’
维普资讯 http://www.cຫໍສະໝຸດ
ｌ１期
０弓．ｑＪＢ／嘿静岫《
靳惠明等：离子注钇对镍９００￣Ｃ高温氧化行为及氧化膜性能的影响研究
０弓．昙＼嘿静岫《
６１５９
内的压应力得到部分释放；同时，该区域周边由于出现应力集中而导致膜内裂纹向氧化膜外侧扩展，并
＼
温度降 △ 的增加而逐渐增大的，因此，大尺寸界面缺陷其上方氧化膜可以在较小的温度降时发生开裂
和剥落；相反，小尺寸界面缺陷其上方氧化膜需在较
赠
大的温度降时发生开裂和剥落，从图４中的ＡＥ事
形成了大量的褶皱．通常，离子注入最大深度位于表
层１００ｎｍ范围内，并会在材料表层引人大量位
是氧化物的泊松比（Ｐｏｉｓｓｏｎ ’ Ｓｒａｔｉｏ），ｄ和ｄ０分别是金属和氧化物的热膨胀系数， △７１是温度变化值．因此，氧化膜内总应力Ｏ＇ＯＸ值可以表达为

电弧离子镀氮化铬涂层的高温氧化

电弧离子镀氮化铬涂层的高温氧化第36卷增刊22007年8月稀有金属材料与工程RAREMETALMA TERIAI,SANDENGINEERINGV o1.36,Supp1.2Augu~2007电弧离子镀氮化铬涂层的高温氧化李明升,冯长杰2,王福会2(1.江西科技师范学院江西省材料表面工程重点实验室,江西南昌330013)(2.中国科学院金属研究所金属腐蚀与防护国家重点实验室,辽宁沈阳110016)摘要:利用电弧离子镀设备在1Crl1Ni2W2MoV不锈钢基体上沉积了CrN涂层,对涂层的抗氧化性能进行了研究.结果表明,CrN氧化生成Cr203,氧化反应激活能小于cr和crzN的氧化反应激活能,具有低的氧化速率常数,抗氧化性能良好.氧化过程中发生CrN向Cr2N的相转变,涂层中大的压应力的存在对这一转变起了关键作用.关键词:电弧离子镀;氮化铬涂层;高温氧化中图法分类号:TQ153.2文献标识码:A文章编号:1002—185X(2007)$2—699—04 1引言由于氮化铬具有高的硬度和良好的抗氧化性能,因此,它是最有希望的氮化钛涂层替代材料之一….氮化铬涂层通常以离子束辅助沉积【2】,反应磁控溅射[3】及电弧离子镀[41等物理气相沉积(PVD)技术及化学气相沉积(CVD),o】技术制备.随沉积技术的不同和工艺参数的不同,氮化铬的化学组成可以是beeCr,he一Cr2N或fccCrN的单相膜,也可以是C一Cr2N或.Cr2N/CrN等复相膜[.当氮化铬作为航空发动机压气机叶片的防护涂层或者作为高速切削,高温切削刀具硬质防护涂层时,涂层本身良好的高温抗氧化性能是最基本的使役要求.本研究采用双极脉冲偏压电弧离子镀技术,通过优化的沉积工艺,在航空发动机压气机叶片用1Crl1Ni2W2MoV不锈钢上沉积了单相CrN涂层,研究了该涂层的抗氧化性能.2实验方法基体材料选用1Crl1Ni2W2MoV马氏体热强不锈钢,由抚顺特钢生产,名义成分(质量分数,下同)如下:C;0.1-0.16,Cr:10.5～12,Ni:1.4～1.8,W:1.5～2,Mo:0.35-0.5,V:0.18-0.30,Mn:0.6,Si:0.6,S:0.02及P:0.03.将材料切成15mm×10mm×2mm的片状试样,经过机械预磨,抛光和化学试剂(丙酮及精)超声清洗等预处理过程.在氮化铬涂层沉积之前,以Ar等离子体对基片进行离子轰击,进一步清除表面的氧化物及其它污物,提高涂层和基体之间的结合强度.靶材为纯度99.99%的高纯铬.优化的沉积参数如下:沉积温度400℃,(N2+Ar)总压力为2.0Pa,N2分压1Pa,电弧电压20V,电弧电流60A, 基体偏压峰值～600V,频率20kHz,占空~L30%,靶/基距20cm,沉积时间60min.涂层厚度约约6岬.恒温氧化实验在热重分析仪中进行,自动记录氧化温度,时间和重量变化.实验温度分别为700℃, 800℃和900℃.表面和截面形貌在带能谱的扫描电镜(SEM/EDS)上获得,x射线衍射谱是在D/MAX.RA 型x射线衍射谱仪上测得.3结果和讨论图1为CrN在700℃,800℃,和900℃下的氧化动力学曲线,随温度升高,氧化速率有较大增加.吕∞吕∞d—U器Time/h图1CrN涂层在静态空气中的氧化动力学Fig.1OxidationkineticsofCrNcomingsinair图2为CrN在不同温度下氧化10h后的表面SEM收稿日期:2007.02.28基金项目:国家自然科学基金项目(59971052)及江西省自然科学基金项目(0650034)资助作者简介:李明升,男,1971年生,博士,教授,江西科技师范学院江西省材料表面工程重点实验室,江西南昌33001,电话:0791—3801423,E—mail:*************700稀有金属材料与工程第36卷照片.由图2可知,氧化10h后,700℃下的样品表面轻微氧化,熔滴氧化相对严重一些,800℃下的样品形成明显氧化物晶粒,局部分布着长大的氧化物晶粒,900℃下的样品表面形成较均匀结晶更明显的氧化物.图2CrN在不同温度下氧化10h后的表面形貌Fig.2SurfacemOrphOl0giesofCrNOxidizedatdifferenttemperaturef.0rlOh:(a)700℃,(b)800℃and(c)900℃图3为CrN在不同温度下氧化10h后的截面形貌.由图3可知,700℃下表面氧化层并不明显,800℃下形成的氧化层很薄,局部有突起的氧化物,与表面形貌有很好的对应,900℃下的样品表面形成厚约1p,m的连续的氧化层.另外900℃的高温已经引起了不锈钢和涂层之间明显的互扩散,涂层和基体之间形成了厚约1p,m扩散层.为简单起见,假定氧化速率方程符合抛物线规律,由图1通过拟合,CrN在700℃,800℃,900℃下的氧化速率常数分别为3.27~10mg2.cm-4.h～,1.8x104 mg2.cm-4.h.和1.25~10.mg2.cm4.h～.根据A~henius方程:=Axexp(-E~/R图4以logkp对1/T作图近似得到一直线,直线斜率为一0.88723×10,即.E.3D3:一0.88723x10,本实验的CrN氧化的反应激活能为170El/mol,该值小于cr及Cr2N氧化的激活能(10,11],从图4中可以看出, cr和CrN具有相近的激活能.本实验CrN氧化的激活能和Lee等[1】的结果相比相差不大,但氧化速率常数更低,值得注意的是Lee等人所制备的涂层由CrN和Cr2N两相组成,根据已有的报道,CrzN的氧化速率常数要大于CrN,而本实验所用涂层为单相CrN涂层.所制备的CrN具有更低的氧化速率常数,表明其具有更好的抗氧化性能.图3在CrN不同温度下氧化10h后的截面形貌Fig.3CrosssectionmorphologiesofCrNoxidizedatdifferent temperaturefor10h:(a)700℃,(b)800℃and(c)900℃图5为不同温度下CrN氧化10h后的X射线衍射图谱.由图5可知,氧化产物为Cr2O3,随温度升高CrzO,衍射峰强度增加,说明氧化更趋严重.氧化后出现Cr2N,而且随温度升高Cr2N含量增加.CrN氧化的反应方程式为:增刊2李明升等:电弧离子镀氮化铬涂层的高温氧化?701? 2CrN+3/202=Cr203+N2(2)其反应自由能为:G(kJlmo1)=G"+RTln[(PN,)/(尸0,)】=(一883.4+0.101x+RTIn[(eN,)/(尸0,)】(3)G0为一很大的负值,而且随温度升高进一步降低.在平衡态,700℃下1ogt(PN2)/(尸0^)】为28,900℃下log[(PN)/(Po,)】为34,在实验条件下,反应自由能G远小于平衡态的值,CrN能够被氧化为Cr2O3.7y℃10.T'/K'图4抛物线速率常数随温度的变化Fig.4Thetemperaturedependenceoftheparabolicrateconstants 若'晶口量20/(.)图5CrN涂层在静态空气中的氧化后的XRD图谱Fig.5XRDpatternsofCrNcoatingsafteroxidationinair生成Cr2N反应方程式为:2CrN=Cr2N+1/2N2(4)G=G.+RTIn(PN:)"=(127.60—0.0994xT)+RTIn(PN.)"(5)由于在CrN反应形成Cr2O3或Cr2N过程中都有N2生成,N要通过生成物向外扩散,反应前沿的分压应大于10Pa.若以10Pa计,温度低于1010℃时,反应自由能大于0,反应不能向右进行.以上分析没有考虑反应前后固态物质的体积变化,在一般情况下,这种体积变化是可以忽略的.而对于PVD技术沉积的氮化物涂层,文献【13～15]报道存在高达.0.9GPa~.10 GPa的压应力,由于CrN密度小于Cr2N的密度,CrN向CrN转变使体积减小,过程自由能为负值.=W=PA V(6)若以一10GPa计,体积变化引起的过程自由能变化为--33.23kJ/mol.压应力作用下反应(4)的自由能变化为(5)式和(6)式的和.G+Gv=G.+lfl(尸N:)"+PA V=(127.60-0.0994xT)+RTIn(PN.)"33.23(7)由(7)式求得,温度高于679℃时,CrN可以转变为CrN.涂层中大的压应力的存在对相转变起了关键作用.温度的升高有两方面的作用,热力学上使反应驱动力增加,动力学上提高质点扩散速率,因此随温度升高,生成Cr2N增加.4结论CrN氧化生成Cr203,氧化反应激活能小于Cr和CrN的氧化反应激活能,具有低的氧化速率常数,抗氧化性能良好.氧化过程中发生CrN向Cr2N的相转变,涂层中大的压应力对这一转变起了关键作用.参考文献References[1】WenLishi(闻立时),HuangRongfan(黄荣芳).V acuum(真空) [J】,2000,1:1[2】EnsingerWandWolfGK.MaterialsScienceandEngineering [J],1989,l16:1[3】LeeDB,JangYD,MyungHSeta1.ThinSolidFilms[J], 2006,506-507:369[4】LiMingsheng,FengChangjie,WangFuhui.Transactionsof NonferrousMetalsSocietyofChina[J],2006,16:s276[5】DasguptaArup,PremkumarPAntonyeta1.Surfaceand CoatingsTechnology[J],2006,201:1401[6】IchimuraHandKawanaA.JournalofMaterialsResearch[J], 1994,9:151[7】HurkmansA,LewisDB,MflnzWD.SurfaceEngineering[J], 2003,19:205[8】LixZ,ZhangJ,SellmyerDJ.JournalofApplied CrystallographyfJ],2004,37:10l0[9】HonesP,MartinN,RegulaM.JournalofPicsD[J],2003,36:1023[10】OkaforICI,ReddyRGJournalofMetals[J],1999,51:35[1l】MayrhoferPH,WillmannH,MittererC.Surfaceand CoatingTechnology[J],2001,146/147:222O0044.Q.∞m).一稀有金属材料与工程第36卷【12]LeeDB,LeeYC,KwonSC.SurfaceandCoatingTechnology[J],2001,141:227【13】SueJA,PerryAJ,V etterJ.SurfaceandCoatingTechnology[J],1994,68/69:126【14】OdenM,EricssonC,HakanssonGeta1.SurfaceandCoatingTechnology[J],1999,114:39【15]CunhaL,AndritschkyM,PischowKetaLThmSolidFilms[J],1999,355/356:465 EffectsofTitaniumAluminumNitrideCoatingsontheMechanicalPerformanceofSteel1CrllNi2W2MOVLiMingsheng,-,FengChangjie,WangFuhui(1.JiangxiKeyLaboratoryForSurfaceEngineering,JiangxiNormalUniversityofSciencea ndTechnology,Nanchang330013,China)(2.StateKeyLaboratoryforCorrosion&Protection,InstituteofMetalResearch,Chine seAcademyofSciences,Shenyang110016,China)Abstract:Owingtotheexcellentmechanicalpropeayandoxidation—resistance,chromiumnitridecoatingisconsideredtheoneofthe alternativeoftitaniumnitride.Inthisstudychromiumnitridecoatingwasdepositedonawrou ghtmartensitesteel1Crl1Ni2W2MoVby arcionplatingsystemwithoptimalprocessingparametersandtheoxidation-resistanceofthe coatingwasinvestigated.Itwasshownthat theCrNcoatingshowedexcellentoxidation-resistanceandCr2Nwasformedduringtheoxid ationprocessduetotheexistenceofcompressivestressinthecoating.?Keywords:chromiumnitridecoating;oxidation-resistance;arcionplating Biography:LiMingsheng,Ph.D.,Professor,JiangxiKeyLaboratoryforSurfaceEngineerin g,JiangxiNormalUniversityofScienceandTechnology,Nanchang330013,P.R.China,Tel:0086-791-3801423,E—mail:*************。

钇为3的能耗 -回复

钇为3的能耗-回复钇（Yttrium）是一种化学元素，其原子序数为39，属于稀土金属元素。

在工业和科研领域，钇被广泛应用于各种领域，包括能源，光学，电子和医学等。

本文将探讨钇在能源领域的能耗，并通过一步一步的回答，详细阐述相关内容。

什么是钇的能耗？能耗是指利用钇的过程中所消耗的能量。

在讨论钇的能耗之前，我们需要了解钇在能源领域的具体应用。

钇在能源领域的应用：1. 电池技术：钇在燃料电池和锂离子电池中被用作电解质和电极材料，这些电池用于储能和电动车等领域。

2. 燃料添加剂：钇化合物在燃煤和燃油中被用作添加剂，以提高燃烧效率和减少环境污染。

3. LED照明：钇铝石榴石在白光LED中被用作荧光粉，提供优质的照明效果。

4. 能源转换：钇铝石榴石也被用于太阳能电池和燃料电池中的光催化剂，以提高能量转化效率。

5. 核能：钇在核反应堆中被用作稳定未裂变核燃料材料的添加剂。

以上应用不同，使用钇的能耗也各异。

钇的能耗取决于具体应用和制备方法。

每种应用都有不同的能源消耗要求，下面我们来逐一分析。

1. 电池技术：- 燃料电池：钇作为电解质材料，在燃料电池中的能耗主要与材料的制备和电池的运行条件有关。

例如，钇锆石（Yttria-stabilized zirconia）是一种常见的钇化合物，用于高温固体氧化物燃料电池。

其制备过程中可能涉及高温煅烧和其他能量密集的工艺，从而导致能耗较高。

- 锂离子电池：钇在锂离子电池中的应用相对较新，具体能耗取决于材料的制备方法以及电池的性能要求。

2. 燃料添加剂：- 钇化合物作为燃料添加剂的能耗主要来自制备过程。

制备钇化合物可能涉及高温反应、溶剂提纯和其他工艺，这些过程都需要能源供应。

3. LED照明：- 钇铝石榴石作为LED照明的荧光粉，其能耗与制备过程有关。

制备高品质的荧光粉可能需要能量密集的合成和后处理步骤。

4. 能源转换：- 钇铝石榴石作为太阳能电池和燃料电池中的光催化剂，其能耗主要取决于制备和表征过程中的能源消耗。

《铝钇镀层及微弧氧化膜性能的研究》范文

《铝钇镀层及微弧氧化膜性能的研究》篇一一、引言铝作为一种常见的金属材料，具有优异的物理、化学和机械性能，因此被广泛应用于航空、汽车、电子等领域。

为了提高铝材料表面的性能，常采用镀层技术及微弧氧化技术进行表面处理。

近年来，铝钇镀层及微弧氧化膜技术在铝表面处理领域受到越来越多的关注。

本文将对铝钇镀层及微弧氧化膜的制备、性能及应用进行研究，以期为相关领域的进一步发展提供理论依据和实践指导。

二、铝钇镀层的制备与性能研究1. 制备方法铝钇镀层的制备主要通过物理气相沉积（PVD）技术中的磁控溅射法实现。

该法具有工艺简单、操作方便、镀层均匀等优点。

在制备过程中，通过调整溅射功率、气体流量、基材温度等参数，可控制镀层的厚度和成分。

2. 性能研究（1）耐腐蚀性能：铝钇镀层具有良好的耐腐蚀性能，能够有效抵抗酸、碱、盐等腐蚀介质的侵蚀。

研究表明，钇元素的添加可以显著提高镀层的耐腐蚀性能，使铝材在恶劣环境下具有更长的使用寿命。

（2）耐磨性能：铝钇镀层具有较高的硬度，能够有效抵抗磨损。

此外，镀层中的钇元素能够形成致密的氧化膜，进一步提高耐磨性能。

（3）光学性能：铝钇镀层具有良好的光学性能，如高反射率、低辐射率等，可广泛应用于光学元件和太阳能电池等领域。

三、微弧氧化膜的制备与性能研究1. 制备方法微弧氧化膜的制备主要通过电解液中施加高电压，使铝表面形成微弧放电现象，从而在铝表面形成一层致密的氧化膜。

该法具有操作简单、成本低廉等优点。

2. 性能研究（1）耐腐蚀性能：微弧氧化膜具有优异的耐腐蚀性能，能够抵抗酸、碱、盐等腐蚀介质的侵蚀。

同时，氧化膜具有良好的抗划痕性能和硬度，能够有效提高铝材的表面质量。

（2）绝缘性能：微弧氧化膜具有良好的绝缘性能，可作为绝缘层应用于电子、电气等领域。

此外，氧化膜还具有较高的介电常数和较低的介电损耗，有利于提高电容器等元器件的性能。

（3）生物相容性：微弧氧化膜具有良好的生物相容性，可用于制备医疗器械、人工关节等生物医用材料。

《铝钇镀层及微弧氧化膜性能的研究》

《铝钇镀层及微弧氧化膜性能的研究》篇一一、引言在现代化工业的飞速发展中，铝及其合金因其优良的物理和化学性能，被广泛应用于航空、汽车、电子等各个领域。

为了进一步提高铝及其合金的表面性能，铝钇镀层及微弧氧化膜技术应运而生。

这两种技术均能显著提高铝基材的耐腐蚀性、耐磨性以及硬度等性能。

本文将重点研究铝钇镀层及微弧氧化膜的性能，为相关领域的进一步应用提供理论支持。

二、铝钇镀层性能研究1. 铝钇镀层制备方法铝钇镀层是通过物理气相沉积（PVD）技术制备而成。

该技术通过在高温和真空条件下将钇靶材熔化蒸发，再沉积在铝基材表面形成一层具有优良性能的金属镀层。

2. 铝钇镀层的性能特点铝钇镀层具有较高的硬度、良好的耐磨性以及优异的耐腐蚀性。

此外，该镀层还具有较高的热稳定性和良好的导电性，能够满足多种复杂环境下的使用需求。

3. 实验研究与分析通过在模拟腐蚀环境下对铝钇镀层进行性能测试，发现其具有良好的耐腐蚀性能。

此外，我们还对镀层的硬度、耐磨性等进行了测试，结果表明铝钇镀层在各个方面的性能均优于传统涂层。

三、微弧氧化膜性能研究1. 微弧氧化膜制备方法微弧氧化是一种通过在特定电解液中施加高电压电流，使铝基材表面形成一层致密的氧化膜的技术。

该技术能够在铝基材表面形成一层具有优良性能的陶瓷膜层。

2. 微弧氧化膜的性能特点微弧氧化膜具有较高的硬度、良好的耐磨性、优异的耐腐蚀性以及出色的绝缘性能。

此外，该膜层还具有良好的附着力和稳定性，能够在各种复杂环境下保持其性能的稳定。

3. 实验研究与分析通过对比不同工艺参数下制备的微弧氧化膜的性能，我们发现膜层的厚度、硬度以及耐腐蚀性均与电解液成分、电压电流等工艺参数密切相关。

此外，我们还对微弧氧化膜的耐磨性能进行了测试，发现其具有优异的耐磨性能。

四、结论与展望通过对铝钇镀层及微弧氧化膜的性能研究，我们发现这两种技术均能显著提高铝基材的表面性能。

其中，铝钇镀层具有较高的硬度、良好的耐磨性和优异的耐腐蚀性，而微弧氧化膜则具有较高的硬度、良好的耐磨性、优异的耐腐蚀性和出色的绝缘性能。

《铝钇镀层及微弧氧化膜性能的研究》

《铝钇镀层及微弧氧化膜性能的研究》篇一一、引言随着现代工业技术的不断发展，对材料表面性能的要求日益提高。

铝及其合金因其优良的物理、化学性能及较低的成本，在众多领域得到了广泛应用。

然而，单纯的铝及其合金表面性能尚有不足，需要进一步增强其耐腐蚀性、耐磨性等性能。

为此，本文研究了铝钇镀层及微弧氧化膜的制备工艺及其性能，以期为相关领域提供理论支持和实验依据。

二、铝钇镀层的制备与性能研究1. 制备工艺铝钇镀层的制备主要通过电镀法实现。

在适当的电流、电位、温度及电解液浓度等条件下，将钇元素沉积到铝基体表面，形成一层具有特定厚度的铝钇镀层。

2. 性能研究铝钇镀层具有较高的硬度、良好的耐腐蚀性和耐磨性。

通过X射线衍射、扫描电镜等手段，对镀层的微观结构、成分及相结构进行分析，发现钇元素的添加能有效提高铝基体的硬度及耐腐蚀性。

此外，钇镀层还具有良好的附着力和韧性，能在一定程度上抵抗外力冲击。

三、微弧氧化膜的制备与性能研究1. 制备工艺微弧氧化膜的制备采用微弧氧化技术，通过在铝基体表面施加高电压，使表面产生微弧放电，从而在铝基体表面形成一层致密的氧化膜。

2. 性能研究微弧氧化膜具有优异的绝缘性、耐腐蚀性和耐磨性。

通过扫描电镜、能谱分析等手段，对微弧氧化膜的表面形貌、成分及厚度进行分析，发现微弧氧化膜具有多孔结构，能有效提高表面的粗糙度，从而增强表面的附着力。

此外，微弧氧化膜还具有良好的耐热性和化学稳定性，能在恶劣环境下提供良好的保护。

四、铝钇镀层与微弧氧化膜的复合应用将铝钇镀层与微弧氧化膜进行复合应用，可以充分发挥两者的优势，进一步提高铝基体的表面性能。

通过在铝基体上先制备铝钇镀层，再在其上制备微弧氧化膜，形成一种双重保护的结构。

这种结构不仅具有较高的硬度、良好的耐腐蚀性和耐磨性，还具有优异的绝缘性和耐热性。

五、结论本文研究了铝钇镀层及微弧氧化膜的制备工艺及其性能。

通过实验发现，铝钇镀层和微弧氧化膜均能显著提高铝基体的表面性能。

添加Y对炮钢表面电弧离子镀（Ti,Al）N薄膜氧化性能的影响

添加Y对炮钢表面电弧离子镀（Ti,Al）N薄膜氧化性能的影响∗张健;韩继龙;郭策安;卢旭东;金浩;郭秋萍【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2015(000)013【摘要】利用电弧离子镀技术,在炮钢表面沉积TiAlN和 TiAlYN 两种薄膜,研究添加1％(原子分数)Y对(Ti,Al)N薄膜氧化性能的影响。

两种沉积薄膜的样品在空气中850℃下氧化10 h,用 SEM、EDAX和XRD分别分析两种薄膜的形貌、成分及相组成。

结果表明,在空气中850℃下氧化10 h 后,两种薄膜的氧化产物均为 Al2 O3和 TiO2的混合氧化物；TiAlN 薄膜的动力学曲线呈近似直线规律,而TiAlYN 薄膜动力学曲线符合抛物线规律；前者表面氧化物晶粒粗大,而后者表面氧化物晶粒细小,且氧化膜厚度不足前者的一半；添加 Y 可以减少膜层表面液滴的数量,提高膜层的抗氧化性能。

【总页数】4页(P13144-13147)【作者】张健;韩继龙;郭策安;卢旭东;金浩;郭秋萍【作者单位】沈阳理工大学装备工程学院，沈阳 110159;沈阳理工大学装备工程学院，沈阳 110159;沈阳理工大学装备工程学院，沈阳 110159; 东北大学材料与冶金学院，沈阳 110004;沈阳理工大学装备工程学院，沈阳 110159;沈阳理工大学装备工程学院，沈阳 110159; 沈阳工业大学材料科学与工程学院，沈阳110870;驻474 军事代表室，辽宁抚顺 113003【正文语种】中文【中图分类】TB304;TB35【相关文献】1.炮钢表面电弧离子镀TiAlN薄膜的摩擦磨损性能 [J], 金浩;李德元;常占河;王新;刘高2.炮钢表面多弧离子镀两种Tix Al 1－x N薄膜的高温氧化性能∗ [J], 张健;韩继龙;郭策安;卢旭东;金浩;郭秋萍3.炮钢表面电弧离子镀NiCoCrAlY涂层的性能研究 [J], 郭策安;张健;郭秋萍;张家东4.炮钢表面电弧离子镀NiCrAlY涂层950℃的高温氧化行为 [J], 郭策安;张健;郭秋萍;张兆良5.电弧离子镀梯度(Ti，Al)N薄膜的结构与抗氧化性能 [J], 冯长杰;辛丽;李明升;朱圣龙;王福会因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

不同含量的活性元素钇对K38高温合金1000℃氧化行为的影响

不同含量的活性元素钇对K38高温合金1000℃氧化行为的影响于萍;杨蕾;王文【摘要】研究添加不同含量活性元素钇（Y）的K38铸造高温合金在1 000℃的氧化行为.结果表明：不添加活性元素Y合金的氧化质量增加明显高于含Y合金.不添加Y的合金和添加0.05%（质量分数,以下同）Y的合金发生了内氧化,内氧化物为Al2O3和TiN.而含0.1%和0.5%Y的合金没有内氧化发生,Y促进了Al的选择性氧化.当Y含量达0.5%时,合金中析出富Y相,降低了合金的氧化抗力.%The oxidation behavior of cast K38 superalloy with various reactive element yttrium addition at 1 000 ℃in air was investigated.The result showed that the growth rate for superalloy without Y was much greater than that of the superalloy with Y addition.The internal oxidation formed in the superalloy with 0.05 %and without Y.The internal oxides were Al2O3 and TiN.No internal oxidation existed in the superalloy with 0.1and 0.5 %Y.It was implied that Y enhanced the selection oxidation of Al.A Y-riched phase was precipitated in the cast alloy with 0.5 % and weaken the ability of oxidation resistance of cast alloys.【期刊名称】《沈阳化工大学学报》【年(卷),期】2011(025)003【总页数】5页(P212-216)【关键词】高温氧化;K38;高温合金;活性元素;钇【作者】于萍;杨蕾;王文【作者单位】沈阳化工大学化学工程学院,辽宁沈阳110142;中国科学院金属研究所金属腐蚀与防护国家重点实验室,辽宁沈阳110016;沈阳化工大学化学工程学院,辽宁沈阳110142;中国科学院金属研究所金属腐蚀与防护国家重点实验室,辽宁沈阳110016【正文语种】中文【中图分类】TG172.82暴露在高温空气气氛中的金属材料很容易会发生氧化，在某些情况下甚至发生氮化，引起不良后果.所形成的氧化膜的性质决定了合金抗氧化/氮化好坏的程度.如果在金属表面能够形成一层稳定、连续、致密、生长速度慢、不易开裂、粘附性好的氧化膜可以起到很好的保护作用.一般情况下，形成Cr2O3、Al2O3、SiO2则能够满足金属抗高温氧化腐蚀的要求.在高温下使用最广泛的是能形成Cr2O3膜的高温合金，主要是镍、钴、铁基的高温合金和高温钛合金.高温氧化研究表明:在合金中添加适量的活性元素(如钇、锆、铪等)，或在合金表面施加含有活性元素的涂层，可以显著降低合金的高温氧化速率，提高氧化膜的抗剥落抗力，改善合金的抗高温氧化性能［1-4］.因此，对活性元素的应用一直广受关注.Ni基K38高温合金是一种用作燃气轮机叶片的材料，属于生成Cr2O3膜的合金.本文主要研究活性元素Y的含量对铸造K38高温合金1 000℃氧化行为的影响，探讨活性元素的作用机制.1 实验方法实验用材料为铸态K38合金，其化学成分见表1.合金经真空感应炉熔炼，在样品冶炼过程中加入活性元素Y，质量分数分别为(%):0，0.05，0.1，0.5.材料切割成一定尺寸(约15 mm ×10 mm×3 mm)的样品，用600号砂纸水磨，倒角，超声清洗后备用.表1 K38合金的化学成分Table 1 Nominal chemical composition of K38 superalloyw(C)/%w(Cr)/%w(Co)/%w(W)/%w(Mo)/%w(Al)/%w(Ti)/%w(Fe)/%w(Nb)/%w(Ta)/%w(Zr)/%w(Ni)/% 0.1～0.2 15.7～16.3 8～9 2.4～2.8 1.5～2 3.2～3.7 3.0～3.5≤0.5 0.6～1.1 1.5～2.0 0.05～0.15Bal样品经称重和计算表面积后置于预先烧至质量恒定的氧化铝坩埚中，在实验温度下氧化，每间隔一段时间取出，空冷至室温，在电子天平上称质量(包含剥落产物)后，重新放回炉中进行氧化.实验温度为1 000℃，氧化时间是100 h.实验后，采用X射线衍射(XRD)分析氧化产物相组成.用扫描电子显微镜及电子散射能谱(SEM/EDS)观察氧化物表面、截面形貌.2 实验结果2.1 合金相组成已经对铸造合金的相组成进行分析［5］，不含Y的铸态K38合金由γ+γ'基体和难熔金属元素的富集相组成;而含0.5%(质量分数，以下同)Y的合金中有富Y相析出.当Y含量为0.05%时，合金中没有观察到富Y相;Y含量为0.1%的合金中只观察到有极少量的富Y相形成.可见，稀土元素Y在K38铸态合金中的固溶度为0.1%左右，其含量的进一步升高将导致富Y相的析出.2.2 氧化动力学不同Y含量的K38铸态合金在1 000℃氧化100 h的动力学曲线如图1所示.由图1可以看到:不含Y合金的氧化质量增加明显高于含Y合金的氧化质量增加.在含 Y合金中，含0.05%Y合金的氧化质量增加最大，Y含量为0.1%的合金［6］氧化质量增加最小.铸态合金的氧化速率常数Kp值列于表2中，0.1%Y的合金的氧化速率常数最小.图1 铸造合金1 000℃氧化100 h氧化动力学曲线Fig.1 Oxidation kinetics of cast alloys after 100 h at 1 000℃表2 铸造合金的氧化速率常数KpTable 2 Kpvale for cast alloys铸造合金Kp/10-11(g2·cm-4·s-1) 1.17 K38-0.05Y 0.30 K38-0.1Y 0.076 K38-0.5Y K38-0Y 0.232.3 氧化物形貌图2是K38铸态合金在1 000℃氧化100 h后样品的表面形貌.图2 铸造合金1 000℃氧化100 h的表面形貌Fig.2 Surface morphologies of cast alloys after 100 h isothermal exposure at 1 000℃由图2可以看到:不含Y合金表面有明显局部剥落的区域，而含Y合金的表面则没有发现剥落.不含Y合金表面主要生成富Cr氧化物，及其上突起状富Ti氧化物和极少量的富Al氧化物.含Y合金表面的氧化产物主要有3种形态:表面较为平整的富Cr、Al氧化物(点1)，粗糙的富Cr氧化物(点2)以及其上突起状的富Cr、Ti氧化物(点3).X射线衍射分析表明，合金表面氧化膜主要由氧化铬、氧化钛和氧化铝组成(X射线衍射图谱见图3).图3 铸造合金1 000℃氧化100 h的XRD图谱Fig.3 XRD Spectrum of castK38 alloys of highfrequency cyclic oxidation at 1 000℃ in air图4是K38铸态合金在1 000℃氧化100 h后氧化膜的截面形貌.由图4可以看到:不含稀土Y的铸态合金发生了明显的内氧化和内氮化，EDS分析结果表明，主要是富Al的氧化物和富Ti的氮化物，富Al的内氧化物不连续.随着Y含量增加至0.1%Y时，内氧化铝已发展成一层较为连续的氧化膜，成为外氧化物的内层，外层仍为Cr2O3为主的复杂氧化物.当稀土Y含量达到0.5%时，生成了连续的氧化膜，沿氧化物/基体界面也形成了连续的Al2O3层.总体来说，随着Y的增加，合金中的内氧化物体积分数减少，氧化膜中的Al2O3体积分数增加.图4 铸造合金1 000℃氧化100 h的截面形貌Fig.4 Cross-section morphologies of cast alloys after 100 h isothermal exposure at 1 000℃但是也观察到含0.5%Y合金表面的氧化突起下面有Y富集的氧化物(截面如图4(d)中的E区，EDS分析结果如图5(c)生成，合金中富Y相的氧化产物不具备保护性，因此，氧化物由合金表面向基体内部扩展.图5 含0.5%Y的铸造合金1 000℃氧化100 h的局部EDS图谱Fig.5 EDS spectra after 100 hours at 1 000℃ for 0.5%Y cast alloy3 讨论由铸造合金的微观组织结构可以看到，当K38合金中的Y含量为0.5%时，合金析出了富Y相，说明Y含量高于合金的Y固溶度，形成Y富集的析出相.K38铸造合金的氧化截面形貌与文献报道的K38氧化膜典型形貌相符.合金表面生成以Cr2O3为主的氧化膜，外表面生成了以氧化钛为主的氧化物颗粒，合金内形成了Al2O3内氧化物和TiN内氮化物.由于组元Al和Ti分别与O和N的结合能最大，因而在合金内析出氧化铝和氮化钛.实验观察表明，随着合金中Y含量的提高，内氧化物和外侧氧化钛的体积分数逐渐减少，合金中Al组元由内氧化向外氧化转变.说明添加Y后，促进了Al元素的选择性氧化，合金氧化后形成的Al2O3膜由不连续的内氧化层逐渐变成连续的内氧化层，从XRD及SEM截面分析，氧化膜中Al2O3含量还是很小的，外氧化层还主要以Cr2O3为主.Stringer等［7］通过实验观察认为，活性元素氧化物颗粒能够促进Cr2O3形核，从而可促进氧化铬膜的形成.Pint等［8］研究了活性元素对合金高温氧化行为的影响，认为活性元素增加了合金的亚晶界，提高了合金组元尤其是保护性氧化膜形成组元的扩散系数，从而促进了保护性氧化膜的形成.可见，这两种机制的作用结果都是有利于合金表面保护性氧化膜的形成.由本实验中氧化膜的微观结构可以看到，随着合金中活性元素含量的增加，富Cr氧化膜的厚度逐渐减薄，内氧化铝在合金氧化前沿逐渐形成一层较为连续的外氧化层，表面氧化钛颗粒的数量也逐渐减少.这说明添加活性元素Y改善了合金表面氧化铬膜保护性.一方面，Y可能降低了合金中Cr和Ti通过氧化膜的向外扩散速率，从而减小了氧化铬膜的生长速度和表面氧化钛颗粒的数量;另一方面，Y还可能降低了氧通过氧化膜的向内扩散速率，降低了氧化膜/合金界面的氧分压，从而有助于内层形成连续的氧化铝膜.此外，活性元素的添加增加了亚晶界缺陷浓度，提高了Al组元在合金中的扩散速率.由 Wargner氧化理论可知，这也有助于氧化铝从内氧化向外氧化的转变.4 结论(1)含0.1%和0.5%Y合金高温氧化，内氧化物Al2O3发展成连续的外氧化物，活性元素Y有效抑制了K38合金的内氧化.(2)随着 Y添加量的增加，合金氧化膜Al2O3体积分数增加，说明Y促进了Al的选择性氧化.(3)当Y含量达0.5%时，合金中析出富Y相，降低了合金的氧化抗力.参考文献:【相关文献】［1］ Cueff R，Buscail H，Caudron E，et al.Oxidation of Alumina Formers at 1 173K:Effect of Yttrium Ion Implantation and Yttrium Alloying Addition［J］. Corrosion Science，2003，45(8):1815.［2］ Castello P，Stott F H，Gesmundo F.Yttrium-promoted Selective Oxidation of Aluminium in the Oxidation at 1 100℃of an Eutectic Ni-Al-Cr3C2Alloy［J］.Corrosion Science，1999，41(5):901.［3］ Li M S，Hou P Y.Improved Cr2O3Adhesion by Ce Ion Implantation in the Presenceof Interfacial Sulfur Segregation［J］.Acta Mater.，2007，55(2):443.［4］ Hou P Y，Stringer J.The Effect of Reactive Element Additions on the Selective Oxidation，Growth and Adhesion of Chromia Scales［J］.Mater.Sci.Eng. A，1995，202(1/2):1-10.［5］于萍，王亚权，王文.稀土元素Y对K38G高温合金800℃恒温氧化行为的影响［J］.腐蚀科学与防护技术，2006，18(3):183.［6］于萍，王亚权.添加0.1mass%Y的K38G高温合金1 000℃恒温氧化行为［J］.腐蚀科学与防护技术，2007，19(3):189.［7］ Stringer J，Wilcox B A，Jaffee R I.The High-temperature Oxidation of Nickel-20 wt.% Chromium Alloys Containing Dispersed Oxide Phases［J］.Oxid.Met.，1972，5(1):11-47. ［8］ Pint B A.Experimental Observations in Support of the Dynamic-segregation Theoryto Explain the Reactive-element Effect［J］.Oxid.Met.，1996，45(1/ 2):1-37.。

稀土元素钇改善离子镀TiN膜与基材结合力的研究

稀土元素钇改善离子镀TiN膜与基材结合力的研究
金柱京;于力;戴少侠;于志明
【期刊名称】《金属学报》
【年(卷),期】1989(25)1
【摘要】本文叙述了添加稀土元素Y改善了离子镀TiN膜与基材的结合力,并且通过电子探针(EPMA)、透射电镜(TEM)和X射线衍射相分析等手段,对稀土元素Y在离子镀TiN(IP-TiN)膜中的行为和存在形态进行了分析,进一步探讨了稀土元素Y改善IP-TiN膜与基材结合力的机制,从而肯定了稀土元素Y提高IP-TiN膜与基材结合力的作用。

【总页数】6页(PB055-B060)
【关键词】Y;TiN膜;基材;结合力;离子镀膜
【作者】金柱京;于力;戴少侠;于志明
【作者单位】中国科学院金属腐蚀与防护研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TG174.44
【相关文献】
1.稀土钇提高离子镀TiN膜层与基体结合力的研究 [J], 冯正;刘德浚
2.钇改性离子镀TiN膜的微观特性和附着机理 [J], 刘长清;于志明;金柱京;于力;徐家寅;吴维
3.用稀土钇提高离子镀TiN膜层与基体结合力的研究 [J], 冯正;刘德浚;王少刚
4.稀土钇改性离子镀Ti(Y)N膜与A3钢基材界面的结构特性 [J], 刘长清;于力;于志明;金柱京;吴维■
5.基材温度对离子镀TiN膜性能的影响 [J], 于力;刘技文;赵杰;戴少侠;金柱京;王慧君
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钇盐对氧化膜开裂行为的影响及机理研究

doi: 10.11933/j.issn.1007−9289.文章编号氮气分压对AlCrTiSiN超晶格涂层结构及力学性能的影响*(三号，黑体，居中，段前段后各空一行)牛宝林1，陈汪林2，刘书媛2，张世宏2(小四，华文中宋)（1. 芜湖职业技术学院机械工程学院，安徽芜湖241001；2.安徽工业大学材料学院，安徽马鞍山243002）(小五，华文中宋，段后空一行)摘要(10，黑体)：超晶格涂层因具有优异的力学性能及抗氧化性能在刀具涂层工业中备受关注。

采用多弧离子镀技术在高速钢表面制备了AlCrTiSiN超晶格涂层，研究了氮气分压对AlCrTiSiN超晶格涂层微观结构及力学性能的影响。

利用XRD、SEM和原子力显微镜研究了AlCrTiSiN超晶格涂层的微观结构；利用纳米压痕仪、划痕仪和磨损仪研究了AlCrTiSiN超晶格涂层的力学性能。

研究结果表明：不同氮气分压的AlCrTiSiN超晶格涂层均由纳米(Cr,Al)N相、(Ti,Al)N相和(Cr,Al)2N相以及非晶态的Si相和Si3N4相组成。

与氮气分压为4 Pa的涂层相比，2 Pa或3 Pa的涂层具有更高的硬度、抗载荷能力和涂层-基体结合强度，以及更低的摩擦因数及磨损率。

此外，45钢和铸铁切削试验表明，AlCrTiSiN涂层刀具较AlCrN涂层刀具有更好的切削性能，无涂层刀具具有最差的切削性能。

(小五，华文中宋)关键词(10，黑体)：多弧离子镀；超晶格涂层；AlCrTiSiN; 微观组织；力学性能(小五，华文中宋)中图分类号：TG156.88；TB114.2 文献标识码：A 文章编号：1007–9289(201x)00–0000–00（段后空一行）Effects of N2 Partial Pressure on Microstructure and Mechanical Property of AlCrTiSiN Superlattice Coatings(小四，Times New Roman，居中，段前段后各空一行)NIU Bao–lin1, CHEN Wang–lin2, LIUShu-yuan2, ZHANG Shi–hong2(五号居中Times New Roman)(1. Wuhu Institute of Technology, College of Mechanical Engineering, Anhui Wuhu, 241001; 2. Anhui University of Technology, School of Material Science, Anhui Ma’anshan, 243002) (小五，Times New Roman，段后空一行)Abstract(10，加粗): Upperlattice coatings have been extensively paid attention due to their excellent mechanical properties and oxidation resistance during the cutting tool industry. AlCrTiSiN superlattice coatings deposited on the surface of high-speed steels were produced by multi-arc ion plating, and the effect of nitrogen partial pressure on microstructures and mechanical properties of these AlCrTiSiN superlattice coatings were investigated. XRD, XPS and SEM were carried out to study the microstructures of these superlattice coatings, and nanoindetation test, scratch tester and pin-on-disk tribo-test were performed to measure their mechanical properties. The results show that the microstructures of the superlattice coatings are composed of nanocrystalline (Cr,Al)N phase, (Ti,Al)N phase and (Cr,Al)2N phases as well as amorphous Si and Si3N4 phases. Compared with the superlattice coating deposited at nitrogen gas partial pressure of 4 Pa, 。

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量散射谱（ＤＳ进行成分分析，Ｅ）以ｘ射线衍射确定相组成。
３实验结果及讨论
图１电弧离子镀沉积的．为Ｎ、ｉＡｏＹ．ＮＴｏ１ｏ４＿＿ｏ船锅
高合金的高温抗氧化性能这一专利发表以来【，多学诸ｌ者就有关活性元素及其氧化物对合金高温氧化性能
压气机用１ｒ１２Ｍｏ不锈钢基体上沉积了ＣｌＮｉＷ２Ｖ
０９ｏ９ｏＴｉ５ｌ５、Ｔｉ４Ａ１４Ｙｏ２０ＡｏＮＮ
．．．．．
们所研制的涂层Ｙ元素主要集中在膜，基界面，没有均匀分布于涂层当中。ｅｙ１等研究了Ｙ离子注入对ＴＮ涂Ｐｒ［１ｒ５ｉ层残余应力的影响，结果表明注入区发展了高的拉应力。Ｍｉｚｉ等对以磁控溅射和离子镀沉积的含ｌ原子分数）ｎ％（的Ｙ元素的ＴＡＮ涂层的热重分析和扫描电镜分析表ｉ１明，Ｙ元素的引入有利于提高涂层的抗氧化性【羽】。本实验以电弧离子镀技术沉积了（ｉ）和Ｔ，ＮＡ１（ｉ，Ｎ复合氮化物，Ｔ，Ｙ）Ａ１初步探讨了Ｙ元素对涂层的结
（Ｅ分析表面和截面的形貌，以电子探针（Ｐ）ＳＭ）ＥＭＡ和能
１引言
以物理气相沉积方法制备的硬质ＴＮ涂层［１ｉ１可被，２
用作五金装饰和刀具及模具硬质涂层。但超过５００ ℃，
ＴＮ的表面就会氧化形成保护性较差的金红石结构的ｉＴＯ［，而随着反应温度的提高，氧化膜的生长速率会ｉ２】３
涂层很快失效，造成不锈钢基体的严重氧化，Ｙ的引入
大大降低了涂层的氧化速率。含４％Ｙ的涂层表现出比
含２％Ｙ的涂层更好的抗氧化性和抗剥落性能。关键词：电弧离子镀；氮化钛铝；氮化钛铝钇；氧化中图分类号：Ｔ７．４Ｇ１４４４文献标识码：Ａ文章编号：１０．７１２０）０１３（０７增刊．６５０９２１．４
（．西科技师范学院，江西省材料表面工程重点实验室，江西南昌３０３；１江３０８２中国科学院金属研究所，金属腐蚀与防护国家重点实验室，辽宁沈阳１０１）．１０６
摘
要：利用脉冲偏压电弧离子镀技术在航空发动机
和Ｔ０８ｏ８．Ｎ复合金ｉ４Ａ１．Ｙｏ４．４ｏ
维普资讯
李明升等：钇元素的添加对电弧离子镀氮化钛铝涂层９０Ｃ氧化行为的影响０＂
２１６５
钇元素的添加对电弧离子镀氮化钛铝涂层９０Ｃ氧化行为的影响０￣
李明升一，，冯长杰２，王福会２
（活性元素效应，简称ＲＥＥ）的影响开展了大量深入的研究【】｜。这些研究主要集中在稀土元素对合金氧化卜
和Ｔ０８ｌ４０４涂层的表面形貌。涂层的表面都分ｉＡ０８．Ｎ＿＿Ｙ０４布着少量熔滴，嵌在涂层中的熔滴尺寸较小，大尺寸镶熔滴主要附着在涂层表面，这些大熔滴应该是沉积后期附着到涂层表面、离子轰击未来得及溅射清除形成的。除熔滴外，涂层表面平整、致密。随着涂层中Ｙ含量的增加，表面呈现更明显的网格状结构。涂层均为
．．．
以（２）２０为择优取向，Ｔ０８ｏ８ｏ４ｉＡ１Ｙ．Ｎ．．ｏ４４
以（０）２０为择优取向。Ｙ原子取代Ｔ０ＡｏＮ晶格中的部ｉ５ｌ５．．分Ｔ、Ａ原子后使晶格常数增加。９０Ｃ下Ｔ０Ａ０Ｎｉ１０￣ｉ５Ｊ．．５
２实
验以ＡＰ１０－０电来自离子镀系统沉积涂层，靶材分别Ｉ－００１真空感应熔炼ＴｏＡ０，．Ａ０９０和＿＿０ｉｌ５．．５４ｌＹ．９＿０４２媚媚ｍＹ合金。基体材料为１ｒｉＷ２Ｖ马氏体热强不锈钢，ＣｌＮ２Ｍｏ１
迅速增加，７００ ℃下，几个微米厚的ＴＮ涂层在几十分钟后就会被完全氧化，失去它的耐磨防护作用。而（ｉ１Ｔ，）ＡＮ涂层不但具有高的硬度和耐磨性，而且抗氧化温度可达到８０４１添加活性元素可能是进一步提高０ ℃［。，５涂层抗氧化性的有效手段。自从上世纪３０年代添加微量稀土元素能够显著提
构及抗氧化性能等的影响。
属陶瓷涂层，研究了稀土元素Ｙ的添加对涂层的结构
和９００ ℃下抗氧化行为的影响。所沉积的３种涂层表面
平整、致密，均为Ｂ１ａ１结构，Ｔ０Ａｌ５和ＮＣｉ５０Ｎ．．
Ｔｉ４Ａ１４Ｙ０２０９ｏ９０Ｎ
由抚顺特钢生产。将材料切成１ｍ５ｍ×１ｍｍ×２０ｍｍ的片状试样，经过机械研磨、抛光和化学试剂（丙酮及酒精）超声清洗等预处理过程。在氮化物涂层沉积之前，在一１０Ｖ、占空比为３％的负偏压下对基体进行离子０００轰击，以除去表面的氧化物及其它污物，提高涂层和基体之间的结合强度。沉积参数如下：温度４００ ℃，电弧电压２Ｖ，电弧电流６Ａ，基体偏压峰值－６０２００Ｖ、频率２ｋｚ０Ｈ、占空比２％，靶，０基距２ｃ０ｍ，沉积时间６ｍｉ。０ｎ以高温热天平确定涂层的氧化动力学，以扫描电镜