超音速等离子喷涂制备非对称型La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ透氧膜的性能

采用超音速等离子喷涂方法制备出了La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)(LSCF-6428)非对称型透氧膜。利用双聚焦离子束、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪等手段观测膜层微观结构和物相成分,重点考察膜层高温结构稳定性和抗CO_2腐蚀性能。采用四探针法测电导率比较SAPS膜和传统烧结膜的电子传导性能。结果表明,SAPS膜结构致密程度较高,膜层内部富含纳米晶粒,并呈现"微纳晶-纳米晶-超细纳米晶"顺序叠加结构。膜经历850℃,30次热循环测试和25 h持续加热测试后仍维持较高的致密度,表现出较好的结构稳定性。膜层在静态CO_2气氛下,500℃时即开始相分解,且随着温度升高,相分解加速,到900℃时相分解快速完成并终止。相比之下,膜层在950℃,CO_2吹扫气氛下相分解速率明显减慢,在经历2h加热后仅发生轻微分解。四探针法测得SAPS膜常温电导率达到0. 28 (Ω·cm)~(-1),高出烧结膜一个数量级。进一步研究表明,SAPS膜晶格发生膨胀,引发膜层内部极化子尺寸增大,有助于内部电子的迁移。     

一步法合成La0.4Sr0.6Co0.2Fe0.7Nb0.1O3-δ-Ce0.8Gd0.2O2-δ对称电极应用于SOFC性能研究

一步法合成La_0.4Sr_0.6Co_0.2Fe_0.7Nb_0.1O_3-δ-Ce_0.8Gd_0.2O_2-δ(LSCFN-CGO)混合电导对称电极,并采用La_0.8Sr_0.2Ga_0.83Mg_0.17O_3-δ(LSGM)作为电解质制备了结构为LSCFN-CGO‖_LSGM‖LSCFN-CGO的对称电池。分别使用X射线衍射(XRD)仪和扫描电子显微镜(SEM)对LSCFN-CGO粉体物相及电极微观结构进行分析。一步法制得的LSCFN-CGO电极粉体为纯相,LSCFN钙钛矿相与CGO萤石相具备极好的化学相容性,且烧结得到了良好微观结构的对称电极。采用H₂(3%H₂O)、C₃H₈(3%H₂O)为燃料气测试电池性能,850℃电池最大功率密度可分别达980和869mW/cm²。稳定性测试在C₃H₈(3%H₂O)气氛中0.3 A/cm²的恒流放电条件下进行,全程共420 h,衰减较小,期间进行8次电极氧化还原循环,对称电极具有理想的碳基燃料下氧化还原再生能力。结果表明,采用一步法合成混合电导电极是一种简便、优化的电极制备方法,具有广阔的应用前景。     

La0.4Sr0.6Co0.7Fe0.2Nb0.1O3- δ -Gd0.2Ce0.8O2- δ 应用于可逆固体氧化物电池对称电极

为制备一种高催化性的对称型固体氧化物电池电极,采用一步法合成了La_0.4Sr_0.6Co_0.7Fe_0.2Nb_0.1O_3-δ-Gd_0.2Ce_0.8O_2-δ（LSCFN-GDC）。以LSCFN-GDC为电池阳极和阴极,La_0.8Sr_0.2Ga_0.83Mg_0.17O_3-δ（LSGM）为电解质,采用流延和丝网印刷工艺制备了结构为LSCFN-GDC||LSGM||LSCFN-GDC的电解质支撑型固体氧化物电池。分别采用固体氧化物燃料电池（SOFC）及固体氧化物电解池（SOEC）2种模式对对称电池性能进行了测试。在850 ℃测试温度下,分别采用湿H₂（3% H₂O）、H₂（0.01% H₂S）、CH₄和C₃H₈为燃料气,电池最大功率密度分别为1.036、0.996、0.479和0.952 W/cm²,电解H₂（50% H₂O）时,1.3 V电解电压下电池电流密度为0.943 A/cm²。LSCFN-GDC具有良好的耐积碳、抗硫和氧化还原稳定性能,能够在湿H₂（0.01% H₂S）、CH₄、H₂（3% H₂O）及H₂（50% H₂O）环境中稳定运行700 h。实验结果表明,一步合成法是一种简便而优化的电极制备方法,LSCFN-GDC||LSGM||LSCFN-GDC固体氧化物电池（SOC）具有广阔的应用前景。     

超音速等离子喷涂工艺参数对 Cr2O3涂层硬度的影响

目的研究影响超音速等离子喷涂Cr2O3涂层硬度的主要因素,制备出高硬度涂层。方法首先采用单变量法研究超音速等离子生成气体压力(空气压力)和喷涂距离对涂层显微结构的影响,然后采用正交试验研究喷涂电流、空气压力、喷涂距离对Cr2O3涂层硬度的影响。结果工艺参数对Cr2O3涂层硬度影响的主次顺序为:空气压力>喷涂电流>喷涂距离。结论获得高硬度涂层的最佳工艺参数组合为:空气压力0.4 MPa,喷涂电流270 A,喷涂距离200 mm。在该工艺条件下获得的涂层致密、均匀,孔隙率小。     

等离子喷涂CeO2-Y2O3稳定ZrO2陶瓷涂层耐高温铁水热震研究

采用等离子喷涂方法在304不锈钢表面制备NiCoCrAlY2O3/(ZrO2+25 %CeO2+3 %Y2O3)耐高温涂层,模拟铸造模具表面的工作环境,涂层在1350 ℃铁水液中加热热震和在炉中大气环境下加热热震后,对涂层组织结构和物相变化进行了对比研究.结果表明:涂层在铁水中热震后,涂层内部的大量裂纹交联在一起,在陶瓷层与粘结层界面靠近陶瓷层一侧出现尺寸近10 μm宽的裂纹,陶瓷层中的部分四方相向单斜相和立方相转变,铁水中部分元素与陶瓷元素发生了扩散并生产新相.     

喷涂功率对等离子喷涂Al2O3-13%TiO2涂层的影响研究

采用等离子热喷涂技术以3种工艺参数在Q235钢基体上制备了Al2O3-13%Ti O2涂层。分别采用X射线衍射仪(XRD)、超三维景深设备(VHX-1000)、扫描电镜(SEM)和Image-Pro Plus软件对以不同功率获得的涂层的相组成、表面微观形貌、组织结构和孔隙率进行了分析。结果表明,随着喷涂功率的增大,涂层中α-Al2O3相向γ-Al2O3相的转变逐渐增多。此外,涂层的孔隙率由1.6%降低到0.38%;涂层表面微裂纹有减少的趋势。     

常压和低压环境下反应等离子喷涂Al/Fe2O3复合材料的合成机理(英文)

反应等离子喷涂(RPS)技术被广泛用于制备不同使用需求的高性能涂层材料。基于经典的铝热反应原理,采用反应等离子喷涂技术分别在近常压和低压环境下制备了Al-Fe₂O₃涂层,通过XRD、SEM和EDS等分析方法对所制备涂层的相组成和显微结构进行了表征。阐明了Al和Fe₂O₃在加热和反应等离子喷涂过程中的反应机理。DTA分析结果表明,氩气氛下长时间热处理产物主要为Fe、Al₂O₃和FeAl相。然而,在等离子喷涂过程中,低氧分压环境导致中间产物FeAl₂O₄铁尖晶石相的生成,由于近常压等离子喷涂过程的冷却速度极快,该相可以保留在最终涂层结构中。而低压反应等离子喷涂等离子体射流飞行距离长,还原性气氛和较长的反应时间将其进一步还原为FeAl相。     

等离子喷涂Al2O3-13%TiO2涂层的海水腐蚀磨损性能

基于等离子喷涂技术构筑了高耐磨、耐蚀的Al2O313%TiO2涂层（AT13涂层）,利用Rtec磨蚀试验机研究AT13涂层在干摩擦、去离子水和人工海水介质中的摩擦磨损性能,并利用电化学工作站分析了涂层在静态腐蚀和滑动磨损中的开路电位和极化曲线的变化,探讨了AT13涂层的腐蚀磨损机理。结果表明：热喷涂AT13涂层由αAl2O3、γAl2O3、金红石型TiO2和Al2TiO5相组成,其中富Ti相呈条带状分布于富Al基体中;AT13涂层在海水工况具有较好的润滑性,与干摩擦相比,其摩擦因数减小了0.15,且具有较好的稳定性;在3种工况下,AT13涂层都具有优异的耐磨损性能,海水润滑条件下,AT13涂层具有最小的磨损率,且随载荷的增加而减小;磨损过程加重了海水对涂层的腐蚀,但影响较小。     

等离子喷涂Al2O3/TiO2纳米陶瓷复合涂层的耐蚀性能研究

采用中性盐雾试验(NSST)研究了等离子喷涂Al2O3/TiO2纳米陶瓷复合涂层的耐腐蚀性能。结果表明,喷涂功率和TiO2含量对纳米陶瓷复合涂层的耐蚀性能均有显著的影响,且耐蚀性能随喷涂功率的升高而先升高后降低,但却随着TiO2含量的升高而升高。     

等离子喷涂La2Zr2O7热障涂层高温烧结的硬化行为

热障涂层在高温服役过程中发生烧结和硬化,是引发涂层开裂和剥离失效的主要因素,因此掌握涂层烧结规律是进行涂层设计制备、寿命预测和工艺优化的前提。 文中采用等离子喷涂技术制备 La₂ Zr₂ O₇热障涂层,在 1250 ℃ 条件下进行涂层高温热暴露试验,表征了涂层高温烧结过程中力学性能的变化规律,从孔隙结构的角度揭示了涂层高温烧结硬化机理。 研究结果表明,喷涂态 La₂ Zr₂ O₇ 涂层为典型的层状结构,硬度为(405±20) HV_0.3 ,高温热暴露后涂层呈现先快后慢的硬化趋势,热暴露 200 h 后涂层硬度提高了 80%。 涂层结构分析表明,涂层物相保持不变,但涂层孔隙率呈现出先快后慢的下降规律。 坐标轴变换处理后发现,硬度和孔隙率均呈现以 10 h 为临界的双阶段特性。 通过对涂层孔隙结构的高温准原位观察,发现涂层孔隙初期多点桥接超快愈合、后期以边界推进方式缓慢烧结的双阶段烧结现象, 从而揭示了 La₂ Zr₂ O₇ 热障涂层分阶段硬化的烧结机理,从而为发展抗烧结高性能热障涂层提供了新的理论依据。     

等离子喷涂纳米Al2O3/TiO2陶瓷复合涂层高温氧化和热震性能研究

采用等离子喷涂设备在H13热作模具钢表面制备含有不同质量分数TiO2的Al2O3纳米陶瓷复合涂层。采用X射线衍射仪(XRD)、高温氧化试验、热震试验等手段研究等离子喷涂纳米涂层的相组成及其性能。结果表明,等离子喷涂使α-Al2O3转变为亚稳态的γ-Al2O3相,喷涂后涂层中Al2O3由α-Al2O3相和γ-Al2O3相组成,TiO2仍以金红石相存在。纳米AT20涂层比其他涂层具有更好的抗氧化性能;与其他涂层相比,纳米AT13涂层具有最佳的抗热震性能。     

耐热钢表面等离子喷涂NiCrAlY＋(ZrO2＋Y2O3)热障涂层性能研究

利用等离子喷涂法在耐热钢1Cr18Ni9Ti基体表面喷涂NiCrAlY＋（ZrO2＋Y2O3）陶瓷热障涂层，并进行高温隔热性能试验，用XRD、SEM检测了试样的金相组织、结构及形貌，结果表明，陶瓷热障涂层与1Cr18Ni9Ti基体结合紧密；表面陶瓷层经高温氧化后处理后其硬度显著增高；进行850℃高温隔热性能试验，1Cr18Ni9Ti表面热障涂层隔热能力显著提高，达75℃。     

Investigation on the low-frequency mechanical properties of La0.6Sr0.4Co1−xFexO3−δ materials

The low-frequency mechanical properties of La_0.6Sr_0.4Co_1−xFe_xO_3−δ (0 ≤ x ≤ 0.8) materials have been measured using a computer-controlled pendulum. For undoped sample, five internal friction peaks (P0, P1, P2, P3 and P4) were observed. However, with the Fe doping, only two peaks (P3 and P4) were found at high temperature. The peaks of P0 and P1 have the feature of phase transition-induced internal friction, while the peaks of P2, P3 and P4 are the relaxation-type. From the analysis, it is suggested that the peak of P0 is due to the phase separation and the peak of P1 is related to the ferromagnetic (FM)-paramagnetic (PM) phase transition. For the peaks of P2, P3 and P4, they were associated with the motion of domain walls. The formation of this kind of domain structure is a consequence of a transformation from the paraelastic cubic phase to ferroelastic rhombohedral phase.