堇青石基复合节能涂层的制备与红外辐射性能

为了制备抗热震性好、红外发射率高的涂料,以Fe₂O₃,MnO₂和堇青石粉末为原料高温固相反应合成后,添加Cr₂O₃制成红外辐射粉末,再在其基础上以硅溶胶为粘结剂配以各种助剂制备红外辐射涂料,采用涂刷工艺在耐火砖表面制备红外辐射涂层。利用热重-差热分析仪（TG-DSC）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）及红外光谱对粉末的热稳定性、物相、形貌、分子结构进行分析,并测试了涂层的红外发射率、抗热震性及附着力。结果表明:30.88%硅溶胶,18.53%水,0.62%聚羧酸钠,0.51%聚丙烯酸钠,0.05%羟乙基纤维素,49.41%红外辐射粉末,制备的红外辐射涂层具有较好的红外辐射性能和抗热震性能,在6²0μm波段内涂层的红外发射率在0.70以上,最高可达0.91,可在1 300℃高温下长期使用,涂层与基体的附着力为1级。     

SiC/MoSi2-Si-Cr-B/玻璃涂层碳/碳复合材料抗氧化行为研究

采用两步包埋法及料浆涂刷-烧结法在二维碳布叠层碳/碳复合材料表面依次制备了SiC/MoSi2-Si-Cr-B包埋涂层及磷酸盐玻璃外涂层,研究了其在950℃静态空气环境中自由状态的抗热震、防氧化性能及不同弯曲变形状态下的防氧化性能,并借助X射线衍射分析仪及扫描电子显微镜对涂层试样的组成成分及微观组织形貌进行了分析.结果表明:950℃自由状态下该涂层体系的氧化失重率为负值,抗热震、防氧化效果良好;磷酸盐玻璃层在950℃软化熔融呈粘流态,可填补涂层内的裂纹和孔洞,阻止氧的入侵,有效提高了涂层整体的抗热震及抗氧化性能;但弯曲变形状态下,涂层试样的氧化失重率随形变量的增加而提高,形变会在一定程度上降低碳/碳复合材料抗氧化涂层的保护效果,加速材料的氧化失效.     

C/C复合刹车材料防氧化涂层的性能

以氯化锌、磷酸、磷酸盐等为原料研制一种新型改性磷酸盐涂料,利用扫描电镜观察涂层C/C复合材料试样氧化前后微观结构形貌的变化,并对比研究改性前后磷酸盐涂料及以硅、硼为主的多组分陶瓷涂料涂层试样的静态防氧化性能、热震性能.结果表明:在500℃氧化100h,这三种涂层均具有良好的氧化防护性能,涂层试样最大失重率仅为1.25%;在700℃氧化30h,以及经过"900℃、3min<=>室温、2min 30次"→"1100℃、3min<=>室温、2min 10次"的连续热震实验,改性磷酸盐涂层试样的氧化失重率均最小,分别为1.76%和1.98%,远优于另外两种试样.改性磷酸盐涂料具有优异的防氧化性能和抗热震性能.     

常规和纳米ZrO_2-7%Y_2O_3等离子喷涂热障层及其激光重熔后的抗热震性能

为了探讨激光重熔对等离子喷涂常规和纳米热障涂层(TBCs)的影响,采用等离子喷涂工艺在γ-TiAl合金表面制备了常规和纳米ZrO2-7%Y2O3TBCs,并对其进行激光重熔处理,研究了等离子喷涂常规TBCs、激光重熔-等离子喷涂常规TBCs、等离子喷涂纳米TBCs及激光重熔-等离子喷涂纳米TBCs 4种涂层在850℃下的抗热震性能。结果表明:4种TBCs热震失效次数依次为73,118,146,163次,相应的热震破坏形式分别为整体剥落、局部剥落、边角剥落和局部剥落;纳米结构有利于提高涂层的抗热震性能;激光重熔在一定程度上改善了等离子喷涂层的抗热震性能。     

SiO2-Fe2O3-Cr2O3-MnO2高温红外辐射节能涂料的制备及应用

以SiO2、Fe2O3、Cr2O3、MnO2为原料按比例混合,经固相高温烧结制备成基体粉料,再与粘结剂混合球磨制备出高温红外辐射节能涂料。通过XRD、半球点测试仪、红外辐射测量仪、纳米粒度测试仪对材料的微观结构和理化性能进行了表征,采用热震法对涂层的抗热震性能进行了研究。研究结果表明,随着平均粒径的减小,合成的SiO2-Fe2O3-Cr2O3-MnO2体系全波段红外辐射率有明显增大的趋势。当平均粒径达到2μm左右时,涂料全波段红外辐射率最高达到0.93。涂料的最高使用温度达1400℃以上,涂层的抗热震性能良好。此外,在燃气梭式干燥窑上使用该高温红外辐射节能涂料后,降低能耗15%左右,抗老化性能优良,使用一年后辐射率仍在0.90以上。     

纳米Si3N4和喂料等离子处理对等离子喷涂Al2O3-YSZ涂层抗热震性能的影响

Si3N4可以提高Al2O3-ZrO2涂层的力学性能和抗氧化性能,但其对Al2O3-YSZ(Y2O3部分稳定的ZrO2)抗热震性能的影响未见报道.采用等离子喷涂的方法在304不锈钢表面制备了Al2O3-YSZ涂层.在喂料制备过程中加入纳米Si3N4,然后对添加和未添加纳米Si3N4的喂料进行等离子处理,研究纳米Si3N4和喂料等离子处理对涂层在800℃和1 000℃下抗热震性能的影响.采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析了涂层热震试验前后的形貌及物相的变化.结果表明:喂料添加纳米Si3N4和等离子处理的综合作用显著地提高了涂层的抗热震性能;与喂料未添加纳米Si3N4且未经等离子处理的涂层相比,喂料添加纳米Si3N4且经等离子处理的涂层在800℃和1 000℃条件下的抗热震寿命分别提高了0.7倍和1.1倍;热震过程中涂层发生了α-Al2O3到γ-Al2O3的相变;在1 000℃下热震,涂层中形成了较宽的裂纹,涂层抗热震性能明显下降.     

磷酸盐基耐高温粘结涂层的性能及功能填料对其性能的影响

本文以Al(OH)3和H3PO4为原料,研究了磷酸盐粘结剂的最佳合成条件,探讨了P/Al配比和反应温度对Al(H2PO4)3的形成以及填料的加入对粘结剂耐热性的影响,利用XRD和TG-DSC对粘结剂晶体结构和涂层热性能进行了分析。结果表明:P/Al比例为3∶1.4,合成温度在120~200℃范围内,可获得性能较好的Al(H2PO4)3粘结剂。填料的加入有利于粘结剂表面吸附水的蒸发和磷酸盐基体分子间结晶水的脱除,提高了涂层的热稳定性和耐高温性能。     

真空多弧离子镀制备Ti(CN)涂层及其性能研究

采用真空多弧离子镀技术在X12CrMoWVNbN10-1-1耐热钢表面沉积Ti(CN)涂层,研究了涂层的组织和性能,并对涂层的抗热震和抗氧化性进行了研究。结果表明,采用适当的沉积温度、压力及N2流量,可以在X12CrMoWVNbN10-1-1耐热钢表面得到以Ti(CN)为主的致密涂层,在沉积温度400℃时,该涂层的最高硬度可达2438.7HV0.025,涂层在650℃以下具有良好的抗氧化性能,在700℃以下具有良好的抗热震性能。     

太阳能热发电中储能容器防护涂层的制备与研究

为延长贮有高温金属相变材料容器的使用寿命,在其表面制备了防护涂层.对几种不同配方涂层的抗热震性能、力学性能、耐蚀性能及使用寿命进行了分析,结果表明,涂层的抗热震性能好,涂层与基体结合强度较高,涂层在一定温度限制下具有较好的耐蚀性,而且容器材料的使用寿命也得到很大的延长.     

石墨高温粘接部件的抗热震性能研究

以酚醛树脂（Phenol-Formaldehyde Resin,PF)和B4C、SiO2为原料制备了高温粘结剂，并对石墨材料进行高温粘接，同时考察了粘接石墨制品经历ΔT=800℃和ΔT＝1000℃温度交变后的抗热震性能。结果表明，用该粘结剂粘接的石墨样品有着优良的抗热震性能，经历数次热震后其强度保持率仍然较高。此外，还对影响粘接样品抗热震性能的因素进行了理论探讨，指出优化原料性质、提高热处理温度、控制胶层厚度等对提高抗热震性能有重要的影响。     

耐高温防腐隔热涂料的制备与性能

耐高温防腐隔热涂料在石化管道领域具有重要的应用。文中以环氧改性有机硅树脂为基料,通过复配具有优异隔热性能的空心玻璃微珠、低温熔融玻璃粉、润湿分散剂、消泡剂等制备了一种至少耐500℃高温的防腐隔热涂料。利用扫描电子显微镜、热导分析、电化学阻抗谱,研究了不同颜基比、空心玻璃微珠含量对涂料力学性能和热学性能的影响。研究表明,颜基比为2/1,空心玻璃微珠占填料比例为40%时涂层综合性能达到最佳。     

电子束沉积SiC/ZrO2热防护层的结构优化及其抗热震性能

高性能辐射热防护层是高超声速飞行器金属热防护系统的重要组成部分。为获得高性能的热防护层,利用L5 EB-PVD电子束物理气相沉积设备在Haynes 214镍基合金表面沉积了SiC/ZrO2防护层,测试了其在热循环条件下的抗热震性能;通过分析其沉积温度及厚度对残余热应力的影响,确定了热防护层的沉积工艺参数。结果表明:热防护层在800℃和900℃循环80次后未出现明显的宏观裂纹;1000℃循环60次后,SiC表面层应力集中区出现裂纹,在交变热应力作用下,裂纹不断扩展形成网状龟裂纹,最终导致热防护层剥落;热膨胀系数不匹配导致热防护层在急冷急热热震过程中产生热应力是导致其失效的主要原因。     

DP钢表面料浆法制备陶瓷涂层的性能

为了提高DP钢的性能,采用料浆法在DP钢基体表面制备陶瓷涂层,分析不同料浆比、骨料含量和烧结温度对涂层性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD)对涂层的物相构成进行了分析,并对陶瓷涂层的耐盐腐蚀性能和抗热震性能进行了测试。结果表明:要得到结构致密的陶瓷涂层需在料浆比为1∶10时进行制备并将试样加热到700℃再保温30 min;陶瓷涂层烧结后同时存在玻璃相和SiO_2晶体相,SiO_2与Al2O3、MgO、ZrO_2发生热化学反应形成硅酸盐;陶瓷涂层耐NaCl溶液腐蚀性能较好,约为DP钢基体的1～2倍;陶瓷涂层抗热震性能良好,在700℃水冷20次后仍完好、无裂纹、无剥落。     

有机/无机杂化室温固化热控涂层的制备

以正硅酸乙酯(TEOS)与硅氧烷共水解缩聚反应制备得到粘结剂,然后与作为固化催化剂的3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)和作为光学颜料的ZnO粉末混合,制备了一系列有机-无机杂化热控涂层(TCCS)。所制备的热控涂层可以在室温下自然固化, 且具有较低的太阳吸收比α_S和较高的发射率ε_H。红外光谱(FT-IR)和凝胶色谱(GPC)分析结果表明,所制备的混合粘结剂含有大量的活性羟基,聚合度适中。热重分析(TGA)表明,所制备的热控涂层在200℃以下具有良好的热稳定性。通过增加涂层厚度可以降低α_S/ε_H值,通过提高TEOS含量,可以降低涂层在红外波段的光学吸收。这为获得具有低α_S/ε_H值的室温固化TCCS提供了有效途径。     

涂料型La1-xSrxMnO3智能热控涂层的研究

以固相反应法制备了高纯度La0.8Sr0.2MnO3粉体,并以其为基料,磷酸二氢铝为粘结剂,采用涂覆工艺在铝基片上制备了涂料型La0.8Sr0.2MnO3热控涂层.采用XRD、EDS对La0.8Sr0.2MnO3粉体的成分进行了表征,用稳态卡计法测量了涂层在100~100℃温度区间内热辐射率随温度的变化,并测量了涂层的太阳吸收比.研究结果表明:粉体合成过程中,经过1200℃三次热处理制备的La0.8Sr0.2MnO3粉体纯度高,合成的粉体具有均匀的微米级粒径尺寸.通过适当调整浆料中La0.8Sr0.2MnO3粉体所占质量百分比,获得辐射率变化范围大于0.3的热控涂层,该性能与采用烧结工艺制备的La0.8Sr0.2MnO3陶瓷片材料在变温条件下的辐射率变化范围接近.该涂层在航天器热控技术中具有潜在的应用前景.     

热处理温度对LaMgAl11O19涂层热/力学性能的影响

大气等离子喷涂制备的LaMgAl₁₁O₁₉ (LMA)热障涂层无定型相含量较高, 会严重影响涂层服役寿命。通过900~1600 ℃不同温度热处理12 h, 研究晶粒尺寸和孔隙率等微观结构和无定形相含量对LMA涂层力学、热物理以及抗热震性能的影响。结果表明: 喷涂态LMA涂层具有900和1163 ℃两个结晶温度点。900 ℃热处理后, LMA涂层中含有较多的无定形相以及最高的孔隙率((18.88±2.15)%), 1000 ℃测试时,具有最低的热扩散系数(0.53 mm²/s); 由于重结晶和烧结作用使得无定型相含量和孔隙率降低, 1100~1400 ℃之间热处理的涂层具有较高的硬度(1100℃时达到最高值(12.08±0.58) GPa); 1300 ℃热处理的涂层中含有大量微米级片状晶, 具有较高的应变容限以及平均热循环寿命(588次); 热处理温度达到1500 ℃时, 由于片状晶平行堆叠, 晶粒厚度迅速增加, 孔隙率增加、力学性能显著降低。热震过程中由于热应力的反复作用, 涂层内出现晶粒破碎和裂纹扩展等现象, 导致涂层最终失效。     

高温氧化及热震对SiC/ZrB2-SiC/SiC涂层炭/炭复合材料力学行为的影响

为提高炭/炭(C/C)复合材料的高温抗氧化性能,同时分析涂层制备及高温氧化对涂层材料力学行为的影响,在C/C复合材料表面采用反应熔渗、料浆涂刷结合化学气相沉积工艺制备了SiC/ZrB2-SiC/SiC三层高温抗氧化涂层。利用SEM和XRD分析复合涂层的微观结构和相组成,考察涂层复合材料1500℃高温抗氧化和1500℃-室温的抗热震性能,研究高温氧化及热震对涂层C/C复合材料力学行为的影响。结果表明,复合涂层试样1500℃静态空气环境下具有优异的抗氧化及抗热震性能:1500℃氧化20 h后试样保持增重,1500℃至室温热震50次后增重为0.69%。因涂层制备过程中粉料的渗入反应,复合材料弯曲强度增长了7.08%。在经历1500℃氧化20 h和1500℃至室温50次热震后,涂层复合材料弯曲强度有所下降,且因材料界面结合力的减弱使得纤维拔出特征明显,材料塑性断裂特征增强。     

钨铜梯度材料热震过程中显微组织及热性能

针对目前W-Cu功能梯度材料(FGM)在长期热震循环过程中的稳定性缺乏相应研究的问题,以化学镀W-10wt%Cu复合粉体和Cu粉为原料,通过叠层压制和常压气氛烧结的工艺制备了W-10wt%Cu/W-20wt%Cu/W-30wt%Cu层状梯度材料。在600℃、800℃、1000℃温度下进行热震试验,对试样在不同热震温度、热震次数下的显微组织和热学性能变化进行了研究。试验结果表明,随着热震温度升高,渗出至试样各梯度层表面的Cu逐渐增加。当热震温度达到1000℃时,试样各梯度层表面出现大量Cu聚集成片的现象,同时在W-20wt%Cu/W-30wt%Cu界面处发现了界面裂纹。随着热震次数的提高,在W-10Cu层中,Cu逐渐渗出表面并在内部留下微孔。此外,W-Cu FGM的热导率随热震次数的增加而减小,在1000℃经过200次热震后,室温热导率由200.54 W·(m·K)?1降至159.23 W·(m·K)?1,降低了20.60%。该结果揭示了热震循环中裂纹形成与显微组织变化的耦合失效机制,明确了W-Cu FGM安全服役的范围。      

低压化学气相沉积MoSi2涂层微观结构及氧化性能

为了防止Mo合金的高温氧化,本研究采用低压化学气相沉积技术在Mo合金表面制备MoSi2抗氧化涂层,借助X射线衍射仪、扫描电镜及能谱仪等分析手段,对涂层的微观结构进行了研究,测试了涂层的抗氧化和抗热震性.结果表明:MoSi2涂层结构致密,仅有少量微裂纹存在,表现出良好的抗热震和抗氧化性能;经20次1300℃-室温循环热震实验后,涂层未出现开裂与脱落现象;涂层试样在1300℃氧化气氛下氧化180 h,失重率小于0.83%,分析揭示了涂层试样氧化失重的主要原因为氧扩散通过涂层与Mo基体发生反应,生成极易挥发的MoO、MoO2、MoO3,氧在涂层中的扩散速率决定了涂层的失重速率.