CMAS组分对EB-PVD热障涂层微结构退化的影响

该文对典型Ca/Si原子比为0.33、0.73、1.78的CMAS (主要组分为CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2)腐蚀的氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)热障涂层(TBCs)的微观结构特征进行了详细的对比研究.研究发现:当Ca/Si原子比为0.33时,沿着整个被腐蚀的YSZ涂层会有ZrSiO_4形成,YSZ陶瓷层上部区域原始的"羽毛状"柱状晶转变成相互连接的颗粒状结构,陶瓷层中部和下部区域仍为柱状晶结构,在颗粒状晶粒间隙和柱状晶晶粒间隙都有CMAS渗入.当Ca/Si原子比增加到0.73时, YSZ上部柱状晶退化成晶粒,下部柱状晶"羽毛状"结构退化,柱状晶上有明显的腐蚀坑,整个YSZ晶粒之间充满了非晶态的CMAS,而且在YSZ的顶部有部分m-ZrO_2出现,在YSZ/Al_2O_3界面处还有硅酸锆(ZrSiO_4)、钙长石(CaAl_2Si_2O_8)和尖晶石(MgAl_2O_4)形成.当Ca/Si原子比增加到1.78时,柱状晶转变成等轴晶,非晶的CMAS和MgAl_2O_4填充在晶粒间隙,并伴随有t-ZrO_2到m-ZrO_2的相转变.结果表明,Ca/Si原子比含量高的CMAS对YSZ涂层具有更大的破坏性.     

La_2Ce_2O_7/YSZ热障涂层抗CMAS腐蚀及机制研究

热障涂层以其耐高温、高隔热的优异性能,成为航空发动机热端部件不可或缺的材料.然而,在其服役过程中,涂层不可避免地会受到大气中以钙、镁、铝、硅氧化物为主要成分(CMAS)的熔体腐蚀,最终导致其剥落失效.该文以大气等离子喷涂方法制备的La_2Ce_2O_7(LCO)/YSZ双陶瓷涂层为研究对象,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等表征手段,对经CMAS及火山灰腐蚀前后涂层的微观组织结构及物相组成进行表征与鉴定,并分析其抗腐蚀机制.研究表明经高温腐蚀后,YSZ涂层会生成m-ZrO_2及ZrSiO_4,而LCO粉末在1 250℃下与CMAS反应5 h后,其中的CeO_2依然保持稳定,证明其不与CMAS反应.CMAS及火山灰与LCO反应后会生成钙长石、尖晶石及La_2Si_2O_7等高熔点物质,从而能有效地延缓CMAS对涂层的侵蚀.该研究的开展将为新型抗CMAS涂层的成分设计提供指导.     

航空发动机热端钛合金铝基涂层制备及抗高温氧化的研究进展

钛合金铝基耐高温氧化涂层包括渗铝涂层、Al-Si涂层、Al_2O_3涂层、TiAl金属间化合物涂层、Al-Zn涂层等.该文主要介绍了这些涂层的制备方法、组织结构,以及它们的高温抗氧化性能,对铝基涂层中存在的问题以及发展趋势进行了分析.     

金属有机化合物化学气相淀积含钛硬质涂层的性能研究

在用文题淀积方法制备出氮化钛、碳氮化钛和碳氮氧化钛硬质涂层的基础上,用表面分析手段分别进行了成分、结构分析、形貌观察和硬度测定。结果表明:以二乙胺基钛为原料可分别在773K和973K淀积氮化钛和碳氮化钛涂层;用钛酸异丙酯和钛酸丁酯可分别在973K和1073K获得碳氮氧化钛涂层。所得的涂层表面光洁度高、与基体附着性好、硬度满足实用要求。相比于普通化学气相淀积方法,本法在制备硬质涂层上有两大优点:(1)淀积温度降低,扩大了基体的选用范围;(2)固溶体涂层的获得扩大了涂层的适用范围。     

悬浮液等离子体喷涂厚YSZ热障涂层 结构与性能研究

采用悬浮液等离子体喷涂（SPS）工艺在以GH3128高温合金为基底,CoNiCrAlY为黏结层的表面上制备氧化钇部分稳定的氧化锆（YSZ）厚热障涂层（TTBCs）,研究单片层的形貌特征及单片层之间的堆叠行为对涂层微结构的影响.对无支撑的YSZ涂层进行了1 200~1 600 ℃保温24 h和1 550 ℃保温20~100 h的高温时效处理,分析涂层的物相组成和晶粒尺寸等的变化;对涂层试样进行了高温燃气焰流循环热考核,并对其失效机理进行了探讨.结果表明,SPS单片层由四方相晶粒组成.涂层经1 550 ℃高温热处理40 h发生四方相（t）向单斜相（m）转变,且m相的含量随热处理时间的延长而增加,但对于24 h高温处理样品,即便将热处理温度提升到1 600 ℃,也未见t→m相变.SPS涂层经热考核前后应力演变是其失效根源,通过相邻柱状晶的脱落可有效地释放陶瓷层中的应力集中,最终与界面附近陶瓷层微裂纹相互连接而导致涂层剥落.     

热力学与动力学相关性,科学与人文的统一

金属热加工通过相变决定材料最终组织和性能。随着非平衡技术的快速发展,热加工工艺趋于极端化和多样化,控制相变的热力学与动力学机制从简单近平衡条件下的相对独立转变为复杂远平衡条件下的高度关联。基于热-动力学独立处理的传统理论已无法应对上述相变涉及的机理描述、组织预测和过程控制。随着催化剂研究体系的扩展,传统的基于独立的反应动力学或吸附热力学的设计已无法满足催化剂的高性能需求与高效筛选。本文从人文领域中的激情与困难的逻辑关系中,引申出科学领域中的热力学驱动力与动力学能垒的相关性,针对非平衡凝固过程、晶界迁移及晶粒长大热稳定性、纯Fe沿Bain路径的马氏体切变,整理出热力学驱动力与动力学能垒的定量关联,建立了组织预测模型,提出了热-动力学协同作用的新理念,并据此设计出高性能DD3高温合金、Fe基纳米晶材料、A356铝合金和应变态电催化材料。     

基于ABAQUS的身管涂层磨损行为研究

重机枪的射击过程具有高压、高温、高速度、时间短等突出特点,针对这样的严苛条件,很难用实验的方法对身管涂层的摩擦磨损做研究预测。基于ABAQUS有限元软件平台,以有限元仿真方法,研究了身管涂层的磨损量和磨损状态的分布,以及子弹发射次数增加对身管涂层摩擦磨损的影响。结果表明,身管磨损主要集中在枪口近端位置,随着子弹发射次数的累积增加,磨损量相应增加,而单次磨损量减小,同时计算了发射多次子弹后的总磨损量。     

隔热智能窗用W掺杂VO2热致变色涂层的制备与表征

以低毒的硫酸氧钒为钒源、白钨酸为钨源,采用温和的液相法制备了钨掺杂柠檬酸氧钒铵前驱体;借助溶胶凝胶镀膜技术与500℃、Ar气气氛低温烧结制备了W掺杂VO2涂层.研究发现,涂层中W6+引入及V3+产生有效降低了VO2单斜相向四方相转变所需的热能势垒,同时也使得四方相可以在较低温度下存在.因此,随W掺杂量由0 at.％逐渐...     

一步法合成耐久性水基超疏水TiO2/DTMS涂层

为制备具有优异自清洁功能的耐久性水基超疏水涂层,以十二烷基三甲氧基硅烷(n-dodecyltrimethoxysilane, DTMS)为有机改性物,通过一步法在纳米TiO₂表面嫁接长链烷基官能团得到超疏水TiO₂/DTMS涂层。分析了TiO₂涂层及TiO₂/DTMS涂层的表面润湿性、形貌和化学组成,并对所得超疏水TiO₂/DTMS涂层的自清洁性能、机械及化学稳定性进行了测试。结果表明：超疏水TiO₂/DTMS涂层表面水接触角(water contact angle, WCA)达到159°;以亚甲基蓝粉末作模拟污染物,涂覆有超疏水TiO₂/DTMS涂层的玻璃具有优异的自清洁性能;经机械磨损(10 min)、酸碱液(pH=1、3、5、7、9、11、13)浸泡、高低温(−20、30、60、90、120、150 ℃)处理后超疏水TiO₂/DTMS涂层的WCA仍大于150°,表明其具有优异的机械和化学稳定性,可用于室外防污,如建筑物外墙、玻璃、太阳能电池板等。     

高能脉冲电沉积陶瓷涂层

提出了一种利用电子导体与水溶液电解质之间脉冲放电产生的等离子体的能量,使水溶液中的离子反应沉积陶瓷涂层的方法,得到了结合力好,表面平整,具有良好抗高温氧化性能的ＺｒＯ２－８％Ｙ２Ｏ３陶瓷涂层