水机过流面的粒子冲蚀强度分析与缓冲涂层试验

本文分析了水机过流面受粒子冲蚀过程的表面接触应力 ,讨论了表面材料特性对应力水平的影响 ,指出粒子入射速度 0 .65m/s左右时碳钢表面即发生屈服 ,采用弹性缓冲涂层可降低应力两个量级 ,文中同时介绍了这种缓冲涂层的结构和应用效果     

粗糙度对热障涂层冲蚀失效的影响及模型建立

采用气体喷砂试验机研究了大气等离子喷涂(APS) ZrO₂-7%Y₂O₃(7YSZ)热障涂层的冲蚀失效机理, 分析了陶瓷层表面粗糙度对热障涂层冲蚀磨损率及失效行为的影响, 研究了基于多孔层状的热障涂层在常温高速粒子90°攻角下的冲蚀失效特征, 探讨了多孔层状结构对涂层冲蚀失效演变机制的作用, 此外, 建立了基于粗糙度的冲蚀失效数学模型。研究结果表明: 冲蚀磨损率与陶瓷层表面粗糙度呈线性递增关系; 涂层在高速粒子冲蚀下多孔层状结构加剧了涂层的冲蚀失效; 涂层表面在粒子冲蚀下承受着非均匀、非连续的压-压脉动循环载荷, 在微凸粗糙表面承载着正应力和切应力的相互作用; 正应力迫使涂层出现凹坑, 切应力易导致涂层出现沟槽, 并同时以原喷涂态表面网状裂纹为策源地诱发裂纹在粒子晶界和层间界面萌生扩展导致涂层产生粒子和片状剥落, 最终涂层显示出典型的磨粒磨损和低周疲劳失效形式。     

水机过流件护面弹性涂层的粒子流冲击溃裂与磨蚀研究（修改稿）

采用刚性球面与弹性体斜冲击接触模型,考虑法向与切向面力的耦合作用,分析了粒子冲击过程中弹性涂层表面的接触动应力。结果表明,弹性涂层表面接触区拉应力是导致磨蚀急剧增加的主要因素;同时指出,高速粒子流冲击可导致弹性体内应力波不能及时传播从而发生表面溃裂。根据分析结论,对应不同的冲击角,计算出弹性涂层应用的极限射流速度约为39-69m/s,与冲蚀实验结果相差10%左右。     

偏压梯度TiAlN涂层高温氧化与抗高温粒子冲蚀性能

采用连续偏压的沉积工艺与磁过滤阴极真空弧技术在TC4钛合金表面成功制备偏压梯度TiAlN涂层，对涂层的高温氧化性能与抗高温粒子冲蚀性能分别进行了考核，并对考核前后涂层的表面形貌、成分、相结构变化，以及冲蚀损伤特征进行了测试与表征。结果表明，400℃高温氧化后偏压梯度TiAlN涂层表面颜色加深，且保持完整平滑，无明显损伤；偏压涂层表面氧原子分数为20.9%,质量增加为0.81μg/mm²,偏压涂层结构更加致密，抑制氧元素向内扩展，抗氧化性能较bias-50 TiAlN涂层更佳。400℃下高温粒子冲蚀条件下，偏压梯度TiAlN涂层在30°与90°冲蚀角度下的冲蚀率分别为0.26 mg/g、0.24 mg/g,低于bias-50 TiAlN涂层，表现出更加优异的抗高温粒子冲蚀性能；在400℃条件下，钛合金基体与TiAlN涂层未发生明显的氧化损伤，高温粒子冲蚀损伤均为冲蚀主导机制。     

内燃机用Ti600钛合金表面阴极离子镀制备AlCrVN 涂层及其性能研究北大核心CSCD

选择阴极电弧离子镀方在内燃机用Ti600钛合金表面制备AlCrVN涂层,并进行组织,力学性能和实验冲蚀磨损性能测试分析。研究结果表明:涂层和基底之间具有均匀的致密组织结构,其厚度约等于4.5μm。AlCrVN涂层内除了含有AlN相以及CrN相以外, AlN相以(101)晶面进行择优生长。涂层内部形成了一些断续的小凹坑,并在小凹坑边缘位置出现一定数量的微裂纹,涂层发生了破裂的现象并生成了一些剥离微片。AlCrVN涂层具有比基体更高的硬度与弹性模量,这使得整体结构能够有效抵抗外部粒子的微切削冲击作用。经过480 s冲蚀之后,AlCrVN涂层形成了5.26μm深度的冲蚀坑。AlCrVN涂层在抗冲蚀磨损能力方面达到了基体材料的近9倍。经过垂直冲击后,试样基体表面形成了大量凹坑,表现出塑性冲蚀特征。     

内燃机用Ti600钛合金表面阴极离子镀制备AlCrVN涂层及其性能研究

选择阴极电弧离子镀方在内燃机用Ti600钛合金表面制备AlCrVN涂层,并进行组织,力学性能和实验冲蚀磨损性能测试分析。研究结果表明:涂层和基底之间具有均匀的致密组织结构,其厚度约等于4.5μm。AlCrVN涂层内除了含有AlN相以及CrN相以外, AlN相以(101)晶面进行择优生长。涂层内部形成了一些断续的小凹坑,并在小凹坑边缘位置出现一定数量的微裂纹,涂层发生了破裂的现象并生成了一些剥离微片。AlCrVN涂层具有比基体更高的硬度与弹性模量,这使得整体结构能够有效抵抗外部粒子的微切削冲击作用。经过480 s冲蚀之后,AlCrVN涂层形成了5.26μm深度的冲蚀坑。AlCrVN涂层在抗冲蚀磨损能力方面达到了基体材料的近9倍。经过垂直冲击后,试样基体表面形成了大量凹坑,表现出塑性冲蚀特征。     

液体高速冲蚀与防护涂层研究现状

本文面向在天然气、风力发电、火力发电等能源行业中所用设备广泛出现的气液两相流水滴型冲蚀难题,分别对其破坏机制、影响因素、涂层防护技术等方面进行了综述,列举了水滴冲蚀实验所用到的设备、行业标准以及冲蚀试验后的检测手段,并探讨了表面防护涂层的硬度、断裂韧性等物理性能以及涂层的厚度、结构、残余应力等特征对材料的抗水滴冲蚀性能和冲蚀机制的影响,通过相关研究的分析和探讨为抗水滴型冲蚀涂层防护设计提供参考.     

低温超音速火焰喷涂铜涂层断裂特性的研究

采用低温超音速火焰喷涂技术在不锈钢、防锈铝基体上制备了铜涂层,并采用拉伸试验研究了铜涂层在单轴拉伸应力下的断裂情况。结果表明,涂层的结合强度在10～20MPa分布,基体对涂层的结合强度有一定影响;喷涂过程中,塑性变形的粒子铺展沉积于涂层表面,粒子与基体、粒子与粒子之间的边界和微孔成为涂层断裂源,裂纹源沿粒子边界扩展造成断裂;涂层的断裂过程为弹性断裂,没有明显的塑性变形过程,表明涂层与基体、涂层内部的结合主要以机械结合为主。     

3种磨料对超音速火焰喷涂WC-12Co层形貌及冲蚀磨损性能的影响

目前,就冲蚀粒子性质对超音速火焰喷涂(HVOF)WC-Co层的外观、硬度及冲蚀磨损性能的影响研究不多。采用HVOF技术在Q235钢表面制备WC-12Co涂层,并以棕钢玉砂、石英砂和黄砂为磨料,采用常温干砂冲蚀磨损试验机对涂层的冲蚀磨损性能进行了测试。采用显微维氏硬度计测试不同磨料的硬度,采用扫描电镜对磨料形貌、涂层显微结构及涂层冲蚀后的表面形貌进行了观察。结果表明:WC-12Co涂层为典型的层状组织结构,扁平化粒子间结合紧密,涂层内部孔隙较均匀。冲蚀过程中,冲蚀角度从30°增加到90°,涂层的冲蚀率增加。棕刚玉砂和石英砂表面形貌呈不规则多角状,硬度较大的棕刚玉砂对涂层冲蚀磨损较大大。石英砂和黄砂硬度相近,形貌规则的黄砂对涂层的冲蚀磨损较小。不规则的多角状磨料冲蚀的涂层,表面留下不规则坑洞及较深的切痕;规则的近圆外形黄砂冲蚀的表面留下近圆形的坑洞,同时粘结相的切痕较浅。     

金属及陶瓷材料冲蚀研究的进展

固体颗粒冲击材料表面造成的冲蚀磨损，受入射粒子及靶材性能等多种因素影响；本文综述了金属材料的微切削、挤压锻造、变形磨损及脱层冲蚀磨损模型和陶瓷材料的弹塑性、准静态及晶粒弹射等冲蚀模型，以及由于入射粒子碎裂引起的二次冲蚀模型，并讨论了冲蚀的影响因素。     

热喷涂涂层和基体中残余应力预报与控制研究

分析研究了热喷涂涂层和基体中残余应力产生的原因并发展建立了相应的理论模型.依据该模型,不但可以计算骤冷过程和冷却过程在涂层/基体结构内引发的残余应力,而且首次分析了沉积过程中,基体/涂层因喷射冲击(即喷涂粒子高速撞击基体及形成的涂层表面)而产生的残余应力,以及因基体/涂层热膨胀系数不匹配产生的残余应力.理论计算结果与实验结果基本吻合.通过理论计算,可以预报涂层/基体中残余应力的大小,并根据需要控制涂层/基体中残余应力的分布.对即将进行的热喷涂工艺具有一定的指导意义.     

抗固体粒子冲蚀物理气相沉积涂层的研究进展

压气机是航空发动机核心部件之一,其叶片常用钛合金制成。但钛合金本身质地较软,抗击固体粒子冲蚀能力较弱,空气中固体粒子在高速气流作用下将对压气机前级叶片造成严重冲蚀,从结构及航空动力学上降低发动机性能。同时,也使得发动机的寿命大幅下降。为提高压气机叶片的抗固体粒子冲蚀能力,通常在叶片上沉积具有一定硬度和韧性的抗冲蚀涂层。本文综述了国内外近年来抗固体粒子冲蚀物理气相沉积涂层的研究进展。指出多组元、多层膜结构涂层在拥有较高硬度的同时,可以获得较高韧性,具有良好的综合机械性能,是抗冲蚀涂层的理想选择。     

基于同步波动原理的抗冲蚀弹性涂层设计

基于过流面冲蚀波纹形貌特征与流体边界层扰动波参数的对应关系,提出了实现弹性涂层边壁与边界层扰动波的同步波动,从而变边壁被动承受粒子冲击为主动回避与粒子的碰撞的抗冲蚀设计思想;分析了实现弹性涂层边壁与边界层扰动波同步波动的条件,并由此确定出弹性涂层的材料常数。     

挟沙风作用下风力机叶片涂层冲蚀特性研究

内蒙古中西部地区高频出现沙尘暴活动,风力机叶片涂层长期被挟沙风冲蚀磨损,导致风力机叶片涂层出现冲蚀坑和裂纹,缩短风力机叶片寿命。针对这一问题,利用自制的挟沙风试验台,采用气流挟沙喷射法对以环氧玻璃纤维板为基底的风力机叶片涂层进行低角度加速冲蚀磨损试验,用失重测量法测定冲蚀磨损量与冲蚀速度的关系,用扫描电镜(SEM)观测分析涂层表面的冲蚀形貌来确定冲蚀机理,并提出涂层冲蚀磨损程度的评价计算公式。结果表明:涂层的冲蚀磨损量随着冲蚀速度的增大而增加;低角度冲蚀以微切削冲蚀磨损作用为主,材料的硬度起着决定性作用,高角度冲蚀主要以挤压变形冲蚀磨损为主,材料的韧性起决定性因素,由于聚氨酯涂层材料是塑性材料,其韧性高而硬度低,故在低冲蚀角下冲蚀磨损量大;验证了评价计算公式用于评价涂层冲蚀磨损程度的可靠性,为运行在风沙环境下的风力机叶片涂层的改进提供理论依据。     

超高分子量聚乙烯的剖蚀磨损

用气流喷砂型冲蚀试验装置测试了超高分子量聚乙烯（ＵｌｔｒａＨｉｇｈＭｏｌｅｃｕｌａｒＷｅｉｇｈｔＰｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）的冲蚀磨损性能，考察了冲蚀粒子的入射角，速度，粒子的硬度对冲蚀磨损的影响，用扫描电子显微镜观察冲蚀磨损表面形貌，指出：在高角冲蚀时，磨损机理主要为塑性变形和显微裂纹；在低角冲蚀时，磨损机理主要为显微镜切削和显微犁耕冲蚀磨损机理与冲蚀粒子有关。     

燃气轮机叶片表面涂层的质谱分析研究

燃气轮机叶片表面涂层经腐蚀和冲蚀动态实验后，用溅射中性粒子质谱仪对其进行表面元素成分和浓度分布的分析研究，这为涂层的耐磨，耐腐蚀机理的搪塞以及涂层质量的比较提供了新的实验依据。     

防玻璃瓶爆炸散射技术

玻璃瓶受到冲击会产生应力，应力集中到某一程度会发生爆炸，危及财产和人身安全。国外研究在玻璃瓶表面涂复一层环氧树脂＋嵌段聚异氰酸酯涂层，防止爆炸产生的玻璃粒子散射。该方法是，将一种含羟基团的１，２环氧化合物和固化剂及常用加工助剂的涂料涂在玻璃表面，涂...     

燃气轮机叶片表面涂层的质谱分析研究

燃气轮机叶片表面涂层经腐蚀和冲蚀动态实验后，用溅射中性粒子质谱仪对其进行表面元素成分和浓度分布的分析研究，这为涂层的耐磨、耐腐蚀机理的探讨以及涂层质量的比较提供了新的实验依据。     

耐磨胶粘涂层微观吸湿应力分析

考虑到填充微粒与胶层基体间吸湿性能差别,按半无限空间中的轴对称模型分析了耐磨胶粘涂层中的微观吸湿应力。结果表明,涂层中微观吸湿应力最大值发生于粒子界面上且与粒子大小无关。     

材料的冲蚀问题

本文分析讨论了近年来材料冲蚀研究进展，总结出只有当入射角度非常低或入射粒子粒径相当小时，脆性材料的冲蚀率才有可能比韧性材料的冲蚀率低；决定韧性材料抗冲蚀性能的关键因数并不是材料的硬度而是材料的弹性模量；热喷涂涂层的冲蚀显示出脆性材料的冲蚀特性