吸波涂层失效因素研究

目的研究吸波涂层因物理和化学损伤而导致的失效原因,用于评估吸波涂层的寿命,指导吸波涂层的功能结构优化,提高吸波涂层的使用寿命。方法通过高低温振动双结合、加速人工老化试验等方法和分析涂层失效前后的微观形貌、组成元素,对导致吸波涂层失效的多种因素进行试验验证。结果在固化阶段和高低温振动条件下,涂层因内应力变化导致开裂脱落;在紫外线照射和盐雾作用下,涂层因氧化和盐雾渗透导致粉化、鼓泡。结论建立了吸波涂层失效体系及失效因子,得到影响涂层实效的因素主要为:涂层厚度、附着力、致密度、有机成膜物功能键特性、吸收剂氧化活性等。在吸波涂层设计中,应采用低交联度树脂,降低因固化反应带来的内应力增加;通过减薄增韧,提高涂层的耐高低温交变和振动性能;通过设计耐腐蚀屏蔽层和在表面涂覆高耐侯保护层,提高吸波涂层在大气和介质腐蚀下的使用寿命。     

雷达吸波涂层失效模式及原位修复

概括了飞机雷达吸波涂层开裂、脱落、吸收剂变质等3种失效形式,分析了其产生的机理,介绍了故障树分析方法,对失效涂层进行分析,简述了吸波涂层原位修复的含义及常用工艺,对国内外雷达吸波涂层的维修现状进行概括总结,并展望了适应外场原位修复需求的雷达吸波涂层维修技术的发展方向和趋势.     

高性能雷达吸波涂层的制备及其损伤行为

以羰基铁粉为吸收剂、聚氨酯为胶黏剂,制备具有优异吸波性能的雷达吸波涂层,并基于矢量网络分析仪、电磁模拟软件Ansoft HFSS以及弓形框测试系统,对涂层电磁特性、损伤模型以及吸波性能进行研究。结果表明:雷达吸波涂层在垂直入射条件下具有优异的吸波性能,当涂层厚度为0.8 mm时,其反射损耗峰在7.2~12.8 GHz均达到?8 dB;在斜入射条件下也具有优异的吸波性能,当涂层厚度为0.8 mm、入射角为60°时,其反射损耗峰在5.5~18 GHz均达到?10 dB。相比于失效模式如雷达吸波涂层分层脱粘,损伤脱落对其吸波性能的影响更为明显。随着损伤脱落面积的增加,雷达吸波涂层的吸收强度（尤其是X波段）明显降低,且最小反射损耗峰往高频移动。通过对高性能雷达吸波涂层的脱落、分层等损伤行为的研究,为后续进行雷达吸波涂层维护与建立失效性评估标准具有极大的现实和军事意义。     

含NiAl涂层的TC4钛合金板材的拉伸失效机理

利用等离子喷涂技术在TC4钛合金零件表面制备涂层是常见的增强钛合金性能的方法，但变形时涂层的失效机理尚不明确。通过室温拉伸试验测试了含NiAl涂层的TC4钛合金板材的力学性能，深入分析了各阶段力学行为的特点。通过金相显微镜观察了涂层中的裂纹，明确了涂层的失效原因，并建立了单向拉伸涂层的失效模型。结果表明：涂层的失效是由开裂和脱粘引起的，开裂是在涂层的厚度方向贯穿涂层的裂纹，脱粘是基体与涂层的机械结合失效导致的分离。开裂和脱粘是涂层失效过程的两个阶段：开裂发生在拉伸前期的弹性阶段，在应力的作用下在涂层中的缺陷处或涂层表面开裂；而脱粘主要发生在拉伸后期的塑性阶段，涂层与基体的结合失效导致涂层脱落。涂层的周期性开裂导致弹性阶段的应力-应变曲线呈现周期性的台阶形状，塑性阶段涂层的脱粘与开裂相遇导致部分涂层残留在基体上。     

钨涂层面对等离子体材料损伤演变行为研究

利用等离子体喷涂技术制备了钨涂层面对等离子体材料,并对涂层基本性能进行了表征,主要包括气孔率,相对密度,结合强度,热导率,硬度分布,进而研究主动水冷钨涂层在热负荷服役条件下损伤演变行为。研究发现,直接水冷钨涂层内部层与层之间的开裂、分层是涂层失效的原因,损伤演变过程为柱状晶体再结晶并长大、层间微裂纹出现、裂纹扩展和气孔出现、最后材料分层、失效。间接水冷钨材料的热负荷性能受到很大限制,且疲劳性能降低,失效形式是涂层开裂或脱落,甚至铜基体整体熔化。     

钨涂层面对等离子体材料损伤演变行为

利用等离子体喷涂技术制备了钨涂层面对等离子体材料,并对涂层基本性能进行了表征,主要包括气孔率、相对密度、结合强度、热导率、硬度分布,进而研究主动水冷钨涂层在热负荷服役条件下的损伤演变行为。研究发现,直接水冷钨涂层内部层与层之间的开裂、分层是涂层失效的原因,损伤演变过程为柱状晶体再结晶并长大、层间微裂纹出现、裂纹扩展和气孔出现、最后材料分层、失效。间接水冷钨材料的热负荷性能受到很大限制,且疲劳性能降低,失效形式是涂层开裂或脱落,甚至铜基体整体熔化。     

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.     

热处理对中频感应重熔NiCrBSi涂层抽油光杆性能的影响

采用火焰热喷涂-中频感应重熔技术在20CrMo抽油光杆基体表面制备NiCrBSi涂层并进行热处理,采用扫描电镜、显微硬度计、X射线应力测试仪、万能试验机和疲劳试验机等仪器,研究了热处理工艺对涂层光杆组织、硬度、表面应力、力学性能和疲劳性能等方面的影响。结果表明,中频感应重熔NiCrBSi涂层的制备和热处理对光杆基材表层组织、硬度和表面应力影响较大,热处理温度对涂层的硬度影响不显著;涂层制备和热处理会显著降低杆体的疲劳性能,重熔处理工艺的抗拉强度最大但塑性指标很差,并在疲劳试验中出现典型脆性断口,高温热处理工艺可以使涂层光杆获得较好的拉伸力学性能;普通20CrMo抽油光杆以磨损、腐蚀和疲劳断裂为主要失效原因,而NiCrBSi涂层/20CrMo光杆疲劳性能的显著降低可能成为其失效的主要原因。     

雷达吸波涂层腐蚀失效对雷达隐身性能的影响

目的 研究腐蚀失效后的吸波涂层与雷达隐身性能的变化规律。方法 制备7块吸波涂层样品,分别进行0、24、48、96、240、480、840 h的中性盐雾试验。通过X射线能谱仪和扫描电子显微镜、电化学工作站分别对试验后的样品组成成分和微观形貌、电化学阻抗谱进行表征。利用矢量网络分析仪对盐雾试验后的样品在8～18 GHz频率范围内的雷达波反射率进行测试。结果 吸波涂层在试验96、240 h后出现局部小范围点蚀现象,480、840h时出现大面积点蚀现象。同时,吸收剂形貌也发生改变,涂层氧含量增加,说明涂层中吸收剂被渗入的腐蚀介质腐蚀氧化。通过等效电路图拟合交流阻抗谱数据结果,认为样品腐蚀失效经历了3个阶段,840 h盐雾试验后,样品膜值较试验前原始样品(0 h)已下降69.7%,说明涂层防护性能得到极大破坏。0h样品雷达波反射率均值为–4.27,4dB带宽实现了70.07%,840h样品反射率均值为–4.71,4 dB带宽达到了87.53%,整个试验过程反射率测试结果的均值相差不到0.5 dB,说明雷达隐身性能并没有下降。结论 在一定时间阶段内,雷达吸波涂层中吸收剂被氧化腐蚀,并不会导致雷达隐...     

某输气管线弯管开裂原因分析

某弯管发生刺漏现象,为明确该弯管开裂原因及失效机理,本文采用宏观分析、理化性能、微观分析、腐蚀模拟试验等手段对其进行分析研究。结果表明：该弯管开裂失效机理为硫化氢应力腐蚀,失效的主要原因为,该弯管热煨弯工艺不合理,导致弯曲段产生大量的马氏体组织,马氏体组织硬度较高,对硫化氢应力腐蚀开裂较为敏感;该弯管输送的天然气中含有游离水和硫化氢,硫化氢溶于游离水,对金属基体产生应力腐蚀作用,导致弯管发生开裂。     

不同厚度TiN和TiAlN涂层残留应力分析

TiN和TiAlN涂层常应用于精冲模,采用XRD技术分析了不同厚度TiN和TiAlN涂层的相变化,并采用Sin2ψ法测量了TiN涂层和基体以及TiAlN基体的残留应力,应用显微硬度计测量了涂层的显微硬度。结果表明:TiN涂层(111)和(222)晶面存在明显择优取向,涂层残留应力分布在-2 347～-1 920MPa,基体残留应力分布在-154.9～-69.21 MPa,均随厚度增加而减小;TiAlN涂层主要相成分为Ti3Al3N2,且(107)晶面存在择优取向,基体残留应力分布在-123.7～469.5 MPa,主要呈拉应力状态,且随厚度增加而增大,对模具寿命有较大影响;TiN和TiAlN涂层显微硬度随厚度增加而增大。     

微弧氧化处理对AA7075铝合金在3.5%NaCl溶液中局部腐蚀行为的影响(英文)

采用微弧氧化法在AA7075铝合金上生成氧化铝膜层,并对氧化铝膜层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀和应力腐蚀开裂行为进行测试。采用电化学阻抗谱来研究膜层随浸泡时间的变化,构建合适的等效电路图。对常载荷应力腐蚀开裂测试后的试样进行金相观察。结果表明,微弧氧化膜可以有效避免富Cu、Fe金属间化合物相引发的严重局部腐蚀而导致的合金过早失效。     

催化裂化装置波纹管的失效分析

利用化学分析,金外、ＳＥＭ、ＳＡＭ和ＥＳＣＡ等技术对１８－８型不锈钢制成的催化裂化装置膨胀长节波纹管的失效原因进行了调查,结果表明,大约有８０５的波纹管是由Ｃｌ引卢的ＳＣＣ所致不规范的安装经起的残余拉应力水平是确定波纹管运行寿命的关键因素,采用消除应力退火,表面改性,用２新型不钢等措施能有效地提高波纹管的使用寿命。     

Q235B 钢含硫污水罐的腐蚀开裂失效分析

目的对某炼油厂原料水罐Q235B钢腐蚀开裂失效原因进行分析。方法采用宏观形貌、金相组织和断口观察以及成分分析和力学性能测定等手段,分析Q235B钢腐蚀开裂失效的宏观和微观行为。结果 Q235B钢在污水罐罐顶形成的湿硫化氢环境中发生沿晶型应力腐蚀开裂。腐蚀过程中,电化学反应产生的氢渗入基体,导致微裂纹的萌生。腐蚀产物在基体表面积聚,其自身体积膨胀以及涂层的闭塞作用对基体形成非常大的拉应力。结论结合应力分析和环境分析,Q235B钢含硫污水罐的腐蚀开裂失效机制为硫化氢应力腐蚀开裂,应力来源于氢渗透和腐蚀产物膨胀。     

重载条件下钢基体表面涂层裂纹及分层失效

用有限元法分析了Hertz接触应力下钢基体表面涂层裂纹和分层失效状况,采用无预制裂纹状况下的扩展有限元(XFEM)技术和内聚力(Cohesive)模型研究了涂层的裂纹扩展和分层失效过程。分析表明:涂层的裂纹萌生于涂层表面,并向内部扩展;涂层弹性模量越大越易产生裂纹,且裂纹扩展越深。涂层的分层失效主要是由涂层-基体界面切应力造成;由于畸变应力的存在,较薄涂层(如物理气相沉积涂层),涂层越厚越易产生分层;较厚涂层(如等离子喷涂涂层),涂层越薄越易产生分层。在另一方面,涂层的裂纹和分层会相互影响,分层会使涂层更易产生裂纹,使裂纹扩展越深,影响裂纹扩展速度;涂层裂纹会使涂层更易分层,使分层区域在远离接触区域方向上不断扩展。对比分析表明,研究结果与前人的理论及实验结果吻合较好,为今后进行涂层失效数值模拟提供了依据。     

刹车装置承压杯开裂原因分析

承压杯安装在刹车壳体上,在使用过程中多个承压杯发生断裂。通过承对压杯外观观察,断口宏微观观察、能谱分析、金相组织检查、硬度检查、氢含量检测、有限元仿真模拟计算,并仿照承压杯的工作状况对完好承压杯进行了模拟试验。结果表明:承压杯的失效性质为镉脆开裂;承压杯失效原因为:工作环境经历较高的温度,在刹车过程中承压杯上表面导圆角处受到较大的拉应力,而承压杯表面采用了不适当的表面镀镉工艺,在这些因素的综合作用下承压杯发生镉脆开裂。故障发生的根本原因在于对承压杯的结构与受力考虑不充分。     

太阳能光热发电系统GH3625合金加热管开裂原因探讨

GH3625高温合金管（规格[?]4.5 mm×0.75 mm）制作的太阳能加热管在进行样机研制和装机运行试验过程中多次发生局部爆裂。对失效管件样品进行了理化检验分析,发现造成管件开裂的主要原因是管件在钎焊过程中工艺设计不当造成管件晶粒粗大,在功能试验过程中,长时间在600～800 ℃运行时,晶界析出网状金属间化合物,降低了管材塑性,当管中气体压力达到极限值时,发生开裂。     

Young’s modulus and fatigue behavior of plasma-sprayed alumina coatings

The fatigue behavior and Young’s modulus of plasma-sprayed gray alumina on low-carbon steel substrates were investigated. The investigation of the properties of composites that were defined as “coating-substrate” composites included measurements of the microhardness profile, the residual stress on the top of the coating, and the residual stress profile in the substrate. Fatigue samples were periodically loaded as a cantilever beam on a special testing machine. Failed samples were observed with a scanning electron microscope to determine the failure processes in the coating. The Young’s modulus of the coating was measured by the four-point bending method. Samples were tested both in tension and compression under low (300 N) and high (800 N) loads. The authors’ experiments revealed that the average fatigue lives of coated specimens were nearly two times longer than those of the uncoated specimens. The measurements of Young’s modulus of the coating yielded values that varied between 27 and 53 GPa, with an average value of 43 GPa. Loading in tension caused a decrease in the Young’s modulus of the coating, while loading in compression led to an increase in Young’s modulus. The increase in the lifetime of coated samples was likely due to compressive residual stresses in the substrate, originating during the spray process. The failure of the coating was due to several processes, among which the most important were splat cracking, splat debonding, and the coalescence of cracks through the voids in the coating.     

Stress corrosion cracking of gas pipelines - Effect of surface roughness, orientations and flattening

The primary corrosion mitigation of the external surface of high pressure steel gas pipelines is protective coatings with secondary protection usually by cathodic protection. Adhesion and resistance to cathodic disbondment of the coating is critical for its integrity and grit blasting is an important process in achieving this adhesion. The effect of surface roughness, from grit blasting, on the intergranular stress corrosion cracking resistance of X70 gas pipelines was investigated using slow strain rate testing in carbonate/bicarbonate solution at 75 °C. The effect of orientation of test pieces with respect to the axial direction of pipes was also investigated.Time to failure ratios decreased with increasing surface roughness indicating reduced stress corrosion cracking resistance. The reduced resistance to cracking with increasing roughness would be predominantly associated with stress concentration effects related to the surface roughness resulting from the grit blasting. Crack concentration decreased with increasing roughness, which is likely to be associated with the concentration of surface damage from the grit blasting using varying sized grit. As formed pipe surfaces, with no grit blasting, resulted in some of the lowest time to failure ratios and hence some of the lowest resistances to stress corrosion cracking. These also showed some of the deepest cracks. The influence of roughness and residual stresses on threshold stress is currently being investigated.Time to failure ratios indicated a greater resistance to stress corrosion cracks for circumferentially orientated test pieces compared to those longitudinally orientated. Whilst further testing would be required for confirmation, the current results suggest that flattening the test pieces had only a minor, if any, effect on stress corrosion cracking susceptibility as measured by slow strain rate testing to fracture.     

球墨铸钢材料性能研究与优化

针对球墨铸钢轧辊在使用过程中出现的开裂失效问题,从材料化学成分、组织方面对开裂原因进行了分析。结果表明:材料化学成分及热处理工艺参数控制不当导致的组织异常是轧辊开裂的主要原因,材料化学成分中C、Si、Mn质量分数分别为1.40%、1.50%、0.70%,热处理温度为950℃的试棒组织和性能最佳,抗拉强度和伸长率分别为989 MPa和2.0%,对应轧辊的使用寿命最长。