不同固化剂对红外低发射率涂层力学性能的影响

以环氧改性有机硅为树脂基体、铝粉为填料,制备可在常温下固化的红外低发射率涂层。研究不同固化剂对涂层发射率、光泽度、力学性能及耐温性能的影响,得出各性能随固化剂变化可遵循一定的规律。由结果可知,酚醛胺固化剂制备的涂层综合性能较优。     

助剂对红外低发射率涂层耐环境性能优化研究

为提高红外低发射率涂层的耐环境性能,向涂层中依次加入表面活性剂炔二醇和有机硅烷A-189,进行红外发射率(8～14μm)、力学性能、扫描电子显微镜(SEM)、耐环境性能与附着力的跟踪测试.结果表明:当表面活性剂炔二醇添加质量分数为2％、有机硅烷A-189添加质量分数为4％时,低发射率涂层的耐环境性能最优,42 d耐热盐水腐蚀后,发射率升至0.147,变化量不足0.1,涂层附着力维持1级,表面活性剂和有机硅烷对涂层耐环境性能的协同优化效果较好.     

固化温度对低发射率涂层综合性能的影响

以环氧改性有机硅为基料、铝粉为填料,制备了低红外发射率涂层。研究固化温度对涂层综合性能(力学特性和耐腐蚀性能)的影响,并对其影响机理进行分析。结果表明,当固化温度为180℃,制得的涂层能在保持低红外发射率的同时具有最佳的综合性能,涂层中填料与树脂基体形成的界面结合良好,呈致密膜状,基本实现了红外隐身涂层低发射率与工程应用性能的兼容。     

铝粉的漂浮态对红外低发射率涂层耐腐蚀性能的影响

为对比不同漂浮态Al粉填料对涂层发射率及耐腐蚀性能的影响,对添加不同含量不同漂浮率铝粉的涂层进行试验。对最佳涂层进行扫描电子显微镜、力学性能、耐盐水、发射率与附着力的测试以及Tafel曲线测试。结果表明:当填料为非浮型铝粉时,最佳添加量为40%;当填料为高漂浮型铝粉时,最佳添加量为20%;高漂浮型铝填充容积比更低,其在涂层中的排列整齐有序且紧密,减少了涂层表面的孔隙与缺陷,从而保证该样板在长达48 d的热盐水浸泡后,发射率仍然低于0.25,附着力仍保持1级。高漂浮型铝粉涂层在发射率及耐腐蚀性能方面均优于非浮型铝粉涂层。     

改性羰基铁粉在红外/雷达兼容涂层中的应用

以羰基铁粉作为颜填料,聚氨酯作为树脂基体,制备雷达/红外兼容隐身单涂层,分析羰基铁粉的形态、含量以及球磨时间对涂层红外低发射率以及雷达吸波性能的影响。结果表明:未球磨时,颜填料质量分数为60%,涂层厚为2 mm,在18 GHz处其涂层反射率的最小值达-9.3 dB,其涂层的红外发射率为0.85;球磨16 h,羰基铁粉由球状变为片状,质量分数为60%,其涂层的红外发射率降低至0.69,雷达吸波性能略有降低。羰基铁粉有望成为红外/雷达兼容隐身材料。     

3～5μm波段低发射率耐高温PbO涂层的研究

在不使用粘合剂的情况下,制备3～5μm波段低红外发射率耐高温PbO涂层,研究不同粘结温度条件对涂层发射率的影响,并通过XRD、SEM、IR对样品进行测试。研究结果表明,随着粘结温度的升高、升温速率的减慢及保温时间的延长,涂层样品的发射率都逐渐增大,并从微观结构的角度对样品发射率影响机理给予解释;通过优化工艺条件,可制备发射率最低为0.20的涂层,且制备的涂层比较致密,与基板粘结的非常好。     

高温高红外发射率填料的制备及性能研究

利用Mn O2、Fe2O3、Co2O3、Cu O过渡金属氧化物为原料,采用高温固相烧结法制备高发射率填料。用XRD、SEM对所制备的填料进行结构和形貌表征,并用发射率仪测试填料的发射率性能。结果表明:当Mn O2质量分数为50%,在1 150℃的高温下保温3 h时制备的具有尖晶石结构的红外辐射粉体的发射率较高,在3~5μm波段600℃测试时发射率为0.98。     

碳纳米管涂层红外发射率的研究

研究环氧树脂基碳纳米管涂层在2～5.6、8～12μm波段内的平均发射率,分别考察单壁碳纳米管(L-SWNT-1*)和多壁碳纳米管(L-MWNT-10)在上述两个波段内发射率随温度、碳纳米管浓度的变化。研究结果表明:随着温度的升高,实验所用碳纳米管涂层在上述两个波段内的平均红外发射率随之降低;随着碳纳米管浓度的增加,在常温下,涂层的红外发射率变化不大,稍有增加的趋势,而在80℃时却有明显的降低趋势。说明碳纳米管具有一定的高温红外隐身特性,且碳纳米管在短波2～5.6μm比在长波8～12μm其发射率具有更明显的负温度系数效应。     

复合填料协同制备低发射率与低光泽兼容涂层

在低发射率涂层中添加有机消光剂进行消光处理,涂层的光泽度明显降低,但涂层的发射率也大幅升高;通过对加入消光剂后发射率升高原因进行分析,提出发射率与光泽度兼容涂层的模型;用不同型号的铝粉代替消光剂,探讨用复合填料制备低发射率低光泽兼容涂层的规律。其中进行复合的金属铝粉的漂浮态及遮盖力对结果有很大影响。     

8～14μm波段低发射率涂料的制备与优化研究

从填料添加量、粘合剂的选用、填料和粘合剂的优化组合三个方面对红外隐身涂料在8～14μm波段的红外发射率进行研究。研究表明:填料的添加量与涂料发射率有线性和"U"型曲线两种典型关系;当以物理性能良好的聚氨酯为粘合剂时,涂料发射率较高,以红外透明性能较好的三元乙丙橡胶为粘合剂时,涂料发射率可与填料发射率相近;当三元乙丙橡胶与Cu粉优化组合形成涂料时,涂层发射率最低可达0.2。初步分析涂层低发射率的机理,并对其工程化应用展开初探。     

Cu包覆W粉体的制备工艺及表征

在自制的设备上针对不同粒度的钨粉采用化学镀制备铜包覆钨粉末,用扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪研究包覆粉末的形貌、成分和物象组成。结果表明,镀层均匀,镀层厚度达到0.45μm。钨粉表面化学镀铜的最佳工艺为:五水硫酸铜20 g/L;酒石酸钾钠13.6 g/L;乙二胺四乙酸二钠27.3 g/L;甲醛15 ml/L;pH=12;温度约60℃、钨粉粒径10μm。     

无机熔盐镀铝层的制备与性能研究

利用AlCl3-NaCl-KCl三元无机熔盐体系在Q235低碳钢基体上进行了镀铝试验,并就不同电镀工艺对铝镀层表面 形貌、厚度、结构、结合力及耐蚀性能等进行了研究。结果表明,AlCl3-NaCl-KCl无机熔盐体系镀铝层为银白色,并呈现均 匀、细小的针片状生长特征。铝镀层的厚度随电流密度和电镀时间的增加而增大;在低电流密度下,铝镀层主要由(200)面 结构组成;在高电流密度下,铝镀层易形成(111)面的结构。铝镀层与碳钢基体问的结合力随镀层厚度的增加而减少,但均 大于30 N。在3．5％NaCl的水溶液中,铝镀层具有较好的耐蚀性能。铝镀层的最佳工艺为电流密度3．3-4．0 A/dm2,电镀时间 45-90 min。     

机械球磨法制备TiC/Al复合涂层的显微组织及力学性能

采用高能球磨机,室温下在2024铝合金表面制得TiC/Al复合涂层。利用SEM,XRD、显微硬度测试和摩擦磨损测试等技术分析涂层的显微形貌、组织结构及力学性能并初步探讨涂层的形成机理。结果表明,在350r/min转速下球磨3h后,2024铝合金表面形成界面结合良好且平均厚度为20μm的TiC/Al复合涂层。涂层最大显微硬度值高达314HV0.1,是基体硬度值的2倍多。界面处的显微硬度呈现梯度变化,对合金层起到很好的缓冲和支撑作用。摩擦磨损测试表明,涂层有效地降低原有材料的摩擦因数,使其耐磨性得到一定程度的提高。     

8～14μm波段低红外发射率与低光泽度兼容涂层的制备方法初探

采用添加消光剂、添加色浆、球磨混合金属粉填料3种方法对低发射率涂层进行消光处理。结果表明:当添加普通消光剂如气相SiO2、纳米TiO2时,涂层的光泽度明显降低,但发射率明显升高;清漆中加入色浆后光泽度降低,但当Al粉添加量大于等于20%,涂层光泽度显著升高且涂层表面基本只显示出闪亮铝色;选择青铜粉部分取代铝粉作为填料混合球磨可以制备出光泽度和发射率都比较低的兼容涂层;球磨混合金属粉时球磨时间要恰当,球磨时间太短不利于涂层光泽度的降低,太长影响涂层发射率。     

"外嵌内包"微结构的奥克托今/铝复合粒子制备及其应用性能

为改善铝粉在炸药爆轰过程中的动力学条件,采用喷雾包覆法制备奥克托今/铝（HMX/Al）复合粒子,并基于该粒子制备含铝炸药,利用扫描电镜、能谱仪和红外光谱分别对HMX/Al复合粒子形貌、表面元素组成以及化学结构进行表征;通过机械感度、爆热、金属驱动和爆炸罐试验,研究HMX/Al复合粒子基含铝炸药的爆炸性能。结果表明：粒径为13 μm、未经酯类物质清洗及无氟橡胶2603（F2603）预包覆的铝粉有利于形成“外嵌内包”的微结构;HMX/Al复合粒子通过非键作用形成复合结构;制备工艺对撞击感度无显著影响,“外嵌内包”微结构可将HMX/Al复合粒子的摩擦感度由88%降低至12%;HMX/Al复合粒子基含铝炸药的爆热、驱动金属飞片的最大速度和后燃最高温度比传统含铝炸药分别提高5.5%、7.3%和6.4%,证明HMX/Al复合粒子可以使铝粉提前参与爆轰反应,提高铝粉反应完全性。     

铝粉粒度和铝氧比对含铝炸药在密闭空间内爆炸特性的影响

为研究铝粉粒度和铝氧比对含铝炸药在密闭空间内爆炸能量输出的影响,对铝氧比为0.45和0.99,铝粉粒度分别为50 nm、5μm和50μm的RDX基含铝炸药进行了内爆炸实验。采用多点平均降噪法对压力曲线进行降噪处理获得准静态压力,指数衰减近似法获得压力衰减系数的实验数据处理方法,提出用准静态压力(p_(QS))、压力上升时间(t_(QS))和压力衰减系数(ω)三个特征量来表征含铝炸药在密闭空间内爆炸的能量输出特性。实验研究结果表明:铝氧比为0.45,含50μm铝粉的p_(QS)比含5μm和含50nm的分别高0.3%和0.7%;相应的t_(QS)分别延长8.6 ms和10.0 ms。铝氧比为0.99,含50μm铝粉的p_(QS)比含5μm和含50 nm铝粉的分别高31.2%和31.9%,相应的t_(QS)分别延长9.3 ms和9.4 ms。铝粉粒度相同时,铝氧比为0.99的p_(QS)大于铝氧比0.45的p_(QS),t_(QS)亦是如此。对于任一铝氧比炸药,ω随铝粉粒度的增加而减少,对于同一铝粉粒度,ω随铝氧比增加而减少。     

爆炸冲击波作用下黑索今基含铝炸药的冲击点火反应速率模型

为分析黑索今（RDX）基含铝炸药中铝粉的颗粒尺寸对炸药冲击点火的影响,以及建立该含铝炸药冲击点火的细观反应速率模型,开展了含铝炸药冲击起爆的实验和数值模拟研究。设计5 μm、 16 μm、40 μm和100 μm不同铝粉粒径,具有相同组分配比和RDX颗粒尺寸的4种炸药配方,对4种RDX基含铝炸药进行了冲击点火起爆实验;通过合理假设,提出RDX基含铝炸药的细观点火模型,并在考虑点火增长的基础上,完善细观反应速率模型,利用细观反应速率模型和含铝炸药的I&G模型对上述实验进行了数值模拟。实验和数值模拟结果表明：对于100 μm、 40 μm、 16 μm和 5 μm粒径铝粉含铝炸药,铝粉在CJ面前的反应度分别为0.80%、2.45%、3.20%和4.15%;随着RDX基含铝炸药中的铝粉尺寸减小,铝粉在CJ面前的反应速率增快,炸药中的前导冲击波传播速度变快且压力峰值增高,压力峰值的出现时间与前导冲击波到达时间的间隔减短,炸药的冲击感度提高;与I&G模型相比,细观反应速率模型计算的压力历史与实验结果更为吻合;细观模型能较好地模拟较大尺寸颗粒铝粉（铝粉尺寸大于炸药颗粒尺寸的1/10）的反应特征,对于100 μm和40 μm铝粉粒径含铝炸药,模拟计算每个拉格朗日位置的前导冲击波到达时间、压力峰值时间和压力峰值等参量与实验结果相差不超过10%。     

激光工艺参数对NiCoCrAlYSi熔覆层微观组织及性能的影响

采用激光熔覆技术在Ni625高温合金表面制备NiCoCrAlYSi涂层,研究激光功率和扫描速度对NiCoCrAlYSi熔覆层冶金质量及微观组织的影响。通过测试熔覆层显微硬度及摩擦磨损性能,建立激光熔覆工艺参数、微观组织与熔覆层性能之间的关系。结果表明：随着激光输入能量从36 J/mm²升高至73.3 J/mm²,熔覆层厚度从534 μm增加到1 535 μm,表面气孔率从0.07%增大到0.65%,以及平均气孔尺寸从0.23 μm增大到1.33 μm,且熔覆层微观组织发生粗化,熔覆层表面气孔率的增大及组织粗化导致其显微硬度和耐磨性逐渐降低;当激光输入能量比为36 J/mm²时,熔覆层组织致密性最高、晶粒尺寸最细小,且内部分布有大量的位错及位错墙结构,此时熔覆层硬度及耐磨性也最佳。