MAX相涂層可控制備與鋯合金氧化防護獲進展
防腐公司 //shengdadianzi.cn
MAX相是一類(lei)分子式(shi)為Mn+1AXn的(de)具有密排六方(fang)結(jie)構(gou)的(de)層(ceng)(ceng)狀高性(xing)能陶(tao)瓷(ci)材(cai)料。其中，M代表前過渡金(jin)屬(shu)，典型如(ru)Cr、Ti、V等(deng)；A代表IIIA或(huo)IV主族元素，如(ru)Al、Si等(deng)；X代表C或(huo)N。自上世紀90年代美國德雷塞爾大(da)學M.W. Barsoum教授為該類(lei)材(cai)料命名以來，已有70余種MAX相材(cai)料被相繼發(fa)現。MAX相材(cai)料兼具金(jin)屬(shu)和陶(tao)瓷(ci)的(de)諸多優異特(te)性(xing)，如(ru)高溫抗氧化(hua)、高導(dao)電導(dao)熱、優異抗輻照等(deng)，應用前景廣(guang)闊，特(te)別是嚴苛蒸(zheng)氣環境下的(de)金(jin)屬(shu)表面防護(hu)理想的(de)涂層(ceng)(ceng)材(cai)料之一。
近期，中(zhong)科(ke)院寧(ning)波材料所(suo)先進(jin)碳基薄(bo)膜技(ji)術團隊聚焦于211系Al基MAX相(xiang)涂層材料體系，在(zai)涂層可控制備、氧化(hua)機理、鋯合金防(fang)護(hu)技(ji)術方面(mian)取得新進(jin)展。
針對(dui)傳統物(wu)理氣(qi)相(xiang)(xiang)沉(chen)積(ji)(ji)（physical vapor deposition，PVD）一步法制備MAX相(xiang)(xiang)涂層過(guo)程中遇到的(de)沉(chen)積(ji)(ji)溫(wen)度高使(shi)基體(ti)應(ying)(ying)用(yong)受限(xian)、涂層成相(xiang)(xiang)區(qu)間窄/結晶性差、大(da)面積(ji)(ji)均(jun)勻難(nan)制備的(de)技術挑(tiao)戰，團隊提出(chu)了先進行低溫(wen)PVD沉(chen)積(ji)(ji)，再進行復(fu)合(he)固(gu)相(xiang)(xiang)反應(ying)(ying)的(de)兩步法合(he)成MAX相(xiang)(xiang)涂層的(de)思(si)路(lu)。利用(yong)低溫(wen)磁控濺射復(fu)合(he)靶，通入碳氫氣(qi)體(ti)或氮氣(qi)反應(ying)(ying)沉(chen)積(ji)(ji)，在300℃沉(chen)積(ji)(ji)溫(wen)度以下，改變退火溫(wen)度和時間，實(shi)現對(dui)界(jie)面擴(kuo)散與中間生成競爭相(xiang)(xiang)的(de)控制，最終制備出(chu)了純度達(da)90wt.%的(de)211系(xi)Ti2AlC涂層（授權發明專利，201410168406.0；J. Mater. Sci. Technol., 31（2015）1193；Surf. Coat. Technol. 272（2015） 380）。
該(gai)兩步法(fa)極大拓(tuo)寬了(le)MAX相(xiang)涂層成相(xiang)窗(chuang)口，相(xiang)繼實現了(le)Ti2AlC、Cr2AlC、V2AlC、Ti2AlN等(deng)系列211系MAX相(xiang)涂層在316L不(bu)銹鋼、鈦(tai)合金、鋯合金等(deng)多種基體(ti)表(biao)面的大面積、均勻、高純(chun)度制備（發明(ming)專(zhuan)利(li)，201810077319.2；J. Alloy. Compd., 661（2016） 476, 753（2018）11）。
為克(ke)服磁(ci)控濺射制備的MAX相涂層(ceng)因厚度薄(bo)、柱(zhu)狀(zhuang)晶結構易導致其在高(gao)溫水(shui)蒸氣氧化過程中涂層(ceng)內氧化嚴重(zhong)、防護性能不足問題，團隊進一步發展了高(gao)離化電弧復(fu)合磁(ci)控濺射PVD技術(shu)制備MAX（A=Al）相涂層(ceng)的新方法。
其中(zhong)，電弧源提(ti)供M元素(su)，磁控源提(ti)供Al元素(su)，有(you)效抑制了(le)復(fu)合靶材中(zhong)低熔點Al易引起(qi)的(de)涂層大(da)顆粒與孔洞缺陷多的(de)制備瓶頸。結合低溫固相反(fan)應，獲得了(le)結構致密(mi)、無柱狀(zhuang)晶晶界、與鋯(gao)合金結合強度高的(de)Ti2AlN涂層，為探索其高溫腐蝕嚴苛(ke)環境使役性能提(ti)供了(le)基(ji)礎(chu)（發明專利，201610561971.2，201910248442.0；Appl. Surf. Sci. 396 （2017） 1435）。
近期，團隊研(yan)究(jiu)了Ti2AlC MAX相(xiang)涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)在高(gao)(gao)溫蒸氣環境下對鋯合(he)金(jin)基(ji)體(ti)(ti)的(de)防(fang)護性(xing)(xing)能影(ying)響。發(fa)現，MAX相(xiang)涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)（厚度～13.5μm）在1000-1200℃氧(yang)化(hua)(hua)(hua)腐蝕(shi)(shi)的(de)過(guo)程中(zhong)，形成了特殊三層(ceng)(ceng)結(jie)構(gou)的(de)復合(he)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)層(ceng)(ceng)（外(wai)層(ceng)(ceng)→內(nei)(nei)層(ceng)(ceng)，r-TiO2→r-TiO2+α-Al2O3→α-Al2O3），這有效抑(yi)制了腐蝕(shi)(shi)離(li)子的(de)內(nei)(nei)擴散，使涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)在1100℃和1200℃氧(yang)化(hua)(hua)(hua)10min后，仍呈現出優異腐蝕(shi)(shi)防(fang)護特性(xing)(xing)（在相(xiang)同條件下，未(wei)經該涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)涂(tu)(tu)敷(fu)的(de)鋯合(he)金(jin)基(ji)體(ti)(ti)，其氧(yang)化(hua)(hua)(hua)損(sun)傷嚴重(zhong)，腐蝕(shi)(shi)厚度深(shen)達26.5μm～81.1μm）。結(jie)合(he)微結(jie)構(gou)演變與(yu)動力學分析，Ti2AlC MAX涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)中(zhong)高(gao)(gao)活度Al的(de)內(nei)(nei)外(wai)快速擴散被認為是(shi)導(dao)致其最終(zhong)“坍塌性(xing)(xing)”氧(yang)化(hua)(hua)(hua)失(shi)效的(de)主要(yao)因素(su)。相(xiang)關工作連續發(fa)表a在Ceram. Int. 45（2019）9260和Ceram. Int. 11（2019） 13912。
以上研(yan)究工(gong)作(zuo)得到國(guo)家(jia)重大專項（2015ZX06004-001）、國(guo)家(jia)自然(ran)科學基(ji)金(jin)（51875555）、中(zhong)國(guo)博士(shi)后基(ji)金(jin)（2018M632513）、浙江省自然(ran)科學基(ji)金(jin)（LQ19E010002）和(he)寧(ning)波工(gong)研(yan)院優秀(xiu)博士(shi)后基(ji)金(jin)等(deng)的支持。
圖(tu)(tu)1 （a） 電弧復合磁(ci)控(kong)濺射技術制備的Cr2AlC MAX相涂(tu)層(ceng)截面形(xing)貌圖(tu)(tu)，（b-c）TEM與電子衍射圖(tu)(tu)
圖(tu)2 經1200℃氧化5min后(hou)截面形貌；（a）/（c）Ti2AlC涂(tu)層及(ji)EDS圖(tu)，（b）/（d）鋯合金基體/EDS圖(tu)
圖3 鋯合金表面Ti2AlC MAX涂層在水(shui)蒸(zheng)氣中的(de)氧化機理(li)示意(yi)圖
圖(tu)4 在30cm長鋯(gao)管表面均勻(yun)制備的系(xi)列(lie)MAX相涂層
更多精彩：防腐公司 //shengdadianzi.cn
防(fang)(fang)腐(fu)公司(si) 防(fang)(fang)腐(fu)工程(cheng),3PE管道防腐,tpep,防腐,保溫,煤化工(gong),防(fang)(fang)(fang)腐(fu)工(gong)程,管道防(fang)(fang)(fang)腐(fu),鋼結(jie)構防(fang)(fang)(fang)腐(fu),儲(chu)罐防(fang)(fang)(fang)腐(fu),防(fang)(fang)(fang)火,防(fang)(fang)(fang)水,石油化工(gong)設備安裝,電(dian)力承修,水下(xia)清洗,艦船清洗,石油平臺(tai)清洗,鋼結(jie)構安裝,3pe防(fang)(fang)(fang)腐(fu)鋼管廠家,防(fang)(fang)(fang)腐(fu)工(gong)程公司.線(xian)塔防(fang)(fang)(fang)腐(fu)，儲(chu)罐防(fang)(fang)(fang)腐(fu)，橋梁防(fang)(fang)(fang)腐(fu)，電(dian)廠防(fang)(fang)(fang)腐(fu)，高壓線(xian)塔防(fang)(fang)(fang)腐(fu)施(shi)工(gong)，儲油(you)罐防(fang)(fang)腐(fu)防(fang)(fang)火清洗施工(gong)，電廠檢修(xiu)(xiu)。鐵塔(ta)(ta)防(fang)(fang)腐(fu)，防(fang)(fang)腐(fu)公司,鐵塔(ta)(ta)的防(fang)(fang)腐(fu)維修(xiu)(xiu),高壓線塔(ta)(ta)防(fang)(fang)腐(fu)維修(xiu)(xiu)。塔(ta)(ta)架防(fang)(fang)腐(fu)，塔桿防腐，桿塔防腐。儲(chu)油罐(guan)防(fang)(fang)腐(fu)防(fang)(fang)火清(qing)洗施工，電廠(chang)檢修。鐵(tie)塔防(fang)(fang)腐(fu)，鐵(tie)塔的防(fang)(fang)腐(fu)維(wei)修,高壓(ya)線塔防(fang)(fang)腐(fu)維(wei)修。塔架防(fang)(fang)腐(fu)，塔桿防腐，桿塔防腐。防(fang)(fang)(fang)腐(fu)(fu)鋼管(guan),防(fang)(fang)(fang)腐(fu)(fu)保(bao)溫公司(si),防(fang)(fang)(fang)腐(fu)(fu)工(gong)(gong)程,3pe防(fang)(fang)(fang)腐(fu)(fu),tpep管(guan)道防(fang)(fang)(fang)腐(fu)(fu),鋼結構(gou)工(gong)(gong)程,原油儲備(bei)庫,電力承(cheng)修(xiu),防(fang)(fang)(fang)火工(gong)(gong)程,輸油管(guan)線(xian)防(fang)(fang)(fang)腐(fu)(fu)保(bao)溫,化工(gong)(gong)廠防(fang)(fang)(fang)腐(fu)(fu)保(bao)溫工(gong)(gong)程施工(gong)(gong),冶(ye)金電力防(fang)(fang)(fang)腐(fu)(fu)保(bao)溫工(gong)(gong)程。防(fang)(fang)(fang)腐(fu)(fu)公司(si)
長(chang)(chang)垣縣的(de)防腐集團，長(chang)(chang)垣防腐公(gong)司(si)排(pai)名，河南(nan)防腐公(gong)司(si)排(pai)名，長垣縣的防腐(fu)集團，長垣防腐公司排名(ming)，河南(nan)防(fang)腐公(gong)司排名，河南工(gong)業防腐，河南(nan)防腐公司。防腐公(gong)司資(zi)質，防腐公(gong)司，高空防(fang)腐，長垣防腐前十(shi)名：新奧源建設工程有限公司，原名河南新奧源防腐有限公司。防腐公司.