涂料稀释对碳钢表面金属铝涂层性能的影响研究

为模拟工业生产制备铝浆过程中可能出现的误差,对原始底层和顶层铝浆涂料用水进行了稀释实验,希望得到不破坏涂层防腐性能前提下允许稀释的最大加水量.研究的原始底层铝浆涂料加水量分别为10%,30%和50%,研究的原始顶层铝浆涂料加水量分别为10%,20%和30%.研究结果表明,原始底层和顶层铝浆涂料水稀释量不超过铝浆质量的10%时,涂层的防腐蚀性能不会明显降低.浸泡模拟海水过程中,无论是底部还是顶部涂料稀释,只要试样厚度不随时间明显减小,涂层都能对钢基体起好的保护作用,使之不被模拟海水腐蚀.电化学极化曲线研究发现,底部和顶部涂层抗模拟海水腐蚀效率分别为88%和98%,顶部铝粉涂层对碳钢基体防模拟海水腐蚀作用比底部铝粉涂层更好.XRD分析表明,底部和顶部涂层都由金属铝组成,没有氧化铝.     

碳钢表面有机硅-铝粉复合涂层耐高温耐海水腐蚀性能的研究

为提高碳钢Q235的抗高温氧化和腐蚀性能,用有机硅溶液和片状铝粉在碳钢Q235表面制备了防腐涂层,通过XRD仪和SEM仪等对涂层的耐高温氧化和耐海水腐蚀能力进行了研究.结果表明,所制备的涂层在500℃空气中加热8h后室温冷却不开裂,没有出现氧化增重现象,涂层仅有少量铝被氧化成氧化铝,金属硅没有被氧化;涂层在模拟海水中室温浸泡34天不腐蚀,在80℃模拟海水中浸泡6h不腐蚀.所制备的涂层具有较好的抗高温氧化和抗海水腐蚀能力.     

基于响应面优化法激光选区熔化AlMgScZr研究

铝合金因其轻质、高强而被广泛应用于国防建设及航空航天等领域中,而激光选区熔化(SLM)技术在复杂结构零件的制造上具有很大的优势.采用SLM技术制备AlMgScZr合金,通过响应面优化的方法对其工艺参数进行了优化,得到了相对密度为99.11%、抗拉强度为333 MPa、屈服强度为282 MPa、延伸率为16%和显微硬度为119.5 HV_(0.05)的AlMgScZr铝合金试样.同时,研究了热处理对SLM制备的AlMgScZr试样拉伸性能的影响.结果表明,经过350℃保温6 h,在氩气气氛中冷却后经热处理制备的试样的抗拉强度升高到561.9 MPa,屈服强度提高至546.8 MPa,延伸率为5.2%.通过响应面参数优化得到了性能优异的高强度铝合金,为SLM制备AlMgScZr合金的应用提供了理论参考.     

C/C复合材料抗氧化复合涂层制备及其性能

设计并制备出了一种C/ C复合材料抗氧化涂层, 其基本结构为浸渍过渡层/ 陶瓷相阻挡层/ 玻璃相封填层。涂覆有复合涂层的C/C 复合材料试样在空气中于900 ℃下氧化10 h的失重率仅为0.034 g/cm², 氧化失重速率为5.67×10^-5 g/(cm²·min);900 ℃ 室温空气中急冷急热10 h循环100次后, 失重率为8.41%, 涂层没有剥落, 说明整个涂层具有良好的高温抗氧化性和抗热震性能。这种复合涂层可在中低温(不大于1 100 ℃)氧化性气氛中长时间工作, 适合作C/C复合材料航空刹车副等部件的抗氧化涂层, 能够大大提高C/ C复合材料的使用寿命和性能。     

用真空感应炉在石墨材料表面制备抗1500℃空气氧化涂层

用真空感应炉在温度约2000℃下,采用包埋法在D10mm×10mm石墨片表面制备了涂层.研究了六种包埋粉的化学成分对涂层物相组成的影响,并测试了涂层在1500℃下抗氧化性能.实验结果表明:1号和2号试样表面的涂层均由碳化硅组成,3号试样表面的涂层主要由碳化硅、氧化铝及少量红柱石[Al2(SiO4)O]组成,4号试样表面的涂层主要由碳化硅、莫来石(3Al2O3·2SiO2)和少量二氧化硅组成,5号试样表面的涂层主要由碳化硅和少量氧化铝和二氧化硅组成,6号试样表面的涂层主要由碳化硅、氧化铝和二氧化硅组成;无涂层的原始石墨片在1500℃下焙烧经2.5h后被完全烧掉,而1～6号试样在1500℃空气中焙烧16h后的失重率!W分别为69.45%,1.97%,-0.60%,46.06%,58.91%和0.58%;重新制备3号样,试样在1500℃空气中焙烧86h后的失重率!W为-5.26%,3号试样经历长时间高温氧化后不仅没有氧化失重反而增重了,这说明3号试样抗高温氧化效果最好;3号试样在1500℃空气中焙烧86h后涂层表面主要由碳化硅、莫来石和二氧化硅组成.     

高温环境下超声滚压工艺参数与涂层表面性能的相关性北大核心

在45#钢基体表面等离子喷涂得到Fe基WC涂层,将喷涂后的试样进行磨削加工,探究不同加工参数下超声滚压对Fe基WC涂层表面性能的变化。利用正交试验研究在不同的超声滚压(USRP)加工参数下,强化处理后Fe基WC涂层粗糙度的变化,明确各加工参数对表面粗糙度影响的显著性。采用三维白光干涉形貌仪、SEM等手段分析Fe基WC涂层的表面粗糙度、截面组织形貌、显微硬度和残余应力。结果表明,工艺参数对粗糙度影响的程度顺序为:温度>主轴转速>静压力>下压量。在温度为650℃、主轴转速为125 r/min、静压力为0.5 MPa、下压量为0.25 mm的工艺参数下,高温超声滚压(HT+USRP)处理后Fe基WC涂层表面粗糙度Ra由原本磨削的1.298μm和常温超声滚压(NT+USRP)的0.658μm降至0.211μm;在温度为650℃、主轴转速为125 r/min、静压力为0.4 MPa、下压量为0.25 mm的工艺参数下,涂层表面发生塑性变形,晶粒细化,显微硬度由原本磨削后未超声滚压(Untreated)的588.3 HV和NT+USRP的712.5 HV升至1058.8 HV。NT+USRP后的残余压应力为-359.7 MPa,HT+USRP后降至-308.2 MPa,但HT+USRP后试样的残余压应力层深度能达到800μm。HT+USRP工艺明显改善了Fe基WC涂层表面性能质量,其中温度对工艺的影响最为显著。     

化学前处理对硬质合金基材及金刚石涂层性能的影响

为提高金刚石涂层与硬质合金基体的适配性，采用热丝化学气相沉积技术在YG6硬质合金表面制备金刚石涂层，利用扫描电镜、能谱仪、原子力显微镜和固体颗粒冲蚀试验仪分析检测了试样的表截面形貌、成分深度分布、表面粗糙度、抗砂粒冲蚀性能等，研究了不同化学前处理对基材和涂层性能的影响。结果表明：两步法前处理去除钴的深度约4—5 μm，并且形成了厚约1—2 μm的脱钴脆性层；三步法前处理去除钴的深度约14—15 μm，没有出现脱钴脆性层；三步法化学前处理后沉积的金刚石涂层抗砂粒冲蚀时间为两步法化学前处理的4倍以上，并且涂层脱落区宽度仅为两步法化学前处理的1/8，说明三步法化学前处理后所沉积的金刚石涂层的性能比两步法的更优越。     

RRA热处理对Al-Zn-Mg-Cu合金力学性能和抗剥落腐蚀性能的影响

通过力学性能、剥落腐蚀性能测试,研究回归再时效(RRA)热处理对合金力学性能、剥落腐蚀性能的影响,通过透射电镜观察分析微观组织与合金性能之间的关系。实验研究结果表明:T6态下,合金的强度较高,但其抗剥落腐蚀性能较差;经过RRA热处理后,合金的抗剥落腐蚀性能提高,峰值强度较T6态没有下降;经过RRA处理(100℃/24 h预时效+170℃/120 min回归+100℃/24 h再时效)后,合金的晶内析出相较为粗大,但其强度较高,抗拉强度、屈服强度分别是623 MPa、554 MPa,合金的晶界析出相η相粗大且不连续分布,对应了较好的抗剥落腐蚀性能,显示了较好的综合性能。     

纳米金属镍粉/超细陶瓷涂层材料的研究

在超细陶瓷涂料中分别添加了不同含量的纳米金属镍粉,用扫描电镜观察了纳米金属/超细陶瓷涂料中纳米颗粒的尺寸和微观形貌以及在涂层中的分布情况;通过摩擦实验评价了涂层的耐磨损性能。结果表明:合理控制各工艺过程,用流涂法获得了纳米镍粉/超细高温无机陶瓷涂层,涂层中的纳米颗粒趋于靠近涂层/基体界面处分布;在900℃保温过程中,涂层中纳米颗粒没有明显长大;添加纳米金属镍粉可以明显提高涂层的耐磨损性能,随纳米镍粉含量的增加,涂层的耐磨损性能提高。     

快速刻蚀法增强铝合金粘接性能研究

为高效率增强铝锂合金粘接性能,采用氯化铜快速刻蚀法构筑试样表面形貌特性,并对不同改性表面微观形貌、粗糙特性、润湿性能以及其胶接接头强度性能进行对比分析。结果表明,相对于原始表面和砂纸打磨方法,快速刻蚀能够有效增强试样表面润湿性能和粘接强度,刻蚀时间为5s、10s和15s时相对于未处理试样胶接接头强度分别提升217.6%、245.9%与270.3%,刻蚀时间的增长有助于凹凸阶梯状形貌的构筑和表面粗糙度的增加,从而提升胶接界面实际接触面积与机械啮合力,促进胶粘剂在基板表面的渗透与粘附,进而提高胶接接头的强度性能。     

中碳Si-Mn TRIP钢的热处理工艺与力学性能

研究了不同加热温度、等温温度及等温时间对中碳Si-Mn TRIP钢力学性能的影响。试验用钢经840～880℃加热,保温20min,在320～360℃的盐浴炉中等温淬火3 h,得到较高的强度(σ_(0.2)=900～1000 MPa、σ_b=1300～1564 MPa)与良好的塑性(δ_5=15％～18％)相配合。     

亚微米Gd-Sc-YSZ空心球粉常温电泳沉积于高温合金表面制备热障涂层

以自制的粒度0.3μm左右的Gd-Sc-YSZ化合物空心球陶瓷粉和粒度50μm左右的商业YSZ实心球陶瓷粉为原料,在乙酰丙酮溶液中于室温将两种陶瓷粉分别通过电泳沉积在直径30 mm、厚10mm的GH4169高温合金材料圆柱体其中一个水平端面.在电泳电压180~210V、电极间距20mm、电泳时间5min的条件下,通过电泳沉积制得Gd-Sc-YSZ陶瓷涂层质量约为0.1844g,涂层平均厚度约为0.211mm.在陶瓷涂层表面再涂覆一层Si-Al-O高温陶瓷胶,经干燥和低温烧结制得热障涂层.用自制的涂层隔热测温装置,测试涂层的隔热性能.在炉内热源温度为1040℃的条件下,用此测温装置测得YSZ和Gd-Sc-YSZ两个涂层的隔热温度分别为102,122℃,并且两种涂层的隔热温度都随外界热源温度的升高而增加.     

高洁净MCrAlY合金粉末的制备及涂层性能

采用VIGA 16真空氩气雾化设备制取MCrAlY粉末,制取的粉末经处理后,用LPPS-TF工艺喷涂制备高性能涂层。结果表明,真空氩气制取的粉末氧、氮、氢含量较低,且以球形为主,具有良好的流动性,杂质碳、氮、氢含量低等特征。原料全部为新料时可制备出氧含量最低达125×10~(-6)的粉末,经过处理后,粉末中的陶瓷夹杂总数在3个/(100g)以下。用LPPS-TF工艺制取的涂层结构致密,氧含量低,涂层与基体结合达到81.3MPa。     

HVAF和HVOF制备的WC-10Co-4Cr涂层性能研究

为了提高新一代锂电池辊轧的轧制力,选取适合的WC-10Co-4Cr涂层制备工艺.采用HVOF和HVAF两种方法制备WC-10Co-4Cr涂层,并对涂层的微观组织、杯突性能、弯曲性能、结合强度、显微硬度等性能进行了研究,同时分析了影响涂层耐磨性的主要原因.实验结果得出:HVAF喷涂的WC-10Co-4Cr涂层杯突随基本变形能力比HVOF强;HVOF和HVAF喷涂的WC-10Co-4Cr涂层弯曲折弯韧性好,均无涂层剥落;HVAF制备的WC-10Co-4Cr涂层孔隙率小于HVOF制备的,且在显微硬度Hv、结合强度、耐磨性的性能方面优于HVOF.因此,采用HVAF的工艺制备WC-10Co-4Cr涂层更有利于提高新一代锂电池辊轧的轧制力.     

地聚物防除冰涂层的制备及性能研究

以偏高岭土、硅灰、水玻璃为原料,采用机械力活化研磨方式制备地聚物防除冰涂层。研究硅铝比对地聚物涂层硬度的影响。借助表面张力测定仪和扫描电镜(SEM)等表征地聚物涂层的疏水性能和微观结构特征。结果表明,当硅铝比为3.2,水固比为0.8,水玻璃模数为1.6时,地聚物涂层不开裂且7 d硬度为6 H。在此基础上,掺入适量纯丙乳液和含氢硅油,涂层的韧性和憎水性得到良好改善,接触角可达到147.71°。将未改性的涂层和疏水化改性后的涂层置于温度-20℃,风速10 m/s的风洞中5 min,疏水化改性涂层试样表面结冰较迟,且冰层更易去除。     

低温高速火焰喷涂制备钛涂层

利用新研发的低温高速火焰喷涂在A3钢上制备钛涂层,对涂层的显微结构和基本性能进行了表征.显微结构表明,近表面Ti涂层结构疏松,而内部较致密,并且观察到明显的氧化物界面;XRD分析表明涂层中含有一定钛的氧化物.钛涂层在A3钢基体上的结合强度超过38MPa,显微硬度高于纯钛材,说明涂层中有氧化物存在.     

Ta-W合金Si-Cr-Ti-Zr涂层组织结构与氧化行为

采用料浆烧结法在Ta-10W合金表面制备了Si-Cr-Ti-Zr涂层,利用内热法在大气环境下测试了涂层在1 400 ℃的抗氧化性能,通过扫描电镜、电子探针和波谱分析等手段分析了Ta-10W合金Si-Cr-Ti-Zr涂层氧化前后的微观形貌与组织结构。结果表明：原始涂层呈3层结构,从表面到基体的组织依次为(Zr,Cr,Ti)Si₂→(Ta,W)Si₂→(Ta,W)₅Si₃→Ta合金; 1 400 ℃高温下保持10 h,涂层仍可有效防护钽合金基体不失效; 涂层高温抗氧化机理在于形成了致密的(Si,Zr,Cr,Ti)O₂复合氧化膜,有效减缓了氧元素向内扩散的速率。     

金属注射成形17-4PH不锈钢时效性能的研究

用金属注射成形技术制备了17-4PH不锈钢的拉伸试样,经真空烧结及时效处理,测试了四种状态下合金的金相组织、抗拉强度、屈服强度、硬度及延伸率.结果表明:在烧结状态下17-4PH的组织为铁素体和马氏体两相共存,抗拉强度为926 MPa、屈服强度为760 MPa、硬度为27HRC、延伸率为6%;通过固溶处理后合金组织为铁素体、马氏体及奥氏体共存,虽然强度和硬度有所下降,但延伸率升高;通过固溶及加低温时效处理后,合金组织主要为回火马氏体,同时随着富铜相的析出,其强度及硬度均提高;在固溶及高温时效后再经150℃保温10min,得到塑性很好的17-4PH试样,其金相组织以奥氏体为主,抗拉强度为753 MPa、屈服强度为582 MPa、硬度为16HRC、延伸率为15%.     

热障涂层失效行为及长寿命设计研究现状

热障涂层可在航机/燃机热端部件表面起到隔热、保护基体的作用,在服役过程中除隔热性能外,服役寿命也是评价热障涂层性能的一个重要特征,影响热障涂层寿命的因素多且复杂.论文综述了导致热障涂层失效、影响涂层寿命的主要因素,包括粘结层表面热生长氧化物生长、陶瓷层高温热暴露后相变和烧结等,并进一步介绍了提高热障涂层寿命的涂层设计研究进展.从粘结层抗氧化、抗烧结陶瓷层、柱状结构陶瓷层、双陶瓷层四个方面,介绍了基于结构设计提高热障涂层寿命的方法.采用粘结层预氧化处理的方法提高粘结层的抗氧化性能,通过等隔热功能层级结构设计双陶瓷层结构涂层实现长寿命减厚设计,均有效地提高涂层的热循环寿命.     

液中脉冲放电沉积ZrC陶瓷涂层的强化工艺及涂层性能的研究

采用特殊设计的专用脉冲电源液中放电表面强化设备,以硬质金属Zr为电极、45号钢为基体,进行了放电沉积ZrC陶瓷涂层的强化试验.研究了电参数、放电时间与涂层性能之间的关系,同时还研究了强化层形貌、物相结构及强化层的耐磨损性能.试验结果表明:强化层主要成分是ZrC;单个脉冲能量越大,形成的强化层就越厚;当放电时间超过25min时,强化层厚度基本不再增加;强化层具有良好的抗磨损性能.