基体条件对等离子喷涂Sm2Zr2O7/NiCoCrAlY功能梯度热障涂层热冲击性能的影响

采用有限元分析软件ANSYS对等离子喷涂Sm2Zr2O7/NiCoCrAlY功能梯度热障涂层在金属基体材质类型、厚度、半径变化时涂层的冲击热应力进行了分析。结果表明,涂层热应力及其应力梯度随着金属基体热膨胀系数增加而增大。当基体厚度超过20 mm后,其对冲击热应力的影响基本可以忽略。涂层热应力随基体半径增加而增大,当超过18 mm后,基体半径对涂层应力影响不大。     

进给速率对AlSi/PHB封严涂层可磨耗性的影响

可磨耗封严涂层是应用在航空发动机中从而提升其效率的一种材料.本文采用模拟工况法,利用自主研制的BGRIMM-ATR型高温超高速可磨耗试验机对AlSi/PHB封严涂层进行了不同进给速率下的可磨耗实验,研究进给速率变化对AlSi/PHB封严涂层可磨耗性的影响,利用体式显微镜、扫描电子显微镜(SEM)分析涂层的宏观和微观形貌...     

热喷涂铜铝聚苯酯封严涂层制备和性能研究

本文以铜铝合金粉和聚苯酯为原材料,添加粘结剂,采用机械团聚复合工艺制备铜铝聚苯酯复合粉末;采用大气等离子喷涂工艺制备的铜铝聚苯酯封严涂层组织均匀,聚苯酯和孔隙占比45.3%,涂层硬度为56.3 HR15Y、结合强度≥6.9MPa、650℃下抗热震性能良好,涂层在96小时室温中性盐雾试验外观评级达到4级,可满足航空发动机对气路间隙控制封严涂层的要求。     

铜铝/ 聚苯酯涂层500 ~ 700 ℃的长时氧化行为研究

铜铝/ 聚苯酯( CuAl/PHB ) 涂层是一种用于发动机气路封严的可磨耗涂层。以铜铝合金与铜铝/ 聚苯酯涂 层为研究对象,采用试验与基于密度泛函理论的第一性原理计算相结合的方法,研究了不同Al 元素含量、不同 氧化温度和不同氧化时间对铜铝/ 聚苯酯涂层的影响,并表征不同温度下最高氧化时间达1000h 的氧化产物,系 统研究了合金与涂层的抗氧化性。结果表明, Cu7Al/PHB 可磨耗封严涂层在620 ℃工况温度下可以达到抗氧 化级( HB 5258-2000 标准 ),但当温度达到650 ℃后抗氧化性已存在不足,建议应用于620 ℃以下的服役工况。     

等离子喷涂NiCrAlYSi基封严涂层的性能研究

采用大气等离子喷涂方法制备NiCrAlYSi基封严涂层,涂层采用聚苯酯为造孔剂,氟化物为自润滑相。研究发现,随着聚苯酯的含量增加,涂层孔隙率增加,硬度下降。喷涂参数(喷涂距离,喷涂功率)对涂层的硬度亦有较大影响,随着喷涂参数的改变,喷涂过程中聚苯酯的氧化程度各异,从而影响了涂层中的孔隙率,进而导致涂层硬度的变化。因此,通过调控喷涂参数和聚苯酯含量,可以达到对涂层孔隙率及硬度的控制。1000℃至室温热震试验结果表明:涂层具有良好的抗热冲击性能,且气孔率高的涂层抗热冲击性能更加优异。     

等离子喷涂高温涂层残余应力模拟比较研究

本文运用有限元方法对等离子喷涂高温涂层(包括W涂层、Zr C涂层和Zr O2涂层)沉积过程中涂层内部残余应力进行了数值模拟计算,着重对涂层表面及涂层与钛合金基体界面处径向应力进行分析,讨论了这三种高熔点材料及不同的涂层厚度(0.2mm,0.5mm,0.8mm和1.0mm)对残余应力状态及分布的影响。结果表明,涂层表面处,Zr C涂层径向应力值最大;涂层与基体界面处,随着涂层厚度的增加,W涂层径向应力值逐渐超过Zr C涂层;Zr O2涂层在其表面及涂层与基体界面处的径向应力值在三种材料中均为最小。涂层内部径向应力分布均匀,在试样边缘处,W涂层和Zr C涂层应力集中和突变现象较为显著,而边缘效应对Zr O2涂层影响较小。     

Al2O3-40%TiO2陶瓷涂层残余应力的有限元分析

为分析大气等离子喷涂Al2O3-40%Ti O2复合陶瓷涂层在冷却过程中涂层崩裂的现象,本文采用有限元方法,研究了涂层内部残余应力分布情况,探讨了涂层厚度、孔隙、裂纹等因素对残余应力的影响。结果表明:基体与粘结层和粘结层与涂层的界面边缘处出现了应力集中区域,随着X尺寸(模型水平方向的距离)的增加,涂层及粘结层内部应力由压应力转变为拉应力;涂层厚度只对残余应力值有影响,对应力分布状态影响较小,随着涂层厚度的增加,X向(径向)应力逐渐增加,Y向(轴向)应力及剪切应力在界面边缘处急剧变化;大孔隙、纵向裂纹对涂层残余应力影响较大。有限元模拟分析较好的解释了涂层在冷却过程中涂层层状崩裂的现象。     

硬质合金金刚石涂层的残余应力分析

采用有限元方法分析硬质合金金刚石涂层的热残余应力,采用轴对称二维几何模型和自由边界条件,考虑了涂层厚度及不同基体对应力场的影响。分析表明,在多晶金刚石涂层中存在压应力,在基体中出现了拉应力,这种应力结构分布对材料性能的影响是有利的。在明锐界面出现了大的剪切应力(415MPa),应力奇异场出现在明锐界面靠近自由边界处。涂层压应力随基体中钴含量的增加而增加,随涂层厚度的增加而减小。因此可以借助这两个因素来适当控制和调节材料中的应力场以得到性能优良的产品。     

铜铝聚苯酯涂层性能研究

采用大气等离子喷涂技术制备了铜铝聚苯酯 (CuAl/PHB) 涂层, 对涂层进行了组织、 硬度、 结合强度、 高 温抗氧化、 抗热震、 高温硬度以及微动磨损和可磨耗性能测试和分析研究。 结果表明, CuAl/PHB 涂层孔隙和聚 苯酯占比为 17.5%, 硬度平均值 90.4 HR15Y, 结合强度 ≥25.4 MPa, 在 620 ℃下涂层具备良好的高温抗氧化性能, 700 ℃下水淬抗热震性能达到 135 次, 在 450 ℃ ~700 ℃温度范围内涂层高温硬度由 HR15Y 76.6 降低到 66.8。 在 高载荷 100 N、 高频率 100 Hz, 高温 700 ℃条件下的微动磨损结果表明, 涂层在 620℃下摩擦系数小于 0.5, 具 有良好且稳定的耐微动磨损特性; 涂层在 400 ℃ ~600 ℃模拟工况条件下具有良好的可磨耗性, 叶片进给磨损比 IDR 值小于 14.02%, 且随温度增加可磨耗性提高; 制备的铜铝聚苯酯涂层可实现耐微动磨损和可磨耗的良好结合。     

铜铝聚苯酯封严涂层耐蚀性能和可磨耗性能研究

采用等离子喷涂工艺制备了铜铝聚苯酯封严涂层,完成了 96 h 中性盐雾试验、72 h 酸性大气试验、24 d周期浸润试验以及 450 ℃、线速度 300 m/s、进给速率 5~480 μm/s 的高温高速可磨耗试验,研究了涂层的耐蚀性能和可磨耗性能。结果表明：铜铝聚苯酯封严涂层在 72h 酸性大气腐蚀后,涂层表面光滑平整,未观察到腐蚀产物和点蚀坑;24 d 周期的浸润腐蚀后,涂层颜色未发生明显改变,涂层表面结构完整,未观察到腐蚀产物和点蚀坑;96 h 中性盐雾腐蚀后,涂层表面未观察到腐蚀坑,但涂层表面出现大片褐色斑块;不同进给速率下,叶片进给深度比 IDR 值不大于 9.79 %;检测及分析结果表明,涂层拥有优异的耐腐蚀性能和可磨耗性能。     

制粉工艺对铝基聚苯酯封严涂层材料粉末及涂层性能影响研究

本文以铝基合金粉末和聚苯酯为原材料,通过固相混合、喷雾造粒、胶粘团聚三种制粉方法制备了铝基聚苯酯复合粉末,通过等离子喷涂方法制备了封严涂层,并对粉末及涂层性能进行了对比研究。实验结果表明,胶粘团聚型粉末粒度、松装密度、流动性等性能配合良好,喷涂后涂层可磨耗组分存留完整,硬度、结合强度的匹配性最好。     

梯度涂层高炉风口有限元分析

采用有限元分析软件研究了梯度涂层高炉风口的温度分布和应力分布,并与均匀涂层进行了比较。结果表明,涂层可以有效降低风口基体的温度,梯度涂层对降低风口基体温度略低于均匀涂层,而梯度涂层内的温降却明显低于均匀涂层,并且梯度涂层可以缩小基体的高温区域。均匀涂层与风口基体之间具有明显的应力接合界面,而梯度涂层风口接合面处的应力变化较小,能够改善涂层与基体的接合强度,进而提高了风口的使用寿命。     

航空发动机篦齿类零件耐磨封严涂层的工艺控制

等离子喷涂工艺制备的 Ni-5%Al/Al2O3 -TiO2 耐磨封严涂层广泛应用于航空发动机篦齿封严系统中,涂层厚度对提升发动机效率有着至关重要的作用,随着封严篦齿间隙从 1.0 mm 减小到 0.2 mm,气体实际泄漏流量减小幅度可达 73%。由于篦齿零件形状复杂,主要对批生产中篦齿零件常见的涂层厚度和外观控制进行了研究,通过采用硅橡胶和金属工装共同保护的方式,避免了涂层局部堆积情况并消除了涂层边界的毛刺等缺陷。此外,通过建立试片与篦齿涂层厚度的对应关系,对比了不同测量方式间的差异,实现了批生产过程中对篦齿涂层的间接控制,从而实现了该类零件涂层厚度的高效无损检测。     

细观界面形貌与宏观构型对热障涂层界面应力的交互影响研究

热障涂层中陶瓷层界面处的应力应变场对其破坏起到至关重要的作用,但之前的研究并未考虑热障涂层宏观构型与细观界面的交互影响。本文建立了在轴向和周向具有不同波长的 3D 涂层界面有限元模型,分析了轴向波长和周向波长对涂层界面应力的影响规律,获得了轴向波长和周向波长对涂层界面应力综合影响的关系式。研究结果表明,减小轴向波长会增大涂层界面破坏的风险,增大周向波长能够同时减小周向和轴向的最大应力,有利于降低涂层界面破坏的风险;轴向波长为 0.051 mm,周向波长为 0.030 mm 时,周向最大应力最小,为 243.1MPa;周向波长和轴向波长均大于 0.03 mm 时,周向与轴向应力差值小于 40 MPa,界面应力分布的均匀性较好。本文研究为涂层制备时的界面优化设计提供了理论基础。     

Influence of Air-Knife Wiping on Coating Thickness in Hot-Dip Galvanizing

 In hot-dip galvanizing process, air jet wiping control is so crucial to decide the coating thickness and uniformity of the zinc layer on the steel strip. The mathematical models developed predict the zinc coating thickness as a function of pressure and shear stress. The required pressure and shear stress profile on the strip surface were calculated using regression analysis, and carried out using numerical simulation as FLUENT, a finite element analysis software. The influences of the outlet pressure, the nozzle to strip distance, the slot opening, the edge baffle plate, as well as the tilting angle of air knife were discussed. Combining with these results and regression analysis on the practical data, four first-order polynomial multi-parameter models were established for different targeted coating thicknesses with better regression coefficients. The validated model was used to carry out sensitivity analysis to determine the favorable controlling regime for the air jet wiping process.     

热浸镀铝锌硅镀层云纹缺陷的分析及抑制

 对采用薄板坯连铸连轧工艺生产的热浸镀铝锌硅产品镀层横向云纹缺陷和纵向云纹缺陷进行了表面和截面结构的分析。结果表明,产生的云纹缺陷与气刀工作压力、气刀工作距离、气刀喷吹角度、锌液温度和钢板入锌锅温度有关;气刀工作压力过低及锌液温度过高时,易形成纵向云纹缺陷。气刀工作压力过大,气刀间距相应变大,形成镀层横向云纹缺陷;在一定温度下,调整各项参数将钢带抖动控制在3mm以下时,可以获得均匀的镀层厚度、表面锌花尺寸和色泽。     

Effects of Additive CeO_(2) on Thermal Shock Resistance of Plasma- Sprayed Cr_(2)O_(3) Coating

The influence of CeO2with different content on the thermal shock resistance of plasmasprayed Cr2O3 coating was investigated. The thermal shock failuremechanism of coating was alsostudied. It is found that the thermal shock failure mechanism ofcoating is thermal stress fatiguedestruction, and the destructiontakes place at interface of ceramicand bond coating. The experimental results show that the lifetime ofcoating fracture and failure increase considerably when 3% CeO2is added into the plas…     

厚热障涂层的失效分析研究

厚热障涂层因具有优异的隔热效果, 在航空发动机热端部件防护上获得应用。 在高温燃气冲蚀环境中服役 后, 致密厚热障涂层呈局部块状剥落而失效。 本文对涂层失效后的截面形貌、 元素分布、 相结构等进行分析。 结 果表明, 涂层失效的主要原因是表面附着物的渗入和焰流冲蚀下致密厚热障涂层内部应力的增加。 采用高能等离 子喷涂制备具有弥散分布裂纹的厚热障涂层有望提高涂层寿命。     

基于正交试验的热障涂层性能变化规律研究

热障涂层广泛应用于燃气轮机、飞机发动机等装备上,其性能直接影响装备的使用寿命。本文采用大气等离子喷涂工艺,在GH4169高温合金表面依次制备NiCoCrAlY金属粘结层和ZrO_2-8%wtY_2O_3陶瓷层。采用扫描电镜和残余应力测试仪对样品的表面形貌、孔隙率以及表面的残余应力进行测试。通过正交试验研究喷涂工艺参数对热障陶瓷层厚度、孔隙率以及残余应力的影响,实验结果表明,对陶瓷层厚度的影响因素从大到小顺序依次为氢气流量,电流,氩气流量,喷涂距离;在相同的制备时间内,陶瓷层的厚度随着电流与氢气流量的增大而明显的增大;随着氩气流量与喷涂距离的增大,陶瓷层的厚度随之减小;对陶瓷层孔隙率的影响因素从大到小顺序依次为喷涂距离,氢气流量,电流,氩气流量。当氩气流量从30 slpm/min增加到40 slpm/min时,氢气流量从5slpm/min增加到10 slpm/min时,孔隙率随之增大;当氩气流量从40 slpm/min增加到50 slpm/min时,氢气流量从10 slpm/min增加到15 slpm/min时,孔隙率随之减小。当喷涂距离从5 mm增加到10 mm时,孔隙率随之减小,而当喷涂距离从10 mm增加到15 mm时,孔隙率急剧升高,而随着电流的增大,孔隙率减小。电流、氢气流量以及氩气流量对涂层残余应力造成很大影响,随着电流以及氢气流量的增大,氩气流量的减小,涂层表面的残余应力急剧上升。