Thermal Performance and Microstructure of Vacuum Plasma Sprayed Tungsten Coatings under Cyclic Heat Load

采用真空等离子喷涂技术在铜基体表面制备了钨涂层,分别通过NiCrAl和W75Cu25涂层作为中间层。5 MW/m2, 2 s的高热负荷电子束实验表明NiCrAl中间层提高了涂层的热导率并降低了热应力和残余应力值。W75Cu25涂层作为中间层则表现出较差的热疲劳性能。高热负荷电子束真空等离子喷涂钨涂层表现出侵蚀和微裂纹。因热应力导致涂层发生塑性变形,在高温情况下裂纹起源于熔融的钨颗粒,但是,裂纹被钨涂层塑性变形和孔洞所抑制     

真空等离子喷涂钨涂层组织与热行为研究（英文）

采用真空等离子喷涂技术在铜基体表面制备了钨涂层,分别通过NiCrAl和W75Cu25涂层作为中间层。5 MW/m2,2 s的高热负荷电子束实验表明NiCrAl中间层提高了涂层的热导率并降低了热应力和残余应力值。W75Cu25涂层作为中间层则表现出较差的热疲劳性能。高热负荷电子束真空等离子喷涂钨涂层表现出侵蚀和微裂纹。因热应力导致涂层发生塑性变形,在高温情况下裂纹起源于熔融的钨颗粒,但是,裂纹被钨涂层塑性变形和孔洞所抑制。     

硬质颗粒重复冲击TiN/Ti涂层损伤分析

航空发动机压气机叶片表面制备硬质涂层可显著提高其抗砂尘冲蚀性能,但砂粒高角度冲击对涂层损伤严重,易出现脆性裂纹。采用受控动能型重复冲击设备模拟硬质颗粒对涂层的高角度冲击,研究调制比、层数结构对TiN/Ti涂层冲击损伤的影响,并根据涂层损伤特征、冲击力学响应以及应力分布分析涂层的破坏机理。结果表明,TiN/Ti涂层出现剥落和圆周裂纹;硬质层内部、硬质层与结合层/过渡层界面存在高的应力梯度,而冲击坑点边缘硬质层上表层受到拉应力且由于材料堆起,在重复冲击下将导致涂层的疲劳剥落和圆周疲劳裂纹。调制比、层数显著影响涂层冲击响应过程,其中不同调制比的2层涂层,调制比为3:1的抗冲击性能较好;调制比为9:1的不同层数涂层,4层结构的抗冲击性能较好。     

热力条件下Co基等离子熔覆层的失效行为

等离子修复完成后形成的表面/界面结构,对机械零件服役性能和安全可靠性至关重要,为了研究修复层表界面结构在热、力作用下的失效行为,采用等离子熔覆技术在FV520B基体上制备了钴基熔覆层,并对熔覆层表面和界面结构进行了热疲劳、常温拉伸及高温拉伸等测试,并通过扫描电镜、金相显微镜对其组织进行观察。结果表明：钴基熔覆层在600 ℃具有优异的抗热疲劳性能,随着温度升高熔覆层表界面结构疲劳性能降低,疲劳裂纹在涂层与基体间界面处萌生;单轴拉力作用下表界面结构中的涂层发生断裂,进一步研究发现涂层中的多层搭接位置晶粒粗大发生断裂;300~700 ℃高温拉伸实验中,钴基熔覆层体系在各种温度下均失效于涂层位置,随着合金元素的加入熔覆层强度提升,断裂失效的位置由原来的涂层处转移到基体。     

激光冲击强化前处理对TiN/Ti涂层/基体疲劳性能的影响

采用磁过滤阴极真空弧技术在TC4钛合金表面沉积抗冲蚀多层梯度TiN/Ti涂层,沉积前对基体进行激光冲击强化前处理。采用原子力显微镜、纳米压痕和划痕仪表征了试件的表面形貌、基本力学性能等,对试件的疲劳性能进行了考核,并分析了疲劳断口形貌。结果表明,LSP前处理在TC4表面形成了厚度约为300μm,具有高硬度和残余压应力的硬化层。TC4合金基体的平均疲劳强度为373.8 MPa,制备TiN/Ti涂层后试件的疲劳强度为363.7 MPa,较基体略有降低。增加LSP前处理后试件的疲劳强度为411.9 MPa,较TiN/Ti涂层试件提高13.3%,较无涂层试件提高10.2%。TiN/Ti涂层可以抑制表面上的裂纹萌生并减缓其扩展速率,但在拉伸过程中发生破碎而与基体发生剥离,裂纹抑制效果有限,且涂层的破裂促进了裂纹扩展。采用LSP前处理后,TC4表面形成的硬化层增加裂纹萌生难度,且提高的结合强度可降低裂纹扩展速率。     

钢管表面结构对热喷玻璃涂层的影响

研究了钢管经酸洗和喷砂除锈后表面结构对热喷玻璃涂层的影响,结果表明：金属／瓷层界面发生了一系列复杂的物理化学反应,铁、镍元素在界面发生富集、形成过渡层,使瓷层与金属密着良好,表面层相结构主要为玻璃态,有少量Ｎａ２ＭｏＯ４（ＭｏＯ３）ｙ晶相存在,热喷玻璃涂层表面光滑、无裂纹、酸洗表面喷瓷后,瓷层中产生大量气孔,金属／瓷层界面产生大量微裂纹。     

真空热处理对NiCrAlY涂层／钛合金基体体系的影响

采用电弧离子镀(AIP)技术在耐热钛合金(近TC6)基体表面沉积制备NiCrAIY涂层.通过OM、SEM与EDS、XRD分析研究不同真空热处理制度对NiCrAlY涂层/钛合金基体体系的影响.结果表明:经650℃真空热处理后,NiCrAlY涂层中开始有γ'-Ni3Al相析出,750℃时含量增加,870℃时含量明显减少;从650℃开始,NiCrAlY涂层/钛合金基体开始发生界面反应,随着温度的升高,界面分层并加厚同时出现裂纹,在870℃下,NiCrAlY涂层,钛合金基体界面由外至内出现Ni3(Al,Ti)、TiNi和Ti2Ni中间化合物层;在750℃下,主要发生了Ni、Ti元素的扩散,Cr元素在870℃开始发生扩散.当温度升高到950℃时,由于Ni、Ti元素大量互扩散导致宏观疏空带出现,同时在基体和界面反应层交界处出现裂纹,这些都将引起涂层的退化失效.     

喷涂层下基体疲劳裂纹的超声红外热成像检测

目的 验证一种喷涂层下基体疲劳裂纹红外热成像识别方法。方法 综合采用理论分析、数值模拟和试验研究相结合的方法,基于热波传导理论分析超声波激励下基体裂纹产生的热波与喷涂层裂纹产生的同频率热波,在向涂层表面传播过程中发生的叠加干涉效应,以及由此导致的表面热波相位偏移现象。采用数值模拟手段研究涂层裂纹热波与基体裂纹热波之间的叠加干涉规律,开展喷涂层下基体疲劳裂纹的超声红外热成像检测试验验证该方法的有效性。结果 受到脉冲超声波激励后,基体裂纹与涂层裂纹产生的热波向表面传导过程中会发生叠加干涉效应,并导致涂层表面热波相位发生偏移,低频热波相位偏移现象比高频热波更加明显。结论 采用涂层表面热波相位特征识别涂层下基体中的疲劳裂纹是一种可行且高效的方法。     

Fatigue Behavior and Damage Evolution of SiC Fiberreinforced Ti-6Al-4V Alloy Matrix Composites

研究SiC纤维增强钛基复合材料(SiCf/Ti-6Al-4V)室温疲劳行为和损伤演化机制。疲劳试验条件:载荷控制、应力比0.1和加载频率10 Hz。采用疲劳断裂试验建立最大加载应力为600~1200 MPa内SiCf/Ti-6Al-4V的S-N曲线。采用疲劳中止试验以及SEM显微分析研究应力水平对SiCf/Ti-6Al-4V疲劳损伤演化的影响。结果表明,SiCf/Ti-6Al-4V疲劳损伤萌生模式与演化过程与应力水平密切相关。在高应力水平(Smax=1000 MPa),纤维开裂是主要损伤萌生模式。一旦2或3根纤维断裂后,纤维裂纹和基体裂纹开始联接并形成宏观扩展裂纹。在中等应力水平(Smax=800 MPa),基体裂纹萌生与扩展是主要损伤模式。多条基体裂纹萌生于试样外表面棱边和离外表面附近试样内部开裂的纤维基体界面处。基体裂纹均沿垂直于加载方向扩展,且大部分纤维未断裂并纤维桥接基体裂纹。在低应力水平(Smax=600 MPa),仅在C涂层和界面反应层之间和C涂层内部观察到局部界面脱粘现象。     

SiC纤维增强Ti-6Al-4V复合材料的疲劳行为及损伤演化研究（英文）

研究SiC纤维增强钛基复合材料(SiCf/Ti-6Al-4V)室温疲劳行为和损伤演化机制。疲劳试验条件:载荷控制、应力比0.1和加载频率10 Hz。采用疲劳断裂试验建立最大加载应力为600~1200 MPa内SiCf/Ti-6Al-4V的S-N曲线。采用疲劳中止试验以及SEM显微分析研究应力水平对SiCf/Ti-6Al-4V疲劳损伤演化的影响。结果表明,SiCf/Ti-6Al-4V疲劳损伤萌生模式与演化过程与应力水平密切相关。在高应力水平(Smax=1000 MPa),纤维开裂是主要损伤萌生模式。一旦2或3根纤维断裂后,纤维裂纹和基体裂纹开始联接并形成宏观扩展裂纹。在中等应力水平(Smax=800 MPa),基体裂纹萌生与扩展是主要损伤模式。多条基体裂纹萌生于试样外表面棱边和离外表面附近试样内部开裂的纤维基体界面处。基体裂纹均沿垂直于加载方向扩展,且大部分纤维未断裂并纤维桥接基体裂纹。在低应力水平(Smax=600 MPa),仅在C涂层和界面反应层之间和C涂层内部观察到局部界面脱粘现象。     

Structural, mechanical and corrosion properties of TiOxNy/ZrOxNy multilayer coatings

Results on the deposition and characterization of TiO_xN_y/ZrO_xN_y multilayers, with bilayer periods of 20 and 400 nm, are presented. The coatings were deposited on TiNiNb alloy substrates by the pulsed magnetron sputtering method. The elemental composition, hardness, adhesion and corrosion resistance of the coatings were analyzed.As resulted from the XPS analysis, the individual layers consisted of a mixture of titanium or zirconium oxynitrides and corresponding oxides. X-ray analysis revealed that the coatings were amorphous. Only slight differences between the microhardness and adhesion values of the coatings with small and large bilayer period Λ were found. The experiments also showed that the multilayered coatings improved the corrosion resistance of the uncoated alloy and reduced the amount of ion release in artificial body fluids.     

生物医用NiTi形状记忆合金腐蚀研究进展

镍钛形状记忆合金(NiTi-SMA)具有较好的耐腐蚀和机械性能,在口腔和临床医学中有着大量而广泛的应用。NiTi-SMA腐蚀后释放Ni²⁺会引发细胞毒性和过敏反应,进一步提高NiTi-SMA的耐蚀性是目前生物医学材料领域发展的核心之一。本文对近年来国内外有关口腔医学和临床医学中常用NiTi-SMA的腐蚀研究现状进行了总结,同时也对NiTi-SMA增材制造及表面改性技术进行了评述,以期为开发高性能抗腐蚀生物医用NiTi-SMA提供一定的指导意义。     

Li掺杂Ba(Ti1/7Sn1/7Zr1/7Hf1/7Nb1/7Ga1/7Li(1/7-x))O3高熵陶瓷的制备及介电性能研究

近年来,在高熵合金基础上发展起来的高熵陶瓷逐渐引起了研究者的广泛关注,其出现为开发高性能的无机非金属材料提供了新的设计思路。本文采用固相法制备了BaMO3基钙钛矿型高熵陶瓷Ba(Ti1/7Sn1/7Zr1/7Hf1/7Nb1/7Ga1/7Li(1/7-x))O3 (x = 0, 2.3%, 5.3%, 8.3%, 11.3%),并研究了Li含量对高熵陶瓷物相结构、微观形貌及介电性能的影响。结果表明,Li含量对陶瓷结构的影响不大,陶瓷均保持立方钙钛矿结构,且无杂相产生;陶瓷的晶粒尺寸相对较均匀。当x = 0时,即B位七元等摩尔比Ba(Ti1/7Sn1/7Zr1/7Hf1/7Nb1/7Ga1/7Li1/7)O3高熵陶瓷,其介电常数达到了最大值2920 (@100 Hz),相较于已报道的不掺Li的六元高熵钙钛矿陶瓷Ba(Ti1/6Sn1/6Zr1/6Hf1/6Nb1/6Ga1/6)O3提升了近50倍。     

MOCVD growth and characterizations of BxAl1−xAs and BxAl1−x−yInyAs alloys

Zinc-blende B_xAl_1−xAs and B_xAl_1−x−yIn_yAs alloys have been grown on exactly oriented (0 0 1)GaAs substrates by low pressure metalorganic chemical vapor deposition (LP-MOCVD). The influence of susceptor coating, growth temperature and gas-phase boron mole fraction on boron incorporation into AlAs has been comprehensively investigated. It has been found that boron incorporation into AlAs could be enhanced and the optimal growth temperature range of B_xAl_1−xAs alloys changed from 580 °C to 610 °C when SiC-coated graphite susceptors were replaced by the non-coated ones. In this study, the maximum boron composition x of 2.8% was achieved for the pseudomorphically strained B_xAl_1−xAs alloys. AFM measurements show that RMS roughness of B_xAl_1−xAs alloys increased sharply with the increase of gas-phase boron mole fraction. Raman spectra of B_xAl_1−xAs alloys show a linear increase of the BAs shift with boron composition x. Based on BAlAs deposition, bulk B_xAl_1−x−yIn_yAs (x = 1.9%) quaternary alloy was grown lattice-matched to GaAs successfully. Moreover, 10-period BAlAs/GaAs and BAlInAs/GaAs MQW heterostructures were also demonstrated.     

Ag/LaNixCo1-xO3触点材料的制备及电接触性能研究

本文运用溶胶-凝胶燃烧法合成了双钙钛矿型LaNixCo1-xO3(LNCO)纳米材料,利用粉末冶金和热挤压技术制备了相应的Ag/LNCO触点材料及元件样品。重点考察了不同Ni、Co含量对Ag/LNCO触点材料微观结构、物相组成、物理性能、力学性能及电寿命服役能力的影响,对其电弧侵蚀失效行为进行了研究,并与SnO2粉体增强Ag基触点材料进行对比。结果表明:溶胶凝胶法合成的LNCO纳米颗粒粒径为20-30 nm,经粉末冶金工艺制备的Ag/LaNi0.5Co0.5O3触点材料电学性能和电寿命都优于Ag/SnO2触点材料,其电阻率低至2.10 μΩ?cm,电寿命性能达到51287次。表明Ag/LaNi0.5Co0.5O3触点材料性能较佳,是一种可以取代Ag/CdO的新型触点材料。     

Hydrothermal synthesis of superconductors Ba1−xKxBiO3 and double perovskites Ba1−xKxBi1−yNayO3

Superconductors Ba_1−xK_xBiO₃ and body-centered double perovskites Ba_1−xK_xBi_1−yNa_yO₃ have been selectively synthesized by a facile hydrothermal route. The appropriate ratio and adding sequence of initial reagents, alkalinity, reaction temperature and time are the critical factors that influence the crystal growth of the compounds. The purity and homogeneity of the crystals were detected by the ICP, SEM, EDX and TEM studies. Magnetic measurements show that the superconducting transition temperatures T_C of Ba_1−xK_xBiO₃ decrease from 22 K (for x = 0.35) to 8 K (for x = 0.55) with increasing the K doping level.     

Magnetic phase diagrams of the TbRh2−xPdxPdxSi2 and TbRu2−xPdxSi2 systems

The a.c. susceptibility and high field magnetization on TbRh_2−xPd_xPd_xSi₂ and TbRu_2−xPd_xSi₂ compounds were investigated up to 140 kOe. The (T,x) magnetic phase diagrams were determined. For both systems, an increase in the Pd content causes a decrease in the Néel temperature and changes the magnetization curves.     

High strength and good ductility of casting Al-Cu alloy modified by PrxOy and LaxOy

A modified Al-Cu alloy with high tensile strength and ductility of about 574.0 MPa and 10.4%, respectively, was obtained by adding multiple rare earth oxides (Pr_xO_y and La_xO_y) as modifier. Compared with the unmodified Al-Cu alloy, the tensile strength and ductility of the modified sample were increased by 24.3% and 42.5%, respectively. The improvement both in the strength and ductility may attribute to the finer crystal grains and dendrites, more homogeneously distributed θ′ phase precipitates and the intermetallic compounds formed at the crystal grain boundaries as well as in the space of the dendrites.     

Si3N4/Ti/Cu/Ni/Cu/Ti/Si3N4二次部分瞬间液相连接强度

采用Ti/Cu／Ni中间层对Si3N4陶瓷进行二次部分瞬间液相(PTLP)连接，研究连接工艺参数对Si3N4／Ti/Cu／Ni连接强度的影响，同时研究了连接强度随试验温度的变化规律。结果表明，在该试验条件下，室温连接强度随着二次连接温度的提高和二次保温时间的延长而提高，改变连接工艺参数对Si3N4／Ti/Cu／Ni二次PTLP连接界面反应层厚度无明显影响；连接强度在试验温度400℃时达到最大，随后随试验温度升高，连接强度降低，但在800℃前，其高温强度具有很好的稳定性。