低红外发射率陶瓷层/金属层/陶瓷层复合薄膜高温性能研究

• 作者: 曾鲜 李擎煜 程旭东
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 工学
• 关键词: 多弧离子镀 复合薄膜 红外发射率 AlCrN Ni基K424合金 抗氧化性能 抗扩散性能
• 年，卷（期）: 2020,（5）
• 所属期刊栏目: 表面失效及防护
• 页码范围: 299-307
• 页数: 9页
• 分类号: TG174.4
• 字数: 4038字
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2020.05.036

摘要

目的 研究热处理工艺对陶瓷层/金属层/陶瓷层复合薄膜低红外发射性能的影响,并分析复合薄膜的有效工作温度.方法 采用多弧离子镀方法在Ni基K424合金基底上制备了AlCrN/Cr/AlCrN和AlCrSiN/Cr/AlCrSiN两种复合薄膜,分别在700～800℃和800～900℃大气环境下对样品进行了热处理.利用X射线衍射仪、场发射高分辨率透射电子显微镜、X射线光电子能谱仪、电子探针显微分析仪、辉光放电质谱仪和傅里叶变换红外光谱仪,对样品的微观结构、化学组成和表面辐射特性进行了分析.通过建模计算了两种样品在不同温度下的氧化活化能和扩散系数,对比了其抗氧化性能和抗扩散性能.结果 样品中的陶瓷层呈纳米晶-非晶结构特征,AlCrN和AlCrSiN陶瓷层中的纳米晶分别为hcp-Cr2N和hcp-AlN.非晶AlCrN介质会在750℃结晶形成面心立方相的Cr(Al)N,加入Si元素可以将其结晶温度提高至850℃.在氧化初期,由于纳米晶的不同,AlCrN和AlCrSiN陶瓷层的表面分别形成富Cr和富Al的氧化层,而由于fcc-Cr(Al)N的形成,以及氧化铬和氧化铝之间极高的溶解度,最终样品表面会形成铝、铬混合的氧化层.当非晶AlCrN介质结晶后,O元素通过晶界深入样品内部导致样品的红外发射率急剧增大,使其低发射特性失效.同时,结晶后的复合薄膜中陶瓷层的氧化活化能降低,Ni元素的扩散系数增大.结论 纳米晶-非晶结构的陶瓷层具有更优异的抗氧化性能和抗扩散性能,加入Si元素可以提高样品的抗氧化性能,AlCrSiN/Cr/AlCrSiN复合薄膜可应用于850℃以下的低红外发射率应用.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	程旭东	武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室	59	350	10.0	15.0
2	曾鲜	武汉理工大学材料科学与工程学院	4	2	1.0	1.0
3	李擎煜	武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室	2	0	0.0	0.0