陶瓷基复合材料环境障涂层研究进展

本文阐述了用于陶瓷基复合材料表面防护的环境障涂层的工作机理及选材关键,列举了多种类型环境障涂层的抗氧化性能、高温水氧腐蚀性能、抗CMAS侵蚀性能的测试数据,得出以稀土硅酸盐作为面层的环境障涂层代表了未来环境障涂层发展的方向,稀土硅酸盐热膨胀系数差异造成的环境障涂层内残余应力的产生以及粘结层的氧化是导致涂层过早剥落失效的...     

稀土盐类热障/环境障涂层研究现状

随着航空航天等领域热端部件表面热障/环境障涂层的服役环境越来越恶劣,对涂层的性能要求显著提高,作为目前广泛应用的Y₂O₃部分稳定的ZrO₂(YSZ)材料,已经不能完全满足使用要求,所以开发新型兼具优异性能可用于高温环境的涂层材料日益重要。稀土盐类材料作为新型热障/环境障涂层材料,因其复杂的结构、低热导率和高热膨胀系数等优点,而被国内外学者广泛关注和研究。因此,综述了几种稀土盐类涂层材料的晶体结构、力学性能、热学性能,展望其发展前景。     

陶瓷基复合材料用环境障涂层专利分析研究

本文以环境障涂层专利数据为基础,从趋势、技术、地域、申请人四个维度研究分析了环境障涂层技术的发展过程和现状。分析结果表明：在发展趋势方面环境障涂层正处于较为活跃的研究发展阶段,并且随着陶瓷基复合材料的应用还将具有较为广阔的研究发展空间;在技术构成方面陶瓷涂层材料、制备工艺和应用领域是环境障涂层最主要的研究领域,并且从2014年开始环境障涂层逐渐成为国内外研究的热点;在地域分布方面环境障涂层技术的技术主导国是中国和美国,国外在材料、结构、工艺、应用等多个领域均有专利申请和布局,并且对于环境障涂层在航空发动机的应用更为关注,而中国目前主要集中于陶瓷涂层材料等基础研究领域;在申请人方面,国外申请人主要集中在GE、R-R等主流航空发动机公司,而国内主要集中在高校和研究院所,对环境障涂层技术持续研究和创新缺乏合理的规划,同时申请专利的质量还有待进一步提升。     

镁基材料表面微弧氧化生物医用陶瓷涂层研究进展

利用微弧氧化技术在镁基材料表面原位生成陶瓷膜层,能显著增强镁基材料的耐磨性、耐腐性、生物相容性等表面性能,在医用镁基材料表面改性中具有广泛的应用前景.本文主要对镁基材料表面微弧氧化所用的电解液组成、陶瓷膜的结构组成、复合生物涂层及其生物相容性的研究现状进行了评述,并对今后的研究前景进行了展望.     

水热法制备环境障涂层用硅酸镱粉体的性能研究

采用水热法,以九水硅酸钠和六水氯化镱为原料,以去离子水为介质,以NaF为矿化剂,一步制备出高纯硅酸镱粉体.采用XRD、SEM等手段,研究了水热温度、水热时间等水热条件对硅酸镱粉体的晶相结构以及微观形貌的影响,并对水热法合成硅酸镱粉体的机理进行了分析,最后将粉体压制成块,表征了所制备粉体的热胀系数.结果表明,在230℃-...     

涂层硬质合金结构及材料的研究进展

涂层硬质合金具有高硬度和优良的耐磨性,延长了其制品的使用寿命.本文主要从材料学角度,综述了涂层结构类型、涂层材料及结构、涂层基体等方面国内外涂层硬质合金的研究进展,联系具体涂镀技术和工艺,对比和讨论了不同类型涂层的物理性能、机械性能和切削性能,并对涂层硬质合金行业的发展进行了展望.     

生物活性陶瓷涂层材料的制备及研究进展

介绍了生物活性陶瓷涂层材料的种类以及制备生物活性陶瓷涂层材料的主要方法:等离子喷涂、溶胶-凝胶法、电沉积和激光熔覆等,并且介绍了各个方法的对生物陶瓷涂层的工艺参数、界面结合等因素进行分析,最后展望了生物陶瓷涂层的发展前景,并提出了生物陶瓷涂层材料今后的研究方向。     

陶瓷涂层结构优化及失效机理的研究现状

陶瓷涂层以其优异的耐磨损、耐高温、耐腐蚀等性能表现出巨大的工程应用前景。但是,在服役过程中因温度变化和受力诱发的裂纹产生、扩展,甚至导致涂层开裂、剥落及失效,这些因素限制了涂层的应用,因此通过结构优化改善陶瓷涂层的抗开裂、剥落性能较为重要。本文首先论述了纳米结构涂层、耐磨多层涂层、复合涂层的失效机理及其结构优化。提出了利用单次喷涂制备粘结层和陶瓷层的方法,通过该方法可以消除陶瓷层与粘结层间的界面形态,提高涂层的断裂韧性、粘结强度。最后展望了陶瓷涂层在材料组分设计和工艺优化研究中应重点关注的方面。     

金属表面化学反应陶瓷涂层的研究

采用化学反应法，在普通碳素钢上涂覆一层的均匀致密的陶瓷涂层，经微观结构分析和性能检测表明：涂层为复相陶瓷结构，主要相有Ａｌ２Ｏ３，ＴｉＢ２，ＦｅＡｌ２Ｏ４等。涂层与基体的结合强度较高；涂层的耐腐蚀性优异，抗热震性较好。     

碳化硅基材料抗氧化涂层的研究进展

碳化硅基材料具有优良的高温性能,但作为非氧化物陶瓷,碳化硅材料的高温氧化造成的性能衰减限制了其进一步的广泛应用.本文通过分析碳化硅的氧化机理,对比和总结了碳化硅抗氧化涂层的制备方法和涂层体系,并结合实际工作对碳化硅抗氧化涂层的研究提出了具体的见解.     

C／SiC复合涂层材料的结构及性能

采用化学气相沉积方法,在石墨基体上,在１６２３Ｋ,６６６Ｐａ的条件下制备了ＳｉＣ含量从０￣１００ｗｔ％全范围变动的Ｃ－ＳｉＣ复合涂层材料,Ｘ－射线衍射表明,当ＳｉＣ含量代于３４ｗｔ％时,ＳｉＣ以（２２０）面择优取向,而当含量高于３４ｗｔ％时,ＳｉＣ以（１１１）面择优取向。本文还对复合涂层的密度及硬度等性能做了测试。     

化学气相沉积SiC-BχC涂层在高温模拟环境中的微观结构

将化学气相沉积在石墨基片上的SiC-BxC复合涂层在02(8 kPa)/H2O(14 kPa)/Ar(78 kPa)的模拟气氛中,分别加热到700,1 000℃和1 200℃ 处理10h.利用扫描电镜、X射线衍射、能谱分析、显微Raman和Fourier变换红外光谱仪研究其微观结构.结果表明:复合涂层中的BxC层在700～ 1 000℃的模拟环境中会被完全氧化成B2O3和H38O3:在1000～1200℃的模拟环境中,BxC层的氧化产物迅速挥发.经高温模拟环境处理后,复合 涂层中生成了硼硅酸盐玻璃,且各氧化产物和SiC层的结晶度随处理温度的升高而下降.基于微观分析结果,对SiC-BxC复合涂层的自愈合抗氧化 性能进行了分析.     

温湿环境对叶片涂层的影响及材料体系选择

风机叶片需要在不同的环境中工作,温暖湿润的环境容易导致叶片表面污染。叶片表面的污染往往导致叶片的发电能力降低。通过分析温湿环境对叶片表面的影响,对多种叶片涂料体系进行了耐候性、耐沾污性能试验,从中筛选出适合于温湿环境的涂层体系。将该涂层体系应用于实际叶片生产,并将该样机在风场进行1a左右的挂机试验,试验结果证明该涂层体系能够满足叶片使用环境要求,耐沾污等级为5,表面无粉化现象,清洁后的叶片的发电功率能完全满足使用要求。     

化学气相沉积SiC–B_xC涂层在高温模拟环境中的微观结构

将化学气相沉积在石墨基片上的SiC-BxC复合涂层在O2(8kPa)/H2O(14kPa)/Ar(78kPa)的模拟气氛中,分别加热到700,1000℃和1200℃处理10h。利用扫描电镜、X射线衍射、能谱分析、显微Raman和Fourier变换红外光谱仪研究其微观结构。结果表明:复合涂层中的BxC层在700～1000℃的模拟环境中会被完全氧化成B2O3和H3BO3;在1000～1200℃的模拟环境中,BxC层的氧化产物迅速挥发。经高温模拟环境处理后,复合涂层中生成了硼硅酸盐玻璃,且各氧化产物和SiC层的结晶度随处理温度的升高而下降。基于微观分析结果,对SiC-BxC复合涂层的自愈合抗氧化性能进行了分析。     

稀土锆酸盐热障涂层材料的研究进展

稀土锆酸盐热障涂层材料具有耐高温、抗烧结、低导热、高温相结构稳定和抗腐蚀性能好等优点,被认为是最具有潜力的新型高温热障涂层材料体系之一.概述了目前关于这种热障涂层材料体系的晶体结构、物理性能、力学性能、抗热震性以及热腐蚀性等的研究进展,并进一步展望了稀土锆酸盐热障涂层材料的发展方向.     

我国硅酸盐保温节能涂层的研究进展

阐述了近年来国内硅酸盐保温涂层研究取得的新进展,总结了国内硅酸盐保温节能涂层研究取得的成果,并对下一步硅酸盐保温节能涂层的发展趋势进行了展望.指出采用新的无机填料如膨胀玻化微珠、陶瓷微珠有望制备出性能优异的硅酸盐保温涂层;纳米复合硅酸盐保温节能涂层的研究有望取得突破性进展;硅酸盐保温节能涂层的研究将向着长寿命、保温效果好、环保及装饰性优异的方向发展.     

Si/(Yb1-xYx)2Si2O7/LaMgAl11O19热/环境障涂层的高温性能研究

采用等离子喷涂法在碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(SiC_f/SiC-CMCs)表面制备了Si/(Yb_1-xY_x)₂Si₂O₇/LaMgAl₁₁O₁₉(x=0、0.5)热/环境障涂层(T/EBCs)体系。通过SEM、EDS和XRD等测试方法研究了不同组成的T/EBCs体系在1 300 ℃下的热循环性能和抗水氧腐蚀性能,进而探讨了热循环失效和水氧腐蚀失效机理。结果表明,在T/EBCs体系中,Si/Yb₂Si₂O₇/LMA涂层体系的热循环寿命为403次,抗水氧腐蚀性能为50 h,Si/YbYSi₂O₇/LMA体系的热循环寿命降低至277次,而水氧腐蚀性能提高至80 h。YbYSi₂O₇与LMA之间较大的热失配应力以及层间含Al化合物或固溶体的生成是Si/YbYSi₂O₇/LMA热循环寿命降低的主要原因;YbYSi₂O₇-EBCs层较少的杂质氧化物减少了与水反应生成挥发性物质的几率,提高了Si/YbYSi₂O₇/LMA的抗水氧腐蚀能力。     

硅酸盐矿物/TiB2复相陶瓷涂层的制备及耐蚀性能研究

本文采用热化学反应法在Q235钢基体表面分别制备了硅酸盐矿物陶瓷涂层和添加Al-TiO2-B2O3反应体系复相陶瓷涂层,用XRD分析其相结构,并研究了涂层的耐蚀性。结果表明,硅酸盐矿物/TiB2复相陶瓷涂层有TiB2、FeNi3、CaNi0.5Si1.5等新相产生。耐酸、碱、盐性相对基体分别提高8.6倍,4.4倍,6.2倍,耐蚀性优于纯硅酸盐矿物涂层。     

热喷涂陶瓷涂层的耐磨应用及涂层结构调控方法

因涂层材料适用范围广、基材适应性强、工艺灵活等特点,热喷涂陶瓷涂层作为一类新型耐磨涂层已经在很多领域获得成功应用。然而,现代工业发展对耐苛刻条件下严酷磨损的高性能耐磨涂层提出了越来越高的需求,如何通过材料?工艺的整体技术体系进行涂层结构的有效调控,成为涂层技术领域的重要研究课题之一。本文在简要介绍热喷涂陶瓷涂层作为耐磨涂层应用现状的基础上,提取出对涂层耐磨性具有普遍意义的层内扁平粒子间界面结合这一重要的涂层结构本质特征,明确了涂层内扁平粒子间界面强化的基本思路,阐述了基于界面同质强化和界面异质强化的两条思路进行层间结合界面强化的研究进展,以期为面向更高耐磨性能的热喷涂陶瓷涂层的材料选择、结构设计以及工艺优化提供有益参考。