搪瓷涂层对Ti—24Al—12Nb—3V抗氧化及腐蚀性能的影响

研究了搪瓷层对Ti-24Al-14Nb-3V抗高温氧化及热腐蚀性能的影响，结果表明，在900℃下，由于搪瓷涂层具有较高的化学稳定性，且和Ti-24Al-14Nb-3V有比较接近的热膨胀系，大大改善了Ti-24Al-14Nb-3V抗恒温氧化及循环氧化性能，在850℃（Na,K)2SO4,虽然熔盐中的Na^ 与搪瓷涂层中的Ca^2 进行离子交换引起的搪瓷涂层少量减重，但它仍具有优异的抗熔融硫酸盐腐蚀能力，在850℃NaCl Na2SO4中，搪瓷涂层对Ti-24Al-14Nb-3V具有一定的保护作用，但是由于熔盐中的Na^2 与搪瓷涂层中的Ca^2 进行离子交换，和熔盐中的Cl^-对搪瓷涂层的腐蚀作用及对基材的点蚀作用，使其保护作用下降。     

高温固体自润滑涂层的制备及可靠性的研究进展

高温固体自润滑涂层能够在高温环境为摩擦副界面提供高性能的固体润滑膜,解决了高温环境下传统润滑油脂失效的问题,确保摩擦副在高温环境中可靠工作,并降低了能量损耗,近年来成为摩擦学领域研究的热点问题之一,并得到了快速发展。但是,在30～400℃时,诸多高温固体自润滑剂的减摩性能弱,摩擦系数较高。因此,国内外该领域科学家期望获得在30～1 000℃范围内摩擦学系数低、性能良好的高性能复合型固体自润滑涂层,其主要由基础相、润滑相和增强相组成,且它们的共同作用提供涂层在高温环境下的润滑能力。最近的研究显示,金属三元氧化物基高温自润滑涂层——主要以过渡族金属三元氧化物为基础相,由含有Magnéli同源相的二元和三元氧化物润滑材料发展而来的新型高温固体自润滑材料,逐渐成为解决高温域自润滑问题的首选材料。对此,围绕高温固体自润滑涂层的工程应用,发现其面临三个方面的挑战:(1)高性能复合固体自润滑涂层的体系设计;(2)适应复杂结构的可靠制备工艺;(3)服役期间的寿命可靠性评估。针对以上三个方面的问题,本文从高温自润滑涂层的设计体系、制备工艺发展、可靠性评估三个层面进行了综述,期望为高可靠性高温自润滑涂层的制备提供技术支持。首先是在设计体系方面,发现高温固体自润滑涂层不但要满足传统固体自润滑涂层包含基础相、润滑相和增强相及其共同作用提供自润滑的要求,还要满足高温环境的特殊要求。其次,科学家们期望获得制备高性能高温固体自润滑涂层的可靠工艺,但是均受到了工艺简便性与适应能力以及高温零部件结构表面复杂度等问题的限制,从而难以实现工程化。根据高温自润滑涂层的设计要求,在梳理介绍高温固体自润滑涂层的工艺中,发现高压高超音速喷涂技术在此领域具有一定的技术便捷性,可实现高温固体自润滑涂层的工程化。再次,分析梳理了高温自润滑涂层在服役周期内的寿命可靠性评估进展。研究发现,高温固体自润滑涂层的服役寿命逐渐从实验统计分析、应力与涂层结构之间的关联影响,向结合涂层微观界面与宏观性能的跨尺度结合的数值分析发展,这将为高可靠性高温固体自润滑涂层的制备和服役寿命评估信息化提供技术支持。     

影响热障涂层失效因素的研究现状及展望

热障涂层(TBCs)具有良好的隔热性能,是燃气轮机高温部件的关键材料,在高温服役过程中,涂层脱落会导致部件工作失效,因此为获得长寿命热障涂层,涂层的脱落失效机理是急需深入研究的问题。综述了热应力、α-Al_2O_3生长、外应力、热生长氧化层(TGO)起伏及孔隙率等缺陷对涂层应力发展的影响,探讨了微裂纹的产生、扩展及脱落的失效过程,最后展望了研究热障涂层失效及提高涂层寿命的努力方向和前景。     

超高温抗氧化铱涂层改性的研究进展

铱具有高熔点、强耐蚀以及高温下低氧渗透率等特性,是航空航天领域超高温结构件最理想的抗氧化涂层材料。铱涂层组织结构特点及自身高温氧化特性是影响涂层服役寿命的主要因素。目前改善铱涂层的高温抗氧化性能一方面通过改进其制备工艺以提高铱涂层致密度,减少晶界扩散引起的涂层失效;另一方面通过制备陶瓷涂层和合金化保护铱涂层,隔绝其与氧化环境接触,延长铱涂层服役时效。针对铱涂层应用时存在的问题,综述了国内外对铱涂层改性的研究进展,展望了铱涂层改性技术的发展方向。     

搪瓷涂层对Ti-24Al-14Nb-3V抗氧化及热腐蚀性能的影响

研究了搪瓷涂层对Ti-24Al-14Nb-3V抗高温氧化及热腐蚀性能的影响.结果表明,在900℃下,由于搪瓷涂层具有较高的化学稳定性,且和Ti-24Al-14Nb-3V有比较接近的热膨胀系数,大大改善了Ti-24Al-14Nb-3V抗恒温氧化及循环氧化性能.在850℃(Na,K)2SO4中,虽然熔盐中的Na+与搪瓷涂层中的Ca2+进行离子交换引起搪瓷涂层少量减重,但它仍具有优异的抗熔融硫酸盐腐蚀能力.在850℃NaCl+Na2SO4中,搪瓷涂层对Ti-24Al-14Nb-3V具有一定的保护作用,但是由于熔盐中的Na+与搪瓷涂层中的Ca2+进行离子交换,和熔盐中的Cl-对搪瓷涂层的腐蚀作用及对基材的点蚀作用,使其保护作用下降.     

烧结硬化行为对双陶瓷层热障涂层服役寿命的影响

锆酸钆(Gd₂Zr₂O₇,GZO)在其熔点以下具有稳定的相结构,并且热导率较低,是替代氧化钇稳定氧化锆(yttria-stabilized zirconia, YSZ)成为热障涂层(thermal barrier coatings, TBCs)的陶瓷层部分的最有潜力的材料之一。但是,较低的断裂韧性制约着GZO的工程应用。为了实现GZO-TBCs的长寿命服役,制备了YSZ+GZO双陶瓷层TBCs,并通过分析涂层在高温下的结构演变规律来揭示双陶瓷涂层长寿命服役机理。结果表明,相比于单层GZO的TBCs, YSZ+GZO双陶瓷TBCs的热循环寿命提高了12倍。进一步研究GZO涂层在热循环过程中的失效行为,结果表明,GZO涂层在热循环后未发生相变,经1250和1450℃热暴露100 h后,其表观孔隙率分别下降了46.0%和59.8%,硬度则分别提高了79.0%和123.8%,且在热暴露初期变化较快,后期渐渐减缓。观察发现,GZO涂层在高温热暴露过程中层内纵向裂纹、层间未结合区域和球状孔隙等微观缺陷的逐渐愈合,导致涂层致密度提高、...     

TiAl合金表面TiAlCrY/YSZ涂层高温长时间服役性能

TiAl合金具有低密度、高比强度的优异性能,是一种潜在的航空发动机用结构材料。TiAl合金的服役温度范围为700～900℃,在其表面制备高温热防护涂层可以进一步提高服役温度。本研究采用等离子喷涂技术在TiAl合金表面制备了新型TiAlCrY/YSZ涂层,并与传统的NiCrAlY/YSZ热障涂层进行高温长时间服役性能对比研究。结果发现, TiAlCrY/YSZ涂层在1100℃空气环境中服役300 h保持完好,表现出良好的高温性能,而NiCrAlY/YSZ涂层在1100℃的服役寿命不足100 h。显微分析结果表明, TiAlCrY黏结层表面会形成一层连续且致密的TGO,其主要成分为Al2O3,与YSZ涂层的界面兼容性良好。并且TGO在1100℃空气环境中服役300 h后,厚度仍<8μm。以上研究表明,与传统NiCrAlY/YSZ热障涂层相比, TiAlCrY/YSZ更适合作为TiAl合金表面的高温热防护涂层。     

钛合金搪瓷涂层研究现状

钛合金由于具有优异的性能,已被应用于航空航天领域,但高温抗氧化性一直制约着其更广泛的应用。综述了钛合金搪瓷涂层的研究进展,详细介绍了钛合金搪瓷涂层的成分、制备方法和性能,分析了目前钛合金搪瓷涂层存在的与金属基体热膨胀系数不匹配所导致的结合力差、易脱落等问题,展望了搪瓷涂层未来的发展方向。     

空间用低表面能紫外荧光型防爬移涂层性能研究

空间油脂润滑活动件在真空环境下长期服役中易发生爬移流失,严重影响空间活动机构的服役寿命和可靠性.超低表面能防爬移涂层是一种抑制表面油脂润滑剂爬移流失并实现长寿命、高可靠润滑的有效途径.本文对研制的LWFP-YG紫外荧光型防爬移涂层的紫外荧光效应、表面能、真空存储稳定性和真空防爬移性能等进行了研究.结果表明,LWFP-Y...     

搪瓷涂层对316L不锈钢表面润湿性的研究

为进一步降低316L不锈钢在核反应堆中使用过程中氢和氢同位素渗透所导致的危害，欲通过制备致密的与基体结合良好的搪瓷涂层进行保护，介绍了涂层的制备过程。涂层的质量及其保护效应与涂层高温熔体对基体的润湿性能有密切的关系，本试验通过不同方式往搪瓷釉浆中加入一定量的低表面能氧化物A，结果表明涂层高温熔体对不锈钢基体的润湿性能得到不同程度的改善，且作为玻璃组份直接加入比后续磨加的效果要好。     

元素改性铝化物涂层研究进展

铝化物涂层在高温环境中服役时形成Al₂O₃膜,从而有效地提高了部件的抗高温氧化和耐热腐蚀性能,延长了部件服役寿命,因此其成为燃气轮机热端部件的重要热防护涂层。然而,单一铝化物涂层在服役时易出现富铝态的β-NiAl相向贫铝态的γ-Ni₃Al相的相变,使涂层中的Al含量降低,导致涂层难以持续形成致密Al₂O₃膜。对利用元素改性(如Si、Cr、Co、Pt、Pd和稀土)提高铝化物涂层的抗高温氧化和耐热腐蚀性能进行了概述,指出Pt元素能同时促进Al元素氧化成致密的Al₂O₃膜和提高氧化膜的抗剥落能力,对铝化物涂层的高温性能改性效果最好;基于单元素改性效果,发展了多种元素(二元和三元)共改性铝化物涂层,以Pt与阻碍涂层与基体间元素扩散的元素或抑制相变元素的共同改性能更有效提高铝化物涂层的性能;最后,未来改性铝化物涂层的发展趋势可能是Pt与稀土或其他元素更高元共改性(四元或五元)。     

炭/炭复合材料高温抗氧化涂层的研究进展

阐述了近年来国内外炭/炭复合材料高温抗氧化涂层在玻璃、贵金属、陶瓷以及复合涂层等涂层体系方面的新近展,总结了炭/炭复合材料高温抗氧化涂层在已有制备工艺的完善以及新工艺的开发等方面的最新研究成果,结合涂层炭/炭复合材料在航空、航天以及军事领域的应用背景对高温抗氧化涂层的下一步发展趋势进行了展望.指出：目前的研究结果尚达不到严酷环境下的应用要求,炭/炭复合材料高温抗氧化涂层下一阶段将向着长寿命、耐高温、抗冲刷和低成本的方向发展;涂层新工艺的开发和涂层与基体结合研究将是下一步的研究重点;多相复合涂层和梯度陶瓷涂层有望取得在高温冲刷环境下长时间应用的突破性进展.     

铝化物涂层的高温氧化和腐蚀机理研究进展

铝化物涂层被广泛应用于发动机热端部件(如涡轮叶片)的防护,然而在服役过程中,铝化物涂层极易发生高温氧化与热腐蚀,导致失效。针对铝化物涂层在高温环境中服役失效的问题,重点介绍了铝化物涂层的高温氧化与热腐蚀机理、影响铝化物涂层的高温氧化与热腐蚀的因素,以及包括添加Cr、Si、Pt、活性元素等改性元素和进行预氧化处理在内的提升铝化物涂层的抗氧化性与耐腐蚀性能的方法。最后,展望了铝化物涂层高温氧化与热腐蚀研究的未来。     

MCrAlY/搪瓷复合涂层的抗高温氧化及热腐蚀性能

研究了HVOF CoNiCrAlY和HVOF CoNiCrAlY／搪瓷复合涂层在900℃空气中氧化，以及850℃下75％NaCl 25％Na2SO4(质量分数，下同)熔盐中的腐蚀行为。结果表明：CoNiCrAlY涂层的抗热腐蚀能力由于NaCl的加入而受到严重影响，但CoNiCrAlY／搪瓷复合涂层在850℃的75％NaCl 25％Na2SO4中表现出良好的抗热腐蚀能力；在900℃的空气中，搪瓷层不但显著提高了CoNiCrAlY层的抗氧化能力，并且具有良好的粘附性，没有明显的剥落。     

SrAl2O4:Eu2+,Dy3+光致发光搪瓷涂层的制备

稀土Eu^2 激活的铝酸盐发光材料是近年来新发展起来的新型长余辉光致发光材料，由于其发光亮度和发光余辉比传统的硫化物高许多，且无毒，无放射性，因而引起广泛关注，采用高温固相反应法制备了SrAl2O4:Eu^2 ,Dy^3 发光材料，并利用SrAl2O4:Eu^2 ,Dy^3 发光材料，参考普通搪瓷的制备工艺，制得了性能稳定的光致发光搪瓷涂层，余辉时间长达12h以上，这种发光搪瓷涂层可用于制造广告牌，交通标牌和建筑物标识牌等，在许多领域有应用前景。     

有机防护涂层综合加速试验老化动力学模型的建立

为了预测舰船航空飞行器有机防护涂层的服役寿命,模拟了其海洋服役环境:紫外光照射-周期浸润-温度冲击。采用电化学交流阻抗技术进行了综合加速试验,研究有机防护涂层的老化动力学过程,以交流阻抗低频模值为涂层性能的参数,建立了有机防护涂层的老化动力学方程。结果表明:在综合因素加速作用下,有机防护涂层的老化过程可以分为涂层完好、被腐蚀介质渗透、失去防腐蚀作用3个阶段;所建的涂层老化动力学模型有助于确定有机防护涂层的服役寿命和耐久性能,为其使用和维护提供了依据。     

施加氮化钛铝涂层对1Cr11Ni2W2MoV不锈钢力学性能的影响

采用电弧离子镀技术在马氏体热强不锈钢1Cr11Ni2W2MoV样品表面沉积了氮化钛铝涂层，研究了涂层对不锈钢的高温拉伸强度、持久断裂时间以及常温旋转弯曲疲劳寿命的影响。Ti0.7Al0.3N涂层的施加对高温拉伸强度影响不大，高温持久实验表明，Ti0．7Al0．3N涂层显著延长了材料的持久断裂时间；Ti0.7Al0.3N和Ti0．5Al0．5N涂层均使试样的疲劳寿命提高约20％左右；高温持久时间和常温旋转弯曲疲劳寿命的提高与涂层制备过程中高脉冲偏压轰击下不锈钢表面形成的一层结构均匀、组织致密的表面强化层的，以及涂层中的压应力的存在。     

难熔金属表面高温防护涂层抗热震性能研究现状

难熔金属及其合金具有高温强度优异、加工塑性好、耐腐蚀性好等优点,在航空、航天和核工业领域中得到了广泛应用,是一种重要的高温结构材料。但难熔金属及其合金因其自身易氧化的缺点,导致材料在未达到服役温度时就发生严重氧化,从而快速失效。目前,高性能高温防护涂层是保障难熔合金服役性能的关键,然而难熔金属及其合金表面高温防护涂层的实际服役工况非常苛刻,往往伴随着强热震,是导致涂层失效的重要原因。因此,难熔金属表面高温防护涂层在具备优异恒温抗氧化性能的前提下,还需具备良好的抗热震性能。综述了难熔金属表面高温防护涂层的热震失效机制,讨论了影响涂层抗热震性能的关键参数;阐述了难熔金属表面硅化物、金属和复合涂层3类主要涂层体系抗热震性能的研究现状,重点回顾了优化涂层结构、添加陶瓷颗粒以及设计复合涂层等提高涂层抗热震性能的方法及其改善效果;最后,从降低涂层与基体间的热膨胀系数失配度、改善基体/涂层界面结合性能以及设计复合梯度涂层3个方面展望了未来难熔金属高温防护涂层的发展方向。     

TiAl基金属间化合物表面涂层研究进展

TiAl合金具有优异的高温力学性能,可以作为Ni基高温合金的轻量化替代材料,但氧化和磨损等行为限制了TiAl合金的高温服役时间,不利于工业化应用。通过在TiAl合金表面沉积涂层,可以使材料兼具基体的力学性能和涂层材料的表面性能,以提高TiAl合金适应不同服役环境的能力,进而拓展其应用范围。列举了TiAl合金使用的涂层材料应具有的性质;介绍了常见涂层的制备方法;以涂层成分分类,分别总结了不同涂层体系的研究现状,并展望了制备工艺和涂层性能的发展趋势。     

高温长寿命C／C防氧化复合梯度涂层的研究

提出了一种高温长寿命Ｃ／Ｃ防氧化复合梯度涂层，并指出了制备这一复合梯度涂层的工艺途径，同时实验研究了复合涂层中各单一涂层的防氧化作用及作用效果。实验结果表明，按照这种涂层和工艺制备的Ｃ／Ｃ防氧化涂层可以在１６００℃工作１６８个小时以上。