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材料研究学报  2017, Vol. 31 Issue (8): 603-611    DOI: 10.11901/1005.3093.2016.368
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泡沫电热合金陶瓷涂层的制备及其高温氧化行为
胡晓娜1, 段德莉1(), 刘俊2, 李曙1
1 中国科学院金属研究所 沈阳 110016
2 上海空间推进研究所 上海 201112
Preparation and High Temperature Oxidation Behavior of Ceramic Coating for Electro-thermal Alloy Foam
Xiaona HU1, Deli DUAN1(), Jun LIU2, Shu LI1
1 Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China
2 Shanghai Institute of Space Propulsion, Shanghai, 201112, China
引用本文:

胡晓娜, 段德莉, 刘俊, 李曙. 泡沫电热合金陶瓷涂层的制备及其高温氧化行为[J]. 材料研究学报, 2017, 31(8): 603-611.
Xiaona HU, Deli DUAN, Jun LIU, Shu LI. Preparation and High Temperature Oxidation Behavior of Ceramic Coating for Electro-thermal Alloy Foam[J]. Chinese Journal of Materials Research, 2017, 31(8): 603-611.

全文: PDF(7601 KB)   HTML
摘要: 

利用真空浸渍和高温熔烧方法在泡沫NiCr20电热合金表面制备了陶瓷涂层,研究了其在1000℃的恒温氧化行为和热震行为,通过拉伸实验评价了涂层对氧向合金中扩散的阻挡效果。试验结果表明, 在构成泡沫结构的金属棱内外表面得到均匀致密的陶瓷涂层,涂层薄且与基体结合良好,能显著提高泡沫NiCr20电热合金在1000℃的恒温氧化性能和抗热震性能,表观拉伸强度保持在2 MPa。
关键词 ： 金属材料,  泡沫电热合金,  陶瓷涂层,  真空浸渍熔烧,  恒温氧化性能,  热震性能,  拉伸性能    
Abstract：

The ceramic coating B-1000 was applied on the foamed electro-heating alloy NiCr20 through vacuum impregnation and high-temperature fusion sintering. The isothermal oxidation behavior at 1000℃ and thermal shock behavior between 1000℃ and 20 oC of the foamed electro-heating alloy with and without ceramic coating were investigated in air. The resistance to oxygen inward migration of the coating was evaluated by tensile test at 1000 oC in air. The results showed that the thin ceramic coating was uniform, dense, and well- adhesive to the substrate, which improved the oxidation resistance and thermal shock resistance of the foamed alloy NiCr20 significantly. The apparent tensile strength of the foamed electro-heating alloy NiCr20 with the coating B-1000 kept c.a. 2 MPa after air oxidation at 1000oC for 20 h.
Key words： metallic materials    foamed electro-thermal alloy    ceramic coating    vacuum impregnation and sintering    isothermal oxidation    thermal shock    tension property
收稿日期: 2016-06-29     
ZTFLH:  TG146.15  
基金资助:国家国防基金(JPPT-125-5-031)
作者简介:

作者简介 胡晓娜,女,1989年生,硕士生
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胡晓娜
段德莉
刘俊
李曙

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SiO2 + BaO Cr2O3 Clay
66.7 28.6 4.7
表1  陶瓷粉末的成分
图1  B-1000高温陶瓷粉球磨不同时间后的SEM形貌
图2  涂覆陶瓷涂层前后泡沫NiCr20电热合金的宏观形貌
图3  涂覆陶瓷涂层的泡沫NiCr20电热合金不同位置的截面显微形貌
Point Ni Cr Si O Ca Ba
A 13.82 21.82 32.73 0.47 31.15
B 79.10 20.90
C 1.62 22.00 15.07 28.04 0.60 32.68
表2  图3中A,B,C点区域的EDS结果
图4  泡沫NiCr20电热合金在1000℃的氧化动力学曲线
Thermal shock times Ceramic coating
10 Unchanged, deep green
15 Unchanged, medium green
20 Unchanged,light green
表4  热震实验结果
图5  涂覆陶瓷涂层的泡沫NiCr20电热合金在1000℃氧化1、2、5、10和20 h后截面显微形貌
Area Ti Cr Si O Ca Ba Al Ti Ce
A 84.31 14.22 1.47
B 28.62 13.08 25.53 2.59 25.48 1.52
C 21.77 15.93 23.58 2.80 34.24 1.68
D 88.09 11.91
E 1.19 24.96 15.11 33.89 1.99 21.50 1.37
F 8.93 33.66 14.34 35.29 0.69 3.39 3.70
G 90.13 9.87
H 13.60 14.29 37.42 1.02 32.92 0.75
I 23.29 10.94 30.95 2.08 31.67 1.07
J 92.72 7.28
K 28.05 18.52 31.20 1.29 19.98 0.96
L 3.31 24.24 20.50 28.20 23.76
M 89.92 10.03 0.06
N 4.79 35.67 10.11 17.38 2.33 29.72
O 4.41 41.18 13.92 21.64 18.85
表3  图5 中A-O区域的EDS结果
图6  施加陶瓷的泡沫NiCr20电热合金在1000℃氧化不同时间后表面XRD分析结果
图7  空白泡沫NiCr20电热合金在1000℃氧化2、5、10 h后截面显微组织形貌
图8  空白泡沫NiCr20电热合金在1000℃氧化不同时间后表面XRD分析结果
图9  施加陶瓷涂层的泡沫NiCr20电热合金在1000℃热震20次后的截面形貌和EDS元素线分布
图10  泡沫NiCr20电热合金1000℃氧化前后的常温表观抗拉强度的散点图
图11  拉伸试验后泡沫NiCr20合金宏观形貌
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