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扬州市迎松静电喷塑厂

Yangzhou Yingsong Electrostatic Spraying Factory

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锆合金最大相涂层的可控制备及抗氧化研究进展

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发布时间:
2021-06-18 09:49:14
【摘要】:

Max相是一种密排六方结构的层状高性能陶瓷材料,分子式为Mn+1AXN。其中M代表前过渡金属,如Cr、Ti、V等;A代表ⅢA或Ⅳ主要族元素,如Al、Si等;X代表C或n。卓克索大学的M.W. barsoum教授于20世纪90年代命名了这种材料,先后发现了70多种马克斯相材料。Max相材料具有许多优良的金属和陶瓷性能,如耐高温氧化、高导电导热、优异的抗辐射等。它具有广阔的应用前景,特别是作为恶劣蒸汽环境下金属表面防护的理想涂层材料之一size:16px; "> 近日,中科院宁波材料研究所先进碳基薄膜技术团队围绕211系列铝基最大相涂层材料体系,涂层可控制备方面取得了新进展,氧化机理与锆合金保护技术size:16px; "> 针对传统物理气相沉积(PVD)一步法制备最大相涂层所面临的沉积温度高、基体应用受限、成相间隔窄/涂层结晶度差、面积均匀性大等技术难题,该团队提出了一种通过低温PVD沉积和复合固相反应两步合成Max相涂层的方法。采用低温磁控溅射复合靶,进行了烃类气体或氮气的反应沉积。沉积温度300以下℃, 改变退火温度和时间以控制界面扩散和中间相竞争相的形成。最后制备了纯度为90wt%的211系Ti2AlC涂层(授权发明专利201410168406.0;J。马特。科学院。技术,31(2015)1193;冲浪。外套。技术。272(2015)380)。

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span style=“font-size:16px; "> 图1(a)电弧复合磁控溅射技术制备的cr2alc最大相涂层的横截面形貌,(B-C)tem和电子衍射图size:16px; ">

span style=“font-size:16px; "> 图2 1200℃氧化后的断面形貌℃ 对于5分钟(a)(c)Ti2AlC涂层和EDS图,(b)/(d)锆合金基体/EDS图-size:16px; ">

span style=“font-size:16px; "> 图3锆合金表面Ti2AlC-Max涂层水蒸气中的氧化机理-size:16px; ">

span style=“font-size:16px; "> 图430cm长锆管表面均匀制备的一系列最大相涂层-size:16px; "> 两步法大大拓宽了Max相涂层的相形成窗口,先后316L不锈钢、钛合金、锆合金等基体上实现了Ti2AlC、cr2alc、v2alc、Ti2AlN等211系列Max相涂层的大面积、均匀、高纯度制备(发明专利201810077319.2;发明专利,201810077319.2;J。合金。公司,661(2016)476753(2018)11)。

为了克服磁控溅射制备的max相涂层厚度薄、柱状晶结构易导致高温水蒸气氧化过程中内氧化严重、保护性能不足的问题,该团队进一步开发了一种通过高电离弧复合磁控溅射PVD技术制备max(a=Al)相涂层的新方法size:16px; "> 其中,电弧源提供M元素,磁控管源提供Al元素,有效抑制了低熔点铝造成的涂层大颗粒、多孔洞的瓶颈,结合低温固相反应,Ti2AlN涂层结构致密,无柱状晶界,与锆合金结合强度高,为探索其高温腐蚀和恶劣环境性能提供了依据(发明专利2016105671971.2201910248442.0;申请。冲浪。科学院。396(2017)1435)。

最近,研究小组研究了Ti2AlC-Max相涂层对高温蒸汽环境下锆合金基体防护性能的影响。结果表明,最大相涂层厚度(13.5mm)最佳μ m) 1000-1200的氧化腐蚀过程中℃, 一种特殊的三层复合氧化物层(外层→ 内层,r-tio2→ 形成r-tio2+α- 氧化铝→ α- 1100氧化后℃ 和1200℃ 10min后,涂层仍表现出良好的防腐性能(同等条件下,未涂层锆合金基体氧化损伤严重,腐蚀深度为26.5mm)μ 米~81.1μ m) 结合组织演变和动力学分析,认为高活性AlTi2AlC-Max涂层中的快速内外扩散是导致最终氧化失效的主要因素。相关著作发表ceram上。内景45(2019)9260和ceram。内景11(2019)13912size:16px; "> 以上研究工作得到国家自然科学基金(2015ZX0600—01)、国家自然科学基金(51875555)、中国博士后基金(2018M632513)、浙江自然科学基金(LQ19E010002)和中国宁波工学院优秀博士后基金会< SPA><

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