莫来石/SiO2复合涂层的制备及微观组织研究

以天然红柱石为原料,采用高温煅烧使其发生莫来石化转变,然后经喷雾造粒、热处理,得到热喷涂用球形莫来石/SiO2复合粉末.采用大气等离子喷涂工艺在1Cr18Ni9Ti不锈钢上喷涂莫来石/SiO2粉末制得涂层,对涂层的微观组织、硬度和相成分进行了分析.研究结果表明:天然红柱石粉末莫来石化后,其相组成主要为莫来石和游离态SiO2喷雾造粒粉末在1 000℃热处理后,松装密度得到改善;涂层具有良好的微观形貌,表面显微硬度较高,主要由莫来石、石英和非晶玻璃相构成.     

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。     

不同厚度8YSZ热障涂层的结构及性能表征

目的探究厚度变化对8YSZ热障涂层结构、力学性能以及抗热震性能的影响。方法通过超音速火焰喷涂技术(HVOF)和大气等离子喷涂技术(APS)分别制备了Ni CoCrAlTaY粘结层和厚度为500μm、1.0mm、1.5mm的8YSZ陶瓷涂层,采用扫描电子显微镜(SEM)、光学显微镜和X射线衍射仪(XRD)对喷涂粉末和涂层的形貌、物相进行了表征,借助显微硬度计和万能材料试验机分别考察了涂层的硬度和结合强度,最后采用水淬法对涂层的抗热震性能进行了测试。结果不同厚度的8YSZ涂层均由非平衡的四方相(t′-YSZ)组成,且断面呈现出明显的层状结构。随着厚度的增加,涂层中逐渐产生了明显的网状纵向裂纹和边缘界面裂纹。涂层的表面和截面显微硬度都不随厚度的增加而发生显著变化,并且所制备的涂层在整个截面上的显微硬度都比较均匀。涂层的结合强度随着涂层厚度的增加而显著降低。热震试验过程中,三种厚度涂层皆以界面开裂的形式失效,且厚度越大的涂层热震寿命越短。结论 8YSZ热障涂层的厚度变化对其微观形貌、结合强度以及抗热震性能皆有显著影响,而对涂层的物相组成以及显微硬度无明显影响。     

NiCrWMoCuCBFe涂层的制备及其力学性能研究

目的 探究NiCrWMoCuCBFe涂层的微观组织结构、物相组成及其力学性能。方法 通过霍尔流速计表征了喷涂粉末的流动性和松装密度,采用超音速火焰喷涂在316L不锈钢表面制备了NiCrWMoCuCBFe涂层,利用SEM、EDS分别对喷涂粉末的形貌、涂层的组织结构以及粉末和涂层中的元素组成进行了表征,采用XRD、Raman分析了涂层中的物相,使用显微硬度计及万能材料试验机考察涂层的硬度、结合强度和抗弯强度,并分析了涂层的断裂失效机理。结果 NiCrWMoCuCBFe喷涂粉末具有良好的流动性,在喷涂过程中没有发生严重的氧化现象。通过超音速火焰喷涂制备的NiCrWMoCuCBFe涂层具有致密的层状组织结构,其物相主要是Ni基固溶体,但是也出现了少量的NiO和Cr2O3。此外,涂层的截面硬度与表面硬度相当,约为600HV300 g,且涂层与316L不锈钢的结合强度较高,大于70 MPa。三点弯曲试验中,持续加载至载荷为1800 N,应变为(4.81±0.3)%时,涂层达到强度极限,产生明显的塑性变形;而当载荷仍然保持1800 N,应变继续增加达到(11.43±0.03)％时,涂层与316L不锈钢基材的结合界面彻底开裂失效,此时涂层内部同时具有横向裂纹和纵向裂纹,样品的抗弯强度约为(1.87±0.02) GPa。结论 超音速火焰技术制备出的NiCrWMoCuCBFe涂层具有良好的致密性及优异的力学性能。     

T2/QBe2爆炸复合界面结合层内的形变特征

采用平板爆炸复合方法制备T2/QBe2复合板材,并利用金相和扫描电镜电子背散射衍射技术对复合界面附近处QBe2和T2侧产生的绝热剪切变形及形变孪生的微观特征进行了观测.结果表明:由于T2和QBe2在物理性能、力学性能和热学性能上的差异,在爆炸载荷条件下只在QBe2中产生绝热剪切带,并且绝热剪切带内分布有十分细小的等轴晶;带内晶粒取向基本相同,带与带之间基体中的晶粒取向也基本相同,且两者还存在较大的取向差;爆炸冲击加载后,QBe2和T2两侧均产生了形变孪晶.     

NiCoCrAlYTa/WC-Co复合涂层的制备及摩擦学性能研究

目的 为了改善MCrAlY涂层的耐磨损性能,通过在NiCoCrAlYTa粉末中添加不同比例的硬质相WC-Co粉末（质量分数为25%、50%、75%）,将2种粉末充分地机械混合、振荡均匀后,采用超音速火焰喷涂（HVOF）技术,制备不同配比的NiCoCrAlYTa/WC-Co复合涂层。方法 利用SEM、XRD、EDS等分析了复合涂层的微观形貌、物相组成和元素分布规律等;研究该复合涂层的力学性能、摩擦学性能以及摩擦磨损机理等。结果 采用HVOF技术制备的Ni CoCrAlYTa/WC-Co复合涂层结构致密,各元素及物相分布均匀;硬质相WC-Co的添加提高了涂层的显微硬度,同时也可显著改善复合涂层的耐磨损性能;复合涂层的摩擦因数随着WC-Co含量的增加逐渐增大,而磨损率逐渐减小。当WC-Co的添加量为75%时,复合涂层的摩擦因数最大,约为0.84;磨损率最小,约为9.28×10^-6 mm³/（N·m）。结论 在金属基涂层中引入硬质相WC-Co可有效提高涂层的硬度,并且提升该涂层的耐磨损性能,为金属基涂层发挥优异的摩擦学性能提供理论基础。     

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。     

铝青铜聚酯封严涂层的制备和可磨耗性能评价

采用机械混合的方法制备了用于可磨耗涂层的铝青铜聚酯复合粉末,并通过大气等离子喷涂制备了相应涂层。通过滑动摩擦实验,对比考察了该涂层与Metco 605NS涂层在不同温度下的可磨耗性能。结果表明:涂层组织中聚酯和孔隙分布均匀;在室温和200℃下,采用混合粉末制备的涂层与钛合金配副摩擦因数均在0.4左右,磨痕表面光滑平整,磨损体积较Metco 605NS涂层更大,表现出更优异的可磨耗性能;在400℃时,聚酯的烧蚀和涂层致密化,以及滑动摩擦实验采用的点接触产生的高接触应力,使得与两种涂层对磨的钛合金均产生黏着剥落和磨粒磨损,摩擦因数升高且存在较大波动。     

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。