一、高温合金纳米晶涂层的发展（论文文献综述）
范其香,林静,王铁钢[1]（2022）在《刀具涂层材料的最新研究进展》文中指出随着难加工材料和绿色干切削等先进加工技术的开发与广泛应用,刀具切削环境日益严苛,刀具涂层材料不断更新换代。涂层材料已由最初的二元涂层逐渐发展成三元及多元涂层,结构由单层逐渐向多层、梯度、复合结构转变。首先总结了几种常用二元涂层的性能和特点。再以Ti基和Cr基三元及多元涂层为例,阐述了掺杂元素对涂层微观结构和性能的影响及强化机制,分析了多元涂层的研究现状和面临的难题,以及多种掺杂元素的协同作用机制。还讨论了纳米晶/非晶复合结构涂层、纳米多层涂层以及梯度涂层的结构优势及研究现状,介绍了金刚石、类金刚石和立方氮化硼三种超硬涂层以及具有低摩擦因数软涂层的特点和研究进展。最后介绍了近几年研究的热点涂层（如高熵合金涂层、含氧涂层和多元多层复合涂层）的研究现状,并对刀具涂层的未来发展方向进行了展望。
周志丹[2]（2021）在《铝基非晶涂层的制备及损伤行为研究》文中研究表明发现于20世纪60年代的铝基非晶合金作为一种低密度材料拥有着较高的比强度,与传统晶态材料相比,呈现出长程无序、短程有序的原子排列特点,其内部不存在晶界、位错等较易引发失效的缺陷结构,表现出高硬度和优异的防腐、耐磨等性能,受到了国内外众多学者的广泛关注。受到非晶形成能力低的限制,目前多数铝基非晶合金都需要添加稀土元素以确保形成高非晶相合金,这增加了合金的制造成本且不利于工程应用推广。本文以简单的Al Ni Ti三元体系为基础,完成了材料仿真计算、组分设计、涂层制备及性能表征等系统性的研究工作,其主要工作包括:设计不同Ti含量的Al Ni Ti(Al90-xNi10Tix,x=0,3,6,9和12)三元原子结构模型,利用VASP软件进行第一性原理仿真计算。结果表明:根据原子原胞体积随弛豫平衡温度的变化拐点,拟合玻璃转变温度,其中Al81Ni10Ti9的玻璃转变温度最高,达到580℃;根据能够反映原子扩散速率的均方位移可知,随着Ti含量的增加,各原子的扩散速率降低,这符合原子扩散速率与质量负相关的原则,说明Ti含量的变化没有引起原子明显的协同移动。Ti含量的变化能够引起径向分布函数第一峰形成不同程度的左肩峰,其主要原因是Ti含量变化引起Ni-Al和Ti-Al偏径向分布函数的峰位置、强度改变;对配位数和化学短程有序度分析可知,Al-Ti亲和力高于Al-Ni亲和力,这解释了Al Ni Ti非晶合金能够优先析出Al3Ti相的原因;对不同原子为中心的Voronoi多面体（VPs）进行统计可知:在Al中心的VPs中,有利于增加非晶形成能力的<0,0,12,0>二十面体占比很少,多数为变形二十面体;Ni中心的VPs中没有二十面体结构;Ti原子为中心的VPs中,<0,0,12,0>占比较高,但由于Ti原子含量有限,对合金的非晶形成能力并没有明显提升。对合金进行五次对称性分析可知,Ti含量为9 at.%和12 at.%时,玻璃化倾向更高。整体分析Ti含量对非晶形成能力的影响可知,从动力学和成分起伏角度,认为Al78Ni10Ti12具有更好的GFA;从原子局部结构稳定性角度,认为Al81Ni10Ti9具有更好的GFA。针对铝基非晶合金,尤其是不含稀土元素的铝基非晶合金的Tg无法测量的问题,设计评估了不同组分合金非晶形成能力的实验方法。通过实验方法总结归纳了Ti、Ni含量变化对合金非晶形成能力的变化规律,说明了仿真结果的可靠性,认为具有高非晶含量的合金组分为Al81Ni10Ti9。根据Al81Ni10Ti9非晶合金薄带的DSC曲线,设定不同温度对薄带进行退火处理,根据XRD表征确定合金薄带在不同退火工艺处理后的析出相。根据不同相组成的薄带的硬度测试结果可知,α-Al纳米晶对合金有硬化作用,最高硬度达到625 HV100。基于Al81Ni10Ti9合金组分,通过真空气雾化方法制备的粉末,由于铝基合金自身的低非晶形成能力和气雾化过程中的低冷却速率,导致粉末中不含非晶相。对比等离子喷涂（PS）,火焰喷涂（FS）和超音速火焰喷涂（HVAF）制备的合金涂层可知:等离子喷涂工艺的高焰流,确保粉末在喷涂中实现重熔后再骤冷的过程,借助于热喷涂过程的高冷却速率,实现非晶相的形成,其非晶含量可达49.76%;等离子喷涂工艺的高焰流速度,确保熔滴沉积后涂层的致密性,其孔隙率为3.1%,略高于超音速火焰喷涂涂层,明显低于火焰喷涂涂层;致密结构和高非晶相确保了等离子喷涂铝基非晶涂层具有较高的硬度,可达422 HV100;对6061铝合金、等离子喷涂涂层、火焰喷涂涂层和超音速火焰喷涂涂层进行摩擦磨损测试,可知等离子喷涂涂层具有更高的耐磨性能,其磨损速率是6061铝合金的1/4,其磨损机理主要是剥层磨损并伴随氧化磨损。设计真空封孔工艺对等离子喷涂涂层进行后处理,用环氧树脂填充涂层的孔隙,减少结构缺陷对涂层耐腐蚀性能的危害。对比6061铝合金、封孔涂层、未封孔涂层的动电位极化曲线可知,腐蚀电流密度:6061铝合金>未封孔涂层>封孔涂层;腐蚀电位:封孔涂层>未封孔涂层>6061铝合金。说明非晶合金材料本身具有更高的耐腐蚀性能,这得益于非晶相的均匀性和纳米晶的高钝化活性,另外涂层封孔后降低了缺陷处腐蚀介质的接触,进一步提升了涂层的耐腐蚀性能。对比6061铝合金、封孔涂层、未封孔涂层在不同浸泡腐蚀时间的交流阻抗谱图可知:随着侵蚀时间的增加,试样的阻抗均表现为先迅速降低随后平缓;封孔样品初期的阻抗明显高于6061铝合金,说明封孔对于样品初期的耐腐蚀性能提高明显,但由于封孔深度受限,长期侵蚀条件下,封孔处理的作用有所减弱;根据盐雾腐蚀结果,可以更直观地说明封孔涂层在短时间（200 h内）腐蚀条件下,比6061铝合金更优异的耐腐蚀性能。结合SEM形貌分析和XPS腐蚀产物分析可知:由于涂层中具有较低腐蚀电位的晶体相容易集中到孔隙附近,因此孔隙处更容易腐蚀,主要以孔蚀为主;涂层中的无缺陷区域,由于非晶相的均匀性以及纳米晶的高活性,耐腐蚀性能提高,其腐蚀形式多以开裂为主;另外,涂层中的Ti在腐蚀过程中可以通过Al3+空位扩散到涂层外层,提高钝化膜的稳定性并参与腐蚀反应。
于佳蕊[3]（2021）在《Cu-20Ni-20Co块体合金显微组织及腐蚀性能研究》文中指出纳米材料因具有独特的小尺寸效应、表面与界面效应以及量子尺寸效应等使其呈现出许多独特的物理和化学性能而成为研究热点之一。金属纳米材料作为纳米材料的一个重要分支,近年也受到广泛关注。纳米金属材料在应用之前首先应解决其化学稳定性问题,目前有关纳米金属材料的腐蚀性能研究主要集中在纳米涂层上,而对块合金腐蚀性能的研究较少。因此探讨不同方法制备的显微组织不同的块体合金的高温和常温腐蚀性能具有重要的理论和实际意义。本文采用机械合金化（MA）法制备了Cu-20Ni-20Co合金粉末,通过真空热压技术制备了纳米晶Cu-20Ni-20Co块体合金,利用XRD和SEM表征了其显微组织结构,并与粉末冶金法（PM）制备的常规尺寸Cu-20Ni-20Co合金对比,研究了它们的腐蚀性能以及晶粒细化对其腐蚀性能的影响。研究结果如下（1）常规尺寸的Cu-20Ni-20Co（PM）和纳米尺寸的Cu-20Ni-20Co（MA）块体合金的致密度分别为99.2%和98.6%;纳米晶Cu-20Ni-20Co（MA）合金粉末和块体合金的晶粒尺寸分别为16.8和25.5 nm,热压后晶粒有所长大,但仍在纳米范围内;两种Cu-20Ni-20Co合金均由富Cu的α相和富Co的β相组成,合金基体由富Cu的α相组成,而富Co的β相以岛状物和网状物分布在合金基体上。纳米晶Cu-20Ni-20Co合金显微组织远比常规尺寸Cu-20Ni-20Co（PM）合金均匀;（2）Cu-20Ni-20Co（PM）和Cu-20Ni-20Co（MA）合金在600-700℃、0.1MPa纯氧气下的氧化动力学均偏离抛物线规律,且氧化速率均随温度升高而逐渐变大。Cu-20Ni-20Co（PM）合金的外氧化膜主要为亮色的Cu的氧化物,但含少量暗色Co和Ni的氧化物,外氧化膜与内层氧化膜剥离,内层主要是Co的氧化物,含有少量Ni的氧化物,并伴有Co的内氧化形成。Cu-20Ni-20Co（MA）的外氧化膜主要由亮色的Cu的氧化物和暗色Co和Ni的氧化物组成,没有发生Co的内氧化,纳米化后实现了Co由内氧化向外氧化的转变;（3）在NaCl溶液中,随着溶液浓度的增加,Cu-20Ni-20Co（PM）和Cu-20Ni-20Co（MA）合金的腐蚀速度均逐渐加快;在相同浓度下,Cu-20Ni-20Co（MA）合金的腐蚀电流密度比Cu-20Ni-20Co（PM）合金大,电荷传递电阻值和平均活化能值比Cu-20Ni-20Co（PM）合金低。可见纳米化后,Cu-20Ni-20Co合金的腐蚀速度加快,耐蚀性能下降。在极化条件下,Cu-20Ni-20Co（PM）和Cu-20Ni-20Co（MA）合金均产生了钝化现象,交流阻抗谱有单容抗弧组成且无扩散尾,电化学反应控制腐蚀速度。
张泽荣[4]（2021）在《MAX相Cr2AlC陶瓷及其非晶/纳米晶涂层在3.5 wt.% NaCl溶液中的电化学腐蚀行为》文中指出MAX相（即Mn+1AXn,其中“M”是指早期过渡族金属元素,“A”主要包含ⅢA和ⅣA族元素;而“X”是指C或者N元素,并且n=1,2,3…）是一类三元层状化合物。因其独特的键合特征以及层状结构使得MAX相兼具金属和陶瓷的性能,包括良好的导电和导热性、可加工性、较高的强度和弹性模量以及良好的化学稳定性等,作为结构/功能一体化材料具有广阔的应用前景。其中,譬如Ti2AlC、Ti3AlC2和Cr2AlC等MAX相具有优异的抗高温氧化和热腐蚀性能,作为高温防护涂层已经受到广泛关注。同时,已有的研究工作表明,MAX相还具有优异的耐水溶液腐蚀性能。但是截至目前,这部分工作仍不够系统深入,大多数研究停留在耐蚀性能的测试上,而涉及钝化膜的种类与形成机制等微观耐蚀机理的研究却比较少,特别是关于MAX相涂层耐水溶液腐蚀性能的研究就相对更少了。MAX相中同时包含有离子键、共价键以及金属键,甚至同一元素因占据的晶格位置不同而呈现不同的键合状态。此外,MAX相还具有纳米层状结构,这些都是其有别于常规陶瓷或者金属的特征。另一方面,在制备MAX相涂层的过程中,常常可以获得同成分的非晶态M-A-X涂层。基于此,本论文重点以一种典型的MAX相Cr2AlC为研究对象,探究了 Cr2AlC块体材料及其非晶/纳米晶涂层在3.5 wt.%NaCl溶液中的耐蚀性能。研究对于深入了解材料结构（纳米层状和非晶态等）和成分与其耐蚀性能之间的内在关系具有理论意义,同时对促进MAX相作为耐蚀防护涂层的应用奠定基础。论文获得的主要结论如下:Cr2AlC块体材料在3.5 wt.%NaCl溶液中开路电位下浸泡时,Cr2AlC中Al容易受到侵蚀而从层间迁出直接进入溶液中。而在电化学极化条件,基体中迁出的Al和电解液之间形成的富含Al和O的反应产物更多地沉淀在了在材料表面。原因是,一方面Cr2AlC中的Al处于层间弱结合而容易被侵蚀;另一方面,基体中Al化学活性高而且亲氧能力强容易与电解液反应生成腐蚀产物。对比研究了Cr2AlC-xAl2O3（x=6.1 wt.%和 15.2wt.%）复合材料在 3.5 wt.%NaCl 溶液中的腐蚀行为。结果表明,引入的第二相Al2O3颗粒倾向于分布在Cr2AlC基体的晶界位置,在一定程度上能够阻挡电解液的渗入,降低阳极溶解速率,使得Cr2AlC-Al2O3复合材料的耐蚀性较Cr2AlC有所提高。利用磁控溅射技术并采用Cr-Al-C复合物单靶在多晶YSZ（氧化钇稳定的氧化锆）基体上室温沉积了非晶态Cr-Al-C涂层,其成分近似符合原子比Cr:Al:(C=2:1:1。通过后续在Ar气氛中500℃～700℃下退火,沉积态非晶涂层经历了从完全的非晶态到部分晶化的（Cr,Al）2Cx固溶体,再到晶态Cr2AlC的相转变过程。对比非晶涂层、部分晶化涂层以及晶态Cr2AlC涂层在3.5 wt.%NaCl溶液中的腐蚀行为可知,各涂层均表现出钝化行为,且钝化膜均呈现为p型半导体特性。其中非晶涂层具有最低的腐蚀电流密度和钝化电流密度,表现出最好的耐蚀性,这是因为其钝化膜中含有最高含量的Cr2O3;完全晶化的Cr2AlC涂层的耐蚀性能与非晶态涂层较为接近,但是要略差一些;而部分晶化涂层因其内部结构不均匀以及钝化膜中Cr2O3含量最低而表现出了最差的耐蚀性能。通过将Ti元素引入非晶态Cr-Al-C涂层中,制备出不同成分的（Cr,Ti）-Al-C涂层,且各涂层成分符合原子比（Cr1-x+Tix）:Al:C=2:1:1,其中x=0.10-1.0。发现当x≤0.35时,沉积态涂层仍保持为完全的非晶态;但随着Ti含量继续增加,x≥0.50后,涂层内部开始出现纳米晶,形成以Cr和Al固溶在TiC中Ti金属格点的（Ti,Cr,Al）C固溶体。因此,Ti元素起到了促进Cr-Al-C涂层晶化的作用。各涂层在3.5 wt.%NaCl溶液中的电化学测试结果表明,随着涂层中Ti含量提高,涂层的钝化电流密度有所上升。这主要是因为Ti元素会诱导涂层晶化,从而降低涂层内部结构的均匀性;同时,Ti含量增加也会使得钝化膜中Cr含量降低,导致涂层钝化能力下降。另一方面,Ti含量的提高可以显着降低涂层在过钝化电位区间的电流密度,这是因为在过钝化电位下稳定的Cr（Ⅲ）氧化物会转化为可溶性的Cr（Ⅴ）氧化物,而TiO2钝化膜依然可以稳定存在从而保护基体。利用EPMA测量了 Ti3SiC2-Ti3AlC2扩散偶在1100℃～1400℃下热处理后互扩散区内元素的深度分布。结果表明仅Si和Al在Ti3SiC2/Ti3AlC2界面处发生了互扩散。采用Boltzmann-Matano方法和Sauer-Freise方法计算了 Si和Al的互扩散系数。计算结果表明:在整个实验温度范围内,互扩散系数处于10-13～10-11 m2/s量级,Matano面处（≈Ti3Si0.5Al0.5C2）对应的互扩散激活能为246kJ/mol。此外,两种计算方法均表明:在1100℃～1300℃温度下,互扩散系数随着Si含量的增加而单调降低;而在1400℃下,互扩散系数不再随着Si含量单调变化,这可能与Ti3AlC2一侧形成了杂质相Ti5Si3和大量孔洞有关。
贾逸轩[5]（2021）在《低膨胀纳米晶金属陶瓷涂层的制备、结构和高温氧化机理研究》文中研究表明随着航空发动机不断向着高流量比、高推重比、高进口温度的方向发展,通常需要在涡轮叶片表面施加热障涂层以抵抗燃烧室内持续增加的温度与压力。热障涂层主要由高温合金基体、金属粘结层、热生长形成的氧化膜和陶瓷隔热面层组成。通常以MCrAlY或者β-NiPtAl为代表的金属粘结层由于与其表面热生长形成的α-Al2O3膜热膨胀系数差异较大,因此在冷热循环的过程中,氧化膜内形成并积累较大的热应力,会使氧化膜产生开裂与剥落,进而其完整性将被破坏,失去保护性。针对这一问题,在本论文中,运用多弧离子镀设备,设计并研究了金属陶瓷涂层。主要是在涂层制备的过程中掺入热膨胀系数值较低的陶瓷相颗粒,使得涂层与氧化膜之间的热膨胀系数不匹配程度降低,以至于氧化膜内产生的应力减少,涂层的抗高温氧化性能得以提高。本论文运用多弧离子镀设备与NiCrAlY靶材,在K417镍基高温合金表面制备金属陶瓷涂层,对其演变过程与退化方式进行探究。同时从成分改性与结构优化这两个方面,研究并讨论了提升金属陶瓷涂层抗高温氧化性能的方法,为发展一种热障涂层体系中的新型金属陶瓷粘结层而提供理论依据和技术基础。本论文主要取得了如下研究结果:1.研究了掺杂氧对低膨胀Ni+CrAlYN金属陶瓷涂层的结构和性能的影响。在Ni+CrAlYN金属陶瓷涂层中掺杂一定量的氧进而得到的Ni+CrAlYNO金属陶瓷涂层。随着掺杂氧含量的不断增加,涂层内部的晶粒尺寸也不断细化。在氧化的过程中,内部的AlN颗粒将会作为Al源,通过4AlN+302→2Al2O3+2N2（gas）反应来维持氧化膜的生长。在1000℃恒温氧化500 h后,Ni+CrAlYN金属陶瓷涂层已几乎退化为金属涂层,且在氧化膜内部也发现了 Ti、Mo、Co等基体元素的夹杂;而Ni+CrAlYNO金属陶瓷涂层凭借在晶界处弥散分布的氧化物颗粒抑制了金属陶瓷涂层的退化,内部依旧存在丰富的AlN颗粒,同时表面形成的氧化膜也较为纯净。因此,掺杂氧之后,涂层的抗氧化性得到了提升。此外,当通入涂层内的氧流量为20 sccm时,涂层的硬度为9.5 GPa,同NiCrAlY涂层和Ni+CrAlYN涂层相关研究结果对比,可知其硬度与耐磨性皆得到了提高。2.设计并制备了 Ni+CrAlYNO/NiCrAlY双层涂层,并对其氧化机制进行了研究。低膨胀的Ni+CrAlYNO金属陶瓷外层与NiCrAlY内层所组成的双层涂层系统,在经过1000℃真空退火6 h后,外层由γ/γ’基体相及其间弥散分布的AlN、Al2O3和Y2O3颗粒组成,内层由γ’-Ni3Al与α-Cr相组成。在1000℃恒温氧化100 h后,双层涂层的氧化速率分别低于单层的NiCrAlY涂层与单层的Ni+CrAlYNO涂层,且只有双层涂层表面生成的是纯净的单一的α-Al2O3膜。双层涂层提升抗高温氧化性能的原因在于NiCrAlY底层能够在反应2AlN+3O→A12 03+2N和N+Al→AlN的作用下促进其内部的Al元素发生上坡扩散,使得TGO/涂层界面处有较高的Al含量。3.探究了氧含量对Ni+CrAlYNO/NiCrAlY双层涂层高温氧化行为的影响。依据流入Ni+CrAlYNO外层中氧的含量,将三种Ni+CrAlYNO/NiCrAlY双层涂层分别命名为N+10O,N+20O和N+30O涂层。在1000℃恒温氧化与循环氧化过后,N+30O涂层的抗氧化性能皆优于其它两种涂层。这主要在于外层的氧含量影响了涂层的退化以及Y的分布。当双层涂层内的氧含量处在一个合适水平的时候,Y将会被O以纳米尺寸的YAG颗粒的形式拖拽在涂层内部,因此减少了 Al/Y氧化物在TGO膜内的夹杂,维持了氧化膜的完整性。4.研究了阻扩散Ni+CrAlYNO/NiCrAlY双层涂层的氧化行为。通过运用一个NiCrAlY靶材,调整流入真空室内气体的不同,采用“一步法”制备得到了具有阻扩散作用的Ni+CrAlYNO/NiCrAlY双层涂层（DB+Duplex涂层）。1000℃真空退火后,在NiCrAlYO扩散障两侧分别与涂层和基体在界面生成了具有阻扩散作用的α-Al2O3膜。在1000℃恒温氧化500 h后,DB+Duplex涂层的氧化增重与Ni+CrAlYNO/NiCrAlY双层涂层相比,降低了约44%。此外,扩散障层明显抑制了涂层与基体之间的互扩散行为,且避免了 TCP相在基体处生成,提升了涂层的抗高温氧化性能。与传统制备扩散障的方法相比,此方法操作简便,同时提高了扩散障与涂层之间的清洁度。
张喆轶[6]（2021）在《Al2O3-YAG非晶涂层的结构调控和耐磨特性研究》文中研究指明高PV值条件下（P:接触压强,V:摩擦速率）材料的耐磨性能是决定航空航天动力系统、飞行器传输系统等系统相关构件服役可靠性及寿命的关键因素之一。该工况通常伴随高温、富氧和宽温域热冲击等,对材料的力学性能、导热性能和抗疲劳破坏性能等具有较高的要求。涂层技术可对相关构件提供有效防护。氧化物陶瓷涂层具有高硬度、抗氧化、耐高温、微结构稳定以及耐磨损等特性可满足上述工况的服役要求,其中Al2O3涂层是应对上述工况的典型代表。但Al2O3涂层在等离子体喷涂中易发生相变,降低涂层力学和导热性能。同时,Al2O3涂层在高PV值长时摩擦磨损中易发生疲劳破坏,降低涂层服役寿命。因而,需开发一种新型可满足上述服役工况要求的耐磨涂层。本研究结合喷涂粉体的合成,采用大气等离子体喷涂工艺制备Al2O3-YAG非晶涂层。探查了喷涂粉体的固相反应机理、非晶涂层形成机制、涂层的晶化动力学行为以及涂层在高PV值苛刻工况下的摩擦磨损行为。主要结果如下:（1）获得了一种适用于大气等离子体喷涂制备非晶涂层的Al2O3/YAG粉体。根据高温固相反应机理,将低共熔配比的Al2O3和Y2O3纳米粉采用多次逐步升温循环煅烧的方法合成了Al2O3/YAG粉体,所沉积的涂层主体为非晶,结构致密,气孔率为1.21±0.33%,维氏硬度为6.61±0.12 GPa。（2）解释了粉体的固相反应机理。喷涂粉体制备过程的固相反应机理为相界面上的化学反应速率和固相内的离子扩散速率共同控制的反应进程。反应初期离子扩散速率较快,因而反应进程为化学反应速率控制,之后随着温度的升高,化学反应速率增加,反应进程逐渐转变为受离子扩散速率控制。其中α-Al2O3的扩散模型为晶内和晶界扩散,而c-Y2O3为晶内扩散。（3）提出了热喷涂制备Al2O3-YAG非晶涂层的三要素。即Al2O3-YAG非晶涂层的制备需具备高的热焓、快的冷却速率和组成在低共熔配比的亚微米尺度组分均匀喷涂粉体三个关键条件。（4）阐明了涂层的热致晶化机制。YAG和α-Al2O3晶化过程中的形核生长机制类似,都是从初始的三维形核的体生长逐渐变为一维方向片层的增厚。不同之处在于YAG优先形核生长,且YAG形核和晶核长大过程所需打破的能垒难度相近,而α-Al2O3形核所需打破的能垒远小于晶核长大所需打破的能垒,因而在临界温度内极易形核。（5）得到了一种适用于更高PV值工况和具有抗疲劳破坏性能的Al2O3-YAG非晶涂层。Al2O3-YAG非晶涂层在更高PV值的摩擦磨损工况下呈现出一定的抗裂纹萌生与扩展的能力,初步体现出抗疲劳破坏的潜质。
卞少康[7]（2021）在《磁控溅射制备Cr基合金涂层及其耐腐蚀性能研究》文中提出铬涂层是一种综合性能优异的防腐涂层,即使在潮湿的环境中也不会被腐蚀。此外,铬涂层具有良好的装饰性能、机械性能和耐热性,十分适合用于汽车轮毂。电镀技术被认为是涂覆机械零件的最常见方法之一,但是对环境和人体都有很大危害,磁控溅射技术是一种很有吸引力的绿色环保的涂层技术,它可以通过简单的工艺控制靶材和涂层的成分,并且具有良好的再现性,这适合于涂层的大规模生产。本文使用磁控溅射技术沉积得到CrNi和CrC两种涂层。使用X射线衍射仪（XRD）、原子力显微镜（AFM）和场发射扫描电镜（SEM）对涂层结构和形貌进行表征。最后,对涂层进行电化学测试,分析涂层的耐腐蚀性能。XRD结果表明CrNi涂层中非晶结构为主并含有少量纳米晶结构,部分样品为完全非晶的结构。SEM和AFM结果表明涂层表面平整致密,粗糙度较低。对涂层进行了电化学测试。镍的添加改善了铬涂层的耐腐蚀性,当镍含量达到35 wt%时,涂层的耐腐蚀性能最佳,腐蚀电位为571 m V,腐蚀电流密度为2.238μA·cm-2,阻抗模值为90 KΩ。EIS结果表明,没有扩散过程发生,Cr65Ni35样品的钝化膜更稳定并且具有更强的耐腐蚀性。XRD结果表明CrC涂层也是非晶和纳米晶结合的结构,部分样品为完全非晶的结构。SEM和AFM结果表明涂层表面光滑致密,粗糙度较低。涂层的截面mapping图中可以看出部分元素渗入到树脂层里,从而提高了涂层的附着力,不容易脱落。通过正交试验分析,有最佳耐腐蚀性能的CrC涂层的实验参数为:氩气流量80cc/min,乙炔流量240 cc/min,靶材与衬底距离100 mm,此时腐蚀电流密度为0.1318μA·cm-2,腐蚀电位为222 m V,阻抗模值为742.5 KΩ。本文通过磁控溅射在短时间内得到银白色工艺的CrNi涂层和黑亮工艺的CrC涂层,有较强的耐腐蚀性能。CrNi涂层的厚度在140 nm左右,CrC涂层的厚度在180nm左右,制备时间较短,适应于表面防腐型轮毂的批量生产。
杨丛纲[8]（2021）在《耐高温绝缘SiO2涂层的制备及性能研究》文中提出随着国内外对散裂中子源、粒子治疗、空间效应辐照等大型科学装置需求的不断提高,对质子/重离子同步加速器高频系统也提出了更高要求:更宽的工作频带、更大的动态范围、更高的加速梯度和稳定性。软磁合金是加速器的核心材料,在使用过程中,软磁合金表面需涂覆绝缘涂层降低其高频下的涡流损耗。此外,软磁合金在冷压成形过程中产生的缺陷和位错可引起内部残余应力,造成磁滞损耗。高温（～600℃）热处理是减少残余应力的有效手段。因此,软磁合金用绝缘涂层还需满足耐高温条件。SiO2涂层是最常见的无机涂层材料,具有良好的绝缘性能。本文以溶胶-凝胶法在软磁合金基材上制备高质量SiO2涂层,系统研究了制备过程工艺参数对SiO2涂层结构与绝缘性能的影响规律。主要研究结论:（1）用小分子的盐酸、醋酸、硫酸等酸催化正硅酸乙酯（TEOS）得到的硅溶胶,研究了小分子酸催化剂对SiO2涂层成膜性能的影响规律。结果表明,小分子酸催化溶胶的成膜性不佳,易出现干裂粉化等情况,无法得到完整SiO2涂层。（2）以大分子植酸为催化剂,催化正硅酸乙酯和甲基三乙氧基硅烷（TEOS+MTES）混合液得到改性硅溶胶,并分析了植酸催化制备SiO2涂层的机制。通过提拉、镀膜、干燥及热处理后在软磁合金表面得到了表面光滑的SiO2涂层,但涂层方阻低于1010Ω/sq,绝缘性能有待提高。（3）在植酸催化TEOS+MTES制备硅溶胶基础上,加入硅烷偶联剂KH-560进一步提高硅溶胶的成膜性能,系统研究了KH-560对制备的SiO2涂层结构与性能的影响及其提高SiO2涂层性能的机理。结果表明,合理的KH-560添加量可有效提高薄膜的稳定性和成膜性。特别是当KH-560的用量为0.04 mol时,SiO2涂层质量最好,包覆样品（SiO2-0.04 KH）的耐腐蚀性和电绝缘性最佳,在100V时,表面方块电阻达2.95×1011Ω/sq。综上,本课题利用植酸催化和KH-560改性协同作用制备出高质量SiO2涂层,涂层具有良好耐高温和优异绝缘性能,可用于质子/重离子同步加速器软磁合金表面,有望加快质子/重离子同步加速器软磁合金表面绝缘涂层国产化进度。
李伟[9]（2021）在《Re改性铝化物涂层的制备和氧化行为研究》文中研究说明目前改性铝化物防护涂层在航空发动机和燃气轮机高温部件上有着广泛应用,但是其在制备和应用过程中仍存在改性元素的含量和分布难以精确控制、涂层氧化膜的过早剥落和表面褶皱等问题,需要开发新的涂层体系和制备方法以满足对改性铝化物涂层的多方位需求。本文采用电镀和电弧离子镀相结合的制备工艺,可精准控制涂层中Re、Pt等改性元素的含量和分布,并制备出三种不同Re含量的改性β-NiAl涂层、一种RePt共改性β-NiAl涂层和两种RePtY共改性β-NiAl涂层,研究了不同活性元素对氧化膜形成和生长的影响机制,分析改性元素对涂层组织结构演变和高温氧化行为的影响及作用机理,澄清多元改性元素协同作用关系。主要研究结果如下:（1）在DD26镍基单晶高温合金基体上,采用电弧离子镀沉积Al和真空热处理相结合工艺制备出Al扩散涂层,涂层由弥散分布了α-W相的β-NiAl外层和互扩散区组成。采用电镀Ni、电弧离子镀沉积Al和真空热处理相结合工艺制备出ORe-NiAl涂层,形成的涂层由β-NiAl外层、弥散分布了 α-W相的β-NiAl中间层和互扩散区组成。采用复合电镀Ni-Re层、电弧离子镀沉积Al和真空热处理相结合工艺制备出Re改性β-NiAl涂层,涂层由弥散分布γ-Re相的β-NiAl外层、弥散分布α-W相的β-NiAl中间层和互扩散区组成。通过控制电镀Ni-Re层中的Re含量制备出三种不同Re含量的改性β-NiAl涂层。1100℃氧化后的结果表明:对于1Re-NiAl涂层,通过在β-NiAl涂层中添加Re后加速了氧化膜中θ-Al2O3向α-Al2O3相转变;lRe-NiAl涂层具有最低的氧化增重和β相的退化速率;但是随着Re含量的增加,10Re-NiAl涂层的抗氧化性能反而会变差;含Re的互扩散区具有阻挡扩散的作用,可缓解涂层和高温合金基体间的Al元素和Nb元素间的互扩散;电镀Ni层,有效避免富W相在涂层外层的形成,使ORe-NiAl涂层比Al扩散涂层展现出更优异的抗氧化性能。（2）通过电镀Pt并退火处理后得到Pt扩散层。在Pt扩散层上采用复合电镀Ni-1Re（wt.%）、电弧离子镀沉积Al和真空退火的结合工艺制备出RePt共改性β-NiAl涂层,即lRe-（Ni,Pt）Al涂层。在Pt扩散层上通过电镀Ni、电弧离子镀沉积Al和真空退火的结合工艺制备出ORe-（Ni,Pt）Al涂层。在Pt扩散层上通过电弧离子镀沉积Al和真空退火的结合工艺制备出PtAl扩散涂层。涂层的氧化结果表明:添加Re对氧化过程中氧化膜的形貌、抗剥落能力以及褶皱行为都有明显改善,1Re-（Ni,Pt）Al涂层显示了最低的氧化速率和β相退化速率;PtAl涂层因表面氧化膜中NiAl2hO4的存在导致其抗氧化性能较差,而ORe-（Ni,Pt）Al涂层由于电镀Ni层的引入避免了 NiAl2O4的形成,因此显着提高了其抗氧化性能。（3）通过电镀不同厚度的Pt层、真空退火、复合电镀Ni-1Re（wt.%）、电弧离子镀沉积AlY和真空退火的工艺制备了 1Pt-NiAlReY和2Pt-NiAlReY两种RePtY共改性β-NiAl涂层。通过复合电镀Ni-lRe（wt.%）、电弧离子镀沉积AlY和真空退火的工艺制备了 OPt-NiAlReY涂层。循环氧化和恒温氧化结果表明,Pt元素可以提高涂层表面氧化膜的结合力,降低涂层的氧化速率,且随着Pt含量的增加作用效果越明显。Pt的添加抑制了 Ti等元素进入氧化膜中,还可以缓解氧化膜中孔洞的形成和长大,因此lPt-NiAlReY涂层和2Pt-NiAlReY涂层具有更好的抗氧化能力。在氧化过程中,Pt、Re和Y三种元素之间协同作用,共同提高了涂层的抗氧化性能。
许人仁[10]（2021）在《还原性气氛中Zr-Ti-B-N纳米复合涂层的制备和性能研究》文中研究指明随着当代机械加工领域的快速发展,难加工材料逐渐增多。其中钛合金材料因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等优点被广泛应用于航空航天等军事化领域。但由于其导热系数低、切削温度高等加工难点的存在,对涂层刀具提出了更高的耐热性需求。在众多涂层体系中Zr-B-N涂层因具有良好的韧性、耐磨损和高温热稳定性而备受关注,但该涂层硬度较低。为此可从减少真空室中掺杂的杂质氧元素以及向涂层中掺杂Ti元素固溶强化两方面入手对涂层性能进行优化,有望研制出更具发展前景的纳米复合涂层。为此,本文采用高功率脉冲与脉冲直流复合磁控溅射技术在还原性气氛下沉积Zr-Ti-B-N纳米复合涂层,系统研究了还原性气体氛围、反应气体流量和Ti B2靶功率对涂层物相组成、硬度以及磨损率等性能的影响机制,具体研究内容如下:向真空室中引入少量还原性气体中和残存的氧杂质,可抑制纳米晶与非晶界面处Ti-O键、B-O键的产生,减轻氧杂质对涂层纳米尺度界面的破坏。随着还原性气体H2的加入,涂层晶粒尺寸明显减小,微观结构愈加致密且柱状晶结构更为显着;硬度由14.3 GPa升高至17.6 GPa,同时涂层的抗磨损性能得到大幅提高,磨损率由4.67×10-14m3/（N·m）降低至2.05×10-14m3/（N·m）。反应气体流量的变化将影响涂层内硬质相与非晶相比例,进而对涂层内部组织结构和机械性能产生影响。利用该复合磁控溅射技术制备的Zr-Ti-B-N涂层均存在沿（001）晶面择优生长的Zr B2相衍射峰,在N2+H2流量为10 sccm时,该衍射峰最强。随着反应气体流量的增加,涂层表面晶粒生长的无序性以及团簇现象加剧,涂层内纳米晶数量增多。当反应气体流量为10 sccm时,涂层摩擦系数与磨损率最低,分别为0.83和1.63×10-14m3/（N·m）,耐磨损性能最好。向Zr-B-N涂层中加入Ti元素后,由于Ti-B离子键键能较低易被N离子优先打开形成非晶BN,使剩余的Ti离子固溶于晶格引起晶格畸变,可起到强化涂层机械性能的作用。结果表明:向涂层中加入Ti元素后,涂层结构致密度明显增加。随着Ti B2靶溅射功率的不断增加,（001）晶面Zr B2相衍射峰结晶强度迅速增加。当Ti B2靶功率为0.8 k W时,涂层硬度达到最大值25.2 GPa。摩擦性能方面:当Ti B2靶功率为1.0 k W时,涂层的摩擦系数和磨损率最低,分别为0.64和1.16×10-14m3/（N·m）,此时涂层的H/E值和H3/E*2值均达到最大,具有最佳的摩擦学性能。
二、高温合金纳米晶涂层的发展（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、高温合金纳米晶涂层的发展（论文提纲范文）
（1）刀具涂层材料的最新研究进展（论文提纲范文）
| 1 涂层材料 |
| 2 涂层组元分类 |
| 2.1 二元涂层 |
| 2.2 三元涂层 |
| 2.3 四元及多元涂层 |
| 3 涂层结构分类 |
| 3.1 单层涂层 |
| 3.2 多层涂层 |
| 3.3 纳米复合涂层 |
| 3.4 梯度涂层 |
| 4 超硬涂层 |
| 4.1 金刚石涂层 |
| 4.2 类金刚石涂层 |
| 4.3 立方氮化硼涂层 |
| 5 软涂层 |
| 6 新型硬质涂层 |
| 6.1 高熵合金涂层 |
| 6.2 含氧涂层 |
| 6.3 多元多层复合涂层 |
| 7 结语与展望 |
（2）铝基非晶涂层的制备及损伤行为研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 铝基非晶合金概述 |
| 1.3 评价铝基非晶合金的非晶形成能力 |
| 1.4 铝基非晶合金的晶化行为 |
| 1.5 铝基非晶合金的性能研究 |
| 1.6 第一性原理分子动力学 |
| 1.7 铝基非晶合金的制备 |
| 1.8 表面封孔技术 |
| 1.9 研究内容及技术路线 |
| 2 试验材料及方法 |
| 2.1 试验材料 |
| 2.2 条带样品制备 |
| 2.3 仿真分析方法 |
| 2.4 涂层样品制备 |
| 2.5 测试设备与表征分析方法 |
| 3 AlNiTi合金的第一性原理仿真计算与组分优化 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 仿真参数设置 |
| 3.3 仿真结果分析 |
| 3.4 非晶形成能力讨论 |
| 3.5 非晶合金组分优化 |
| 3.6 热力学研究 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 铝基非晶涂层的制备及摩擦学行为研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 铝基粉末的表征 |
| 4.3 涂层的表征 |
| 4.4 涂层的摩擦学行为 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 铝基非晶涂层的腐蚀行为及封孔处理的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 封孔涂层表征 |
| 5.3 动电位极化曲线 |
| 5.4 电化学阻抗谱 |
| 5.5 盐雾腐蚀 |
| 5.6 铝基非晶涂层的腐蚀行为 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（3）Cu-20Ni-20Co块体合金显微组织及腐蚀性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 纳米材料的简介及制备方法 |
| 1.1.1 纳米材料简介 |
| 1.1.2 纳米材料的制备 |
| 1.2 纳米金属的腐蚀研究现状 |
| 1.2.1 纳米金属的高温氧化性能研究现状 |
| 1.2.2 纳米金属的腐蚀电化学性能研究现状 |
| 1.3 课题研究意义及主要内容 |
| 第二章 研究方法 |
| 2.1 实验流程 |
| 2.2 实验装置 |
| 2.2.1 高温氧化实验装置 |
| 2.2.2 腐蚀电化学实验装置 |
| 第三章 Cu-20Ni-20Co块体合金显微组织研究 |
| 3.1 Cu-20Ni-20Co块体合金制备 |
| 3.1.1 不同晶粒尺寸Cu-20Ni-20Co合金粉末的制备 |
| 3.1.2 不同晶粒尺寸Cu-20Ni-20Co块体合金的制备 |
| 3.2 Cu-20Ni-20Co合金显微组织研究 |
| 3.2.1 Cu-20Ni-20Co块体合金显微组织表征方法 |
| 3.2.2 Cu-20Ni-20Co合金的晶体结构 |
| 3.3 小结 |
| 第四章 Cu-20Ni-20Co块体合金在NaCl溶液中的腐蚀电化学性能研究 |
| 4.1 开路电位 |
| 4.2 极化曲线 |
| 4.3 平均活化能测试 |
| 4.4 电化学阻抗谱 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 Cu-20Ni-20Co合金在600-700℃、0.1MPa纯氧气中的高温氧化性能研究 |
| 5.1 高温氧化动力学 |
| 5.2 氧化膜结构 |
| 5.3 讨论 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 总结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
| 攻读硕士期间发表的学术论文及其他研究成果 |
（4）MAX相Cr2AlC陶瓷及其非晶/纳米晶涂层在3.5 wt.% NaCl溶液中的电化学腐蚀行为（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 MAX相简介 |
| 1.1.1 MAX相组成与晶体结构 |
| 1.1.2 MAX相的制备 |
| 1.1.3 MAX相的基本性能 |
| 1.1.4 MAX相的改性 |
| 1.2 MAX相耐电化学腐蚀性能 |
| 1.2.1 电化学腐蚀测试方法 |
| 1.2.2 电化学腐蚀行为 |
| 1.2.3 钝化膜生长与氯离子作用机制 |
| 1.3 MAX相涂层的耐蚀性能 |
| 1.3.1 MAX相涂层的制备 |
| 1.3.2 涂层的成分与晶体结构 |
| 1.3.3 涂层的耐蚀性能 |
| 1.4 非晶态与纳米晶MAX相涂层 |
| 1.4.1 非晶和纳米晶碳化物涂层 |
| 1.4.2 非晶态M-A-X涂层 |
| 1.4.3 非晶态M-A-X涂层耐蚀性及其影响因素 |
| 1.5 本文研究目的、意义及内容 |
| 第2章 Cr_2AlC及Cr_2AlC-Al_2O3复合材料在3.5 wt.%NaCl水溶液中的腐蚀行为 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验方法 |
| 2.2.1 材料制备 |
| 2.2.2 成分和微观结构的表征 |
| 2.2.3 电化学性能测试 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 材料的相组成和微观结构 |
| 2.3.2 动电位极化测试 |
| 2.3.3 电化学阻抗谱分析 |
| 2.3.4 恒电位极化后样品表面形貌 |
| 2.3.5 腐蚀机制 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 非晶态Cr-Al-C涂层的腐蚀行为及后续退火处理的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.2.1 Cr-Al-C涂层的制备 |
| 3.2.2 Cr-Al-C涂层的表征方法 |
| 3.2.3 电化学性能测试 |
| 3.2.4 XPS表面分析 |
| 3.3 实验结果 |
| 3.3.1 沉积态Cr-Al-C涂层的表征 |
| 3.3.2 退火后涂层的相组成 |
| 3.3.3 退火后涂层的微观结构 |
| 3.3.4 动电位极化测试 |
| 3.3.5 恒电位极化测试 |
| 3.3.6 钝化膜成分及半导体特性 |
| 3.4 分析与讨论 |
| 3.4.1 Cr-Al-C涂层晶化机制 |
| 3.4.2 涂层表面钝化膜形成机制 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 (Cr,Ti)-Al-C涂层中Ti含量对其晶化和耐蚀性能的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.2.1 (Cr,Ti)-Al-C涂层的制备 |
| 4.2.2 (Cr,Ti)-Al-C涂层的表征方法 |
| 4.2.3 电化学测试 |
| 4.2.4 XPS表面分析 |
| 4.3 实验结果 |
| 4.3.1 沉积态(Cr,Ti)-Al-C涂层的表征 |
| 4.3.2 动电位极化测试 |
| 4.3.3 恒电位极化测试 |
| 4.3.4 钝化膜成分 |
| 4.3.5 钝化膜半导体特性 |
| 4.4 分析与讨论 |
| 4.4.1 (Cr,Ti)-Al-C非晶与纳米晶涂层的形成 |
| 4.4.2 钝化膜性能与Ti元素作用机制 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 Si和Al在Ti_3SiC_2-Ti_3AlC_2体系中1100℃～1400℃下的互扩散系数 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验方法 |
| 5.2.1 扩散偶的制备 |
| 5.2.2 互扩散界面的表征方法 |
| 5.2.3 互扩散系数计算方法 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 互扩散区浓度分布 |
| 5.3.2 互扩散区相组成与微观形貌 |
| 5.3.3 互扩散系数计算 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其它研究成果 |
（5）低膨胀纳米晶金属陶瓷涂层的制备、结构和高温氧化机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 金属高温氧化 |
| 1.3 高温防护涂层的研究进展 |
| 1.3.1 高温防护涂层的分类 |
| 1.3.2 高温防护涂层存在的问题 |
| 1.4 金属陶瓷涂层 |
| 1.5 本论文研究的目的与内容 |
| 1.5.1 研究目的 |
| 1.5.2 研究内容 |
| 第2章 实验材料及分析方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基体材料 |
| 2.3 涂层制备 |
| 2.4 真空退火实验 |
| 2.5 高温测试表征 |
| 2.5.1 间断氧化实验 |
| 2.5.2 循环氧化实验 |
| 2.6 硬度及摩擦磨损测试表征 |
| 2.7 实验分析方法 |
| 2.7.1 扫描电子显微镜(SEM)与能谱仪(EDS) |
| 2.7.2 透射电子显微镜(TEM) |
| 2.7.3 X射线衍射分析仪(XRD) |
| 2.7.4 X射线光电子能谱(XPS) |
| 2.7.5 电子探针分析仪(EPMA) |
| 2.7.6 光激发荧光光谱(PLPS) |
| 2.7.7 三维表面轮廓仪 |
| 第3章 掺杂氧对低膨胀Ni+CrAlYN金属陶瓷涂层的结构和性能的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.3 涂层的原始组织及结构 |
| 3.4 高温氧化实验 |
| 3.4.1 氧化动力学 |
| 3.4.2 氧化产物和微观形貌 |
| 3.5 摩擦磨损性能测试 |
| 3.6 分析与讨论 |
| 3.7 小结 |
| 第4章 Ni+CrAlYNO/NiCrAlY双层涂层的设计、制备及高温氧化机制研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.3 涂层的制备态、退火态的组织结构 |
| 4.4 高温氧化实验 |
| 4.4.1 氧化动力学 |
| 4.4.2 氧化产物和微观形貌 |
| 4.5 分析与讨论 |
| 4.5.1 NiCrAlY涂层的氧化机制 |
| 4.5.2 Ni+CrAlYNO金属陶瓷涂层的氧化机制 |
| 4.5.3 Ni+CrAlYNO/NiCrAlY双层涂层的氧化机制 |
| 4.5.4 NiCrAlY涂层、Ni+CrAlYNO涂层以及Ni+CrAlYNO/NiCrAlY双层涂层的比较 |
| 4.6 小结 |
| 第5章 氧含量对Ni+CrAlYNO/NiCrAlY双层涂层高温氧化行为的探究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验方法 |
| 5.3 涂层的原始、退火组织成分 |
| 5.4 间断氧化实验 |
| 5.4.1 氧化动力学 |
| 5.4.2 氧化产物和微观形貌 |
| 5.5 循环氧化实验 |
| 5.5.1 氧化动力学 |
| 5.5.2 氧化产物和微观形貌 |
| 5.6 分析与讨论 |
| 5.6.1 氧含量对钇的作用 |
| 5.6.2 氧含量对Ni+CrAlYNO/NiCrAlY双层涂层退化的作用 |
| 5.7 小结 |
| 第6章 阻扩散Ni+CrAlYNO/NiCrAlY双层涂层的高温氧化行为的探究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验方法 |
| 6.3 涂层的原始、退火组织成分 |
| 6.4 高温氧化实验 |
| 6.4.1 氧化动力学 |
| 6.4.2 氧化产物和微观形貌 |
| 6.5 分析与讨论 |
| 6.5.1 涂层与基体之间的元素互扩散 |
| 6.5.2 NiCrAlYO扩散障的组织演变 |
| 6.6 小结 |
| 第7章 总结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（6）Al2O3-YAG非晶涂层的结构调控和耐磨特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.1.1 磨损的研究方法 |
| 1.1.2 磨损机理 |
| 1.2 耐磨涂层制备技术 |
| 1.3 常见耐磨涂层简介 |
| 1.3.1 金属/合金涂层 |
| 1.3.2 陶瓷涂层 |
| 1.4 无机非晶涂层概述 |
| 1.4.1 非晶的形成 |
| 1.4.2 非晶合金概述 |
| 1.4.3 非晶陶瓷涂层简述 |
| 1.5 选题意义与主要内容 |
| 1.5.1 选题意义 |
| 1.5.2 主要研究内容 |
| 第2章 实验原料与测试表征 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验原料 |
| 2.3 纳米粉的喷雾造粒 |
| 2.4 热处理设备 |
| 2.5 喷涂设备 |
| 2.6 粉体和涂层的性能表征 |
| 2.6.1 物相分析 |
| 2.6.2 微观形貌和结构分析 |
| 2.6.3 力学性能分析 |
| 2.6.4 热分析 |
| 2.6.5 涂层耐磨性能分析 |
| 第3章 Al_2O_3/YAG粉体的制备和沉积性能 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 纳米粉体的喷雾造粒 |
| 3.3 造粒粉体的高温热处理 |
| 3.4 造粒粉体的差热分析 |
| 3.5 粉体的固相反应机理 |
| 3.6 粉体工艺优化和沉积性能 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 Al_2O_3-YAG涂层的非晶形成机制和晶化行为 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 喷涂态Al_2O_3-YAG涂层的物相组成和微观结构 |
| 4.3 Al_2O_3-YAG涂层的非晶形成机制 |
| 4.4 Al_2O_3-YAG非晶涂层的晶化动力学行为 |
| 4.4.1 DSC分析 |
| 4.4.2 Al_2O_3-YAG非晶涂层特征温度与升温速率的Losocka关系 |
| 4.4.3 Al_2O_3-YAG非晶涂层特征温度对应的活化能 |
| 4.4.4 Al_2O_3-YAG非晶涂层的非等温晶化机理 |
| 4.4.5 Al_2O_3-YAG非晶涂层的的动力学脆性 |
| 4.4.6 Al_2O_3-YAG非晶涂层热处理后的微结构演变 |
| 4.4.7 Al_2O_3-YAG非晶涂层的晶化动力学行为 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 Al_2O_3-YAG非晶涂层的耐磨特性研究 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 涂层的耐磨性能 |
| 5.3 涂层的磨损机理 |
| 5.3.1 Al_2O_3-YAG非晶涂层的磨损机理 |
| 5.3.2 Al_2O_3涂层的磨损机理 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（7）磁控溅射制备Cr基合金涂层及其耐腐蚀性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 涂层的发展概况 |
| 1.2.1 耐磨及表面防护涂层 |
| 1.2.2 非晶和纳米晶涂层 |
| 1.2.3 涂层制备技术 |
| 1.3 涂层的物理气相沉积 |
| 1.3.1 气体放电现象与等离子体 |
| 1.3.2 物质的溅射现象 |
| 1.3.3 溅射沉积装置 |
| 1.3.4 磁控溅射 |
| 1.4 Cr基合金涂层的研究现状 |
| 1.4.1 铬镍合金涂层的研究现状 |
| 1.4.2 铬碳合金涂层的研究现状 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第2章 实验仪器及研究方法 |
| 2.1 实验所需药品及仪器 |
| 2.1.1 实验药品 |
| 2.1.2 实验仪器与设备 |
| 2.2 铬镍涂层的制备 |
| 2.2.1 实验方案的确定 |
| 2.2.2 涂层制备过程 |
| 2.3 铬碳涂层的制备 |
| 2.3.1 实验方案的确定 |
| 2.3.2 涂层制备过程 |
| 2.4 样品形貌与结构表征 |
| 2.4.1 X射线衍射仪(XRD) |
| 2.4.2 扫描电子显微镜(SEM) |
| 2.4.3 能谱仪(EDS) |
| 2.4.4 X射线光电子能谱(XPS) |
| 2.4.5 色差仪 |
| 2.4.6 台阶仪 |
| 2.4.7 原子力显微镜(AFM) |
| 2.5 电化学腐蚀性能测试 |
| 2.5.1 Tafel极化曲线测试 |
| 2.5.2 电化学阻抗测试 |
| 第3章 CrNi合金涂层制备与表征 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 不同比例铬镍涂层的表面形貌及成分表征 |
| 3.3 不同比例铬镍涂层的XRD表征 |
| 3.4 不同比例铬镍涂层的色差结果分析 |
| 3.5 不同比例铬镍涂层的表面粗糙度表征 |
| 3.6 不同比例铬镍涂层浸泡后的OCP结果分析 |
| 3.7 不同比例铬镍涂层Tafel曲线表征 |
| 3.8 不同比例铬镍涂层的EIS结果分析 |
| 3.9 本章小结 |
| 第4章 CrC合金涂层制备与表征 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 正交试验结果分析 |
| 4.3 CrC涂层的XRD表征 |
| 4.4 CrC涂层的形貌及成分表征 |
| 4.4.1 CrC涂层的表面形貌及成分表征 |
| 4.4.2 CrC涂层的截面形貌及成分表征 |
| 4.5 CrC涂层的表面粗糙度表征 |
| 4.6 CrC涂层的色差结果分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
（8）耐高温绝缘SiO2涂层的制备及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景和意义 |
| 1.2 软磁材料概述 |
| 1.2.1 非晶合金材料的研究 |
| 1.2.2 纳米晶合金材料 |
| 1.3 耐高温绝缘SiO_2涂层概述 |
| 1.3.1 SiO_2涂层制备方法 |
| 1.3.2 SiO_2涂层性能 |
| 1.3.3 SiO_2涂层表征 |
| 1.4 主要研究目标和研究内容 |
| 1.4.1 研究目标 |
| 1.4.2 本论文的研究内容 |
| 1.4.3 技术路线 |
| 第2章 植酸催化SiO_2涂层的制备及性能研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 小分子酸催化SiO_2涂层研究 |
| 2.2.1 实验部分 |
| 2.2.2 小分子酸催化Si O_2涂层表面形貌分析 |
| 2.2.3 小结 |
| 2.3 植酸催化制备SiO_2涂层研究 |
| 2.3.1 实验部分 |
| 2.3.2 植酸催化SiO_2涂层表面形貌分析 |
| 2.3.3 植酸催化SiO_2涂层成分组成分析 |
| 2.3.4 植酸催化SiO_2涂层机理分析 |
| 2.3.5 植酸催化SiO_2涂层电学性能分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 KH-560 改性SiO_2涂层的制备及性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 TEOS用量对改性SiO_2涂层影响研究 |
| 3.2.1 实验部分 |
| 3.2.2 TEOS用量对改性SiO_2涂层表面形貌影响分析 |
| 3.2.3 TEOS用量对改性SiO_2涂层成分组成影响分析 |
| 3.2.4 TEOS用量对改性SiO_2涂层电学性能影响分析 |
| 3.3 KH-560 用量对改性SiO_2涂层影响研究 |
| 3.3.1 实验部分 |
| 3.3.2 KH-560 用量对改性SiO_2涂层成分组成影响分析 |
| 3.3.3 KH-560 用量对改性SiO_2涂层表面形貌影响分析 |
| 3.3.4 KH-560 用量对改性SiO_2涂层电化学性能影响分析 |
| 3.3.5 KH-560 改性SiO_2涂层机理分析 |
| 3.3.6 KH-560 用量对改性SiO_2涂层电学性能影响分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 全文总结与展望 |
| 4.1 主要结论 |
| 4.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（9）Re改性铝化物涂层的制备和氧化行为研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 高温防护涂层的发展 |
| 1.2.1 简单铝化物涂层 |
| 1.2.2 改性铝化物涂层 |
| 1.2.3 MCrAlY涂层 |
| 1.2.4 热障涂层 |
| 1.3 梯度MCrAlY涂层 |
| 1.4 铝化物涂层及其梯度MCrAlY涂层的制备方法 |
| 1.4.1 铝化物涂层的传统制备方法 |
| 1.4.2 铝化物涂层的先进制备方法 |
| 1.4.3 梯度MCrAlY涂层制备方法 |
| 1.5 Re在高温合金及其防护涂层中的应用 |
| 1.5.1 Re在高温合金中的应用 |
| 1.5.2 Re改性β-NiAl涂层及其合金 |
| 1.5.3 Re改性MCrAlY涂层 |
| 1.5.4 Re基扩散障 |
| 1.6 本文研究目的和研究内容 |
| 1.6.1 研究目的 |
| 1.6.2 研究内容 |
| 第2章 实验方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.2 涂层制备 |
| 2.2.1 电镀Pt工艺 |
| 2.2.2 Ni-Re复合电镀 |
| 2.2.3 电弧离子镀工艺 |
| 2.2.4 Re改性β-NiAl涂层的制备 |
| 2.2.5 RePt共改性β-NiAl涂层的制备 |
| 2.2.6 RePtY共改性β-NiAl涂层的制备 |
| 2.3 涂层高温防护性能实验 |
| 2.3.1 恒温氧化实验 |
| 2.3.2 循环氧化实验 |
| 2.4 涂层的组织结构分析 |
| 2.4.1 物相分析 |
| 2.4.2 形貌及元素分析 |
| 2.4.3 氧化后涂层表面三维形貌及粗糙度分析 |
| 2.5. 显微硬度和弹性模量分析 |
| 第3章 Re改性β-NiAl涂层的组织结构和氧化行为 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 涂层组织和相结构 |
| 3.3 1100℃循环氧化行为 |
| 3.3.1 涂层的循环氧化动力学曲线 |
| 3.3.2 涂层循环氧化50次后的形貌和氧化产物 |
| 3.3.3 涂层循环氧化200次后的形貌和氧化产物 |
| 3.4 1100℃恒温氧化行为 |
| 3.4.1 涂层的恒温氧化动力学曲线 |
| 3.4.2 涂层的恒温氧化产物及形貌 |
| 3.5 分析与讨论 |
| 3.5.1 涂层形成机制 |
| 3.5.2 涂层的初期氧化 |
| 3.5.3 涂层和基体间的互扩散行为 |
| 3.5.4 涂层的氧化机制 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 RePt共改性β-NiAl涂层的组织结构和氧化行为 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 涂层组织和相结构 |
| 4.3 1150℃循环氧化行为 |
| 4.3.1 涂层的循环氧化动力学曲线 |
| 4.3.2 涂层循环氧化5次后的形貌和氧化产物 |
| 4.3.3 涂层循环氧化100次后的形貌和氧化产物 |
| 4.4 1150℃循环氧化行为分析与讨论 |
| 4.4.1 三种涂层的氧化过程 |
| 4.4.2 Ni/Re对氧化膜的剥落作用 |
| 4.4.3 三种涂层中大空洞形成机制 |
| 4.5 1100℃恒温氧化行为 |
| 4.5.1 涂层的恒温氧化动力学曲线 |
| 4.5.2 涂层恒温氧化10h后的形貌和氧化产物 |
| 4.5.3 涂层恒温氧化300h后的形貌和氧化产物 |
| 4.6 1100℃恒温氧化行为分析与讨论 |
| 4.6.1 Re对氧化速率的作用机制 |
| 4.6.2 Re对TGO形貌的作用 |
| 4.6.3 Re对TGO抗剥落和褶皱行为的作用 |
| 4.6.4 PtAl扩散涂层的氧化机制 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 RePtY共改性β-NiAl涂层的组织结构和氧化行为 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 涂层组织和相结构 |
| 5.3 1150℃循环氧化行为 |
| 5.3.1 涂层的循环氧化动力学曲线 |
| 5.3.2 涂层循环氧化5次后的形貌和氧化产物 |
| 5.3.3 涂层循环氧化90次后的形貌和氧化产物 |
| 5.4 1100℃恒温氧化行为 |
| 5.4.1 涂层的恒温氧化动力学曲线 |
| 5.4.2 涂层恒温氧化30h后的形貌和氧化产物 |
| 5.4.3 涂层恒温氧化200h后的形貌和氧化产物 |
| 5.5 分析与讨论 |
| 5.5.1 Pt对氧化速率和涂层退化的作用 |
| 5.5.2 Pt对涂层表面氧化膜的形貌和剥落影响 |
| 5.5.3 Pt、Re和Y的协同作用机制 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 全文总结 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（10）还原性气氛中Zr-Ti-B-N纳米复合涂层的制备和性能研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 硬质涂层制备技术 |
| 1.2.1 物理气相沉积技术 |
| 1.2.2 复合高功率脉冲磁控溅射技术 |
| 1.3 过渡族金属硼化物涂层研究现状 |
| 1.3.1 二元金属硼化物涂层研究现状 |
| 1.3.2 ZrB_2基硼氮化物涂层研究现状 |
| 1.4 本课题主要研究内容 |
| 第2章 实验方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.1.1 基体材料 |
| 2.1.2 靶材与气体 |
| 2.2 涂层的制备 |
| 2.2.1 Hi PIMS/Pulsed DC溅射系统 |
| 2.2.2 制备工艺 |
| 2.2.3 技术路线 |
| 2.3 涂层的显微结构分析 |
| 2.3.1 沉积速率 |
| 2.3.2 微观形貌与涂层成分 |
| 2.3.3 物相组成 |
| 2.4 涂层的力学性能分析 |
| 2.4.1 硬度与弹性模量 |
| 2.4.2 膜/基结合力 |
| 2.4.3 残余应力 |
| 2.5 涂层的摩擦学性能分析 |
| 2.5.1 摩擦系数 |
| 2.5.2 磨损率与磨痕形貌 |
| 第3章 还原性气体氛围对Zr-Ti-B-N涂层结构和性能的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 涂层制备 |
| 3.3 结果与分析 |
| 3.3.1 元素成分 |
| 3.3.2 沉积速率 |
| 3.3.3 物相组成 |
| 3.3.4 微观形貌 |
| 3.3.5 硬度与弹性模量 |
| 3.3.6 膜/基结合力 |
| 3.3.7 摩擦磨损 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 反应气体流量对Zr-Ti-B-N涂层结构和性能的影响 |
| 4.1 涂层制备 |
| 4.2 结果与分析 |
| 4.2.1 沉积速率 |
| 4.2.2 物相组成 |
| 4.2.3 微观形貌 |
| 4.2.4 硬度与弹性模量 |
| 4.2.5 残余应力 |
| 4.2.6 膜/基结合力 |
| 4.2.7 平均摩擦系数 |
| 4.2.8 磨痕形貌与磨损率 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 Ti B_2 靶功率对Zr-Ti-B-N涂层结构和性能的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 涂层制备 |
| 5.3 结果与分析 |
| 5.3.1 沉积速率 |
| 5.3.2 物相组成 |
| 5.3.3 微观形貌 |
| 5.3.4 硬度与弹性模量 |
| 5.3.5 残余应力 |
| 5.3.6 膜/基结合力 |
| 5.3.7 划痕形貌 |
| 5.3.8 磨痕形貌 |
| 5.3.9 摩擦系数与磨损率 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 申请硕士学位期间的研究成果及发表的学术论文 |
四、高温合金纳米晶涂层的发展（论文参考文献）
- [1]刀具涂层材料的最新研究进展[J]. 范其香,林静,王铁钢. 表面技术, 2022
- [2]铝基非晶涂层的制备及损伤行为研究[D]. 周志丹. 中国矿业大学, 2021(02)
- [3]Cu-20Ni-20Co块体合金显微组织及腐蚀性能研究[D]. 于佳蕊. 沈阳师范大学, 2021(09)
- [4]MAX相Cr2AlC陶瓷及其非晶/纳米晶涂层在3.5 wt.% NaCl溶液中的电化学腐蚀行为[D]. 张泽荣. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [5]低膨胀纳米晶金属陶瓷涂层的制备、结构和高温氧化机理研究[D]. 贾逸轩. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [6]Al2O3-YAG非晶涂层的结构调控和耐磨特性研究[D]. 张喆轶. 上海师范大学, 2021(07)
- [7]磁控溅射制备Cr基合金涂层及其耐腐蚀性能研究[D]. 卞少康. 燕山大学, 2021(01)
- [8]耐高温绝缘SiO2涂层的制备及性能研究[D]. 杨丛纲. 上海师范大学, 2021(07)
- [9]Re改性铝化物涂层的制备和氧化行为研究[D]. 李伟. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [10]还原性气氛中Zr-Ti-B-N纳米复合涂层的制备和性能研究[D]. 许人仁. 天津职业技术师范大学, 2021(06)