CoNiCrAlY黏结层结构设计及其对热障涂层结合强度和抗热震性能的影响

目的 设计热障涂层黏结层结构,改善涂层结合强度和抗热震性能。方法 制备了5种结构的CoNiCrAlY黏结层,即超音速火焰喷涂(HVOF)底层+等离子喷涂(APS)上层的双层结构黏结层试样,对其进行1 050℃真空热处理3 h后的试样,APS黏结层试样,HVOF黏结层试样及其真空热处理试样。再在以上5种试样表面制备Y₂O₃部分稳定ZrO₂(YSZ)陶瓷层,研究黏结层的表面粗糙度、相组成、微观组织结构及其对涂层试样结合强度、热震性能的影响。结果 制备态的黏结层由γ/γ’和β-NiAl两相组成,真空热处理后β相含量增多,表面粗糙度下降。在所有涂层试样中,双黏结层的涂层试样的结合强度最低,为28.43 MPa;对其真空热处理后得到的涂层试样的结合强度最高,达到39.42 MPa,主要原因在于热处理促进了两黏结层之间的扩散,提高了界面强度。双黏结层的涂层试样的抗热震性能最好,200次热震后涂层无明显剥落,而APS黏结层的涂层试样的抗热震性能最差,涂层抗热震性能的差异在于黏结层微观结构的不同。结论 双黏结层的结构设计综合了APS、H...     

相含量的变化对氧化锆陶瓷性能的影响

研究了氧化钇含量对氧化锆陶瓷相含量和性能的影响 ,分析了性能变化的原因和传统抗热震理论的不足 ,同时简化了急热急冷条件下抗热震系数的计算。结果显示 :氧化钇含量为 2 5mol,%时 ,15 80℃× 1h常压烧结的氧化钇稳定氧化锆陶瓷的抗热震性最佳 ;氧化钇含量为 3 0mol,%时 ,材料的综合力学性能最佳 ;氧化钇含量为 3 5mol,%时 ,材料的线膨胀系数最大 ;在急热急冷条件下 ,对于相组成不同的同种材料而言 ,材料的抗热震性可简单表述为抗弯强度和线膨胀系数的函数     

Fe3Al增韧3Y-TZP基复合材料抗热震性能研究

采用压痕-急冷法测试了单相3Y-ZrO2及3Y-ZrO2／Fe3Al复合材料的抗热震性能，并与急冷-强度法的测试结果进行了对比分析。试验结果表明，两种方法之间存在一致性。两种复合材料比基体的抗热震性均有较大幅度的提高。压痕-急冷法与急冷一强度法相比免去了热震后的强度测试，不同温度下热震可以采用同一试样，而后者在不同热震温差下，必须使用新的试样。     

TiC-ZrC-Co-Ni金属陶瓷的抗热震性能

真空烧结制备了TiC-ZrC-Co-Ni系金属陶瓷。利用压痕-急冷法研究了金属陶瓷的抗热震性能,并通过材料的物理性能及力学性能对热震裂纹的稳定性参数Rst进行了理论计算。实验结果表明,由于热应力作用,热震温度越高,材料的裂纹扩展越快,并且,在相同条件下,四组试样中ZrC含量为10%时,裂纹扩展速度最慢,表明其抗热震性能最好。理论计算结果也显示,ZrC含量为10%的试样的热震裂纹稳定性参数Rst最高。金属陶瓷材料的抗热震性能可以通过理论计算进行预测。     

Zn、Mg、Cu对7075铝合金热裂性能和组织的影响

采用约束棒模具热裂评价法,研究了Zn、Mg、Cu对7075铝合金热裂性能和组织的影响。结果表明,单一调节Zn时,热裂倾向系数(HCS)先减小,然后增大,达到最大值后减小。Zn含量为5.44%时,HCS最小,为76.8,Zn含量为6.44%时,HCS最大,为141.6。单一调节Mg时,HCS随Mg含量的增加而逐渐减小,Mg含量为1.68%时,HCS为最大,107.2;Mg含量为3.68%时,HCS最小,为72。单一调节Cu时,HCS先增大然后减小,Cu含量为1.80%时,HCS最小,为72;Cu含量为1.50%时,HCS最大,为101。7075约束棒的断裂方式为沿晶断裂,合金中不含共晶组织时,抗热裂性好;共晶组织较多,但又不足以明显补缩时,抗热裂性最差;共晶组织沿晶界大量分布,有利于补缩,热裂倾向小。7075铝合金约束棒试样铸态组织主要由树枝状α-Al相和η-MgZn2相组成。     

Al_(2(1-x))Mg_xTi_(1+x)O_5固溶体陶瓷在铝熔体中的抗热震性研究

以α-Al2O3、金红石型TiO2和MgO为初始粉料,采用凝胶注模成形工艺制备了Al2(1-x)MgxTi1+xO5固溶体陶瓷。将陶瓷试样浸泡到750℃的铝熔体中20min,取出后用自来水冷却,测试热震后试样的残余抗弯强度,并研究了x值变化对固溶体陶瓷抗热震性的影响。结果表明,随x值的增大,陶瓷的抗热震性先快速提高后趋于缓慢。当x=15%时,试样经5次热震后强度保持率为87%,具有优良的抗热震性能。     

高温合金GH163在850℃至室温的气氛热震行为

研究了高温合金GH163在850℃至室温不同气氛环境下的热震行为.比较了热震前后合金的力学性能、断口形貌及显微组织.结果表明:高温合金在氩气(Ar/1.00×105Pa)气氛中热震后,其弹性模量、拉伸强度与断面收缩率分别降低了2%、10%和2%,拉伸断裂方式是韧性断裂;在氧气与氩气混合气氛(O2/0.16 Ar/0.84)×105Pa中热震后,其弹性模量、拉伸强度与断面收缩率分别降低了3%、17%和 25%,拉伸断裂方式是脆性断裂.晶粒粗化和沿晶氧化导致高温合金在氧气与氩气混合气氛中的抗热震性能低于在氩气中的抗热震性能.     

ZL210A铸造铝合金热处理时效温度的研究

采用性能测试、透射电镜分析、扫描电镜观察等方法研究了不同时效温度对ZL210A合金砂型试样力学性能、微观组织和断口形貌的影响.结果表明,合金试样强度和硬度值随时效温度的升高先上升后下降,当时效温度为170 ℃时达最大值.试样伸长率随着时效温度的升高则下降,其后在6%趋于稳定;时效温度对合金微观组织有显著的影响,当时效温度170 ℃时,合金的强化效果最好,主要析出相为θ″相;不同时效温度下,合金试样的断裂方式主要为穿晶断裂,呈现出较好的韧性.     

铝粉及助烧剂添加量对刚玉-Sialon-TiN抗热震性能的影响

以金红石、石英和铝粉为主要原料,在1500℃下经过4 h还原氮化一步制备出刚玉-Sialon-Ti N复相材料。研究了不同Al粉添加量和不同助烧剂添加量下试样的热震稳定性。结果表明:合成的复相材料以刚玉为主体,并有少量六方柱状β-Sialon、颗粒状刚玉和Ti N生成,填充在孔洞和缝隙中;试样经过1次水冷热震后残余抗折强度的变化趋势和热震前试样的抗折强度变化趋势保持一致,都是随着铝粉添加量的增加而增大,且强度保持率都高于67%,添加过量10%铝粉的试样有最大强度保持率88.83%;未加助烧剂试样的抗折强度为32.55 MPa,加入Y_2O_3和La_2O_3作为助烧剂后,试样的抗折强度最大可达到58.67 MPa,抗折强度显著增大,热震稳定性相对提高。添加2.5%(Y_2O_3+La_2O_3)的试样具有相对更优的抗热震性能。     

石膏型抗热震性研究

研究了焙烧后的石膏型在高温激热时的裂纹情况,并基于石膏铸粉和焙烧曲线对精密铸造石膏型抗热震性性能进行了分析.结果表明,缩短石膏的焙烧时间,尤其是提高石膏及填料晶型转变时的加热和保温温度,会增加试样在激热情况下产生裂纹的倾向性.降低石膏的含量,会部分降低石膏型的强度.增加铝矾土含量,可以增加石膏型整体的耐火度,增加玻纤和硅溶胶等能增加石膏型的强度,且能阻止裂纹进一步扩大.降低石英的含量,可以提高石膏型在1 100 ℃时的抗热震性.     

纳米改性Ti(C,N)基金属陶瓷的抗热震性能研究

为研究不同金属相对纳米TiN改性Ti(C,N)基金属陶瓷抗热震性能的影响,采用真空烧结法分别制备了Ti(C,N)基20Ni、10Co-10Ni和20Co三组金属陶瓷,用急冷-强度法测定了其抗热震性能.结果表明,3组金属陶瓷试样的热震残留强度均随热震温度的升高而降低,其热震残留强度急剧下降的临界温度分别为410、370和330℃.扫描电镜分析结果表明,热震后试样的组织仍然保持着金属陶瓷典型的芯/壳结构,随着热震温度的升高,组织中出现裂纹,断口中有气孔及裂纹出现,导致材料强度下降.对热震试样硬度的测试结果表明,纳米TiN改性Ti(C,N)基金属陶瓷在热震后仍然具有很高的硬度.     

温差挤压SiC_p/AZ91D复合材料的组织和力学性能

通过扫描电镜、透射电镜、拉伸性能测试等方法,在坯料表面温度为350℃,温度差为150℃进行温差挤压,通过在AZ91复合材料中添加不同含量SiCp来研究其显微组织和力学性能。结果表明,随着SiCp含量的不断增加,复合材料中晶粒更加细小且分布更加均匀。这主要是在挤压下,复合材料中出现非基面滑移和形变孪晶,使组织分布更加均匀。SiCp的加入可以作为晶粒再结晶形核核心,促使再结晶晶粒的形成,晶界处的SiCp可阻碍晶界运动,细化晶粒。在SiCp含量为0.50%时,AZ91复合材料的力学性能最佳,其抗拉强度和屈服强度分别达到315 MPa和209 MPa,伸长率达到10.3%。     

铝微粉对刚玉-莫来石基质性能的影响

对刚玉-莫来石基质在1550～1700℃烧成4 h,研究其α-Al2O3添加量对刚玉-莫来石基质性能的影响规律.研究结果表明,刚玉-莫来石基质是通过液态SiO2和原料中SiO2与α-Al2O3反应生产的莫来石相进行致密,1650℃是基质的烧成温度转折点,超过此温度,莫来石相发生分解形成无定性SiO2,将影响基质的结构及性能.基质的体积密度和强度随烧成温度和α-Al2O3添加量的增加而增大,并高于刚玉-莫来石窑具材料.随着α-Al2O3添加量的增加,基质的主要断裂方式由穿晶断裂向沿晶断裂方式转变.基质的抗热震性能随烧成温度和α-Al2O3添加量的增加而降低,烧成温度和α-Al2O3添加量是基质抗热震性能主要影响因素.     

Ti2AlC／TiAl复合材料的抗热震性能研究

利用放电等离子烧结（SPS）技术，原位制备Ti2AlC／TiAl（Nb，B）复合材料，并对其进行快速升温热处理。采用残余强度法对复合材料在225～825℃范围内的抗热震性能进行测试。结果表明：随热震温差的升高，试样显微结构变得疏松，内部出现孔洞和裂纹，导致材料热震后强度下降；热处理后复合材料的抗热震性能明显提高，断裂方式的改变及显微组织的细化是产生这一现象的主要原因。     

ZrB2-20％SiC超高温陶瓷抗热震性能研究

采用放电等离子烧结工艺在1850℃烧结温度、升温速度200℃／min、保温3min、压力50MPa条件下制备了ZrB2—20％SiC（体积分数，下同）超高温陶瓷材料。通过不同温度下单次和5次重复热震（水淬试验）后测试材料的残余强度来评价ZrB2一SiC陶瓷材料的抗热震性能，通过SEM分析研究材料的热震损伤机制。研究结果表明，随着热震温度的提高，ZrB2-SiC材料热震后的残余强度逐渐降低，但1400℃热震后形成的玻璃相，对裂纹有修补、愈合的作用，提高了试样的残余强度。单次热震的损伤机制主要是微裂纹的产生。5次热震后试样的残余强度与相同温度下的单次热震相比要低很多，5次热震的损伤机制是氧化和微裂纹的共同作用。ZrB2-SiC材料的抗热震试验结果显示了该材料具有优异的抗热震性能。     

Al2O3/(W,Ti)C/SiC陶瓷复合材料的抗热震行为

采用水淬试验研究了Al2O3/(W,Ti)C/SiC陶瓷复合材料的抗热震性能,发现弥散相(W,Ti)C和SiC的添加对提高材料的抗热震性能有利,热震温差可达到340℃.其原因在于(W,Ti)C和SiC的添加均可通过使热膨胀系数和泊松比的降低以及抗弯强度的有效改善提高材料的抗热震性能.此外,采用SEM对热震后试样的微观结构尤其是裂纹形态、晶粒脱落以及高温淬火时伴随发生的氧化现象也进行了观察和分析.     

微米级SiC颗粒对铝基复合材料拉伸性能与强化机制的影响

为了研究微米级碳化硅颗粒(SiCp)尺寸对中体积分数SiCp增强铝基复合材料的拉伸性能与强化机制的影响,用粉末冶金工艺制备体积分数为30%的SiCp/2024Al复合材料,利用OM,SEM,万能材料试验机等对材料微观结构和拉伸性能进行了研究。结果表明,复合材料的拉伸强度随着SiCp尺寸的减小而增大。当SiCp尺寸为3μm时,复合材料的断裂主要以界面处的基体合金撕裂为主;当SiCp尺寸为25μm和40μm时,复合材料的断裂以SiCp解理断裂为主;当SiCp尺寸为8μm和15μm时,复合材料的断裂方式是以界面处的基体合金撕裂和SiCp的断裂共同作用。3μm SiCp增强复合材料相对密度不高、SiCp分布不均匀但其拉伸强度最大,主要原因为受力时小SiCp极少断裂和小颗粒效应导致基体的显微组织强化。     

莫来石-碳硅石泡沫陶瓷过滤器的研制

以碳化硅、高岭土、氧化铝粉为主要原料,制备具有较好流变性的水基陶瓷料浆,将其浸渍在泡沫塑料上,制成涂层均匀的泡沫体,最终烧制成具有气孔率高、容重小、强度好、抗热震性强的莫来石-碳硅石质泡沫陶瓷过滤器。研究了氟化钙和氧化铝的加入量、烧成温度等对泡沫陶瓷过滤器工艺性能的影响。试验发现,氧化铝含量为15%,CaF2加入量为4%,在1450℃条件下烧制的陶瓷制品外观结构致密均匀,其主晶相为碳硅石相和莫来石相,抗弯强度可达1.11MPa,抗热震性可达5次。     

石墨抗氧化SiC涂层的制备与性能研究

本文以SiC、Si和酚醛树脂为主要原料,通过浸涂和气相渗硅两步法在石墨表面制备了SiC抗氧化涂层。利用XRD、SEM研究了涂层的相组成与形貌。结果表明,气相渗硅后涂层的主相为α-SiC,β-SiC和Si,其中Si是气相渗硅过程中残留的。涂层与基体之间具有过渡结构,致密度良好。抗氧化和抗热震实验表明：由气相渗硅工艺制备的SiC涂层结构致密,具有良好的抗氧化性能,1200℃空气条件下氧化16 h后试样每小时增重量约为2.18 mg/cm₂。涂层具有良好的抗热震性能,经1000 ℃—室温循环热震15次后试样质量变化百分率仅为-0.17%。     

铁相形貌对铝硅合金高温拉伸断裂机制的影响

研究了不同铁相对铝硅合金高温拉伸性能及其断面显微组织、形貌的影响。结果表明:当合金中铁相形貌呈针状时,合金高温拉伸强度较好,但塑性较差;当合金中铁相形貌呈鱼骨状时,合金高温拉伸强度低于前者,但塑性较好。通过断面显微组织及断口形貌分析可知,含鱼骨状铁相的试样断口为典型塑性断裂特征,而含针状铁相的试样断口为典型脆性断裂特征。裂纹扩展均为沿晶断裂方式。