纳米-亚微米MoS2涂层的结构和摩擦性能

利用等离子喷沫技术在GCr15钢表面制备了纳米-亚微米MoS2固体润滑涂层。采用MHK-500型摩擦磨损试验机在油润滑条件下测试了MoS2涂层的摩擦学性能。利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪观察分析了涂层的表面和断面的磨损形貌以及涂层的物相组成。结果表明，纳米-亚微米MoS2涂层的物相主要为六方的MoS2，还有少量的Mo,Mo2S3和MoO3。涂层的晶粒尺寸在100-400nm。与GCr15钢原始表面相比，纳米-亚微米MoS2涂层的减摩耐磨性有了明显的提高。摩擦系数降低近1倍，在载荷为375N的条件下，磨损量也降低近1倍。     

具有微米-亚微米增强结构的ZrB_2-ZrC-SiC涂层的烧蚀机理与性能（英文）

通过真空浸渗和反应熔渗在C/C复合材料上制备了具有微米-亚微米增强结构的ZrB_2-ZrC-SiC涂层。微米-亚微米增强结构由微米级的碳化硅为骨架,亚微米级的超高温陶瓷颗粒(UHTCs)为填充料组成。采用等离子火焰对复合材料进行了烧蚀试验。结果表明,在烧蚀过程中由聚集的碳化硅颗粒和超高温陶瓷颗粒组成的微米-亚微米增强结构在烧蚀气流的侵蚀下易于形成较大的缺陷。已形成的较大缺陷容易与缺陷周围的裂纹相连形成较大的凹坑,从而导致部分涂层脱落,并导致整个涂层系统失效。     

C/C-Cu复合材料的烧蚀性能及烧蚀机理

采用真空熔渗技术制备新型C/C-Cu复合材料。采用氧-乙炔焰测试不同时间下C/C-Cu复合材料的抗烧蚀性能,利用XRD、SEM分析材料烧蚀后的物相组成及组织形貌,对C/C-Cu复合材料的烧蚀机理进行研究。结果表明:烧蚀时间对材料的烧蚀率有显著影响,随着时间的延长,材料的质量烧蚀率和线烧蚀率均呈上升趋势;烧蚀后复合材料表面生成氧化物相TiO2和Cu2O,原来的TiC相被TiO2相替代;C/C-Cu复合材料的烧蚀性能优于C/C复合材料的烧蚀性能;C/C-Cu复合材料的氧-乙炔焰烧蚀机制为热氧化烧蚀、热物理烧蚀(升华)和机械冲刷的综合作用。     

C/C复合材料大气等离子喷涂mullite/ZrB2-MoSi2涂层抗烧蚀性能

采用大气等离子喷涂技术(APS)在C/C复合材料表面制备了mullite/ZrB₂-MoSi₂双层抗烧蚀涂层。借助XRD、SEM、EDS等分析手段对涂层的组织结构进行研究;基于氧丙烯焰烧蚀试验考察ZrB₂-MoSi₂/mullite复合涂层对C/C复合材料高温耐烧蚀性能的影响。结果表明,在1700 °C和1800 °C的氧丙烯焰下烧蚀60 s,ZrB₂-MoSi₂/mullite涂层试样的质量烧蚀率分别为3.49×10_-3 g/s与3.77×10_-3 g/s。其与单层ZrB₂-MoSi₂涂层试样相比,ZrB₂-MoSi₂/mullite涂层试样展现了出色的抗烧蚀性能。烧蚀过程中形成的硅酸盐玻璃可以作为热障层而减少氧气的进一步渗透,并且还具有自我封填缺陷的能力,使ZrB₂-MoSi₂/mullite涂层表现较好的抗烧蚀性。     

Zr-Mo-Si-C四元复合涂层抗氧化烧蚀性能研究

目的提高C/C复合材料高温抗烧蚀性能。方法通过低压等离子喷涂技术,在石墨基体表面制备出Zr-Mo-Si-C四元复合涂层,采用氧-乙炔火焰烧蚀试验对涂层的抗烧蚀性能进行测试,并通过SEM、EDS、XRD分析了烧蚀前后涂层的物相组成和微观形貌,分析了涂层的抗烧蚀机理。结果涂层在1800℃烧蚀60、180、300 s后均保持良好的涂层状态,线烧蚀率分别为1.2×10~(-3)、0.4×10~(-3)、0.3×10~(-3) mm/s。烧蚀300 s后,涂层截面呈现三个区域,分别为表面烧蚀区、阻挡层和未烧蚀区。结论通过添加Mo Si2作为第二相可显著提高ZrC涂层的抗烧蚀性能,涂层在烧蚀过程中形成三个区域,其中表面烧蚀区和阻挡层能够有效地阻隔烧蚀的进行,未烧蚀区发生的烧结致密化进一步提高了涂层的抗氧化烧蚀性能。     

亚微米AlNp/Al复合材料的组织与性能研究

通过机械干混和湿混(添加分散剂)两种混合工艺,制备了20％AlNp／Al复合粉末,并通过冷等静压一热挤压制备了亚微米AlNp／Al复合材料。对比分析了两种混合工艺条件下亚微米AlN的分散情况,同时分析和测试了复合材料的显微组织与性能。     

舰船甲板用耐烧蚀涂层结构与性能的研究

目的通过双层涂层材料结构,获得性能优良的适用于舰船甲板的耐烧蚀涂层。方法以环氧树脂为底层基体材料,加入不同的助剂和填料,再以莫来石为表层基体材料,加入不同的耐火原料,制备出一种适用于舰船甲板的耐烧蚀涂层。通过附着力和剪切力测试对耐烧蚀涂层的底层进行性能研究,通过常温抗折强度、常温耐压强度、耐火度、导热系数、热膨胀系数测试对耐烧蚀涂层的表层进行性能研究,通过耐盐雾性能、老化性能、耐冲击性能、隔热性能和耐烧蚀性能测试对耐烧蚀复合涂层进行性能研究。最后,考察了耐烧蚀涂层的涂抹工艺。结果该耐烧蚀涂层材料底层附着力为24.03 MPa,剪切力为7.8 MPa,表层耐火度为1580℃,常温抗折强度为9.1 MPa,耐压强度为65.7 MPa,导热系数为0.762 W/(m·K)。涂层具有良好的耐盐雾性能、老化性能、耐冲击性能、隔热性能和耐烧蚀性能。结论该耐烧蚀涂层材料可用于舰船甲板表面的外防护,并且具有良好的涂抹施工性。     

转移等离子弧熔敷TiC-MoSi2 增强复合涂层显微组织及抗氧化性

为了提高AISI 304不锈钢的高温抗氧化性及耐磨性,利用转移等离子弧熔敷技术在AISI 304基材表面制备了TiC-MoSi₂复合相增强复合涂层。对比分析了氧化前后复合涂层的显微组织,测试了复合涂层的显微硬度分布,测试并拟合了复合涂层的氧化动力学曲线,探讨了复合涂层的氧化机理。结果表明：复合涂层典型显微组织由TiC-MoSi₂复合相、初生TiC枝晶和γ-(Ni,Fe)/NiSi₂共晶构成,TiC-MoSi₂复合相和初生TiC枝晶作为复合涂层的增强相均匀分布在γ-(Ni,Fe)/NiSi₂共晶基体上。由于TiC-MoSi₂复合相的增强作用以及超细γ-(Ni,Fe)/NiSi₂共晶基体的粘结和支撑作用,复合涂层具有高且均匀的硬度分布、良好的强度和韧性。得益于独特的显微组织,复合涂层表现出良好的高温抗氧化性。     

SiC-Al2O3-SiO2复合陶瓷涂层组织结构及抗烧蚀性能研究

目的提高C/C复合材料的抗氧化性能。方法采用大气等离子喷涂在C/C复合材料表面制备SiC-Al_2O_3-SiO_2(SAS)复合陶瓷涂层,并选用氧-乙炔在1500℃对涂层进行抗氧化烧蚀性能考核。利用XRD、SEM、EDS等检测分析手段,对团聚粉末和球化粉体以及烧蚀前后涂层的成分及组织进行检测。结果经过等离子球化处理后,三种粉体流动性为90 s/50 g左右,粉末松装密度为1 g/cm~3左右。与团聚的SiC-Al_2O_3-SiO_2粉体相比,粉末流动性提升了20%左右,松装密度提高了20%,更加适宜等离子喷涂工艺。采用球化处理SiC-Al_2O_3-SiO_2粉体制备得到的涂层组织明显优于采用团聚粉体制备的涂层,涂层致密区域明显增大,内部缺陷数量和尺寸减少。在1500℃烧蚀600s后,SiC-36%Al_2O_3-4%SiO_2涂层具有最佳的抗烧蚀效果,涂层整体完整,质量烧蚀率为1.62×10~(-4) g/s。结论 SiC-Al_2O_3-SiO_2体系解决了等离子喷涂制备SiC涂层过程中沉积率低、SiC分解的问题。SiC-Al_2O_3_-SiO_2涂层具有良好的抗氧化烧蚀效果,烧蚀过程中SiO_2和Al_2O_3形成的莫来石相具有良好的高温稳定性、抗热震性以及较低的热膨胀率和氧扩散率,可以进一步提高涂层的抗氧化烧蚀效果。     

等离子喷涂制备ZrB2/SiC/Ta2O5涂层抗烧蚀性能研究

为了提高C/C复合材料的抗烧蚀性能,通过等离子喷涂法在C/C表面制备了SiC/Al₂O₃内层和ZrB₂/SiC/Ta₂O₅外层的双层涂层,通过XRD,SEM和EDS分析了涂层烧蚀前后的物相组成、微观结构和成分分布。烧蚀前涂层表面没有裂纹并且内层与基体、内层与外层之间结合良好。元素Zr、Si、Ta在涂层表面的分布相近,涂层表面成分分布均匀性良好。通过氧乙炔火焰在1800 ℃下对涂层的抗烧蚀性能进行考核。烧蚀过程中形成的镶嵌结构有利于阻挡氧气的渗入,Ta-Si-O玻璃层的形成封填了涂层孔隙,对基体有良好的保护效果,涂层表现出了较好的抗烧蚀性能。     

热震对包覆ZrB2-SiC-La2O3/SiC涂层渗硅石墨力学性能的影响

采用涂刷法和包埋法在渗硅石墨基体表面制备了双层结构的ZrB₂-SiC-La₂O₃/SiC防护涂层,与表面无包覆涂层的渗硅石墨作对比,采用三点弯曲实验方法研究了热震对其力学性能的影响。结果表明,1500℃到室温之间循环热震10次后,表面无包覆涂层的样品单位面积氧化失重为52.1 mg/cm²,弯曲强度保持率仅为52.0%;而包覆涂层样品单位面积氧化增重为5.6 mg/cm²,弯曲强度保持率达78.5%,包覆ZrB2-SiC-La2O3/SiC涂层的样品热震后能保持良好的力学性能。在热震过程中ZrB₂-SiC-La₂O₃/SiC涂层氧化生成的氧化层可有效地保护石墨基体不被氧化,避免了样品内部各种缺陷的产生,从而提高了其弯曲强度。     

层状ZrB2基陶瓷的增韧机制分析

将传统陶瓷中的轧膜工艺应用到超高温陶瓷的制备上,制备ZrB2基层状复合陶瓷。根据层间应力需求设计材料组分。基体层组分为ZrB2+10vol%SiCp+10volSiCw;中间层组分为ZrB2+44.1vol%SiCp+37vol%MoSi2。复合陶瓷在1950℃,25MPa条件下热压烧结制成并进行机械性能测试及微结构观察。结果显示,复合陶瓷有较高的致密度,力学性能较纯ZrB2陶瓷有较大的提升。微观结构观察表明,由于层状结构的存在,裂纹在扩展过程中反复偏转,吸收了大部分能量,有效的提高了复合陶瓷的韧性。复合陶瓷的增韧机制为弱界面层对裂纹的偏折、裂纹分支、基体片层的破坏以及基体片层内部增韧的协同增韧。     

涂层结构对Cr2O3涂层组织和性能的影响

采用等离子喷涂技术制备了3种结构的Cr2O3陶瓷涂层，即双层涂层，3层涂层和5层梯度涂层。探讨了涂层结构对涂层组织、抗拉结合强度、抗热震性和耐磨损性能的影响。结果表明，在涂层总厚度相同的条件下，采用多层复合涂层可提高Cr2O3涂层的结合强度、耐磨性和抗热冲击性，其中，5层结构涂层的综合性能最佳。涂层微观组织观察和显微硬度测试结果发现，5层结构涂层从基体到陶瓷层，涂层成分逐渐变化，具有梯度材料的特征。试验表明采用等离子喷涂技术可以制备梯度涂层。     

氧化铝陶瓷涂层的组织与相结构分析

本文利用等离子喷涂设备,制备了以镍包铝粉末作为打底层,以Ni60混合不同重量百分比的Al2O3陶瓷粉末作为工作涂层的不同试样,通过扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计和VIDAS图像分析仪等仪器,研究了涂层的组织和相结构,结果表明,涂层为Ni奥氏体相上弥散分布Ni3B、NiB、Cr3B、Cr23B6等硬质相,另一硬质相Al2O3则主要以亚稳相γ-Al2O3存在,且涂层相结构不单一,为Ni基晶态/非晶态结构.     

等离子喷涂ZrC涂层耐烧蚀性能与机理研究

采用等离子喷涂工艺在C/SiC基体材料表面制备了较为致密的W粘结层和ZrC耐烧蚀涂层,利用氧乙炔火焰测试其抗烧蚀性能。结果表明:涂层具有良好的抗烧蚀性能。经烧蚀距离30 mm的氧乙炔烧蚀300 s后,涂层的质量烧蚀率为1.7×10~(-3)g·s~(-1),仅为无涂层试样的68%;线烧蚀率为4.0×10~(-4)mm·s~(-1),仅为无涂层试样的30%。随着烧蚀距离的减小,涂层的质量烧蚀率不断增大,线烧蚀率不断减小。试样表面温度梯度导致涂层存在3种典型烧蚀形貌,中心致密区,过渡区以及边缘疏松区。温度较高的中心区氧化产物为WO_3,其发生熔融并填充涂层内部孔隙和裂纹,形成致密层,且与ZrO_2所产生的协同效应有效降低了机械剥蚀几率,烧蚀以热化学烧蚀为主;温度较低的边缘区烧蚀产物未发生熔融且呈现疏松状,烧蚀主要表现为热化学烧蚀和机械剥蚀。     

ZrB2-SiC陶瓷复合材料钎焊接头界面组织及性能

采用BNi₂钎料,对ZrB₂-SiC陶瓷复合材料进行真空钎焊研究.借助SEM,EDS,XRD等分析测试手段分析了界面组织结构及性能.确定了最佳钎焊工艺参数:钎焊温度1160℃,保温时间20 min.结果表明,接头界面产物主要有δ-Ni₂Si,β₁-Ni₃Si,ZrB₂+C,Ni(s,s),Cr_xB_yC_z.随着钎焊温度升高以及保温时间的延长,接头抗剪强度均先升高后降低.钎焊温度1160℃,保温时间20 min,钎焊接头室温抗剪强度达到最大121.3 MPa.钎焊温度和保温时间对接头断裂方式的影响有相似的规律,在保温时间较短时,裂纹主要产生于钎缝中的Ni(s,s)中,之后向Ni元素扩散层中扩展;当保温时间适中时,断裂主要发生在Ni元素扩散层中;当保温时间延长时,裂纹主要产生于含有一定β₁-Ni₃Si相的Ni(s,s)中,之后向Ni元素扩散层中扩展.     

新型溶胶-凝胶法制备Al2O3-ZrO2陶瓷涂层及其组织结构

采用新型溶胶-凝胶法,即在氧化铝溶胶中引入氧化锆陶瓷粉末制成复合浆料,在不锈钢表面制备了Al2O3-ZrO2陶瓷涂层,对涂层的显微组织、成分分布、相组成以及化学结构进行了研究.研究结果表明:该方法制备的涂层,厚度大大高于普通溶胶-凝胶法制备的涂层,涂层中形成了一种复杂的氧化铝网络结构,氧化锆颗粒被包覆在其中.最后,分析...     

静态、铝热自蔓延高温合成(SHS)陶瓷涂层的组织结构研究

本文研究了静态、铝热SHS钢管内表面不同组成陶瓷涂层的组织结构和孔隙分布，并分析了其形成条件和绝热温度。