煤矸石的热一机械-化学复合活化法正交试验分析

采用机械细磨、煅烧和添加化学激发剂3种手段复合加工处理煤矸石,然后采用力学性能测试研究了水泥胶砂的强度,并通过DSC和XRD分析了煤矸石的成分和结构变化。采用正交试验分析法对试验数据进行了分析,结果表明,复合活化处理过的煤矸石具有较好的火山灰活性,煅烧温度是影响火山灰活性的最主要因素。活化煤矸石对水泥抗折强度的贡献大于对抗压强度的贡献。复合活化煤矸石的最佳煅烧温度为625℃,最佳球磨细度为45μm筛余5.12%左右,80μm筛余14.74%左右,激发剂的最佳加入量约为矸石量的2.0%。复合活化有利于降低煅烧能耗,提高生产效率。     

热障涂层的CMAS腐蚀失效及对策研究综述

研制具有长寿命、高性能的热障涂层（TBCs）,是制造我国大功率航空发动机、发展新一代超音速战机的一项十分紧迫的任务。由于外来沉积物CaO-MgO-Al2O3-SiO2（CMAS）渗入涂层而导致TBCs失效的现象越来越受到人们的重视,在过去的一段时间里,很多学者对CMAS渗入后涂层的失效机理进行了大量的研究并尝试了一些缓解CMAS渗入涂层的方法。本文针对当前应用最为广泛的“层状多孔结构”的等离子喷涂涂层及“细长柱晶结构”的电子束辅助物理气相沉积涂层,系统地梳理了近年来国内外学者对TBCs在CMAS渗入条件下的失效机制及涂层缓解CMAS渗入方面的最新研究成果,为制备高性能的TBCs提供帮助。     

纳米及传统微米级热障涂层热循环过程中的组织演变研究

本文以超音速等离子喷涂方法沉积NiCoCrAlY金属粘结层,以普通大气等离子喷涂沉积纳米及微米级YSZ两种陶瓷表层,并对涂层进行热循环实验,对比研究不同结构热障涂层在热循环条件下的组织演变规律。结果表明：由于纳米团聚粉体的不充分熔化导致纳米涂层中存在较多的微裂纹和孔隙,微米、及纳米涂层的孔隙率分别为10%及15%,载荷300g下的显微硬度分别为776.1及606.9。两种结构的热障涂层在热循环过程中均出现了网状裂纹,但随着热循环次数的增加,这些微裂纹不断连接扩展,裂纹宽度不断增加,并且与纳米涂层相比,微米涂层裂纹的扩展和拓宽速度相对较快。纳米涂层由于孔隙率较高,热生长氧化物（TGO）生长速度较快,TGO的快速生长导致陶瓷层/金属粘接层界面的应力增大,使得横向裂纹（平行于陶瓷层/金属粘接层界面）萌生及扩展并引起涂层的剥落失效。     

搅拌摩擦加工制备镁合金表面复合层的显微组织和力学性能

选用轧态AZ31镁合金为基体、C60颗粒为增强相,采用搅拌摩擦加工技术(FSP)制备镁合金表面复合材料,搅拌针头旋转速度为600 r·min~(-1),加工速度为118 mm·min~(-1),分别进行1～3道次FSP加工后,通过金相、透射、硬度和拉伸等测试,对搅拌加工区复合显微组织和力学性能进行表征分析。研究表明:FSP可使镁合金晶粒显著细化; C60加入后,在1～3道次FSP内,随着加工道次升高,C60分散程度上升,复合材料平均晶粒尺寸降低,材料硬度上升,抗拉强度上升,但弥散于晶间的团聚颗粒使其拉伸性能低于母材;添加C60后的试样中,2道次硬度有明显上升,最高硬度可达母材的1. 73倍,3道次试样硬度平均值最高。结果表明,可通过FSP制备镁基表面复合层强化材料。     

AlCoCrCuFeNi-x高熵合金微观组织及硬度的研究

利用SEM、EDS、XRD等方法研究了AlCoCrCuFeNi-x高熵合金的铸态微观组织和相结构,并测试了合金的硬度。结果表明,该组合金系都形成了简单的BCC、FCC及BCC+FCC结构固溶体,在AlCoCrCuFeNi0.5、AlCoCrCuFeNi0.8、AlCoCr-CuFeNi和AlCoCrCuFeNi1.2四组合金中都存在少量的金属间化合物,而在AlCoCrCuFeNi1.5和AlCoCrCuFeNi1.8这两组合金中化合物都以纳米晶弥散化分布。六组高熵合金的维氏硬度在355~491 HV之间。     

碳纤维为造孔剂注浆成型制备多孔氮化硅陶瓷

以α-Si_3N_4为原料,碳纤维为造孔剂,采用注浆成型工艺制备出多孔氮化硅陶瓷。通过热重-示差扫描量热分析(TGA-DSC)确定了碳纤维的排胶温度,X射线衍射(XRD)及扫描电镜(SEM)分析了试样的物相组成及微观结构。研究结果表明:碳纤维的排胶温度为700℃;烧成后试样其主晶相为β-Si_3N_4相,且碳纤维含量并不会影响试样的物相组成;微观组织中晶粒的长径比较小,随着碳纤维含量的增加,较大的气孔变得不明显,而棒状晶粒的长径比明显变大;烧成后试样的密度降低,气孔率增加,达西渗透系数增大,而弯曲强度明显地呈现下降的趋势,而添加30%到50%的碳纤维时,下降的趋势变小,利于力学性能的提高。     

纳米碳化硅的重结晶对多孔碳化硅陶瓷制备的影响

文章旨在利用高温重结晶工艺,通过纳米碳化硅(SiC)的蒸发-凝聚实现重结晶粘结工艺制备多孔SiC陶瓷,研究纳米SiC添加量对多孔SiC陶瓷组织结构和性能的影响。结果表明:纳米SiC含量的增加提高了蒸发-凝聚过程,促进了颈部的发育和细小的微米SiC颗粒的物质传输,使微米颗粒尖角处的物质传输能够微米颗粒圆整化和颈部结合提高。此外,随着纳米SiC重结晶的提高,多孔SiC陶瓷呈现气孔率高和从底部到顶部的孔径尺寸呈连续梯度分布的特点,使得多孔SiC陶瓷的抗弯强度由32.7MPa增加至35.8MPa。     

石墨相尺寸与分布对镍-石墨可磨耗封严涂层摩擦学性能影响

本文采用普通等离子喷涂(APS)与高效能超音速等离子喷涂(SAPS)两种工艺在2Cr13基体上制备75wt.%Ni+25wt.%石墨(Ni-C)可磨耗封严涂层,对涂层的摩擦学性能进行评价。结果表明:APS Ni-C涂层中石墨相的平均长度与宽度分别为11.4μm和5.4μm,而SAPS Ni-C涂层则分别为10.1μm和4.6μm,且分布更为均匀。石墨相尺寸对涂层性能具有显著的影响作用,表现为细小的石墨相更利于在涂层表面形成石墨润滑膜,使得SAPS涂层在60N载荷下与1Cr18Ni9Ti对磨90min过程中平均摩擦因数与APS涂层相比下降约28%,对磨材料1Cr18Ni9Ti单位时间磨损率降低了57%。     

纳米YSZ热障涂层中TGOs层的生长行为

通过对热障涂层在高温静态氧化过程中TGOs层形貌的观察,研究了Al_2O_3层对TGOs层生长过程的作用机制。结果表明:致密的Al_2O_3层能有效降低TGOs层的生长速率;当Al_2O_3层消失后,TGOs层的生长速率由0.61μm·h~(-0.5)迅速增大至1.29μm·h~(-0.5)。氧化过程中,在Al_2O_3层与粘结层界面上生长的混合氧化物会逐渐向上"吞噬"原有的Al_2O_3层,并导致Al_2O_3层的减薄直至最终消失。Al_2O_3层的稳定性对TGOs的生长具有显著的影响。     

热障涂层体系中MCrAlY合金粘接层结构设计及高温氧化行为研究

本研究旨在通过设计热障涂层体系(TBCs)中合金粘接层的结构以提高TBCs抗氧化性能和热循环使用寿命。研究中采用超音速等离子喷涂(SAPS)沉积不同结构的钴基及镍基合金涂层并对其进行高温氧化性能试验,以此优选涂层结构,并与超音速火焰喷涂(HVOF)沉积的合金涂层进行结构性能对比。结果表明:在高温抗氧化过程中,SAPS涂层中未熔颗粒含量分别为35%±5%的钴基涂层与10%±3%的镍基涂层抗氧化性能最为优异;在相同的合金成分及陶瓷层结构下,SAPS涂层与HVOF涂层相比热循环使用寿命提高了一倍,而热生长氧化物(TGOs)的平均生长速率则降低了20%以上。超音速等离子喷涂可以实现"一步法"制备粘结层和陶瓷层,避免了两步法中间工艺转换过程的二次污染问题,喷涂过程简单,喷涂效率提高,成本大幅降低,具有良好的产业化前景。