氧化钆改性铈酸镧热障涂层材料设计 及涂层抗热震性能研究

La2Ce2O7(LC) 由于具有比 YSZ 更低的热导率、 更高的热膨胀系数和良好的高温相稳定性, 是一种极具前 景的热障涂层陶瓷材料。 但该材料热膨胀系数在 200~400℃温度区间存在异常下降现象, 从而引起涂层过早失效 的问题。 目前, 通过掺杂 Gd2O3 可有效解决 LC 低温段热膨胀系数下降的问题, 但是, Gd2O3 改性 La2Ce2O7 热障 涂层最优掺杂浓度及涂层性能还未见报道。 本文采用化学共沉淀法制备了三种不同浓度 Gd2O3 改性 La2Ce2O7 材 料 ((LaxGd1-x)2Ce2O7(x=0,0.1,0.2,0.3)), 研究了掺杂浓度对其热物理性能及相稳定性的影响, 采用等离子喷涂工艺 制备了(La0.8Gd0.2)2Ce2O7 (LGC)涂层, 研究了涂层的抗热震性能和涂层的失效机理。 研究结果表明： (La0.8Gd0.2)2Ce2O7 (LGC) 材料具有较低的热导率, 室温到 1400℃无相变, 并且经 1400℃长时间热处理无相变; 其制备的双陶瓷结 构 LGC/YSZ 热障涂层 1100℃热震次数可达到 109 次, 较未改性 LC/YSZ 热障涂层提升了大约 60%; 两种涂层的 失效模式相似, 均为陶瓷顶层烧结引起的片状剥落失效。     

Y3Al5O12掺杂对YSZ热障涂层微观结构和高温相稳定性的影响

本文采用大气等离子喷涂技术制备了不同Y3Al5O12含量的YSZ@Y3Al5O12/NiCrAlY热障涂层,研究了Y3Al5O12对YSZ@Y3Al5O12热障涂层的微观组织结构和高温相稳定性的影响.结果表明:等离子喷涂YSZ@Y3Al5O12涂层呈典型的层状结构,Y3Al5O12和YSZ交替沉积.随着Y3Al5O12...     

稀土氧化物稳定氧化铪热障涂层的制备及热冲击性能研究

采用大气等离子喷涂(APS)技术制备了稀土元素掺杂量为19 mol.%的HfO2涂层,即Hf0.81Y0.19O1.905 (YSH19)/YSZ与Hf0.81Yb0.0475Y0.1425O1.905(YbYSH19)/YSZ双陶瓷层热障涂层,研究了其在1300℃下耐高温燃气热冲击性能。结果表明,两种热障涂层的隔热能力约为200℃,YbYSH19/YSZ体系热障涂层经280次燃气热冲击循环后涂层结构依然较为完整,性能显著优于YSH19/YSZ及YSZ热障涂层体系。涂层的失效模式为因中心区域处较大冲击载荷造成的涂层逐层剥落,以及边缘位置处轴向应力和剪切应力导致的涂层剥落。     

热障涂层材料体系研究现状及展望

随着先进航空发动机推进引擎向着高推动力和长服役寿命的方向发展,如今传统的含有 6-8 wt % 的氧化钇稳定氧化锆 (6-8YSZ) 热障涂层材料体系,在服役温度 1200℃以上时,YSZ 陶瓷涂层会发生高温相变,产生涂层间的热应力,最终导致涂层剥落失效,因此新材料体系的引入和涂层结构的改进刻不容缓。本文介绍了传统 YSZ的发展历史并且阐述了掺杂稀土氧化物稳定氧化锆、钙钛矿结构和稀土锆酸盐 (A2 Zr2O7 ) 即烧绿石结构等陶瓷材料体系的研究进展和发展前景,并分析了新型氧化铪基体陶瓷热障涂层体系和高熵材料体系涂层研究现状和未来发展趋势,最后对新型热障涂层材料的问题和发展进行了总结和展望。     

等离子喷涂 Cr2O3-TiO2/YSZ 高效热防护涂层 微观结构及性能研究

本文以 Cr2O3、TiO2 和 NiO 为原材料,通过喷雾造粒和烧结获得了由尖晶石结构 NiCr2O4 和钙钛矿结构TiCrO3 组成的 Cr2O3-TiO2 复合粉末。采用大气等离子喷涂技术在镍基高温合金表面制备 Cr2O3-TiO2/nano-YSZ 复合涂层,分析测试了复合涂层的微观结构、抗拉结合强度、抗烧蚀性能和高温热辐射性能。结果表明,Cr2O3-TiO2/nano-YSZ 复合涂层孔隙率较低,抗拉结合强度达到 29.2 MPa;经 1.5 MW/m2、600 s 氧乙炔火焰烧蚀后,Cr2O3-TiO2/nano-YSZ 复合涂层表面有轻微点状剥落,涂层内部结构完整,未发生失效。在烧蚀过程中,Cr2O3-TiO2/nano-YSZ 复合涂层隔热能力达到 426 ℃,比单一纳米 YSZ 涂层隔温能力高 146 ℃,基体温度比纳米 YSZ涂层低 335 ℃;Cr2O3-TiO2/nano-YSZ 复合涂层在 400 ℃和 750 ℃在 2~15 μm 波段内的法向发射率分别为 0.91 和0.89。     

热持久对YSZ热障涂层隔热性能的影响规律

目前热障涂层（TBCs）作为最先进的高温防护涂层之一,已在发动机涡轮叶片上获得了广泛的应用。本文采用涂层热性能高温环境实验系统对发动机环境叶片涂层热持久实验后YSZ热障涂层的隔热能力开展了研究,获得了实验室环境下YSZ热障涂层长时间工作后隔热性能的变化规律,并从微观组织结构变化规律方面开展了分析。     

YSZ层孔隙率对GYYSZ/YSZ热障涂层热冲击寿命的影响

采用等离子喷涂法在TA15上制备了3种不同结构的TBCs,对涂层的微观结构、显微硬度和隔热性能进行了表征。通过1 200℃下的热冲击试验,研究了过渡层YSZ孔隙率对其热冲击寿命性能的影响,讨论了涂层失效的机理。实验结果表明,涂层A由于高孔隙率和Gd、Yb稀土元素的掺杂,在1 200℃下隔热效果是涂层B的1.2倍,是涂层C的1.1倍,过渡层8YSZ涂层孔隙率的增加会在一定程度上提高TBCs整体的隔热效果。1 200℃下涂层C的热冲击寿命分别是涂层A的1.8倍,是涂层B的2.7倍。涂层C中LP-YSZ的设计,增强了界面处的强韧性,过渡层YSZ孔隙率的提高,增大了TBCs抵抗变形的能力,延缓了涂层中垂直与横向裂纹的相连。     

长春应用化学研究所热障涂层的设计和失效机理研究获进展

正檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴中国科学院长春应用化学研究所在热障涂层的设计思路、失效机理以及新型热障涂层材料研发等方面取得新进展,设计并成功制备出使用温度≥1250℃的双陶瓷层热障涂层材料,"热障涂层的设计和失效机理研究"成果(主要完成人:曹学强等)荣获2013年吉林省自然科学奖一等奖。热障涂层技术利用陶瓷材料的高隔热性和耐腐蚀性来保护金属基底,在能源、航空、航天等方面都有重大应用价值。常规热障涂层材料8YSZ(8%Y2O3(质量分数)稳定化的ZrO2)因在高温下发生相变、烧结和透氧,不能承受1200℃以上的高温。目前,世界各国都在努力研究能替代8YSZ、在更高温度下使用的热障涂层材料。     

高熵稀土盐类热障/环境障陶瓷涂层体系研究进展

高熵陶瓷是近年来新型陶瓷研究领域的一大热点，在航空工业领域有着巨大的发展和应用前景。基于高熵策略设计的高熵氧化物陶瓷涂层可以较好地解决当前热障/环境障涂层在高温下服役寿命、抗氧化性、抗CMAS(钙镁铝硅氧化物)腐蚀等关键性能不足的问题。综述了近几年不同体系的五元高熵稀土盐类材料在热障/环境障涂层领域作为候补材料的研究进展，总结了该类材料在结构、性能及主要应用领域方面的特点。最后展望了高熵稀土盐类陶瓷涂层的发展方向，为新材料体系的进一步研发和关键性能优化提供思路。     

Al2O3 含量对 YSZ 热障涂层性能的影响

Al_2O_3等氧化物对YSZ热障涂层的高温使用性能有一定的影响。本文用HVOF喷涂Ni Co Cr Al Y合金粘结层,APS喷涂YSZ陶瓷面层,制备了Al_2O_3含量为0.01~0.64wt%的YSZ涂层。比较了不同Al_2O_3含量的YSZ涂层在1100℃下的热震性能和抗烧结性能,并探讨Al_2O_3对涂层的影响机理。结果表明相较于高纯YSZ涂层,随着涂层中Al_2O_3含量升高,涂层的抗热震性能降低,且Al_2O_3促进YSZ涂层的烧结。Al_2O_3含量在小于0.01wt%-0.12wt%区间内时,对涂层抗热震和抗烧结性能有显著影响,含量继续增加至0.64%时,对性能影响减缓。显微组织观察与EDS检测结果表明涂层中Al_2O_3并未在熔融颗粒界面处偏聚,但在颗粒内部有局部偏析。由此推测,含Al_2O_3的YSZ涂层热震失效的原因可能是Al_2O_3在YSZ颗粒内部偏析,并影响涂层的烧结性能,导致裂纹容易萌生和扩展。     

轧辊的热膨胀对辊型的影响

本文以1300 mm热轧机为研究对象,对其生产过程辊形随温度的变化进行实测,分析研究轧辊的热膨胀对板形的影响.     

Variations of Thermal Conductivity of Insulation Materials Under Different Operating Temperatures: Impact on Envelope-Induced Cooling Load

The thermal and energy performance of buildings depends on the thermal characteristics of the building envelope, and particularly on the thermal resistance of the insulation material used. The performance of the thermal insulation material is mainly determined by its thermal conductivity, which describes the ability of heat to flow across the material in the presence of a differential temperature. The value of the thermal conductivity of a particular material is subject to variation, due to changes in both moisture content and temperature. In reality, thermal insulation in buildings is exposed to significant and continuous temperature variations, due to varying outdoor air temperature and solar radiation. However, when calculating cooling loads or performing energy analyses for buildings, most designers, if not all, use published or manufacturer-supplied values of thermal conductivity, which are normally evaluated at 24°C according to the ASTM standards. Currently, many types of insulation materials are produced in Saudi Arabia, but not enough information is available to evaluate their performance under the prevailing climatic conditions. The objective of this paper is to present the results of a study that investigates the relationship between the temperature and thermal conductivity of various types of locally produced insulation materials. Additionally, the impact of thermal conductivity variation with temperature on the envelope-induced cooling load for a theoretically modeled building is quantified and discussed. Results are expected to clarify the issue of thermal conductivity dependence on temperature and lead to a more accurate assessment of the thermal and energy performance of buildings.     

Physical Model Study of an Alternating Diffuser for Thermal Discharge

Physical model tests were conducted of the mixing of heated water from a proposed thermal diffuser. Dilutions were measured and flows imaged by a three-dimensional laser-induced fluorescence system that provides vastly more data than conventional thermocouple techniques. The flows were quite three-dimensional. For zero current speed, the effluent mixed over the water depth, but only in a limited region, and a two-layer stratified flow developed toward the edges of the effluent field and farther downstream. For zero and slow currents, the lowest surface dilution occurred where the jet centerline intersected the water surface and could be reasonably predicted by simple free-jet calculations. The prediction of an entrainment model, UM3, was close to the observed results because the flow is three-dimensional and the entraining water can be supplied from the ends. CORMIX considerably underestimated the observed dilution because it uses a two-dimensional analysis and neglects the effect of source momentum flux. Two-dimensional analyses and sectional physical models of diffusers with finite lengths should be used with caution until their limitations are better known.     

烧绿石结构A_2B_2O_7热障涂层材料热物理性能综述

烧绿石结构材料由于具有良好的高温相结构稳定性,低热导率等优点,是最为广泛研究且最具有应用前景的新型热障涂层材料系列之一。本文从烧绿石结构材料高温相稳定性、热导率、热膨胀系数、断裂韧性、抗烧结性、与Al2O3化学相容性等几个方面进行了综述,并将成分和掺杂对各性能的影响规律进行了归纳和总结,对新型烧绿石结构热障涂层材料的成分设计、性能研究等具有重要意义。     

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。     

模厚比K值对钢锭模热应力分布的影响

采用热光弹法与有限元法，研究了３．０ｔ矩形弧边钢锭模模口角部厚度变化对钢锭模热应力分布的影响，并进行优化设计，使钢锭模的使用寿命提高１倍。     

Theoretical and Experimental Analysis of GFRP Bridge Deck under Temperature Gradient

The temperature difference between the top and bottom of a glass fiber reinforced polymer (GFRP) composite deck, ～ 65°C ( ～ 122°F), is nearly three times that of conventional concrete decks ～ 23°C ( ～ 41°F). Such a large temperature difference is attributed to the relatively lower thermal conductivity of GFRP material. In this study, laboratory tests were conducted on two GFRP bridge deck modules (10.2 and 20.3?cm deep decks) by heating and cooling the top surface of the GFRP deck, while maintaining ambient (room) temperature at the deck bottom. Deflections and strains were recorded on the deck under thermal loads. Theoretical results (using macro approach, Navier-Levy, and FEM) were compared with the laboratory test data. The test data indicated that the GFRP deck exhibited hogging under a positive temperature difference (i.e., Ttop>Tbottom, heating test; Ttop and Tbottom are temperatures at top and bottom of the deck, respectively) and sagging under a negative temperature difference (i.e., Ttop相似文献   

GLEEBLE-3500试验机的热模拟技术

简述了GLEEBLE--3500热模拟试验机的工作原理及构造，并结合利用谊设备在科研研究中所开展的试验，重点介绍了这些试验方法和试验过程，以及为科研研究和新产品开发发挥的重要作用。     

带钢热连轧机工作辊温度场及热辊形的理论与实验研究

采用差分法建立了轧辊二维温度场及热辊形的仿真模型 ,并利用实际生产参数进行仿真 ,仿真结果与实测值相符。本温度场及热辊形模型可用于实际生产的在线热凸度预报。     

热喷涂修复液压釜

介绍了受损液压釜采用热喷涂技术修复的工艺方法及具体应用实例。