新一代汽車發(fā)動機中高溫涂層的研究

本研究旨在開發(fā)新一代的高溫廉價涂料，以用于保護汽車發(fā)動機氣門。主要是利用形成的氧化鉻層代替氧化鋁層，即是將鉻替代鋁在高溫氧化期間形成氧化層。在1173K下的溫度下利用微熱重技術(shù)研究X33CrNiMn23-8和X50CrMnNiNbN21-9鋼表面上的1μm濺射沉積鉻層對這些鋼氧化行為的影響，這兩種鋼分別是用于發(fā)動機氣門的鉻含量最高和最低的鋼。進行腐蝕試驗的試樣為直徑20mm、厚度為1mm的鋼棒，首先利用金剛砂紙（溫度高達800℃的SiC，開始氧化的溫度）對試樣進行研磨，之后用金剛石漿料拋光，使試樣獲得鏡面狀表面。使用鎳鉻絲將試樣安裝在雙重旋轉(zhuǎn)支架上，使空氣中的壓力低于103Pa，利用3個離子槍對試樣進行氬離子清洗。在氬離子清洗后立即開始純鉻靶的磁控濺射，磁控濺射工藝條件為640V、1A，濺射時長為40min，能夠在試樣表面形成1μm厚的鉻層，該涂層僅起到引發(fā)形成氧化鉻層的作用，之后就會變成氧化鉻層。其中，X33CrNiMn23-8鋼表面的鉻涂層在20h后消失，而X50CrMnNiNbN21-9鋼表面的鉻涂層在15h后消失。而氧化鉻層的穩(wěn)定性由鉻鋼中的鉻向外擴散來保障。薄鉻涂層用于對氣門鋼的保護，增加了這些鋼對高溫氧化的抵抗力。因此，鉻對所研究鋼抗氧化性的積極影響有待進一步研究。

刊名：Archives of Metallurgy and Materials（英）

刊期：2015年第60期

作者：D.Dulińska et al

編譯：朱會