Ni-Mo太阳光谱选择性吸收涂层的制备与性能研究

以自制Ni-Mo团聚型复合粉末为喷涂原料,采用超音速火焰喷涂法制得Ni-Mo太阳光谱选择性吸收涂层,表征了复合粉末和涂层的表面形貌,涂层的组成元素、相组成和光学性能,研究了粉末粒径大小、涂层组分比例和表面处理对涂层选择性吸收性能的影响.结果表明:当所用复合粉末粒径r≤45μm,粉末中Ni,Mo质量比为7:3时,制备的涂...     

太阳能选择性吸收涂层的研究进展与应用前景

太阳能作为清洁的可再生能源其储量极其丰富,光热转换技术可实现对太阳能的有效利用.太阳能选择性吸收涂层是光热转换技术的核心.阐述了太阳能选择性吸收涂层的选择性吸收原理,并对太阳能选择性吸收涂层的种类、制备方法以及目前的研究进展进行了介绍,最后提出了太阳能选择性吸收涂层目前仍需解决的问题,并对未来的研究方向进行了展望.     

Co-Cr3C2-WC/Al2O3太阳能选择性吸收涂层制备与性能研究

目的研究不同比例的Co-Cr_3C_2-WC吸收层的光谱发射与吸收性能,并在吸收层表面制备Al_2O_3减反膜,进而得到一种新型中高温金属-陶瓷型太阳能选择性吸收涂层。方法采用超音速火焰喷涂法(HVOF)在不锈钢基底制备Co-Cr_3C_2-WC吸收层,并对其成分比例进行优化,再通过溶胶-凝胶法(Sol-Gel)在吸收层表面制备Al_2O_3减反膜。通过X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)等,对涂层的物相、元素价态、微观形貌进行表征分析。采用表面粗糙度仪测量涂层的表面均方根粗糙度。利用傅里叶红外光谱仪和紫外可见分光光度计分别测量涂层在远红外波段和紫外可见近红外波段的光谱反射率。结果90Co-5Cr_3C_2-5WC(wt.%)吸收层具有最高的品质因子(吸收率/发射率α次/ε=0.805/0.308),且表面增加Al_2O_3减反膜后的涂层吸收率增加至0.903,发射率降低至0.278。涂层表面均匀致密,表面粗糙度Ra降低到1.109μm。在750℃大气环境下热处理100 h后,涂层吸收率增大到0.910,发射率为0.315,选择吸收性能稳定。结论 90Co-5Cr_3C_2-5WC吸收层在保持较高的吸收性能下,有效地改善了热喷涂涂层的表面状态,降低了吸收层的发射率。Al_2O_3减反膜通过增大短波段光的透过作用以及封孔作用,进一步增大了复合涂层的吸收率,提高了涂层的选择吸收性能和高温服役性能。有望作为中高温太阳能集热系统中的选择吸收涂层材料。     

渐变Ni-AlN选择性吸收涂层的中频溅射技术研究

探讨Ni-AlN复合膜和渐变Ni-AlN选择性吸收涂层的中频溅射技术。结果表明：随着镍靶电流增加和铝靶电流减小,铝靶溅射由金属模式向反应模式转变对应的临界氮气流量降低,制备的Ni-AlN复合膜中镍含量增加,铝含量和氮/铝原子比减少,更容易产生游离铝。随着单层复合材料吸收层沉积时间的增加,Ni-AlN选择性吸收涂层由梯度渐变结构变成多层膜结构,在可见光范围的反射率降低;当单层复合材料吸收层沉积时间为10 min时,Ni-AlN选择性涂层在可见光范围的反射率约为10%,具有良好的光谱选择性     

激光热处理吸收涂层的研究

理想的激光热处理吸收涂层必须在高温下具有高而稳定的光谱吸收率。本文对涂层的光谱吸收率和激光相变硬化区面积之间的关系作了定性及定量的分析,并以此为依据研制了激光热处理志用吸收涂料。     

Mo/WC中高温太阳能选择性吸收涂层的优化设计及性能评价

目的在保证WC基热喷涂涂层在高温自然环境中性能稳定的情况下,研究改进其选择性吸收性能。方法通过Mo来提高WC基涂层的选择性吸收性能,重点评价优化的Mo/WC涂层显微结构、选择性吸收性能和耐候性能等。结果金属粒子Mo填充在WC陶瓷中的结构特征,使涂层相结构和高温性能较为稳定,吸收率高达0.836~0.890,但发射率也上升至0.493~0.594,选择性吸收性能不佳。经Al_2O_3-SnO_2减反层处理后,Mo/WC涂层的吸收率仍可稳定在0.77~0.78,而发射率随着热处理温度的上升呈现先降低后升高的趋势。500℃热处理条件下,吸收效果达到最佳,此时发射率最小,低至0.168。Mo/WC涂层抗热震及耐盐雾腐蚀性能也有效提高。结论 Mo/WC涂层选择性吸收性能及自然环境适应性得到有效提高,并兼具了生产成本和施工便利性等优势,有利于太阳能清洁能源利用的发展。     

Co3O4-CoAl2O4薄膜的热处理温度对Co-WC选择性涂层吸收性能的影响规律研究

目的 提高Co-WC太阳能选择性吸收涂层的吸收性能。方法 采用溶胶-凝胶法在超音速火焰喷涂（HVOF）制备的Co-WC涂层上涂覆Co3O4-CoAl2O4薄膜。在大气环境下,对样品进行梯度温度热处理,通过XRD表征在不同热处理温度下涂层的组成成分;利用FE-SEM和表面粗糙度仪观察涂层表面微观结构和测量涂层表面粗糙度;通过天平称量涂层质量变化来评价Co3O4-CoAl2O4涂层在不同温度下的服役性能;借助EDS分析Co3O4-CoAl2O4涂层的元素分布情况;使用UV-Vis-NIR分光光度计测试涂层的吸收性能。结果 经过Co3O4-CoAl2O4薄膜改善后,Co-WC涂层的吸收性能提高。其中在650 ℃热处理温度下,Co3O4-CoAl2O4涂层的吸收率最佳,α=0.901,表面为典型的尖晶石结构,晶粒尺寸细小,表面粗糙度为3.519 μm。650 ℃热处理温度下,Co3O4-CoAl2O4涂层在40 h抗超声震荡实验和20次抗热震实验中,相比其他热处理温度下的样品,质量变化最小,分别为14.9 mg和0.5 mg,且涂层的吸收率维持在0.89左右。结论 Co3O4-CoAl2O4薄膜通过选取合适的热处理温度,可以在改善Co-WC涂层表面状态的同时,一定程度上提高吸收性能。     

氮化钛太阳光谱选择性吸收薄膜研究进展

当煤炭、石油等不可再生能源频频告急,能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时,太阳能作为一种可再生的清洁新能源,已越来越引起人们的关注,太阳能光伏已是目前最热门的环保技术之一.综合利用太阳能的研究是当前和长远的社会发展需要,也是科技工作者深感兴趣的重大研究课题.太阳光谱选择性吸收薄膜是太阳能光热转换中极为重要的关键材料,是提高光热转换效率的重要手段,国内外关于各种太阳光谱选择性吸收薄膜或涂层的研究方兴未艾,这也是当前太阳能热利用中的前沿课题,其中应用最广的为氮化钛(TiNx)薄膜.     

硬质合金表面涂层的物相组成与热稳定性研究

以硬质合金为基体,采用气相沉积技术在其上制备TiC0.61N0.44O0.15和TiC0.81N0.48涂层,研究该涂层的物相组成与热稳定性能。结果表明,退火前后涂层表面均只有面心立方的TiCN相。涂层的硬度随着退火时间的增加逐渐降低。     

离子选择性涂层下碳钢表面腐蚀产物的XPS分析

用XPS分析不离子选择性涂层下碳钢表层的化学组成。结果表明,SO4^2－型阴离子选择性和Na^＋型阳郭子选择性涂层下碳钢表面锈层的主要成分是含结合水的Fe（OH）2和少量FeO,SO4^2－型阴离子选择性／Na^＋型阳离子选择性双极涂层下碳表面的主要成分是Fe^0,Fe^2＋所占比例很少。在涂装阴离子选择性涂层的碳钢表面可以检测到比较明显的Cl^－的XPS信号,而在涂装阳离子选择性涂层和双极性涂层的碳负表面则不明显。     

一种热喷涂雷达吸波涂层制备技术

采用耐温的磷酸盐玻璃和改性的β–SiC吸收剂的热喷涂材料体系,使用火焰喷涂工艺制备了热喷涂雷达吸波涂层,对粉末、涂层制备过程及性能进行了研究,结果表明:喷雾干燥造粒是制备热喷涂雷达吸波涂层粉末材料体系的合理方法,使用火焰喷涂制备的涂层,吸收剂含量为20%时,涂层性能最佳,当涂层厚度为1 mm时,在1.2×1010～1.8×1010 Hz范围内,涂层反射率均低于-8 dB。     

空气层匹配碳纤维吸波涂层的吸波性能

目的探究空气层匹配厚度及碳纤维含量、长度对碳纤维吸波涂层吸波性能的影响。方法以短切碳纤维为吸收剂,水性聚氨酯为基体树脂,制备雷达吸波涂层。采用扫描电子显微镜和金相显微镜对短切碳纤维和涂层的微观形貌进行分析表征,将碳纤维涂层与空气层进行匹配,并采用矢量网络分析仪测试分析涂层的吸波性能。结果当空气匹配层厚度由1 mm逐渐增加到3.5 mm时,复合涂层的最大吸收峰由高频逐渐向低频移动。匹配厚度为3 mm时,反射率峰值最低(-41 d B)。匹配厚度为2.5 mm时,有效吸收频段(反射率-10 d B)最宽,为8.6~18 GHz。随着碳纤维含量的增加,涂层的最大吸收峰频率均呈下降趋势,有效吸收频段向低频移动。碳纤维含量(质量分数)低于0.1%时,只有碳纤维长度达到3 mm,涂层才具备有效吸波性能。碳纤维含量为0.1%~0.2%,碳纤维长度为2 mm时,涂层吸波性能最好。碳纤维含量超出0.2%,碳纤维长度为1 mm时,涂层已经具备较好的吸波性能。结论通过调节空气层匹配厚度及碳纤维含量、长度,空气层匹配碳纤维吸波涂层在不同频段均能实现对电磁波的有效吸收。     

新型涂覆型雷达吸波材料的研究进展

随着精确制导武器的改进和现代雷达探测技术的发展,雷达隐身技术已成为提高军用目标生存力和战斗力的关键技术之一,涂覆型雷达吸波材料作为一种雷达隐身技术,因其吸波效果好、工艺简单、设计难度小、成本低,在雷达隐身技术中占有重要地位.传统涂覆型雷达吸波材料主要以实现在某个较窄频段的强吸收为目标,存在频带窄、面密度大等缺点.为了满足装备的战场隐身需求,需要研究和开发具有厚度薄、面密度小、吸波频带宽和吸波能力强(薄、轻、宽、强)的新型涂覆型雷达吸波材料,因此对新型涂覆型雷达吸波材料的研究成为当前国内外的一个热点,了解和掌握它的研究进展对下一步的研究具有重要指导意义.根据雷达隐身技术的作用机理和雷达吸波材料隐身原理,总结了雷达隐身的主要手段,详细分析和阐述了纳米吸波材料、多晶铁纤维吸波材料、手征吸波材料、导电高聚物吸波材料四种新型涂覆型雷达吸波材料的国内外研究现状,最后对新型涂覆型雷达吸波材料的发展进行了展望.     

雷达吸波涂料的研究进展

以雷达隐身技术为切入点,详细介绍了铁氧体系列吸波涂料、羰基金属微粉吸波涂料、纳米吸波涂料、导电高聚物吸波涂料、多晶铁纤维吸波涂料的研究现状,并对各种吸波涂料的吸波机理进行了概述.对于下一代吸波涂料的研究和发展,具有重要的指导意义和参考价值.     

LaMgAl11O19热障涂层退火过程残余热应力分布及涂层热稳定性的数值模拟

目的 研究退火过程中La Mg Al₁₁O₁₉热障涂层内部残余热应力的分布情况及其对热障涂层热稳定性的影响机理。方法 基于等离子喷涂制备的La Mg Al₁₁O₁₉/YSZ双热障涂层物理模型,采用Abaqus建立数值仿真模型,通过温度位移耦合计算,系统分析不同退火温度下LaMgAl₁₁O₁₉热障涂层内部残余热应力的分布情况。通过扫描电镜,观察退火前后涂层表面及断面的微观组织形貌。根据数值模拟结果及涂层SEM图像,分析残余热应力对LaMgAl₁₁O₁₉热障涂层热稳定性的影响,探究引起涂层裂纹损伤失效的影响因素。结果 数值模拟结果显示,La Mg Al₁₁O₁₉热障涂层内部的残余热应力以径向应力为主,其值远大于轴向应力及剪切应力。退火中,径向残余热应力在径向距离0～2.4mm内缓慢增长到最大值,而在x=2.4mm至径向边缘范围内急剧降低。退火后,在涂层径向边缘位置出现应力集...     

雷达吸波涂层材料的研究进展

讨论了电磁波的吸波机理,及其性能测量和计算方法,叙述了电阻型损耗、介电损耗、磁损耗型三种损耗机制的涂层材料及其电磁波吸收损耗机理,对不同种类的吸波材料在雷达波隐身方面的应用进行了全面的综述,介绍了这一研究方向的最新进展,并分析了每种材料的主要特点。重点讨论了铁氧体、碳纳米管、导电高聚物等吸波材料的微观结构、化学性质、电磁特性对吸波性能的影响。对于磁损耗材料来说,良好的磁性能是其不可忽视的优点,但其密度高,稳定性较差,影响了其性能发挥。针对其存在的缺点,通过掺杂改性、共混等方式可提升涂层材料的吸波性能。在碳系材料中,多壁碳纳米管的吸波性能较好,将磁损耗吸波材料与碳纳米管进行复合、包覆是目前吸波性能提高的主要手段。导电聚合物等新型吸波材料具有质量轻、导电性好的特点,单独使用时,阻抗匹配性差,通过对其掺杂改性或与磁损耗型材料复合,可增强其阻抗匹配性,提升吸波性能。最后,指出了雷达吸波材料未来的研究发展方向。     

雷达吸波涂层失效分析及修复技术研究

装备雷达吸波涂层的失效分析及其修复技术,对于保障装备的战场生存能力和作战效能发挥具有十分重大的意义.从雷达吸波涂层的工作原理出发,分析了吸波涂层的失效原因、修复技术现状及修复流程,对装备吸波涂层修复技术提出了发展建议.     

纤维在吸波涂层中的取向研究

为推进纤维类吸收剂在隐身材料中的应用,以纤维为吸波涂料的吸收剂制作吸波涂层.采用KH-3000视频显微镜、8mm和3mm雷达波反射率测试系统研究纤维在涂层中的分布状况.试验结果表明:采用喷涂法制备的吸波涂层,其纤维的分布有一定程度的取向,该取向对吸波涂层雷达波反射衰减有重要的影响.     

CrWN涂层中W元素含量对涂层纳米硬度和热稳定性的影响

目的 探究氮气退火环境下不同W含量CrWN涂层微结构、纳米硬度及热稳定性能的演变规律.方法 采用等离子增强磁控溅射技术,制备不同W含量的CrWN涂层,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、纳米压痕、原子力显微镜(AFM)等分析方法,系统研究退火前后涂层的微结构、表面质量、尺寸精度、纳米力学与热稳定性能.结果 CrWN涂层由面心立方结构的CrN+W2N相组成,CrN层与W2N层交替沉积,并具有典型共格生长.随涂层中W含量的增加,涂层硬度从12.9 GPa增加至15.5 GPa,表面粗糙度降低,并趋于稳定.经过氮气环境退火后,随涂层中W含量的增加,与气氛中的微量杂质气体反应加剧,涂层硬度由13.5 GPa降低至5.2 GPa,表面氧化层WO3厚度增加,并导致涂层表面粗糙度和厚度增加.结论 CrWN涂层具有优异的表面质量及纳米力学性能,氮气退火过程中,氧化侵蚀反应导致CrWN涂层表面粗化、体积膨胀和力学降解.随涂层中W含量的增加,退火涂层表界面微结构损伤与性能退化效应加剧,氧化损伤是CrWN涂层玻璃精密模压成形应用中需考虑的关键因素之一.因此,CrWN涂层作为光学玻璃精密模压成形模具涂层使用时,应在高真空度或高纯惰性气体环境下工作.