离子注入-直流辉光放电等离子体制备Ti6Al4V-TiN-TiC生物梯度材料

本文采用离子注入、等离子体氮化和等离子体ＣＶＤ相结合的技术,制备梯度材料,解决了常规气相沉积方法难以实现金属基体到陶瓷涂层薄膜的梯度化问题．制备了附着性好、血液相容性好的Ｔｉ６Ａｌ－ＴｉＮ－ＴｉＣ生物梯度材料．     

ZrO2-ZiCrAl系功能梯度热障涂层界面残余热应力研究

研究用等离子喷涂方法制备Ｚｒｏ２－ＮｉＣｒＡｌ系功能梯度热障涂层的不同梯度过渡层之间,以及与基体之间界面的残余热应力和功能梯度热障涂层厚度、组分对残余热应力的影响．方法来用热弹性有限元方法．结果所设计的功能梯度热障涂层的界面残余热应力得到有效缓和．结论对于所要保护的基体,可用有限元数值分析结果选择适当的功能梯度材料体系．     

激光熔覆ZrO_2-8%Y_2O_3涂层提高轧辊抗热冲击性能的研究

为了延长液芯大压下轧机轧辊使用寿命,提高厚板连铸连轧生产效率,从提高轧辊抗热冲击性出发,采用在轧辊表面喷涂氧化锆热障涂层的方法来提高轧辊抗热冲击性。通过对比实验,比较了等离子喷涂ZrO2-8%Y2O3涂层、激光熔覆ZrO2-8%Y2O3涂层试样的表面与截面形貌和抗热冲击性。实验结果表明:激光熔覆涂层气孔、裂纹等缺陷明显减少,涂层与轧辊基体结合强度显著增强;激光熔覆涂层提高轧辊的抗热冲击性较单纯等离子喷涂涂层轧辊提高了2.94倍。     

QT500表面化学镀镍磷层对8YSZ热障涂层抗热震性能的影响

在金属基体表面制备陶瓷涂层作为高温保护热障涂层(TBCs)可获得很好的效果,但会出现因基体金属的过度氧化而造成涂层失效的现象.在QT500基体上采用化学镀方法制备Ni-P合金镀层,并在有镀层与无镀层基体上依次采用超音速火焰喷涂(HVOF)制备Ni Co Cr Al Y黏结层和等离子喷涂(APS)制备Zr O_2-8%Y_2O_3(8YSZ)陶瓷层.采用热循环方法评定不同结构热障涂层的抗热震性能,并探讨其热震失效机理.结果表明:镍磷(Ni-P)镀层可显著提高热障涂层的抗热震性能;无Ni-P镀层试样热震失效形式为大面积整体剥落,含Ni-P镀层高温涂层热震失效形式为边角局部剥落;Ni-P镀层抑制了基体金属与黏结层之间元素的互扩散行为.     

基于有限元法的热障涂层系统应力分析

采用有限元方法建立热障涂层模型,研究热障涂层系统在温度载荷作用下的应力场及其温度场分布,考虑陶瓷层厚度和氧化层厚度变化对热障涂层系统热应力的影响。研究结果表明,热障涂层系统最大应力出现在氧化层/陶瓷层界面,热障涂层系统内氧化层/陶瓷层界面等效残余应力随着氧化层厚度增加而增加。随着陶瓷层厚度增加,热障涂层系统隔热效果明显,对热障涂层设计有指导意义。     

高温快速热处理法制备梯度多孔硅化物-玻璃涂层及性能研究

以MoSi_2和TaSi_2为辐射剂、硼硅酸盐玻璃为黏结剂、SiB_6为烧结助剂,采用料浆浸渍结合高温快速热处理法在纤维状ZrO_2陶瓷表面制备梯度多孔硅化物-玻璃涂层。通过X线衍射仪(XRD)表征涂层表面物相组成;采用扫描电子显微镜(SEM)和激光共聚焦显微镜(CLSM)表征涂层的微观形貌。测试硅化物-玻璃涂层的抗热震性能和辐射性能。结果表明:涂层呈现出表面密实和内部多孔的梯度多孔涂层结构。在1 500℃到室温抗热震循环10次后,涂层表面无裂纹,比多孔结构涂层具有更优异的抗热震性能。硅化物-玻璃涂层在0.3~2.5μm波段室温发射率达0.85。     

采用太赫兹时域光谱技术的高精度热障涂层测厚方法

针对标准试块法测量热障涂层厚度需要制作标准试块导致成本高、测量工艺复杂、无法适应热障涂层服役后折射率变化等问题，提出了采用太赫兹时域光谱技术的高精度热障涂层测厚方法。首先，根据太赫兹波在热障涂层中的传播特性建立了热障涂层太赫兹波传播模型，通过模型可以得到太赫兹检测信号回波数量和回波相位对应的变化关系；然后，根据菲涅尔定律和太赫兹检测信号前3次回波之间的作用关系建立了折射率计算模型；最后，根据所得到的折射率和相邻两次回波时间差采用飞行时间法求解热障涂层厚度。对所提方法测量热障涂层厚度的可行性和准确性进行了多组实验研究，结果表明：与标准试块法相比，所提方法不需要制作标准试块，仅根据太赫兹检测信号即可同时计算得到热障涂层折射率与厚度，实现了对热障涂层高效、高精度测厚；所提方法测量厚度的相对误差可以达到1.15%,比标准试块法测量厚度的相对误差降低了42.5%。     

红外热波技术在涡轮叶片涂层检测上的应用

涡轮叶片作为燃气轮机的重要部件,长期在高温、高压、高速旋转的环境中工作,其热障涂层极易损坏。热障涂层损坏会极大地影响涡轮叶片的使用寿命。红外热波检测技术不同于传统的红外检测方法,它通过主动控制激励热源来对涡轮叶片进行加热,然后利用红外热像仪摄取具有热障涂层脱落情况叶片的红外图像,并使用伪彩色增强技术和边缘检测技术增强对红外图像中热障涂层缺陷的分辨能力。实验结果表明,该检测技术可以快速准确地检测出热障涂层脱落部分的位置及大小。     

热障涂层失效的无损检测与评价研究进展

热障涂层作为航空发动机高温部件的关键材料,其质量和性能的无损检测与评价是热障涂层研究领域中急需解决的关键问题。系统回顾了热障涂层无损检测技术与方法的发展历史与研究现状,重点介绍了热障涂层TGO与残余应力的无损检测技术及其未来的发展方向。     

厚质热障涂层工艺研制

功能性热障涂层的研究及发展,始终受到人们的极大关注。热障涂层能改善高温部件的耐久性,在军民品应用领域有着巨大的潜力和重要的意义。本文介绍采用等离子喷涂方法制备1毫米厚热障涂层,根据涂层的要求进行喷涂工艺、性能、微观组织、热冲击性能研究,确定合理的喷涂工艺参数。     

La2Zr2O7/YSZ梯度热障涂层的热冲击失效行为

隔热性能是热障涂层对基体热保护功能最直接的衡量标准。制备La₂Zr₂O₇(LZO)/ YSZ 梯度热障涂层(DCL-TBCs)，在1 300 ℃的顶部涂层表面温度下与500 μm厚的YSZ TBC进行热梯度循环试验，评估它们的寿命。分析试验结果表明，当厚度为100 μm和200 μm的YSZ涂层被LZO涂层替代时，DCL-TBCs的寿命会比500 μm厚的YSZ TBC高出一倍多。证明DCL-TBCs技术可在较高温度下有效延长涂层的使用寿命。     

界面形貌对涂层残余应力影响的数值模拟

应用有限元软件ANSYS中的热分析功能,对涂层中的残余应力进行有限元分析,得到不同界面形貌模型残余应力的分布状况。分析表明,平面界面形貌比其他形貌有明显的局部应力集中现象,该结论为提高涂层界面结合强度的界面造形提供了理论支持。     

热障涂层热不匹配残余应力的分析研究

广泛应用于高温部件的热障涂层,在热载荷作用下各层间所集聚的残余应力是导致其层裂和失效的重要原因。针对热障涂层由于热不匹配产生的残余应力,建立了相应的平面应变模型,研究了温度与涂层厚度对界面残余应力和陶瓷层内最大残余应力分布的影响。结果表明,陶瓷层内的残余应力主要表现为横向压缩应力,且最大值位于距陶瓷层表面1/3厚度处;界面残余应力相对较小,但在自由边界处有应力集中现象;随着温度的升高应力值在增大,陶瓷层厚度增加会改变结构厚度方向上的应力分布,且厚度增加使陶瓷层内残余应力值和界面残余应力值减小。     

等离子喷涂薄壁工件涂层中温度场解析

沉积层中的热梯度及涂层与基体材料热膨胀系数的差异是引起等离子喷涂残余应力的主要原因.考虑到喷涂子层增厚,建立起基于喷涂颗粒沉积过程温度场的解析模型.在分析中同时考虑了热传导、热辐射对涂层的影响,计算了在不同的基体-涂层体系下涂层的温度场.结果表明,涂层沉积过程中升温过程分为两个阶段:初级阶段,即体系温度不超过相应喷涂材料熔点的15%;完成阶段,即涂层与基体达到热平衡后继续升温到最高温度,并在界面处结合最终形成残余应力.     

Thermal Stress Relaxation of Nonhomogeneous Coatings

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＭｅｔａｌｃｅｒａｍｉｃｎｏｎｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓｃｏａｔｉｎｇｓ（ＮＣｓ）ｗｅｒｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄｆｒｏｍｔｈｅｒｍａｌｂａｒｉｅｒｃｏａｔｉｎｇｓｕｓｅｄｉｎｔｈｅａｖｉａｔｉｏｎａｎｄａｅｒｏｓｐａｃｅｆｉｅｌｄｓ...     

等离子喷涂热障涂层的屈曲失效分析

在工作环境中,典型的等离子喷涂热障涂层结构会在陶瓷层和氧化层界面出现分层现象,导致冷却过程中受面内压应力作用的陶瓷层发生屈曲和剥落失效现象.本文采用能量方法建立了分层后陶瓷层(边界固支单层板)屈曲的临界条件,分析了分层形状、陶瓷层面内应力、弹性模量、厚度对临界条件的影响.这些结果可为考虑陶瓷层屈曲失效的寿命预测模型提供一定的理论依据.     

铜板上激光熔覆制备Co-Ni-Cu梯度涂层

用10 kW CO2激光器,通过优化激光快速熔覆工艺参数,先在铜合金上制备镍基韧性过渡层,再在其表层采用同步送粉工艺,在上述镍基涂层表面制备了结合良好且组织细小致密、无缺陷的钴基合金涂层,成功制备了Co-Ni-Cu梯度涂层.铜基体-镍基过渡层-钴基工作层的成分、组织和热物理性能呈现梯度分布,使熔覆过程中的热应力被缓解,完全避免了裂纹的产生.M7C3和M23C6型碳化物及钴基固溶体的形成使钴基工作层显微硬度高达655 HV,是铜合金硬度(90 HV)的7.3倍,而且从铜合金基体至镍基过渡层再到钴基工作层,显微硬度也呈梯度平缓增大,因此涂层具有无裂纹、内韧外硬的特性.     

激光熔覆NiCrBSi合金涂层的裂纹形成机理

从微观组织研究了激光熔覆NiCrBSi镍基涂层的裂纹形成机理,分析了涂层显微组织、裂纹形貌和断口成分.结果显示：Ni60涂层具有高裂纹敏感性,即使涂层与基体热膨胀系数差异较小,涂层也容易开裂.原因是：① Ni60涂层包含大量的粗大硬质初生相和硬质共晶组织以及较少的韧性相,具有高的脆硬性; ② 断口聚集含Ca、S、Si等元素的熔渣;③ 粗大的硬质相妨碍了液体金属的自由流动,造成金属基体的不连续性;④ 粗大硬质相晶界处的液膜易在拉应力作用下破裂,形成缩孔或微裂纹,从而成为裂纹源.此外,裂纹在顶端起裂并向下扩展,裂纹多沿粗大硬质相晶界扩展,具有典型的凝固裂纹特征.