高温腐蚀防护专栏

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Cr₃C₂ - NiCr涂层的制备及其抗高温冲蚀磨损性能

罗靖川, 杨冠军, 陈林

材料保护. 2022, 55(7): 1-7. https://doi.org/10.16577/j.issn.1001-1560.2022.0177

摘要 (125) PDF全文 (44)

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垃圾焚烧炉在服役时会面临严重的高温冲刷磨损问题，采用防护涂层是对其施加保护的一种有效方法。为了研究Cr₃C₂-NiCr涂层在垃圾焚烧炉中高温冲刷环境下的服役表现，采用超音速火焰喷涂技术制备了Cr₃C₂-NiCr涂层，分析了喷涂距离对涂层微观组织的影响，并考察了涂层的抗高温冲蚀磨损性能。结果表明：随着喷涂距离的增大，涂层表面未熔化的颗粒数量增多，孔隙率也随之提高，当喷涂距离为225 mm时涂层的熔化程度最好。高温冲蚀试验中，制备涂层时选择的喷涂距离增大，涂层的冲蚀率提高，其抗高温冲蚀性能下降；当冲蚀温度从450℃升至550℃时，涂层的抗高温冲蚀能力下降。

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镀铝改性PS - PVD 7YSZ热障涂层对DZ125合金力学性能的影响

罗纳, 何兵, 张小锋

材料保护. 2022, 55(7): 8-15. https://doi.org/10.16577/j.issn.1001-1560.2022.0178

摘要 (99) PDF全文 (29)

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采用等离子喷涂-物理气相沉积工艺(PS-PVD)在DZ125高温合金基体上涂覆镀铝改性热障涂层(TBCs),为了给其在复杂机械载荷使用环境下的应用提供技术支撑，通过扫描电镜观察试样的断口与涂层表面形貌，研究了镀铝改性TBCs对DZ125合金室温拉伸性能、高温持久拉伸性能、高温旋转弯曲疲劳性能的影响。结果表明：涂覆镀铝改性TBCs后，试样的室温拉伸性能与基体合金的相当，其断后伸长率稍有上升，拉伸断口为阶梯状解理面，呈明显的脆性断裂特征；高温持久拉伸断口具有类解理断裂、韧窝断裂的混合特征，持久断裂塑性明显提高，断后伸长率降低；旋转弯曲疲劳断口由疲劳起源区、疲劳扩展区以及瞬断区3个区域组成，带涂层试样的疲劳寿命相较于基体合金的有较大提升。

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Ti48Al2Nb2Cr合金的热腐蚀行为研究

李哲轩, 程建根, 伍廉奎

材料保护. 2022, 55(7): 16-21. https://doi.org/10.16577/j.issn.1001-1560.2022.0179

摘要 (111) PDF全文 (62)

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为研究TiAl合金的热腐蚀行为，揭示其腐蚀机理，以提高TiAl合金的实际服役性能尤其是抗热腐蚀性能，通过扫描电子显微镜和X射线衍射仪表征了Ti48Al2Nb2Cr合金在75%Na₂SO₄+25%NaCl混合盐环境中的高温氧化行为及氧化层的组成和结构。结果表明：Ti48Al2Nb2Cr合金在该混合盐中服役时会发生严重腐蚀，经700℃氧化100 h后，其净质量变化为-16.53 mg/cm²。这是由于Ti48Al2Nb2Cr合金在热腐蚀过程中表面形成的热腐蚀氧化层疏松多孔，与基体结合力差而导致不断脱落。该氧化膜无法阻止熔盐和氧气的内扩散以及基体元素的外扩散。同时，腐蚀产物NaNbO₃在试样表面形成和聚集呈不规则块状结构，进一步破坏了合金表面氧化层的完整性，导致其抗热腐蚀性能进一步恶化。

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第一性原理在热障涂层中的研究与应用进展

叶鑫宇, 徐坤, 蒋宜廷, 王欣, 蹇华, 聂高升, 所新坤

材料保护. 2022, 55(7): 22-30. https://doi.org/10.16577/j.issn.1001-1560.2022.0180

摘要 (168) PDF全文 (81)

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第一性原理作为一种不依赖经验参数的定量分析方法，能够大幅度缩减材料从设计到工程化应用的周期及成本，对热障涂层的研究具有重要的推动作用。总结了近年来第一性原理在热障涂层材料体系设计和界面结合优化等方面的研究成果，从热障涂层材料的结构稳定性、力学性能、热物理性能和耐腐蚀性能等4个方面，概括了第一性原理在界面结合功、分离功、电子结构、成键情况等方面的应用，揭示了杂质和掺杂剂对界面强化/削弱的机理，为热障涂层的深入研究提供了必要的理论知识储备。

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超音速火焰喷涂Ni基复合涂层的抗高温腐蚀性能

罗靖川, 杨冠军, 陈林

材料保护. 2022, 55(7): 31-36. https://doi.org/10.16577/j.issn.1001-1560.2022.0181

摘要 (79) PDF全文 (51)

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垃圾焚烧炉在工作时由于垃圾本身和焚烧产物的腐蚀，其零部件会遭受严重的高温腐蚀损伤。为了对抗焚烧炉的高温腐蚀问题，采用超音速火焰喷涂技术制备了Cr3C2 - NiCr涂层，并研究了该涂层在高温环境下的抗腐蚀性能。将制备的涂层置入高温氧化、熔盐腐蚀和气氛腐蚀环境中开展试验，评估了该金属陶瓷涂层的腐蚀情况和产物。腐蚀试验结果表明：在高温氧化和熔盐腐蚀条件下，随着腐蚀温度从450 ℃升高至650 ℃，涂层的腐蚀速率增加。在气氛腐蚀条件下，随着腐蚀温度从550 ℃升高至650 ℃，涂层的腐蚀速率增加。

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CHS - 104合金在模拟垃圾焚烧炉环境下的高温腐蚀行为

吴多利, 董天乐, 郑家银, 舒聪, 张超

材料保护. 2022, 55(7): 37-42. https://doi.org/10.16577/j.issn.1001-1560.2022.0182

摘要 (92) PDF全文 (67)

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针对垃圾焚烧炉受热面高温腐蚀，将表面涂覆NaCl盐的CHS - 104合金样品在实验室模拟垃圾焚烧炉气氛(80%N2+5%O2+15%H2O)下，在450，550，650 ℃ 3个温度下进行高温腐蚀实验，并利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等手段对实验样品进行分析。结果表明：在450 ℃下，合金表面形成了较薄的保护性氧化膜，因而表现出优异的抗腐蚀性能；在550 ℃下，合金表面形成了连续生长的多层结构的氧化膜，因而表现出较好的抗腐蚀性能；在650 ℃下，Cl-穿透合金表面氧化膜，使得表面氧化膜发生了明显的腐蚀破坏，腐蚀产物主要是以Ni和Co为主的氧化物，合金表现出较差的抗腐蚀性能。

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热端部件热障涂层的氧化和热疲劳性能研究

于大千, 宫骏, 孙建平, 钱原吉

材料保护. 2022, 55(7): 43-48. https://doi.org/10.16577/j.issn.1001-1560.2022.0183

摘要 (96) PDF全文 (78)

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为了更准确地界定热喷涂粘结层常用原料Amperit 415和Amperit 421的使用范围，采用热喷涂和真空热处理技术制备了2种热障涂层(陶瓷层相同，包含上述2种不同MCrAlY粉末制备的粘结层)，其中前者Al、Cr含量相对较高，后者Al、Cr含量较低，但含有Re、Ta等难熔金属元素。针对2种涂层进行了静态空气下1 000 ℃等温氧化实验和梯度热冲击实验，对比研究了2种涂层的抗高温氧化和抗热疲劳性能，包括粘结层在氧化中结构、成分的变化，氧化动力学曲线及其激活能，以及2种涂层的抗热冲击性能。结果表明：2种涂层的抗高温氧化和抗热疲劳性能基本相同，在低热腐蚀、低冲蚀环境下，可以互相替代用于热端部件。

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水蒸气含量和预氧化对金属材料高温腐蚀性能影响的研究进展

吴多利, 刘苏, 郑家银, 袁子毅, 曹攀, 魏新龙, 张超

材料保护. 2022, 55(7): 49-65. https://doi.org/10.16577/j.issn.1001-1560.2022.0184

摘要 (165) PDF全文 (37)

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高温腐蚀普遍存在于机械部件工作环境，深入研究影响金属材料高温腐蚀性能因素，具有很重要的实际意义。概述了影响高温腐蚀的宏观因素和微观因素及主要应对措施，总结了高温腐蚀的机理，重点分析了水蒸气(湿度)对高温腐蚀的影响及预氧化对高温腐蚀的改善。总结了存在水蒸气的环境中高温腐蚀的机理；通过大量的文献归纳研究发现，在绝大部分情况下，水蒸气含量越高，材料的氧化层剥落越严重，腐蚀速率越快；但是，也有少量文献报道，在含有水蒸气的气氛中，腐蚀速率降低，耐腐蚀性能得到提高。此外，当材料中添加某些特殊元素如 Pt、Y、Hf 等后，其对水蒸气加速的腐蚀有一定的减缓作用。在诸多提升材料抗高温腐蚀性能的方法中，预氧化可以提前在材料表面形成氧化层，对提高材料的抗高温腐蚀性能有明显的效果，分析了预氧化时间、温度和气氛对材料抗高温腐蚀性能的影响规律。

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