化学世界

SiC/SiC陶瓷复合材料具有低密度、高强度、抗氧化、抗烧蚀、优异的高温力学性能,在未来的航空航天领域前景十分广阔。环境障涂层（Environment barrier coatings,EBC）是为了提高陶瓷复合基材料部件在高温腐蚀环境下稳定性的表面防护涂层。EBC研究主要集中在涂层材料、涂层结构等方面,大大提高涂层的高温稳定性和耐腐蚀性能。本文主要介绍了环境障涂层的发展历程,以及在涂层材料和涂层结构上的研究进展。     

环境障涂层材料及结构的研究进展

陶瓷基复合材料(CMC)具有低密度、高强度、抗氧化、抗烧蚀和优异的高温力学性能,在未来的航空航天领域前景十分广阔。环境障涂层(EBC)是为了提高陶瓷基复合材料部件在高温腐蚀环境下稳定性的表面防护涂层。EBC研究主要集中在涂层材料、涂层结构等方面,目的是为了提高涂层的高温稳定性和耐腐蚀性能。介绍了环境障涂层的发展历程,以及涂层材料和涂层结构方面的研究进展。     

等离子喷涂陶瓷涂层在内燃机上的应用研究

特种陶瓷材料由于具有良好的综合性能,近几年在动力工程和先进发动机上的应用愈来愈广,陶瓷与金属的连接工艺成为材料工程领域的热点研究课题。等离子喷涂是目前国内外最常用的金属表面陶瓷涂层技术。为此,对等离子喷涂陶瓷涂层在内燃机上的应用进行了研究,分析了等离子喷涂过程中存在的主要问题,提出了这些问题的解决途径,并展望了该项技术的应用前景。     

Si基陶瓷表面环境障涂层的研究进展

硅基非氧化物陶瓷SiC、Si_3N_4是最有可能取代镍基高温合金作为在发动机热端部件中使用的高温结构材料。但是,在高温水汽的环境中,硅基陶瓷易受到高温水汽的腐蚀,生成挥发性产物造成陶瓷表面结构退化、尺寸减小,使其在工作环境中稳定性不足。在高温结构材料表面制备一层环境障涂层(Environmental Barrier Coatings,简称EBCs)是解决这一难题的有效方法。该涂层能够在腐蚀性介质、高速气流冲刷等恶劣环境设立一道屏障,阻止或减小环境对材料性能的影响,提高陶瓷基体的稳定性。本文回顾了环境障涂层的发展历史,并重点对多种环境障涂层体系的性能进行了介绍和评价。     

碳化硅陶瓷基复合材料基体和涂层改性研究进展EI北大核心CSCD

随着航空航天器性能的提高,其热端部件如航空发动机、高超音速飞行器的头锥及翼前缘等服役环境愈加苛刻。为了满足更苛刻的服役环境,需要对碳化硅陶瓷基复合材料(SiC matrix ceramic composites,CMC-Si C)进行基体或涂层改性以发展更长寿命、更耐高温和结构功能一体化的陶瓷基复合材料。介绍了航空航天器热端部件用CMC-SiC复合材料基体和涂层改性的研究进展、成果、现状及存在的问题,指出了今后需要着重解决改性CMC-SiC复合材料的工程化应用问题、发展具有更高使用温度的改性材料体系以及发展在发动机环境中应用的环境屏障涂层体系。     

碳化硅陶瓷基复合材料基体和涂层改性研究进展

随着航空航天器性能的提高,其热端部件如航空发动机、高超音速飞行器的头锥及翼前缘等服役环境愈加苛刻。为了满足更苛刻的服役环境,需要对碳化硅陶瓷基复合材料(SiC matrix ceramic composites,CMC–Si C)进行基体或涂层改性以发展更长寿命、更耐高温和结构功能一体化的陶瓷基复合材料。介绍了航空航天器热端部件用CMC–SiC复合材料基体和涂层改性的研究进展、成果、现状及存在的问题,指出了今后需要着重解决改性CMC–SiC复合材料的工程化应用问题、发展具有更高使用温度的改性材料体系以及发展在发动机环境中应用的环境屏障涂层体系。     

热障涂层用氧化物稳定的ZrO2陶瓷材料研究现状

综述了氧化物稳定的热障涂层用ZrO2陶瓷的研究情况。指出氧化物稳定的ZrO2陶瓷材料主要适用于在1000℃左右工作的热障涂层,而不易用作新型高温热障涂层表面陶瓷层材料。随着航空发动机技术的发展,化学式为A^3＋ 2 B^4＋ 2 O7焦绿石结构的陶瓷材料有望替代氧化物稳定的ZrO2陶瓷,根据声子导热理论和晶体化学原理,选用合适的氧化物对A^3＋ 2 B^4＋ 2 O7型陶瓷材料进行掺杂进一步降低其热导率并改善热膨胀系数,将为热障涂层技术应用开辟广阔的空间。     

树脂基复合材料防护涂层研究进展

树脂基复合材料因其耐热性和耐冲蚀磨损性能比较低,限制其在航空发动机上的应用。本文针对当前树脂基复合材料特点,对其防护涂层国内外的研究现状进行了介绍,探讨了不同涂层的应用特点并且提出树脂基复合材料防护涂层性能的研究方向,通过降低喷涂过程中基体表面温度,提高涂层与基体的结合强度,创新喷涂工艺,改良喷涂材料,进而解决其喷涂工艺过程中遇到的问题。     

CPED制备陶瓷涂层的放电原理及应用研究进展

CPED作为在传统电解技术基础上发展起来的一种新型材料制备技术,不受基体材料的限制,制备的涂层组分与电解液的组成有关。介绍了CPED技术的放电原理,CPED制备陶瓷涂层的放电原理研究进展。从耐磨陶瓷涂层、耐高温陶瓷涂层、耐蚀陶瓷涂层三方面阐述了CPED工艺制备陶瓷涂层的应用。最后展望了CPED制备陶瓷涂层的应用前景。     

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。     

基于文献计量的烟气湿法脱硫剂专利技术现状分析

以国内烟气湿法脱硫吸收剂技术领域的专利为对象,通过对该领域专利年度申请量、地域申请量、技术领域分布、主要申请人分布和主要申请人技术领域分布进行统计分析研究,指出：烟气湿法脱硫剂的专利申请量呈上升趋势;烟气湿法脱硫剂的研究热点是复合吸收剂以及废渣液脱硫剂;国外技术竞争者在华专利布局较少。通过分析表明烟气湿法脱硫剂领域具有较好的研究前景,为国内申请人进一步开展技术研究和专利布局提供借鉴。     

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。     

连续纤维增韧陶瓷基复合材料的环境性能模拟

连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料(ceramic matrix composite-SiC,CMC-SiC)是近年来迅速发展的一种新型低密度热结构材料,在高推比航空发动机、高比冲火箭发动机、冲压发动机和防热结构一体化材料等方面具有广阔的应用前景。航空航天器超常服役环境对材料的环境性能提出十分苛刻的要求,通过试车和试飞考核材料耗时、耗资,难以满足材料研制需求,发展科学高效的材料环境性能实验模拟和计算机模拟技术是国际研究的热点,也是材料优化设计的基础。本文介绍了基于“相似理论“建立的与航空发动机环境具有等效性的环境实验模拟平台和风洞模拟平台。利用该实验模拟平台研究了热物理化学因素与复杂应力因素耦合条件下CMC-SiC环境性能演变失效规律。基于计算热力学、分子模拟和因素分析法等理论与方法,初步建立了CMC-SiC相应的环境性能计算机模拟系统,揭示了材料的环境性能演化规律及其微观机制。     

新型无机非金属材料展望

新材料在未来科技领域中占重要地垃,而新材料中,新型无机非金属材料又占整个新材料的主要地位。从现在起至下世纪初,新型无机非金属材料的发展主要集中在以下四个方面。１结构陶瓷随着宇航、航空、原子能和先进能源技术的发展,对高温、高强度材料提出了更高的要求,结构陶瓷以其高熔点、高硬度及优良化学稳定性及其它性能,在高温技术中得到越来越广泛的应用。目前高温结构陶瓷的主要目标仍然是燃气轮机、活塞发动机和磁流体发电机用材料。我国高温结构陶瓷的发展方向是:（１）多相复合陶瓷,包括纤维（或晶须）补强陶瓷基复合材料、颗粒弥散复…     

超高温陶瓷材料的抗氧化性

氧化失效制约着在航空发动机等领域应用的超高温陶瓷的发展。本文对硼化物、碳化物超高温陶瓷材料在氧化机理和抗氧化研究方面作了综合评述。硼化物主要依靠表面非晶膜来阻止氧的扩散,温度过高,非晶膜失效;而碳化物则是靠金属碳氧化物层(MeCxOy)来阻止材料的进一步氧化。但大多数研究并未表明这些材料在2000℃以上仍有较好的抗氧化性。最后提出超高温陶瓷抗氧化的研究方向。     

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。     

脱硝催化剂领域中国专利统计分析

对SCR脱硝催化剂领域的中国专利申请进行了统计分析,结果表明:国外申请人在此领域的申请量占中国申请的50%左右,其中美国申请人的申请量最大,说明国外申请人注重脱硝催化剂技术在中国的专利保护。从技术角度上看,中国专利申请申请人研究的热点主要集中在催化剂的配方上,其中非贵金属催化剂的专利文献最多,研发目的主要是提高催化剂的活性和耐受性。中国申请人在脱硝催化剂领域的专利申请数量呈逐年增加态势,申请人主要以高校为主,企业申请人较少。     

POB填充PTFE材料性能的进一步研究

主要介绍了POB、PTFE、POB填充PTFE材料的主要性能、特点、成型加工工艺以及在航空飞机发动机领域的应用。     

基于专利维度全球陶瓷墨水技术发展态势研究

陶瓷墨水是一种含有特殊陶瓷粉体的液体,通常由陶瓷颜料、溶剂、分散剂、黏结剂、表面活性剂和其他助剂组成,是陶瓷喷墨打印技术的核心物质。为了解全球陶瓷墨水技术发展态势,基于专利维度,通过incoPat平台检索相关专利数据,从专利申请趋势、地域分布、创新主体和技术功效等角度进行分析。结果表明,全球陶瓷墨水领域当前处于快速发展期;中国、美国和日本同时为全球陶瓷墨水的主要技术来源国和目标市场国;企业在陶瓷墨水领域整体增长速度最快,但技术创新主体仍集中在国外企业;技术热点集中在提高陶瓷墨水的呈色能力和实现新功能等,技术突破点可从增强渗透性、控制合适表面张力和控制干燥速率等方面考虑。     

SiCf/SiC复合材料高温抗氧化研究进展

连续SiC纤维增韧SiC陶瓷基复合材料(SiCf/SiC CMCs)具有低密度、优异的高温力学性能和抗氧化性能,在航空发动机热端部件上具有广阔的应用前景,具备提高发动机推重比和使用温度、减轻无效重量、简化系统结构等显著优势.延长SiCf/SiC复合材料在航空发动机高温氧化环境下的服役寿命是当前需要解决的难题.本文从纤维、界面相、基体、表面涂层四个方面综述了SiCf/SiC复合材料高温抗氧化研究进展.采用多元多层自愈合界面相、对基体进行改性以及采用表面自愈合整体涂层都可以有效提高SiCf/SiC复合材料在高温氧化环境中的使用稳定性和寿命.