C/C材料表面ZrB2-SiC功能梯度涂层残余应力分析

目的以C/C复合材料为基体,设计ZrB_2-SiC功能梯度材料。方法利用Ansys软件对等离子喷涂ZrB_2-SiC功能梯度涂层在沉积过程中产生的残余应力进行数值模拟,分析成分分布指数p和梯度层厚度t对梯度涂层残余应力的影响;并通过基于悬臂梁理论的热应力解析,计算与基体接触的涂层在涂层与基体厚度比λ不同时的残余应力值。结果模拟分析结果表明,在涂层与基体的界面,梯度层的厚度对轴向压应力影响不大,径向压应力和切向应力均随厚度的增加而增大,在边缘区域应力集中较为严重,易产生层间破坏;纯ZrB_2层为表面层,其应力主要为径向压应力,且沿径向逐渐减小至0,到边缘处又突变为拉应力,并随p的增大而减小。对比解析法分析可得两者计算的与基体接触的涂层内部的残余应力随λ的增大都是逐渐降低的,这符合涂层内部的应力分布原理。根据优化设计,获得功能梯度材料在各梯度层厚度d为0.1~0.2 mm,成分梯度指数为4时的热应力变化缓和效果较好。结论基于悬臂梁理论的解析解可以很好地评估热应力,并验证了该模拟的正确性。     

Sm2Ce2O7/YSZ功能梯度热障涂层的残余热应力

目的研究基体材质、厚度及半径对Sm_2Ce_2O_7/YSZ功能梯度热障涂层残余热应力的影响。方法采用ANSYS10.0软件中Plane13单元,通过直接耦合计算,系统分析了不同基体条件下,Sm_2Ce_2O_7/YSZ功能梯度热障涂层的残余热应力。结果在Sm_2Ce_2O_7/YSZ功能梯度热障涂层中存在较大的残余热应力。涂层残余热应力随时间的增加而逐渐降低,900 s后基本维持稳定。涂层径向热应力从中心处到试样边缘逐渐递减。2Cr13对应的涂层应力最小。金属基体厚度在2~10 mm范围内,径向热应力虽然增加,但变化幅度不大。当基体厚度为20 mm时,涂层径向热应力则显著增加。金属基体半径对涂层的最大剪切应力并不产生影响,轴向热应力随基体半径的增加而逐渐降低,径向热应力随半径增加到一定值后趋于稳定。结论 2Cr13钢基体对应的涂层具有最小热应力,基体厚度为10 mm时比较合适,基体半径对涂层轴向热应力的影响最明显。     

基于不同基体材质的Sm2Zr2O7/YSZ热障复合涂层残余热应力的数值仿真

采用有限元分析软件ANSYS对1Cr13Ni9Ti、Ni、45钢和2Cr13基体等离子喷涂Sm2Zr2O7/YSZ热障双层涂层系统的残余热应力分布进行了数值仿真.结果表明:复合涂层系统表面层及界面存在较大的径向残余热应力,且径向、轴向及剪切应力梯度随金属基体的热膨胀系数增加而增大;涂层系统的轴向应力及剪切应力在径向距离距中心处约2/3的范围内基本不变,呈现出与基体材质的无关性.     

大气等离子喷涂ZrO2与Sm2Zr2O7热障涂层的残余热应力分析

采用ANSYS软件计算了等离子喷涂Sm2Zr2O7和ZrO2涂层的残余热应力,并与涂层部分性能实验结果进行了对比.结果表明:在两涂层表面存在较大的径向残余热应力,该应力随径向距离的增加而增大,并在试样边沿处急剧下降.在表面陶瓷层与金属粘结层界面处存在较大的径向拉应力和剪切压应力,二者同样随径向距离增加而减小,并在试样边沿处急剧下降,而轴向应力在边沿处急剧递增.Sm2Zr2O7,涂层的残余应力大于ZrO2涂层,较大表面径向应力使得Sm2Zr2O7涂层表面存在较为宽大的显微裂纹,界面处较大的残余应力使得Sm2Zr2O7涂层结合强度下降,计算结果与实验吻合良好.     

AlCrN涂层的残余热应力分析

采用ANSYS有限元分析软件中的瞬态分析方法,对涂层刀具沉积过程中残余热应力进行了仿真分析。研究了AlCrN涂层残余热应力的大小、分布和影响因素。结果表明:由于涂层与基体材料的热膨胀系数不匹配,结合面区域存在严重的应力集中;基体材料、涂层厚度、沉积温度以及中间层的使用对残余应力有很大影响;基体材料为高速钢时,AlCrN涂层内残余应力大以压应力为主并随着涂层厚度的增加而减小;基体为硬质合金时,残余应力相对较小,涂层内以拉应力为主并随基体钴含量和涂层厚度的增加而减少;增加中间层可以减小残余应力。因此,通过涂层和不同基体匹配以及增加中间层可以缓和界面应力增强界面结合强度。     

AlCrN涂层的残余热应力分析

采用ANSYS有限元分析软件中的瞬态分析方法,对涂层刀具沉积过程中残余热应力进行了仿真分析.研究了AlCrN涂层残余热应力的大小、分布和影响因素.结果表明:由于涂层与基体材料的热膨胀系数不匹配,结合面区域存在严重的应力集中;基体材料、涂层厚度、沉积温度以及中间层的使用对残余应力有很大影响;基体材料为高速钢时,AlCrN涂层内残余应力大以压应力为主并随着涂层厚度的增加而减小;基体为硬质合金时,残余应力相对较小,涂层内以拉应力为主并随基体钴含量和涂层厚度的增加而减少;增加中间层可以减小残余应力.因此,通过涂层和不同基体匹配以及增加中间层可以缓和界面应力增强界面结合强度.     

ZrO2／NiCoCrAlY功能梯度涂层残余应力分析

采用有限元方法研究了等离子ZrO2／NiCoCrAlY功能梯度涂层形成过程中的热力学行为以及残余应力的分布。结果表明，由于涂层与基体的热膨胀系数不匹配等原因，在界面等区域存在严重的应力集中。涂层与基体厚度比、中间层以及喷涂过程的冷却速率对残余应力水平有很大影响。涂层内部关键区域的残余应力水平，随着涂层厚度增加而增加；50％ZrO2 50％NiCoCrAlY中间层对降低涂层内部的应力水平是有利的，但并不能消除涂层内部的应力集中；对于瞬态分析而言，涂层内部的应力随着冷却速度的增加而增加。     

等离子喷涂Mo/8YSZ功能梯度热障涂层结构优化与热力耦合模拟计算

目的研究不同结构参数对Mo/8YSZ热障涂层系统残余应力的影响因素。方法设计Mo/8YSZ功能梯度热障涂层,并利用ANSYS有限元软件建立了等离子喷涂Mo/8YSZ功能梯度热障涂层的数值模型,模型中考虑了材料热物理性能参数随温度变化,研究粘结层、过渡层及陶瓷层厚度对Mo/8YSZ功能梯度热障涂层残余应力的影响规律。结果随着径向距离的增大,粘结层与陶瓷层界面的残余应力逐渐由压应力变为拉应力,并且在涂层边缘位置,径向残余拉应力达到最大值。在0~12 mm路径范围内的同一位置,伴随着陶瓷层厚度的增加,粘结层与陶瓷层界面位置的轴向残余应力无明显变化,且轴向残余应力的数值几乎为0;在6~12.5 mm路径范围内的同一位置,伴随着陶瓷层厚度的增加,其剪切残余应力逐渐增大。在基体与粘结层界面边缘0.5 mm处存在着与其他位置相比更大的应力突变。粘结层与陶瓷层的厚度参数比控制在4∶10~4∶13时,涂层具有最低的热失配。过渡层与陶瓷层的厚度参数比控制在1∶4时,涂层具有最低的热失配。当功能梯度热障涂层的过渡层采用50%Mo与50%8YSZ复合而成时,将粘结层、过渡层及陶瓷层三者的厚度比值控制在16∶10∶40~16∶13∶52,涂层具有最低的热失配。结论通过设计功能梯度热障涂层,并合理调控热障涂层系统的结构参数,可进一步减小喷涂构件的残余应力和应力突变情况,提升基体与涂层的结合强度。     

扭转载荷作用下熔接涂层与基体结合界面处应力特性仿真研究

目的通过有限元仿真获得熔接涂层与基体结合界面处的应力分布特性,得到熔接涂层与基体的力学性能匹配性。方法应用ABAQUS有限元软件,将模型沿轴向和径向剖切,讨论不同扭矩载荷下镍基合金涂层和基体轴结合界面的应力分布规律,分析涂层厚度对结合界面处应力的影响。结果从模型剖切后采样结点的应力变化曲线看,基体和涂层的内部应力变化均匀,在基体和涂层结合处应力存在突变,涂层上的应力大于基体上的应力。涂层厚度从0.5 mm增大到1.0 mm时最大应力减小量约为18 MPa,从1.0 mm增大到2.5 mm时最大应力的减小量约为1 MPa,涂层厚度大于1.0 mm后最大应力减小量变化不明显。结合面两侧涂层和基体应力差值的最大值Δσ_(max)随着涂层厚度的增大有所减小,在涂层厚度小于1.0 mm时,变化较为明显。结合面底面处的应力突变随涂层厚度的增加而略有减小。结论在涂层和基体结合界面处存在应力突变,最大应力出现在涂层外表面的中心位置,增大涂层厚度可以减小应力突变,在涂层厚度较小时效果明显。     

ZrO2/NiCoCrAIY功能梯度涂层残余应力分析

采用有限元方法研究了等离子ZrO2/NiCoCrAlY功能梯度涂层形成过程中的热力学行为以及残余应力的分布.结果表明,由于涂层与基体的热膨胀系数不匹配等原因,在界面等区域存在严重的应力集中.涂层与基体厚度比、中间层以及喷涂过程的冷却速率对残余应力水平有很大影响.涂层内部关键区域的残余应力水平,随着涂层厚度增加而增加;50%ZrO2+50%NiCoCrAlY中间层对降低涂层内部的应力水平是有利的,但并不能消除涂层内部的应力集中;对于瞬态分析而言,涂层内部的应力随着冷却速度的增加而增加.     

水性集装箱涂料应用现状及研究进展

总结了水性集装箱涂料在国内外的应用现状和最新研究进展,指出随着人们环保意识的不断增强,国际社会对集装箱用涂料在环保方面提出了更高要求,集装箱涂料水性化成为一种必然,且实践证明集装箱涂料水性化是可行的。水性集装箱涂料具有环保、安全的优点,今后必然在集装箱涂料应用领域中产生变革性的影响。对不同体系集装箱涂料的膜厚规范,以及溶剂型涂料体系与水性集装箱涂料体系的综合性能进行了对比,综述了三涂层体系和二涂层体系为现有水性集装箱涂料的2种主流配套体系,并对2种体系的基本组成及各涂层的功能进行分析,讨论了不同集装箱涂层体系的优缺点,指出国内水性集装箱用涂料的技术瓶颈,列举了近年来在水性集装箱涂料方面的主要研究方向及最新研究成果,最后结合目前国内水性集装箱涂料应用的发展水平,提出在水性集装箱涂料的制备过程中,可在涂料用树脂或者基料的合成、改性方面进行更深入的研究和探索,努力提高涂料的综合力学性能,从而实现水性集装箱涂料行业的可持续发展。     

水性无机富锌涂料的应用研究

为了减少金属的腐蚀给人们带来的巨大损失,研究一种水性无机富锌涂料,通过与各种防腐涂料在防腐性能、安全性能以及施工性能等方面进行比较可知:水性无机富锌涂料不仅具有优良的防腐性能,方便施工,而且不易引起火灾,同时对环境没有任何污染,满足人们对环境保护的要求.水性无机富锌涂料的环保性成为目前具发展前途的环保型涂料.水性无机富锌涂料将会得到更为广泛的应用.综述了水性无机富锌涂料的成膜机理、防腐机理、类型、优越性及其在施工过程中的要求等,同时对其发展进行了展望.     

THE RESEARCH ON NEW REFLECT ROAD MARK COATING

１．Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ〔１〕Ｔｒａｆｆｉｃａｎｄｔｒａｎｓｐｏｒｔｄｅｖｅｌｏｐａｔａｈｉｇｈｓｐｅｅｄａｌｏｎｇｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｍｏｄｅｍｅｃｏｎｏｍｙ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｋｅｅｐｔｈｅｔｒａｆｆｉｃｉｎａｇｏｏｄｏｒｄｅｒａｎｄａｖｏｉｄｔｈｅｔｒａｆｆｉｃａｃｃｉｄｅｎｃｅ,ｔｈｅｒｏａｄｍａｒｋｉｎｇ,ｔｒａｆｆｉｃｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ,ｓｉｇｎａｌ,ｄｉｖｉｄｅｌｉｎｅｅｔｃ．ｏｎｔｈｅｈｉｇｈｗａｙｓｈｏｗｔｈｅｉｒｉｍｐｏｒｔａｎｃｅｇｒａｄｕａｌ…     

承压罐体用无溶剂环氧重防腐涂料

罐体内部涂刷涂层是油田及气田通常采用的防腐蚀措施.我国相关部门专门制定了罐体内防腐蚀涂层性能标准,但是现有标准所规定的性能不能很好地体现承压罐体用涂层的要求.本工作采用自行设计的研究手段对承压罐体用无溶剂环氧重防腐蚀涂料的相关性能进行了研究,该研究手段能较好地体现涂层对承压罐体工况的适应性.该研究工作还表明,无溶剂环氧...     

刀具涂层材料的最新研究进展

随着难加工材料和绿色干切削等先进加工技术的开发与广泛应用,刀具切削环境日益严苛,刀具涂层材料不断更新换代。涂层材料已由最初的二元涂层逐渐发展成三元及多元涂层,结构由单层逐渐向多层、梯度、复合结构转变。首先总结了几种常用二元涂层的性能和特点。再以Ti基和Cr基三元及多元涂层为例,阐述了掺杂元素对涂层微观结构和性能的影响及强化机制,分析了多元涂层的研究现状和面临的难题,以及多种掺杂元素的协同作用机制。还讨论了纳米晶/非晶复合结构涂层、纳米多层涂层以及梯度涂层的结构优势及研究现状,介绍了金刚石、类金刚石和立方氮化硼三种超硬涂层以及具有低摩擦因数软涂层的特点和研究进展。最后介绍了近几年研究的热点涂层(如高熵合金涂层、含氧涂层和多元多层复合涂层)的研究现状,并对刀具涂层的未来发展方向进行了展望。     

军工产品电泳涂漆技术发展过程的回顾

军工产品电泳涂漆技术发展过程分为探索阶段、发展阶段和巩固提高阶段。介绍了各个时期电泳漆在军、民品上的应用情况。     

耐候防腐涂层的动态力学行为研究

为了考察耐候防腐涂层在承受应力时性能的变化情况,采用DMA(动态力学分析)方法评价了几种耐候防腐涂料的动态力学性能,研究了贮存模量、消耗模量和tanδ三个动态参数和温度之间的关系.揭示了几种涂料体系的结构与组成对涂膜的力学性能和耐化学试剂性能的影响.分析结果表明:采用DMA方法可以分析比较耐候防腐涂料的不同性能特征:具有均一交联的涂膜的聚氨酯涂料和环氧涂料能提供较好的耐化学介质性,具有不均一交联涂膜的聚氨酯涂料具有较好的低温柔韧性.此项研究可为防腐涂料在车辆上的合理应用提供理论依据.     

环境友好防腐涂料研发进展

介绍了环境友好防腐涂料研究的背景，对环境友好防腐涂料进行了分类和定义；分别对环境友好涂料即：水性涂料、高固体分涂料、粉末涂料及辐射固化涂料的现状与研究进展进行了较详细的介绍。     

空气-等离子镀覆技术的进展

空气-等离子喷涂工艺在许多领域得到了应用。近年来,国立圣彼得堡综合技术大学在等离子体发生器的创建和涂覆工艺方面进行了研究,业已研制成多种涂层,既可用于新制零件的防护,也可用于磨损件的修复。国立圣彼得堡综合技术大学和雷波尼茨(INP Greifswald)等离子体及工艺研究院联合进行的理论和试验研究,可显著减少研发等离子体发生器和空气-等离子涂覆工艺的试验工作量。     

提高摩托车塑料制品涂着效率的方法

目的提高摩托车ABS部品涂着效率,达到节约成本、降低环境负荷的效果。方法从涂装设备、涂装方法、涂装作业者等因素出发,采用低压空气喷涂、分业涂装方式、手工静电喷涂、自动涂装设备导入、增加单位涂装面积等方法,逐一验证提高涂着效率的效果。结果经过近几年的改善,与传统手工空气喷涂相比,低压空气喷涂配合分业涂装可以提高ABS部品涂着效率5%~10%,静电喷枪配合空气喷枪可以提高10%~15%,自动涂装机可以提高20%~25%。根据部品形状的差异,ABS部品的综合平均涂着效率可以提高约10%。结论涂着效率受综合因素的影响,在作业者、喷涂设备、喷涂方法、挂装方式等方面进行改进,都可以提高涂着效率。但是由于摩托车ABS部品的尺寸普遍存在差异,若单纯采用某一种改善方式,涂着效率的提高幅度不大。从QDC综合因素考虑,针对面积大的部品,应采用手工静电喷枪配合低压空气喷涂的方式;针对面积小的部品,应采用增加挂装数量、提高喷涂面积配合低压空气喷枪等方式。