Review of the fatigue behavior of hard coating–ductile substrate systems

Withthewideapplicationofcoatingmaterialsinaerospaceandotherfields,theirsafetyunderfatigueconditionsinserviceis im-portant.However,research on the fatigue properties of ceramic hard coatings started late,and a unified standard is yet to be established to eval-uate the fatigue life of hard coating–ductile substrate systems.Studies also present different opinions on whether coatings can improve or re-duce the fatigue life of substrates.In this paper,the influence of the properties of ceramic coatings on fatigue performance is reviewed,and the effects of coating on the mechanism of fatigue crack initiation in substrates are discussed,aiming to help readers understand the fatigue behavi-or of hard coating–ductile substrate systems.     

大气环境中金属及其保护层霉菌腐蚀研究的进展

微生物及其生命特征严重影响着材料的服役性能与寿命.目前大量的研究集中在细菌腐蚀领域,对于大气环境中真菌造成的腐蚀行为与机理研究较少.事实上,在大气环境中存在着大量的霉菌,其生命活动对金属及涂、镀层的腐蚀也具有重要的影响.本文综述了霉菌的生化特性与腐蚀的关系,讨论了在大气环境中霉菌对金属及涂、镀层材料腐蚀行为的影响,并归纳了霉菌腐蚀的相关机理;同时根据腐蚀特征的对比分析可知,霉菌腐蚀与细菌腐蚀具有一定的差异性,其主要原因在于两类菌的代谢产物不同.目前,对金属及涂、镀层材料的霉菌腐蚀研究大多停留在对材料表面霉菌腐蚀现象的描述和产物的分析等方面,缺乏对霉菌生命活动与腐蚀速度的定量表征,缺乏对霉菌引起的腐蚀过程动力学规律的研究,这将是未来研究工作的重点.     

过渡层对铜基陶瓷涂层性能的影响

以NiAl和NiCoCrAlY两种粉末作为过渡层材料,采用大气等离子喷涂技术在铜基体表面制备4种不同的过渡层,并采用热化学反应法制备陶瓷层,采用热力学软件FactSage计算并确定陶瓷层的固化温度,通过抗热震性、结合强度测试和XRD、SEM分析,研究过渡层的种类及其厚度对陶瓷涂层性能的影响。结果表明,NiCoCrAlY过渡层与铜基体形成较为致密并具有微区冶金结合的界面;以NiCoCrAlY作为过渡层所制陶瓷涂层的结合强度较大;当过渡层厚度为100μm时,以NiCoCrAlY作为过渡层所制陶瓷涂层的抗热震性能较好。     

Q235钢表面环氧复合涂层在变电站环境中的腐蚀行为分析

以Q235钢表面涂覆的环氧富锌底漆,水性聚氨酯中间漆,银灰环氧磁漆构成的环氧复合涂层为对象,研究变电站环境中涂层自然暴露18个月后的腐蚀行为,并将其与用5%NaCl溶液浸泡250天处理的涂层的腐蚀行为做对比。采用电化学阻抗谱(EIS)研究环氧复合涂层试样的电化学腐蚀行为,评价环氧复合涂层的耐候性与耐盐性,并通过FT-IR表征涂层浸泡和自然暴露过程的结构变化。结果表明,环氧复合涂层试样在5%NaCl溶液中浸泡250d后,涂层阻抗从3.967×10~9Ω·cm2降至9.780×10~2Ω·cm~2,其失效机制为腐蚀介质通过涂层微孔逐渐渗入涂层中形成微观电通路,导致涂层孔隙率逐渐增大,基底材料腐蚀加速;自然暴露试验18个月的试样,其涂层阻抗为2.708×10~6Ω·cm~2,防护性良好。     

航空发动机叶片表面热障涂层温度分布的仿真分析

采用有限元固体热传导仿真模型分析航空发动机导向叶片表面热障涂层(TBC)的温度特性;采用工程实验的通用模型,输入因变量(Input)→仿真模型和边界条件(Process)→输出变量(Output),进行热障涂层的实验设计;比较了几种热涂层材料(如ZrO2系列TBC)的隔热性能,分析了不同的基底与TBC厚度下隔热性能的变化情况.同时,通过计算机仿真方法探讨了国内外相关文献中的TBC隔热效果的差异性.结果表明,温度边界条件对于准确估算TBC的隔热效果至关重要.在对比TBC的隔热性能时,需对测温环境进行标定.     

金属颜料对保温涂料发射性和反射性的影响

论文基于高原、严寒及寒冷地区对外墙涂料光学性能的要求,研究涂料组分中各类金属颜料对其红外发射率及太阳能反射比的影响。研究结果表明：金属颜料能显著降低油性涂料的红外发射率;颜料种类、掺量及形貌对涂料的发射率有较大影响;铜粉对油性涂料发射率的降低效果最好;发射率随颜料掺量的增加而降低,在40%~50%范围内达到最低;同掺量下片状铜粉在油性涂层中的效果优于球状的;漂浮型铝颜料对油性涂料发射率的降低效果优于非漂浮型铝颜料。水溶性金属铝粉能显著降低水性涂料的红外发射率,红外发射率和太阳能反射比均随铝粉的粒径增大而下降。上述各类涂料涂层的红外发射率均可达到0.35~0.45、太阳能反射比0.39~0.56,基本符合采暖地区外墙涂料光学性能的要求。     

氧元素对热镀锌双相钢锌层附着力的影响

选取两种不同成分体系的热镀锌双相钢为研究对象,对比分析了氧对双相钢镀层附着力的影响。结果表明,Cr-Mo系双相钢可镀性优于高铝系双相钢。对高铝系双相钢而言,退火过程基板中Al和Mn向带钢表面偏析,并与炉内氧发生氧化生成氧化铝,阻碍连续致密Fe2Al5抑制层的形成,是导致锌层附着力差的根本原因。Cr-Mo系双相钢虽然在退火过程也会发生氧化反应,但通过严格控制炉内氧含量可减少氧化物的形成,保证连续致密Fe2Al5过渡层的存在,从而大幅提升锌层附着力。     

添加剂对电泳法制备YBa2Cu3O7-δ超导涂层的影响

第二代高温超导带材YBa2Cu3O7-δ(YBCO)具有高载流能力、高不可逆场、低交流损耗和高转变温度,成为当前的热点研究对象.采用低成本的电泳沉积技术在Hastelloy合金上成功制备了YBCO超导层.添加剂对电泳液的稳定性及涂层性能有着重要影响.实验研究了添加剂(种类选择及添加量)与YBCO超导层的关系.结果表明,添加005gPVB时所制备的样品具有较好的超导电性,其临界电流密度可达100A/cm2(0T,77K).     

Mg对Galvalume镀层微观结构、耐蚀性和成形性的影响

利用扫描电镜、X射线衍射仪、电化学测试和杯突试验研究了Mg(质量分数15%)对Galvalume(Zn-55Al-16Si)镀层微观结构、耐蚀性和成形性的影响.扫描电镜和X射线衍射仪检测结果显示,添加Mg后在Zn-55Al-16Si-15Mg镀层的枝晶间区出现了MgZn2相;腐蚀产物的微观形貌显示Mg能减少镀层腐蚀产物中的裂纹,并提高其致密性.电化学检测结果显示,Zn-55Al-16Si-15Mg镀层的腐蚀速度仅为Galvalume的341%,因此Mg能显著地提高Galvalume镀层的耐蚀性;MgZn2作为强化相,强化了镀层的枝晶间区,减少了成形杯弯曲外表面的微裂纹,显著地提高了Galvalume镀层的成形性.     

类超电容活性炭的电容去离子除盐性能

采用类超电容活性炭作为电极材料,通过涂层的方法制备了活性炭电极,并构造了简易的电容去离子(CDI)反应装置.通过BET和DFT法测定了电极材料的比表面积、孔容及孔径分布,分析了电极的SEM图像.测定不同电压下溶液电导率、出水pH值,研究了电极的吸、脱附性能及电极反应情况.结果表明类超电容活性炭具有发达的微孔和一定数量中孔;电压范围在08~18V时,随着电压的升高,吸附脱盐效率也升高,并且30min内离子可完全脱附,电极再生性较好.吸附时不同电极电压下溶液pH值的升高或降低,表明阴阳两极不同的电化学氧化还原反应.