电弧离子镀NiAlHf涂层的抗高温氧化性能

目的通过电弧离子镀技术,获得抗氧化性能优良的NiAl涂层。方法采用电弧离子镀技术,在弧流为110 A,偏压为-50 V的参数下沉积NiAlHf涂层。通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对涂层的物相结构和形貌进行分析,通过能谱仪(EDS)分析涂层的成分。采用恒温氧化增重实验对涂层的氧化动力学进行分析。结果由电弧离子镀技术制备的NiAl涂层致密均匀,无大颗粒、孔洞等缺陷。涂层主要由β-NiAl相组成,活性元素Hf固溶在主相中。NiAlHf涂层表现出良好的抗高温氧化性能,动力学曲线符合抛物线规律,在1150℃下恒温氧化200h的平均氧化速率为0.0841g/(m^2×h),远优于传统MCrAlY涂层体系。NiAlHf涂层在氧化初期形成保护性的α-Al2O3氧化皮以及少量亚稳态的θ-Al2O3,随后θ-Al2O3逐渐转变为稳态的α-Al2O3。Hf在涂层表面富集从而形成HfO2,对氧化皮形成了钉扎作用,增强了氧化皮的粘附性,提高了涂层的抗氧化性能。随着氧化的进行,涂层中的β-NiAl相逐渐转变为γ'-Ni3Al相。结论 NiAlHf涂层在1150℃下仍具备优良的抗高温氧化性能,对下一代耐更高温度涂层开发,电弧离子镀NiAl涂层的技术推广及工业化应用有一定的指导作用。     

锻态Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo-Y合金等轴及片层组织高温拉伸性能及组织演变

等轴γ晶粒和α2/γ片层是beta-gamma TiAl合金的2种主要变形组织形态。研究了锻态Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo-Y合金等轴组织及片层组织的高温拉伸性能及组织演变。结果表明:拉伸温度对Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo-Y合金的力学性能和显微组织有显著的影响。在相同温度下,Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo-Y合金等轴组织的抗拉强度和屈服强度略高于片层组织,而延伸率相差不大。随拉伸温度的升高,合金的抗拉强度和屈服强度逐渐减小,而延伸率迅速增大。对于等轴组织,提高温度,等轴γ晶粒被拉长,发生完全的动态再结晶,从而细化合金的显微组织。对于片层组织,α2/γ片层的分解和γ板条的再结晶程度随拉伸温度的升高而增大。Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo-Y合金的韧脆转变温度在750～800℃之间。     

高温下Pt-13Rh/Pt热电偶的热电动势衰减机理研究

模拟1400℃富含Pt-Rh的使用环境，研究R型热电偶(Pt-13Rh/Pt)在高温下的衰减机理。分析竹节状缩颈现象的形成原因，讨论引起热电动势衰减的因素。结果表明，在富含气相Pt-Rh的高温环境下，热电偶外瓷珠表面沉积了固态的Pt、Rh，导致绝缘电阻的降低以及实际测温点向低温区转移，最终导致热电动势衰减。     

HVAF喷涂Inconel625涂层在生物质发电环境的高温腐蚀行为

秸秆等生物质焚烧发电时产生的含氯气体和碱金属氯化物腐蚀使受热面金属管道的服役寿命比煤电机组显著降低。 管材表面堆焊镍基耐腐蚀合金的技术尽管可显著提高管道服役寿命,但存在工作效率低、不适合现场施工、管道热变形等诸多问题。 采用可现场施工的空气超音速火焰喷涂(HVAF)在 TP347H 耐热钢表面,制备了 Inconel 镍基耐高温腐蚀涂层,研究了 TP347H 耐热钢喷涂 Inconel 625 合金涂层前后的长期高温腐蚀特性(550 ℃ ,500 h),验证了 HVAF Inconel 625 合金涂层的高温含氯腐蚀防护作用。 显微观察结果表明,优化工艺参数条件下 HVAF 涂层组织致密、 孔隙率低至 0. 72%,与基材结合良好。 腐蚀增重结果表明,采用 HVAF 制备 Inconel 625 合金涂层后,TP347H 耐热钢的腐蚀增重降低 7. 6 倍,耐腐蚀性能显著提升。 冲蚀试验结果表明,HVAF Inconel 625 合金涂层在最初阶段由于表层凸起颗粒的剥落而冲蚀性能极低,进入稳定阶段后耐冲蚀性能提高,与 TP347H 基材的耐冲蚀性能相当。     

等离子喷涂与脉冲等离子爆炸复合涂层的氧化组织分析

采用等离子喷涂在镍基高温合金GH4049表面制备了CoNiCrAlY涂层,随后对涂层进行了脉冲等离子爆炸和真空预氧化处理,并对涂层进行了1050℃保温10 h和50 h的恒温静态氧化实验。结果表明:经过脉冲等离子爆炸处理后的涂层表面形貌更加平坦,脉冲等离子爆炸处理使得涂层表面的片层结构转变为致密结构,减少了氧气渗入涂层的通道,有效延缓了涂层的氧化过程,且没有改变涂层的化学成分;在1050℃空气中氧化50 h后,涂层的物相组成与未氧化处理的基本一致。     

4种尼龙材料在汽车冷却液中的高温老化性能研究

研究了4种不同的尼龙材料在汽车冷却液中进行高温老化测试后的力学性能变化规律。试验中应用的汽车冷却液主要成分为乙二醇/水的混合物(体积分数为50%)和添加剂,测试温度为125℃,分别选用弯曲和冲击样条进行材料的老化测试,并对弯曲断裂样品进行了断面形貌分析。结果表明:尼龙材料在冷却液中高温老化后,弯曲强度快速下降,缺口冲击强度则呈现先增大后减小的趋势,扫描电镜下可以观察到玻纤与树脂基体的黏结能力变弱。     

综掘面隔离式防尘压风降温移动站技术

矿井综掘面综掘机掘进切割作业时,工作面实际产尘、扬尘量大,为有效解决综掘机切割作业时的个体防尘、降温等问题,结合实际生产现场情况,个体可以进入相对封闭隔离的无尘临时空间里暂避,避开矿尘产出和高温危害的峰值;通过压风管三通和连接管件实现对密闭环境的新鲜空气供给,通过直通出气口定量排气,产生干净凉爽的正压空气空间,避免作业人员在峰值时段直接暴露,这样做可以使得个体防护效果达到最大。依据以上思路和原理设计了一种隔离式防尘压风降温可移动工作站,提供一个相对安全清洁凉爽的独立环境,最大限度的提高劳动效率,大幅降低煤矿井下防尘、工作面降温技术及设备成本,且实用性非常强,经矿井综掘工作面现场试用,效果很好,效益明显,值得在煤矿推广。     

基于统计分析的镍基单晶高温合金最佳固溶热处理时间选择

提出了一种基于二代镍基单晶（SX）高温合金γ′相尺寸变化统计分析的SX高温合金固溶热处理最佳时间的选择方法。通过数值分析引入了微观结构均匀性ω，根据数据统计ω曲线可分为3个阶段：显著变化区、过渡区和稳态区。过渡区描述了固溶热处理时间选择的最佳范围。通过测量合金的γ′筏化和蠕变性能，验证了该方法的有效性。同时也通过第四代镍基SX高温合金验证了该方法的准确性。该方法能够有效地建立最优的热处理工艺，并为SX高温合金的设计和工程应用提供指导。     

放射性废离子交换树脂高温裂解处理技术研究

通过热重实验以及台架试验,进行了废阴/阳离子交换树脂的高温裂解处理技术研究。结果表明,通过电磁感应加热反应器中的金属球并辅助搅拌,可以实现树脂的高温裂解。相比于氮气和水蒸气,空气是更合适的反应气氛。在空气氛围下,当树脂处理量为1 kg/h时,设定空气流量2 m³/h,反应温度600 ℃～700 ℃,添加剂选择CuSO₄·5H₂O,阴/阳离子交换树脂经本裂解工艺处理,废物残留率分别为8%和12%左右,两种树脂最终的裂解残留率可以达到3%～5%左右,可以实现较为彻底的裂解反应。阴离子和阳离子交换树脂的裂解反应有明显的区别,其中阴离子交换树脂热敏性更高,裂解需要的温度和空气流量更低,但反应更剧烈,烟气量更大。     

固体氧化物电解池尺寸对其性能的影响

固体氧化物电解池(Solid Oxide Electrolysis Cell,SOEC)电堆是高温水蒸气电解(High Temperature Electrolysis System,HTSE)制氢系统的核心反应器,由多片单电池串联组装而成。单电池的尺寸制约着单位有效面积上SOEC电堆的电化学制氢性能,进而影响着HTSE制氢装置的系统复杂程度和成本。基于计算流体力学软件建立了平板式SOEC电解池三维模型,采用平面尺寸为4 cm×4 cm、8 cm×8 cm和16 cm×16 cm的电解池,研究其尺寸对电解反应特性的影响。结果表明:工作电压低于热中性电压时,电解池尺寸对电解性能影响不大。当工作电压高于热中性电压时,电解池尺寸越大时电解电流密度越大;然而电解池中温度和电流密度分布的均匀性也会随着电解池的尺寸增大而变差,即产生明显的梯度分布。通过适当增大所通入的H_2O/H_2混合气体量即减小H_2O的整体反应比可以缓解由电解池尺寸的增大引起的温度和电流密度梯度分布。经过计算分析可知,对于有效面积为16 cm×16 cm的电解池,当反应物中水蒸气整体反应比为70%时,在1.34 V的电解电压下,电解电流密度可以达到8 033 A·m~(-2),且电解池中的温度和电流密度分布均匀性均有所改善。