Mo(Si,Al)2高温抗氧化涂层的形貌与结构研究

采用料浆烧结法在铌合金C-103基体表面制备Mo(Si0.6,Al0.4)2高温抗氧化涂层,利用SEM、EDS、XRD等仪器分析研究涂层的结构、元素分布、相分布与抗氧化性能的关系。结果表明:涂层与基体之间达到冶金结合,通过扩散形成中间结合层;在高温氧化环境下,Mo(Si0.6,Al0.4)2涂层表面生成致密氧化膜。氧化膜分为两层:外层主要为Al2O3,内层为Al2O3、SiO2、3Al2O3·2SiO2和HfO2相的混合物。     

铝-氧化铜可反应性桥膜的制备及表征

采用磁控溅射技术在衬底基片上制备了Al-CuO复合桥膜。利用扫描电镜、X射线衍射对复合桥膜的微观形貌和晶相结构进行了表征。采用恒压电源对复合桥膜进行了通电点火实验,通过对比Al桥膜和Al-CuO复合桥膜的电流变化曲线、对桥膜点火后的晶相结构进行XRD分析、利用高速摄影仪观察复合桥膜的点火过程,从而对复合桥膜的化学反应性能进行了表征。结果表明,复合桥膜具有分层结构,Al膜和CuO膜皆由均匀、近似球状的纳米晶粒构成,Al-CuO复合桥膜在通电后发生了氧化还原反应。     

靶功率对PEMSIP法TiN涂层相组成的影响

随着靶功率减小等离子体增强磁控溅射离子镀（ＰＥＭＳＩＰ）ＴｉＮ涂层的相组成朝着富氮相及其含量增加的方向发展。靶功率对膜层硬度的影响主要是膜层相组成变化而引起的，由Ｔｉ＿２Ｎ和ＴｉＮ两相组成的膜硬度最高。由Ｔｉ＿２Ｎ和ＴｉＮ两相组成的刀具涂层使切削力下降，明显提高刀具耐用度。     

电流密度对Al-Si合金微弧氧化膜结构及耐蚀性的影响

采用微弧氧化技术在Al-Si合金表面制备氧化物陶瓷膜层,利用激光共聚焦显微镜、SEM、EDS、XRD、极化曲线等测试方法研究电流密度对Al-Si合金微弧氧化膜层的生长过程、微观结构、元素成分、相组成和耐蚀性的影响规律。结果表明:随电流密度的增大,起弧所需时间减短,膜层厚度和粗糙度均增加,膜层生长速率先增大后减小。电流密度较小时,氧化膜生成相为γ-Al_2O_3,当电流密度达到13.3 A/dm~2时,氧化物生成相出现α-Al_2O_3和莫来石相。当电流密度小于16.6 A/dm~2时,氧化膜的耐蚀性随电流密度增大而增强;当电流密度大于16.6 A/dm~2时,氧化膜耐蚀性能降低,相对于合金基体,氧化膜始钝电位降低,维钝电流密度降低两个数量级。     

Ni基耐热合金与耐热钢扩散连接行为的研究

通过Ｋ５耐热合金与２Ｃｒ１２ＮｉＷＭｏＶ耐热钢的扩散连接，研究了接头的扩散行为。结果表明，以Ｎｉ作中间层连接耐热钢与耐热合金，可以形成以γ固溶体为主的接头，接头区域无新的脆性相生成，接头强度可达母材的９０％以上；适当提高扩散连接的温度与压力，可提高接头性能，但温度过高和保温时间过长，则在耐热合金中易生成扩散孔洞。     

基于渗透性能选择丁羟推进剂用键合剂的分子模拟研究

键合剂能够改善推进剂体系抗老化性能，而这种效果主要是通过在氧化剂颗粒表面形成键合剂膜层抑制氧化剂分解气体扩散导致的，通过比较氧化剂分解气体在膜层中的扩散速度，可以确定键合剂对推进剂抗老化性能的影响，也为从渗透性能选择推进剂用键合剂提供了理论依据。通过构建聚乙烯和聚苯乙烯模型，采用分子动力学(MD)方法计算了02在其中的扩散系数，模拟值与实验值基本一致，验证了MD方法计算气体扩散系数的可行性。分别通过构建键合剂MAPO、HX-752、TAZ、TEA和MAPO．HAC膜层模型，计算了02和H20在其中的扩散系数。结果显示：从键合剂体系阻碍气体扩散能力来说，可以认为键合剂MAPO．HAC性能最优，MAPO其次，HX-752与TEA再次，而TAZ效果最差。结论也与键合剂对推进剂体系抗老化性能影响趋势一致，验证了采用模拟方法从渗透性能选择键合剂的可行性。模拟显示新型键含剂PMS和PA-MAM具有良好的改善推进剂抗老化性能，效果与MAPO类似。     

CVI法制备SiCp/SiC复合材料的氧化性能研究

对用CVI法制备的SiCp/SiC复合材料的氧化性能进行了研究。材料含有的气孔和破坏氧化膜连续性的杂质元素,为氧气扩散提供通道;氧化过程中形成的气孔,导致了新的自由表面的暴露和空气扩散通道,进而加剧氧化。在材料的高温氧化过程中,SiC的氧化生成SiO2膜导致试样质量增加,玻璃碳界面层的氧化生成CO的逸出导致试样质量损失。最后的质量变化是这两种综合作用的结果。在高温氧化过程中,材料的空隙增多,应力集中加强,界面层被破坏使SiCp/SiC复合材料的强度下降。     

6061铝合金自修复MAO膜的制备与腐蚀行为研究

用硅酸盐体系电解液在6061铝合金表面制备自修复微弧氧化膜。用SEM、EDS分析氧化膜表面形貌和元素分布;用X射线衍射仪研究氧化膜的相组成;用盐雾试验研究膜层的腐蚀行为。结果表明:随反应总时间延长,氧化膜厚度逐渐增大,硬度先增后减;XRD和EDS显示氧化膜致密部位和裂纹修复部位的物相组成相同,主要以Al₂O₃和SiO₂为主的莫来石相;盐雾试验和试样腐蚀后的微观形貌表明基体腐蚀最先出现在裂纹处,而非放电孔洞位置。氧化30 min,再在质量分数为5%的NaCl中性盐雾腐蚀306 h,试样表面无明显腐蚀。     

电场对AZ31B/Al扩散结合界面结构及力学性能的影响

应用电场激活扩散连接技术(FADB)进行AZ31B与铝的固相连接,研究电场条件下结合界面快速形成的微观结构及其力学性能。采用OM、SEM、EDS及XRD等分析扩散溶解层的微观组织、成分分布和剪切断口形貌及相组成,并利用显微硬度计和微机控制电子万能试验机对接头界面扩散区显微硬度和接头抗剪强度进行分析。研究结果表明,激活电流降低扩散界面金属化合物生成的激活能,促进Mg-Al间的扩散反应,形成的梯度扩散溶解层对提高接头抗剪切强度有显著影响。在温度为450℃,时间为50 min,电流密度为80 A/cm2时,过渡层宽度达120μm,接头抗剪强度最大值35 MPa。     

镁合金低压恒流阳极氧化膜研究

采用环保型阳极氧化工艺,在低压恒流条件下,在镁合金AZ31表面获得了质量良好的白色氧化膜层,用SEM,XRD和XPS等分析手段,研究氧化膜层的微观形貌、相组成和化学组成,并采用动电位扫描的电化学方法考察氧化膜的耐腐蚀性能。结果表明:不同电流密度时,都可在阳极表面观察到细小电火花。制得的阳极氧化膜的主要相组成是MgO,同时含有Al2O3,Na4(AlSiO4)3(OH)等;膜层具有多孔结构,孔径较为均匀,膜层与基体结合牢固;在质量分数为3.5%的NaCl溶液中,阳极氧化的镁合金耐腐蚀性优于没有经过阳极氧化试样的耐腐蚀性。     

稀土软氮化表面XRD研究

本文研究了渗剂中不同稀土加入量对20钢软氮化后ε相晶格常数、表面氮(碳)浓度及层深的影响。结果表明:表面渗入元素浓度和扩散层深度的最大值对应同一稀土加入量,此时化合物层ε相的含量较小。     

氧化锆增韧莫来石复相陶瓷高温摩擦学行为与机制

为将工程陶瓷材料更好地应用于高温摩擦构件中，研究了氧化锆增韧莫来石复相陶瓷(ZTM)与氧化钇稳定氧化锆陶瓷(TZP)对摩的高温摩擦学行为与机耕。研究结果表明：ZTM的磨损率随着温度的升高而降低，且当温度高于400℃后，由于其摩擦表面生成了转移膜，出现了“负磨损”现象。ZTM摩擦表面转移膜生成的实质是偶件TZP中的Zr原子向ZTM表面扩散所致。ZTM的磨损机制表现为室温下以微观断裂为主，逐渐转变为高温下的粘着磨损机制。对摩偶件TZP的磨损率随温度的升高而迅速增太，且当温度升至400℃后，则出现了严重的磨损。随着温度由25℃至600℃变化，TZP的磨损机制由微观切削为主并伴有一定的多次塑变磨损，逐渐转变为微观脆性断裂磨损。     

Mg粉和Ni粉固相扩散-溶解的研究

研究了Mg粉和Ni粉固相扩散、溶解形成Mg-Ni金属间化合物和层片状共晶组织的过程。研究发现,Mg粉和Ni粉在成形后,于一定的烧结条件下发生扩散和溶解,形成了Mg_2Ni和MgNi_2金属间化合物;经过360℃烧结、保温50h,Mg粉和Ni粉反应形成了层片状共晶类组织。     

纳米组织Zr-4合金氧化膜中应力应变研究

研究纳米组织与普通粗晶组织Zr-4合金在400℃水腐蚀过程中氧化膜内应力的演变特征。结果表明,纳米基底上形成的单斜相ZrO2(m-ZrO2)和四方相ZrO2(t-ZrO2)的微观应变值,比普通基层上形成的m-ZrO2和t-ZrO2相的微观应变值大,160d时普通基底上t-ZrO2相的σ值约为1200MPa,而在纳米基底上的t-ZrO2相的σ值则为1900MPa,说明表面纳米化处理后Zr-4合金氧化膜内,氧化膜/金属界面(O/M界面)处所受的压应力比普通组织的O/M界面所受的压应力大。纳米化后均匀细小的晶粒尺度以及高的压应力,有利于在O/M界面处形成一层具有保护作用的致密的腐蚀产物膜(t-ZrO2层),从而改善Zr-4合金的抗腐蚀性能。     

丁羟推进剂模型体系中键合剂作用机理的分子模拟研究

为研究不同键合剂在丁羟(HTPB)推进剂中作用机理,采用分子动力学(MD)方法和COMPASS力场对固本填料(Al/Al_2O_3)晶面、键合剂及HTPB所组成的层面模型进行了模拟计算,求得了吸附能与静态力学性能,研究了键合剂对体系力学性能的影响;在303 K温度下对推进剂中氧化剂分解气体O_2和H_2O在键合剂膜层中的扩散进行了模拟,探讨了键合剂对推进剂抗老化性能影响.结果表明,键合剂加入能够增强固体填料同HTPB界面吸附能力,使体系弹性系数增强,刚度增加;而键合剂膜层对气体扩散的阻碍能力也同提高体系抗老化性能趋势一致.     

水下航行体热尾流的扩散规律研究

基于mixture两相流模型，考虑热排气、冷却水与海水间的流动传热耦合机制，针对假定水下航行体模型和真实海况参数，对热排气热尾流、冷却水热尾流的浮升扩散特性以及海面的热特征进行了数值分析。结果表明：在航行体航线的垂向剖面上，热排气热尾流呈马蹄形扩散，冷却水热尾流呈水滴状扩散，该规律与文献理论和实验结果一致，很好地模拟了热排气、冷却水的海面热尾迹的形成过程。     

热浸镀铝对316L不锈钢表面组织和抗高温氧化性的影响

对316L不锈钢进行热浸镀铝、扩散退火和高温氧化处理,用SEM、EDS和XPS等分析工艺参数对表层组织的影响,采用氧化增重法研究其在高温下的氧化行为.结果表明:热浸镀铝及扩散后,316L不锈钢表层主要由α-Fe、FeAl及Fe2Al5和FeAl2组成.900℃扩散后,Fe2Al5基本消失,生成FeAl韧性相和多孔的FeAl2相.试样在800、1000℃高温氧化后,扩散层中的Fe2Al5和FeAl2转变为FeAl,表层为Al2O3.经热浸镀铝及扩散退火后,316L不锈钢的高温氧化速率显著降低.热浸镀铝试样在800℃高温扩散并于1000℃氧化50 h后,表面Al2O3层较平整、无剥落,抗高温氧化性好;但氧化时间过长导致Al2O3层剥落.     

电力用铝合金超疏水耐腐蚀膜层的制备与表征

用草酸阳极氧化、氟钛酸铵封孔再经硬脂酸表面修饰,在2 A12铝合金表面制备超疏水耐腐蚀膜层。表征其微观形貌、表面成分和物相组成,测试膜层表面润湿性及耐蚀性。结果表明:氟钛酸铵封孔过程中生成Ti(OH)₄起填充孔洞,改善阳极氧化膜的致密性,疏水状态较好,耐蚀性提高。阳极氧化膜封孔后再经表面修饰未生成新物相,但形成微纳米粗糙结构,水滴接触角达150.8°,呈超疏水状,耐蚀性进一步提高。封孔-修饰后阳极氧化膜具有微纳米粗糙结构和较低表面能,减少了腐蚀接触面积并抑制腐蚀,显著提高2A12铝合金耐蚀性,在电气用铝合金腐蚀防护方面具有应用前景。     

氧化时间对铝合金酒石酸氧化膜性能的影响

为提高铝合金耐蚀性,用酒石酸阳极氧化工艺处理铝合金表面,研究氧化时间对酒石酸氧化膜厚度、微观形貌、物相、耐腐蚀性的影响.结果表明:随时间从25 min延长到65 min,氧化膜厚度从7.6μm增到15.3μm,平整度和致密性明显变化,孔隙率先降后升,耐腐蚀性先升后降.氧化膜的物相组成未随时间延长发生明显变化.适当延长时间使氧化膜增厚,平整度和致密性逐步改善,减缓了氧化膜腐蚀.氧化55 min时获得氧化膜较厚且相对平整致密,孔隙率最低,为12.7％,电荷转移电阻和阻抗模值均最大,分别达1.73×104、9.03×103Ω·cm2,腐蚀失质量最低,为0.74 g/m2.该氧化膜适合作表面改性层,能有效提高铝合金的耐腐蚀性.     

TNT装药渗出过程的数值模拟

根据溶解—扩散—解吸的基本微观过程，基于Fick定律和双膜理论建立了TNT装药渗出的数学模型。利用该模型对一维情况下水下及空气中爆炸物装药主要成分TNT通过橡胶材料的渗出过程进行了数值仿真，得到了材料内不同时刻的炸药浓度分布以及稳定后炸药渗出的扩散通量，仿真结果与文献［8］中的实验数据吻合，验证了该模型的合理性。对炸药的包覆材料厚度及外围介质等影响渗出的主要因素进行了仿真分析，结果表明TNT炸药在水中比在空气中更容易渗出。