摘要:为提高Nb-1Zr合金基体在600℃大气环境下的抗氧化性能,本文采用等离子增强电弧离子镀技术在Nb-1Zr合金表面低于300℃条件下实现不同复合结构的NiCr涂层。利用恒温氧化表征了涂层在600℃、500小时大气环境下的抗氧化性能,揭示了不同复合结构涂层失效以及抗氧化机理。结果表明,单一NiCr涂层中存在的大量“微孔“结构缺陷相互连通构成了氧元素进入基体的扩散通道,界面处基体首先发生氧化,生成以Nb2O5为主的粉末状氧化产物。随着氧化时间的延长,氧化产物逐渐增多,体积逐渐膨胀,造成表面鼓泡直至破裂失效。采用NiCr多层复合结构能够显著降低涂层中形成“贯穿孔“的几率,但并未改变涂层的失效方式。而基体与NiCr层之间引入Cr过渡层,能够在界面处与扩散进入的氧首先反应生成致密的Cr2O3层,阻碍氧向基体的进一步扩散,且随着氧化时间的延长,涂层中的Cr向表面的扩散使得其表面相应形成一层致密的Cr2O3层,双层致密氧化膜的形成确保了基体抗氧化性能的提高。研究结果显示,Cr/NiCr多层复合结构涂层能够使Nb-1Zr合金在600℃大气环境下的抗氧化时间延长至500小时,氧化增重率仅有0.08 g/m2.h。

摘要:准确评价热喷涂涂层的弹性模量对于确保工业构件的服役安全性与耐久性是十分重要的，但是利用传统技术很难进行评价。尽管纳米压痕技术可以表征涂层局部的弹性模量，但是无法反映出孔隙、裂纹等缺陷对涂层弹性模量的影响。而脉冲激励技术（IET）是一种用于评价块体材料弹性模量的简单、准确方法。本文结合相对法，利用IET可对热喷涂涂层的弹性模量进行评价。首先构建了涂层、基体、涂层/基体复合体系的弹性模量间的解析关系，然后通过测量制备涂层前后试样的弹性模量，即可获得涂层的弹性模量。以Q235钢基体/NiCr涂层为研究对象，研究了雾化气体对NiCr涂层弹性模量的影响。结果表明以空气作为雾化气体制得的NiCr涂层（NiCr-Air）的弹性模量高于以N2作为雾化气体制得的NiCr涂层（NiCr-N2）的弹性模量，其原因在于NiCr-Air中形成了Ni(Cr2O4)氧化物增强NiCr合金的层状复合材料，且这种层状复合结构有利于提高NiCr涂层的弹性模量。