CoCrAlYTaCSi涂层和ZL101铸铝合金的气蚀性能研究

目的对比研究两种材料在RP-3航空煤油和去离子水中的耐气蚀性能,分析材料的气蚀机理以及介质的理化性质对其的影响机制,探讨用去离子水代替航空煤油以便快速筛选航空用耐气蚀材料的可行性。方法采用超音速火焰喷涂技术在铸铝合金(ZL101)表面均匀喷涂CoCrAlYTaCSi涂层。使用X射线衍射仪分析喷涂粉末、涂层和基体材料的物相组成。使用扫描电镜及其自带能谱仪分析材料气蚀前后的形貌以及元素分布。采用纳米压痕仪检测材料的力学性能。使用超声波振动气蚀试验机表征涂层及铸铝合金在航空煤油和去离子水中的气蚀性能。综合考虑两种材料气蚀后的平均侵蚀深度、形貌以及两种液体介质的理化性能,分析相应气蚀机理。结果 CoCrAlYTaCSi涂层主要由AlCo、Al_(80)Cr_(20)、Al_(45)Cr_7等物相组成,且分布均匀;铸铝合金主要由Al和Al_9Si相组成,增强相主要沿晶界分布。涂层的纳米硬度和弹性模量分别约是铸铝的6倍和2倍。气蚀中,铸铝合金晶粒内部的Al最先被损坏,加剧了气蚀进程;而CoCrAlYTaCSi涂层由于物相分布均匀、力学性能优异,所以损坏程度远轻于铸铝合金,在水和航空煤油中的平均侵蚀深度分别仅约为铸铝合金的2%和1%。两种材料在航空煤油中的平均侵蚀深度都比在水中的小。结论 CoCrAlYTaCSi涂层的物相分布均匀,具有较高的致密度、硬度和弹性模量,其在两种介质中均显示出更高的气蚀抵抗力。但材料在两种液体中的气蚀机理并不相同,导致在航空煤油介质中,CoCrAlYTaCSi涂层显示出更加优异的抗气蚀性能。     

氧化物掺杂YSZ热障涂层的最新研究进展

随着先进航空发动机涡轮叶片热障涂层服役温度、服役寿命以及隔热性能的不断提升,研制温度高、使用寿命长和隔热性能优异的热障涂层材料,已成为国际高温防护涂层领域的研究热点。氧化物掺杂YSZ涂层因其良好的热学性能,成为最有可能替代YSZ涂层在航空发动机热端部件表面获得应用的热障涂层材料。综述了氧化物掺杂YSZ热障涂层研究取得的成果和存在的问题,重点阐述了不同氧化物掺杂对YSZ涂层性能的影响机理,并简述了目前国内外对该类涂层相关制备技术的研究进展。提出未来关于热障涂层的研究,应在进一步优化设计多元氧化物掺杂改性YSZ涂层的基础上,结合计算模拟,对多元氧化物掺杂的耦合作用机制进行深入剖析,同时结合新一代高温合金的性质,发展高温合金-粘结层-陶瓷层相匹配的新型热障涂层体系,从热力学-动力学两个方面考察其使役行为和失效机制,最终促进该类涂层的实际应用。     

热喷涂铝青铜涂层的制备与微动磨损行为*

采用大气等离子喷涂和超音速火焰喷涂在不锈钢表面制备铝青铜涂层,并考察涂层的显微组织、相组成以及微动磨损行为。结果表明,在微动初期涂层接触区内发生轻微损伤,表现为犁沟和粘着;随微动循环次数的增加,层状剥离和氧化成为涂层接触区内的主要损伤形式。超音速火焰喷涂涂层具有更高的致密度和硬度,提高了涂层抗粘着及犁削的性能,故在试验初期表现出较小的摩擦因数和磨损体积;但在微动损伤机制随循环次数增大转变为层状剥离和氧化后,大气等离子喷涂涂层具有更小的摩擦因数和磨损体积。这可能是由于大气等离子喷涂涂层具有更高含量的α相,提高了涂层的韧性抑制了脆性断裂。此外,磨痕内形成的致密氧化层和由应变强化得到的致密化组织减缓了涂层的进一步磨损和氧化。     

热喷涂高温自润滑涂层研究现状

鉴于现代高技术装备用高温润滑涂层的服役温度越来越高、条件越来越复杂,且对高可靠性及长寿命等方面的要求日益苛刻,亟需研究新型高温自适应润滑涂层材料在其服役条件下的环境适应性和稳定性。综述了目前国内外对该类涂层的组分设计和相关制备技术,重点分析了利用热喷涂技术制备高温自润滑涂层的研究现状,并从制备工艺和涂层组分调控方面阐述了该类涂层研究取得的成果和存在的问题。提出未来针对热喷涂高温自润滑涂层的制备应利用先进的喷涂设备,选用物相组分相近的喷涂粉末,并结合组分设计调控,以涂层具有良好的涂基力学性能、耐腐蚀性能、抗高温氧化性能为前提,使涂层在高温环境下可借助摩擦物理或摩擦化学过程,来赋予其良好的高温自润滑性能,重点研究涂层的组分构效关系和综合应用性能。运用材料氧化热力学-动力学理论,从涂层"高温力学-高温摩擦学-耐高温稳定性"三方面来考核材料的综合使役性能,并探讨其高温润滑摩擦机理。     

SrAl2O4基应力发光监测预警涂层的研究进展

采用应力发光材料在目标结构表面构筑功能涂层可对结构损伤进行实时监测预警,不仅提高了设施的安全性,还为检修工作和损伤机理的研究提供了帮助,应用潜力巨大。为促进这类涂层的研发与应用,首先介绍了弹性应力发光材料的发展历程及基本特征,通过对比突出了SrAl₂O₄基材料的综合优势。然后详细分析了SrAl₂O₄基质的晶体结构、缺陷类型对能级分布、电子运动状态以及光的吸收与发射性能的影响,并论述了元素掺杂对发光强度、波段和灵敏度等发光性能的影响。接着介绍了应力发光常用的检测表征方法和基于现象分析形成的应力发光机理。在此基础上,进一步总结归纳了制备应力发光粉末的主要方法以及影响其物相结构、晶体尺寸和发光性能的核心因素,分析了各自的优缺点。详细介绍了制备监测预警涂层的表面技术和工程应用案例,发现该类涂层仍存在敏感度不高、后处理工艺苛刻和界面结合差等问题。最后,从探究应力发光本质、制备实用性更强的预警涂层和制定生产测试标准3个角度提出了一些建议。     

大气等离子喷涂制备莫来石涂层的性能

采用大气等离子喷涂制备莫来石涂层,对涂层进行了热震试验。以OLYCIA m3图像分析软件测定涂层孔隙率,以MH-5-VM型显微硬度仪测定涂层硬度,依照ASTMC633-79标准测定涂层结合强度,以X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征涂层的相组成和微观形貌。结果表明,莫来石涂层主要由变形颗粒、未熔融粉末及少量孔隙组成,涂层中没有微观裂纹;涂层中含有莫来石晶体和部分非晶态玻璃相;热震过程中,涂层中的非晶转变为晶态莫来石,同时伴随应力释放,导致涂层出现微观裂纹。     

热喷涂抗空蚀涂层及改性技术研究进展EI北大核心CSCD

当今世界各国对高速舰船、绿色水电设施以及先进飞行器的需求愈发迫切,但动力核心部件-推进器、水轮机和航空发动机无一例外存在严重的空蚀损坏问题,亟需利用对部件尺寸适应性好的热喷涂技术在其表面制备抗空蚀涂层进行防护。针对现役过流部件常用金属材料在不同液体介质中易空蚀损坏的本质问题,分类详述热喷涂技术制备的金属、陶瓷和金属陶瓷三大类抗空蚀涂层的优势和研究现状,着重介绍其抗空蚀机理,并基于热喷涂涂层空蚀损坏的共性难题,论述多种行之有效的改性技术。通过与常用金属材料的空蚀性能对比,指出在不同工况环境下分别最有潜力获得应用的涂层种类。提出未来应从研制新材料和发展实用性更强的改性技术两个方面共同设计构筑性能更为优异的抗空蚀涂层,更好地推动其应用并解决装备的空蚀损伤问题。     

抗气蚀聚氨酯涂层的研究进展

随着水轮机和螺旋桨等过流件的尺寸和转速不断提高,气蚀损坏问题更加突出,因此易施工涂覆且便于设计调控的聚氨酯涂层始终是耐气蚀领域的研究热点。系统回顾了聚氨酯材料在气蚀防护领域的研究发展历程,深刻指出了这类材料作为耐气蚀涂层使用时存在的突出问题,例如耐水性、附着力、机械性能、耐磨性能和防污能力等较差,系统分析了这些因素导致涂层损坏失效的机理。针对上述问题,重点根据聚氨酯独特的分子结构,分别从表面能、电负性、化学键合、接枝改性、添加功能填料等方面,提出了改善聚氨酯涂层在复杂工况下应用性的解决办法。最后,鉴于我国对能够在海洋等苛刻环境中长期稳定服役的高性能气蚀防护涂层的急迫需求,对发展以自愈合聚氨酯为代表的集防污抗气蚀耐磨损自修复等功能于一体的新型聚氨酯材料进行了展望。     

WC-(W,Cr)_2C-Ni/Ag复合涂层的制备及摩擦学性能

针对众多运动部件存在严重的摩擦磨损问题,使用大气等离子喷涂(APS)设备在1Cr18Ni9Ti不锈钢金属基材上喷涂制备WC-(W,Cr)2C-Ni和WC-(W,Cr)2C-Ni/Ag两种防护涂层,使用CSM摩擦磨损试验机考察两种涂层在室温下与Si3N4球配副时的滑动摩擦磨损性能。结果表明:Ag相的添加可明显降低涂层在干摩擦条件下的摩擦因数,并能减轻涂层的磨损程度;APS制备的WC-(W,Cr)2C-Ni/Ag复合涂层不仅具有优良的自润滑性能,而且具有极佳的耐磨性能,有望作为一种新型耐磨自润滑涂层材料。     

Co-28Mo-8Cr-2Si涂层在去离子水和人工海水中的气蚀性能

服役于海洋中的多种零部件往往因腐蚀-气蚀联合作用而严重损坏。文中采用超音速火焰喷涂(HVOF)技术制备了Co-28Mo-8Cr-2Si涂层,使用光学显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计等设备分析涂层的组织结构和力学性能,使用电化学工作站考察涂层的腐蚀性能,使用超声波振动气蚀试验机评价了涂层分别在去离子水和人工海水中的气蚀性能,利用扫描电镜(SEM)观察涂层腐蚀和气蚀后的形貌。结果表明:在去离水中,涂层的气蚀机理主要是孔隙周围的扁平粒子大片剥落,气蚀6h后,涂层的累积体积损失高达4.15mm3;在人工海水中,腐蚀产物有效地填充了涂层表面的孔隙,大大降低了扁平粒子剥落情况的发生,气蚀6h后,涂层的累积体积损失仅为1.83mm3。