陶瓷基高温封严涂层研究现状

随着航空发动机向大推力、高推重比发展,发动机涡轮进口温度进一步升高,要求高压涡轮用可磨耗封严涂层的工作温度能够达到1000℃以上,超过了金属基封严涂层的应用极限,因此陶瓷基高温封严涂层近年来引起了研究者的广泛关注。本文从陶瓷基封严涂层的研究背景、涂层材料与制备工艺、涂层组织性能调控、涂层孔隙率对性能的影响以及新概念陶瓷可磨耗涂层等几个方面介绍了陶瓷基高温封严涂层的研究现状,阐述了陶瓷基封严涂层研究的重要意义和关键问题。     

激光熔覆陶瓷增强金属基复合涂层研究现状

综述了激光熔覆陶瓷增强金属基复合涂层的研究现状,分析了碳化物、氧化物、硅化物等对激光熔覆涂层性能的影响。     

高温热障涂层陶瓷层材料研究进展

热障涂层具有良好的隔热效果和抗高温氧化性能,应用于燃气轮机可以显著提高高温部件的使用温度和寿命。先进航空发动机的发展对热障涂层陶瓷面层材料的防护效果和使用寿命提出了更高的要求。本文综述了掺杂改性氧化锆、烧绿石结构稀土锆酸盐、六铝酸镧、石榴石结构化合物、钙钛矿几种不同新型高温热障涂层的陶瓷材料的研究进展,并在此基础上对热障涂层的发展方向进行了展望。     

铬–铝氧化物复合阻氚涂层的制备工艺研究

氚(T)的原子半径小且反应活性高,极易进入包层结构内部或透过包层材料释放到环境中,导致结构材料性能下降、氚的损失以及放射性污染,因此,阻氚涂层对于聚变堆氚增殖包层的安全运行至关重要。氧化物复合阻氚涂层具有制备工艺简单、化学性质稳定、熔点高等优点,成为近年来聚变堆材料的研究热点。本文将化学电镀、熔盐电沉积及气氛氧化工艺相结合,在金属管材内壁制备氧化铬–氧化铝复合涂层,并对涂层的结构形貌、厚度、结合力等进行了测试分析。铬–铝氧化物复合涂层表面均匀致密,厚度为10~40μm,孔隙率为7%~8%,与基体结合力大于20 N。     

QT-500基体上等离子喷涂8YSZ热障涂层系统的高温氧化行为研究

本文采用超音速火焰喷涂(HVOF)和大气等离子喷涂(APS)技术,在内燃机用球墨铸铁QT-500试样上制备热障涂层(TBCs),并对其在1050oC恒温氧化条件下的氧化情况与时间的关系进行了研究,分析了扩散机理。实验中,分别提取恒温氧化2.5h,8h,15h,50h和100h的试样,对涂层的氧化情况进行表征,结果表明:在陶瓷层/粘结层界面和粘结层/基底界面均形成了热生长氧化物(TGO)层。陶瓷层/粘结层界面的热生长氧化物主要由Al2O3以及Cr2O3、尖晶石和NiO的混合氧化物(CSN)组成。粘结层/基底界面的热生长氧化物主要由Al2O3组成。自由表面扩散、晶界扩散和晶内扩散是元素在BC层中扩散的主要途径。     

静态铝热自蔓延高温合成陶瓷涂层的研究

研究了静态铝热SHS陶瓷涂层,分析了涂层的成分、组织形态、力学性能和耐蚀性能。结果表明,添加RE或SiO₂,可以改善涂层的组织及其分布,减少孔隙,提高其力学性能和耐蚀性能。     

中高温金属／陶瓷型光谱选择吸收涂层的研究进展

太阳能选择吸收涂层是一种特殊的表面,在0.3～2.5μm太阳光谱范围内具有尽可能高的太阳吸收能力,同时在3～25μm红外波长范围内有尽可能低的热辐射能力.在太阳能热利用中,它能把太阳能富集起来,提高太阳能光热转换效率.近年来,太阳能的中高温利用日益成为人们关注的焦点.系统介绍r选择性吸收涂层的吸收机制、制备工艺,同时对国内外选择吸收涂层的现状做了综述.最近,对金属复合氧化物选择吸收涂层的研究有了新的进展,这类涂层在非真空、高温条件下具有较好的光学性能,且热稳定性好,有望进一步推动中高温太阳能吸收涂层的发展.     

彩涂板涂层附着力时效性能的研究

通过研究找到快速预测彩涂板涂层附着力时效性能的试验方法,对实验进行系统分析,表明涂料树脂结构、基板粗糙度、基板种类和彩涂预处理工艺等均对彩涂板涂层附着力时效性能有较大影响,提出了改善彩涂板涂层附着力时效性能的途径.     

TiN/Cr涂层锆合金包壳高温氧化与抗热冲击性能研究

为了研究TiN/Cr涂层锆合金的高温氧化性能和抗热冲击性能,采用磁控溅射制备了TiN/Cr涂层锆合金样品,分别开展高温氧化和抗热冲击性能试验,并对高温氧化和抗热冲击后的样品微观结构、物相及结合强度等进行表征。结果表明磁控溅射制备的TiN/Cr双层涂层之间存在明显界线,样品表面存在类圆形的团聚凸起,但涂层结构致密,无裂纹和孔隙等缺陷。高温氧化后,表面Cr涂层部分被氧化为Cr₂O₃,呈不规则的多面体结构,中间TiN涂层中Ti原子向表面扩散,与O结合形成TiO₂,呈长条状结构,且Cr₂O₃聚集区域呈鼓泡状。在涂层与基体界面处,向内扩散的Cr原子和向外扩散的Zr原子形成约5μm厚的Cr-Zr扩散层。同时,O原子持续向样品内部扩散,与基体中Zr原子结合形成ZrO₂。虽然TiN/Cr涂层锆合金的氧化增重小于无涂层锆合金,且样品保持相对完整,但是由于O原子的持续扩散,内部锆合金被氧化,说明TiN/Cr涂层无法为锆合金提供良好的长时抗高温氧化性。热冲击试验后,表面涂层依然...     

W-Mo对Si-Cr-Ti高温抗氧化涂层组织的影响性能研究

在Nb521合金表面利用料浆烧结法制备了Si-Cr-Ti-W-Mo涂层,并对这种涂层在1 700℃静态空气中的静态氧化行为进行了测试和研究。利用扫描电镜(SEM),对涂层在氧化过程中的微观组织形貌进行了测试和分析,得出:加入过多的W、Mo元素会造成二次熔烧后部分未固熔的W、Mo在表面形成不熔的颗粒依附在涂层的表面,在涂层表面形成沟壑,氧气会沿着沟壑直达涂层内部,加速涂层的氧化,降低涂层高温抗氧化性能,适量的W、Mo元素可提高涂层高温抗氧化性能。     

铌基超高温合金熔体与陶瓷类坩埚的高温反应

分别在陶瓷类ZrO2、Y2O3、BN和Al2O3坩埚内于2053K（或2153K）保温30min（或10min）重熔铌基超高温合金（主要组分为Nb、Si、Ti、Hf等），以研究该合金的高温熔体与不同材料坩埚的反应情况。实验发现Y2O3、BN和Ai2O3坩埚对熔体都发生了不同程度的沾污反应；在ZrO2坩埚壁上出现了50～60μm厚且具有微小裂纹或熔蚀坑的反应层，其内含有HfO2和TiO2，但ZrO2坩埚对熔体内部基本没有污染。在石墨坩埚上进行制备YSZ涂层的实验发现，ZrO2同石墨基体发生反应生成了ZrC0因此，据有关实验结果，可以先在石墨坩埚基体上用CVD法制备一层SiC内层，再在SiC内层上用浸涂法制备ZrO2涂层，以用于铌基超高温合金熔炼。     

Oxide Scale Growth on High Carbon Steel at High Temperatures

The structure and formation process of oxidation on high carbon steel were investigated with the aid of X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM) and Laser Raman spectroscopy (LRS). The oxide scale formed comprised a three-layer structure, similar to that formed on pure iron and low-carbon steel. For the high carbon steel, however, the scale was essentially a two-layered because of the low proportion of hematite (Fe2O3) formed. The scale thickness increased with the temperature and time of oxidation. The rate of scale thickening rapidly increased above 900 ℃, at which the rate was particularly fast in the first 20 s of oxidation. The proportion of wüstite (Fe1-yO) increased with time and temperature of oxidation, while the magnetite (Fe3O4) remained constant at about 2 μm.     

射频磁控溅射法制备Ti掺杂ITO薄膜的厚度对膜结构与光电性能的影响

利用Ti掺杂ITO靶材,采用单靶磁控溅射法在玻璃基底上制备厚度为50~300 nm的ITO:Ti薄膜。借助X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、可见光分光光度计、霍尔测试系统和四探针电阻测量仪,研究薄膜厚度对薄膜的晶体结构、表面形貌和光电性能的影响。结果表明:ITO:Ti薄膜呈现(400)择优取向,随薄膜厚度增加,薄膜的结晶程度增强,晶粒度增大,薄膜更致密。随薄膜厚度增加,薄膜的均方根粗糙度和平均粗糙度以及电阻率都先减小再增加,薄膜厚度为250 nm时,表面粗糙度最小,蒋膜厚度为200 nm时,电阻率最低,为2.1×10-3?·cm。不同厚度的薄膜对可见光区的平均透过率都在89%以上。     

Effect of Production Parameters on the Structure of the Outer Ceramic Layer in Two-Layer Metal - Ceramic Coatings Prepared by Electron-Beam Deposition in One Production Cycle

The effect of production parameters for electron-beam deposition of two-layer metal - ceramic coatings in one production cycle on the structure and phase composition of the outer ceramic layer based on zirconium oxide stabilized with yttrium oxide is studied. It is shown that it is possible to obtain metal - ceramic coatings with the required functional properties in one production cycle.__________Translated from Poroshkovaya Metallurgiya, Nos. 3–4(442), pp. 41–48, March–April, 2005.     

涂层与基底的热膨胀系数差对垂直界面的微裂纹的影响

将陶瓷涂层/基体金属界面看作是在陶瓷基体中包含的圆柱形金属夹杂,在夹杂半径趋近于无穷大时的极限情形.给出了平面应变条件下圆形夹杂两侧的半裂纹的应力强度因子的解析表达式,让圆形夹杂的半径趋向无穷大,得到陶瓷涂层/基体金属界面的垂直微裂纹的有关结果.根据所得结果,分析了陶瓷涂层和金属材料的膨胀系数的差异对于其界面微开裂的影响,所得结论对于陶瓷涂层的设计和制备工艺等具有指导意义.     

采用磁控溅射法在细菌纤维素膜上制备高性能的铟锡氧化物薄膜

Microbial cellulose (MC) membranes produced by Acetobacter xylinum NUST4.1, were used as flexible substrates for the fabrication of transparent indium tin oxide (ITO) electrodes. Transparent and conductive ITO thin films were deposited on MC membrane at room temperature using radio frequency (RF) magnetron sputtering. The optimum ITO deposition conditions were achieved by examining crystalline structure, surface morphology and optoelectrical characteristics with X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), and UV spectroscopy. The sheet resistance of the samples was measured with a four-point probe and the resistivity of the film was calculated. The results reveal that the preferred orientation of the deposited ITO crystals is strongly dependent upon with oxygen content (O2/Ar, volume ratio) in the sputtering chamber. And the ITO crystalline structure directly determines the conductivity of ITO-deposited films. High conductive [sheet resistance～120Ω.square-1(Ω.sq-1)] and transparent (above 76%)ITO rilms(240 nm thick) were Obtained with a moderate sputtering power (about 60 W) and with an oxygen flow rate of 0.25ml·min-1(sccm) during the deposition. These results show that the ITO-MC electrodes can find their potential application in optoelectrical devices.     

SiC 添加相对 NiCr-Cr3C2 金属陶瓷涂层高温磨损性能的影响

本文利用超音速火焰喷涂技术 (HVOF), 在 G20 钢表面制备了三种不同 SiC 掺杂含量 (5wt.%、 10wt.%、 15wt.%) 的 NiCr-Cr3C2 金属陶瓷复合涂层, 并探究掺杂含量对涂层微观结构、 力学性能和摩擦学性能的影响。 利 用扫描电镜、 显微硬度计、 拉伸试验机对涂层的微观结构和力学性能进行了表征, 使用球盘式摩擦磨损机对三种 涂层在 400℃下的磨损性能进行了对比研究。 结果表明掺杂 5wt.%SiC 的复合涂层具有最好的力学性能, 其显微 硬度达到 812HV, 结合强度达到 71MPa。 但随着掺杂量的升高, 涂层的孔隙率增大, 涂层力学性能下降。 涂层 的抗高温磨损性能随着 SiC 掺杂量的增加先升高后降低再升高, 其中掺杂 15wt.%SiC 的复合涂层磨损率最低, 其 值为 1.053× 10-12m3/N·m。 在高温磨损环境中, 掺杂 15wt.%SiC 的复合涂层表面形成的 Cr2O3、 SiO2 等氧化物阻隔 了磨损表面之间的直接接触, 使涂层表现出优异的抗高温磨损性能。     

射频反应磁控溅射制备氧化铬薄膜技术及性能

研究了采用射频反应溅射方法制备氧化铬耐磨镀层的技术和薄膜的性能.结果表明,采用金属靶材进行射频反应溅射时,由于靶材与反应气体的反应,会出现两种溅射模式,即金属态溅射和非金属态溅射,非金属态溅射模式的沉积速率很低.氧化铬薄膜的硬度主要决定于薄膜中Cr₂O₃含量,在供氧量不足时会生成低硬度的CrO,制备高硬度氧化铬薄膜需要采用尽可能高的氧流量进行溅射.采用在基片附近局域供氧,可以实现高溅射速率下制备出高硬度的氧化铬薄膜.     

氧化膜对高温合金灰化抗力的影响

利用SEM和EDX研究比较了高铬、硅含量的高温合金,常用耐蚀合金Inco800H和In600以及304不锈钢在650℃、H2 CO合成气氛中的灰化损伤特征,发现高的铬含量和一定的硅含量可使高温合金表面快速形成致密的富铬氧化膜,以阻止石墨丝的形核和焦炭的生长,从而使高温合金在高的碳活度气氛中具有良好的金属灰化抗力。     

高温空气燃烧技术在陶瓷窑炉的应用分析

高温空气燃烧技术是一种新型燃烧技术,具有节能和NO2排放低等特点,在工业窑炉中有很好的应用前景。结合高温空气燃烧技术研究进展和陶瓷窑炉的特点,从节能、环保及关键设备等方面,分析了该技术在陶瓷窑炉中的应用。