濕化學(xué)法制備氧化物-Ni微疊層及其高溫氧化性能研究.pdf

1、鋼鐵材料在高溫服役環(huán)境中容易發(fā)生氧化破壞，在其表面涂覆防護(hù)涂層是目前主要的防護(hù)方法。氧化物涂層作為常用的高溫防護(hù)涂層，常由于與基體間熱膨脹系數(shù)不匹配受到較大熱應(yīng)力作用而發(fā)生開裂和剝落，縮短氧化物涂層的服役壽命。為了提高氧化物涂層的剝落抗力并進(jìn)一步提高氧化性能，可在氧化物涂層中引入塑韌性較好的金屬層，構(gòu)成氧化物-金屬微疊層結(jié)構(gòu)防護(hù)涂層。而采用簡單、低成本的方法制備上述氧化物-金屬微疊涂層具有較高的實(shí)際意義。
　　本文采用溶膠-凝膠法

2、和化學(xué)鍍法在304不銹鋼基體和T91鋼基體上制備了YSZ-Ni、Al2O3-Ni、YSZ-Al2O3-Ni微疊涂層。研究了氧化物涂層層厚、鎳層厚度、鎳層在氧化物涂層中的位置對(duì)氧化物-Ni微疊涂層高溫氧化性能的影響。
　　采用掃描電鏡觀察氧化物-Ni微疊涂層的表面和截面形貌，并用能譜儀對(duì)YSZ-Ni、Al2O3-Ni微疊涂層表面成分進(jìn)行分析;采用X射線衍射儀對(duì)氧化物-Ni微疊涂層、氧化鋯涂層、氧化鋁涂層的物相成分進(jìn)行分析。研究結(jié)果表

3、明:采用溶膠-凝膠法和化學(xué)鍍法在不銹鋼基體表面成功制備了均勻、致密、無裂紋的氧化物-Ni微疊涂層，符號(hào)為Z16N1的氧化物-Ni微疊涂層中鎳層的厚度約130nm，氧化物涂層的厚度約170nm;氧化物-Ni微疊涂層中氧化物涂層主要由Zr0.98Y0.08O1.96和γ-Al2O3相組成，鎳層呈非晶態(tài)。
　　采用循環(huán)氧化增重法對(duì)氧化物層厚不同、鎳層厚度不同、鎳層位置不同的YSZ-Ni、Al2O3-Ni微疊涂層及其復(fù)合微疊涂層進(jìn)行了高溫

4、性能測試，并用激光共聚焦顯微鏡對(duì)高溫氧化后試樣表面形貌進(jìn)行觀察。結(jié)果表明:YSZ-Ni、Al2O3-Ni微疊涂層的高溫氧化性能優(yōu)于相應(yīng)單一YSZ、Al2O3涂層;對(duì)于具有相同涂層結(jié)構(gòu)的YSZ-Ni和Al2O3-Ni微疊涂層，YSZ-Ni微疊涂層的高溫氧化性能更好;由YSZ、Al2O3和Ni構(gòu)成的YSZ-Al2O3-Ni復(fù)合微疊涂層，其高溫氧化性能是優(yōu)于單一氧化物涂層與鎳層構(gòu)成的YSZ-Ni、Al2O3-Ni微疊涂層;鎳層厚度一定時(shí)，氧化