燃气舵表面 ZrO 2涂层热结构耦合分析

基于流体计算软件FLUENT和有限元分析软件ANSYS对燃气舵表面ZrO2涂层进行了热结构耦合的分析,主要对不同厚度（0.5 mm,1.0 mm和1.5 mm） ZrO2涂层表面的瞬态温度及其引起的相变和热应力进行了研究。结果表明,ZrO2涂层的厚度增加后应力值增大导致超过其屈服强度以及ZrO2涂层温度达到相变温度引发相变是其失效的主要原因;燃气舵的失效与ZrO2涂层的失效密切相关。计算结果对探究“消熔舵”技术中ZrO2涂层及燃气舵的失效行为有一定的指导意义。     

纳米ZrO_2热障涂层隔热性能研究

为了研究纳米ZrO2热障涂层的隔热性能,设计了涂层结构并采用有限元分析软件分别对普通试样和纳米ZrO2热障涂层试样模型的温度场进行了计算。结果表明,纳米ZrO2热障涂层有着良好的隔热性能,热源温度越高涂层隔热效果越显著。在1000℃热源下,设计的纳米ZrO2热障涂层的最大隔热温度为250℃,平衡状态下隔热温度为71℃。采用大气等离子喷涂方法制备了计算模型中设计的涂层试样,并对试样进行了隔热试验。计算结果与试验结果一致。     

等离子喷涂 ZrO2基纳米涂层研究进展

ZrO2基纳米涂层具有低的气孔率、高的硬度和结合强度值,具有较低的热导率和较好的抗热冲击能力,且工艺成本低于电子束物理气相沉积,具有良好的应用前景;综述了近年来国内外纳米 ZrO2基陶瓷涂层的制备工艺方法,主要包括纳米粉体等离子喷涂工艺、液相等离子喷涂工艺以及等离子喷涂－物理气相沉积工艺等,综述了涂层稳定掺杂剂研究现状以及涂层后处理工艺等研究进展,对研究和应用前景进行了展望。     

热震试验中的纳米5YSZ和8YSZ涂层衍射峰变化

用大气等离子喷涂制备纳米ZrO2-5%Y2O3(5YSZ)和ZrO2-8%Y2O3(8YSZ)热障涂层,用X射线衍射分析涂层晶面峰位偏移和残余应力,对比5YSZ和8YSZ涂层的(111)晶面峰位变化,计算(111)晶面残余应力。结果表明:涂层热震一定次数各晶面峰位向低角度方向偏移,存在残余压应力。随热震次数增加,峰位偏移加大,晶面残余压应力不断累积,直到出现裂纹后不再累积。热震过程5 YSZ涂层晶面残余应力比8YSZ小,5 YSZ涂层比8YSZ热循环性能更好。     

ZrO_2添加量对Al_2O_3/ZrO_2复相陶瓷性能的影响

为提高陶瓷模具的使用寿命,以工业级Al2O3和ZrO2为主要原料,探讨ZrO2添加量对Al2O3/ZrO2复相陶瓷材料的力学性能、耐磨性能及显微结构的影响。结果表明:当ZrO2的质量分数为20%以内时,随着ZrO2含量的增加,Al2O3/ZrO2复相陶瓷的弯曲强度和断裂韧性逐渐提高,硬度逐渐降低;当ZrO2的质量分数为15%,由其制成的陶瓷模具耐磨性能最佳,并且ZrO2晶粒均匀地分散在Al2O3基体中,材料具有更加均匀致密的显微结构,这一结构决定了Al2O3/ZrO2复相陶瓷具有比纯Al2O3陶瓷更优异的力学性能,进而提高了陶瓷模具的耐磨性。     

高温防护涂层对燃气舵瞬态绕流场影响的模拟研究

采用流体计算软件Fluent研究了等离子体喷涂不同厚度的Zr O2涂层和W涂层对燃气舵瞬态绕流压力场和速度场的影响。结果表明,燃气舵前缘为激波最强烈位置,此处压力值达到最大,但速度值降至最低。燃气流受燃气舵形状的扰动在其前缘边缘和后缘处形成膨胀波,压力大幅突降,速度显著增大。为了提高燃气舵抵抗激波能力,需增加Zr O2涂层和W涂层厚度,但膨胀波强度有所增强。计算结果对探究添加等离子体喷涂涂层后燃气舵的防护有一定意义。     

椭球形陶瓷颗粒增强镍基合金复合涂层热膨胀系数预报

陶瓷颗粒增强镍基合金复合涂层在各种高温环境下被大量应用,因此关于此类材料的线热膨胀系数预报与研究是十分重要的。研究把涂层简化为三相模型,碳化铬陶瓷粒子和基体壳简化为椭球形二相胞元,用Eshelby-Mori-Tanaka法研究了二相胞元的热失配等效本征应变和平均应变,根据平均应变算出了二相胞元的线膨胀系数,结果表明,二相胞元为横观各向同性,具有2个独立的热膨胀常数。据二相胞元方位的随机性,由应力应变换轴公式和物理方程确定了复合涂层的平均应变,进而得到复合涂层的热膨胀系数。     

新型高能量密度炸药ICM-101的热膨胀特性

炸药晶体在热刺激作用下的热膨胀特性是导致混合炸药应力增加及长贮时结构损伤的重要原因之一,采用原位X-射线粉末衍射技术研究了[2,2'?联(1,3,4?噁二唑)]?5,5'?二乙酰胺(ICM?101)的热膨胀特性,基于Rietveld全谱拟合结构精修原理,获得了ICM?101的热膨胀系数.结果表明,ICM?101在热场作用下表现出明显的可逆各向异性热膨胀,在30～170℃温度范围内晶胞参数a、b、c轴和体积V的热膨胀系数分别为9.19×10-5,-9.22×10-6,5.21×10-5℃-1和13.8×10-5℃-1,其中b轴表现出负膨胀特性.基于分子光谱技术结合理论计算方法,对ICM?101在不同温度下晶胞堆积结构及其与热膨胀特性的关联展开研究,认为热刺激下ICM?101分子的四元环结构发生压缩变形使晶胞沿着b轴方向被压缩是导致晶胞在b轴呈现线性负膨胀的重要原因,同时与其它炸药晶体热膨胀特性对比,分析了晶胞堆积对炸药晶体结构热稳定性的影响.具有较强氢键作用的层状堆积结构的炸药晶体的热膨胀各向异性更明显,其中当分子与分子间的相对夹角大于100°时,层内氢键网络对层间作用影响不大,反之,则会对a、b、c轴方向产生影响,限制其热膨胀.     

硝基胍晶体各向异性热膨胀（英文）

利用原位粉末X射线衍射法和原位红外光谱法研究了硝基胍(NQ)晶体的热膨胀。结果表明,在30~160℃内硝基胍a-、b-、c-轴的平均膨胀系数分别12.9×10~(-6),~(-1) 0.1×10-6℃~(-1) 和145.5×10~(-6)℃~(-1) ,显示NQ晶体热膨胀呈明显各向异性,且b轴呈负膨胀。NQ的各向异性热膨胀由其各向异性分子间作用引起。随温度升高NQ分子间氢键减弱,分子间距离增大,减少了NQ分子沿b轴的空间位阻,从而在分子间作用力下沿b轴收缩,导致了负膨胀。该结果有助于理解炸药分子堆积对其物理性能的影响。     

CeO2对PbO2-CeO2-ZrO2阳极材料的影响

为获得一种新型三价铬镀铬阳极材料,用复合电沉积法制备PbO2-CeO2-ZrO2惰性阳极材料,利用扫描电镜和能谱研究阳极材料的微观形貌和元素含量;采用电化学测试方法研究阳极材料的沉积机理、耐蚀性和催化活性。结果表明:PbO2的沉积符合Johnson机理,整个沉积过程非常稳定;CeO2的加入可以细化晶粒,促进ZrO2的沉积,添加16 g/L CeO2制备的阳极材料晶粒细小,结构致密,ZrO2含量最高,耐蚀性好,催化活性高。     

功能梯度热障涂层热负荷下的有限元分析

针对ＺｒＯ２－ＮｉＣｒＡｌ材料体系制备的功能梯度热障涂层，采用有限元方法研究了在热负荷下的残余应力，隔热工作应力和循环状态下的瞬态温度和瞬态热应力，为该材料体系在制备和使用过程中的性能评价，破坏机理的分析等提供重要的理论依据。     

莫来石氧化锆－钛酸铝复相陶瓷的抗热震性

莫来石具有低的热膨胀系数，氧化锆增韧的ＺＴＭ复相陶瓷材料，因其高的力学性能和低的热膨胀系数而在高温条件下显示出较低的热应力，因而得到广泛的应用。文中通过在该复相陶瓷中引入热膨胀系数更低的钛酸铝（Ａｌ２ＴｉＯ５）组分，探讨其热学行为，以改善其抗热震性的目的。     

铝合金表面激光熔敷耐热涂层工艺研究

采用激光熔敷方法在铝合金表面制备一层金属陶瓷耐热涂层。借助金相显微镜,扫描电镜能谱等方法,研究在不同激光工艺参数下熔敷层的界面和表面;对比不同激光输入能量时涂层稀释率的变化;不同成分激光熔敷层的组织形态及成分分布。结果表明:激光熔敷层显微组织为垂直界面方向的树枝晶;激光熔敷金属陶瓷粉末时,氧化锆陶瓷含量在涂层中呈梯度分布,而未呈现分层现象。     

热处理对Fe-W-ZrO2纳米复合镀层结构和性能的影响

采用复合电沉积方法,在碳钢表面制备质量分数为Fe38.3%、W52.7%、ZrO29%的Fe-W-ZrO2纳米复合镀层,研究热处理对镀层结构和性能的影响。结果表明,镀态下Fe-W-ZrO2纳米复合镀层内部结构致密无裂纹,呈明显非晶态结构特征,具有较高的硬度和耐磨性;复合镀层经500℃热处理后开始晶化,随温度升高,镀层晶化析出α-Fe相,硬度、耐磨性继续提高;700℃时复合镀层晶化完成,M6C型复合碳化物Fe3W3C析出,与α-Fe相两相并存,镀层硬度、耐磨性急剧增大,到800℃时,Fe3W3C硬质相逐渐成为主相,硬度达到最高点1270HV,耐磨性是镀态下的5～7倍;而且纳米微粒ZrO2的引入不会在Fe-W非晶合金镀层中形成新相,在适当的热处理下能有效提高Fe-W-ZrO2纳米颗粒复合镀层的硬度、耐磨性。     

坡缕石对三元硼化物陶瓷涂层磨损的影响

三元硼化物陶瓷涂层由于其硬度高、耐磨性好、热膨胀系数与Fe相近,是良好的钢基耐磨涂层。坡缕石由于其化学组成和独特的晶体结构,是减摩材料的良好选择。将占骨料总质量分数1%、2%、3%的坡缕石添加到三元硼化物陶瓷涂层中,对比涂层之间耐磨性变化。结果表明:坡缕石的添加虽然对涂层结合强度无太大影响,但是提高了涂层的耐磨性和减摩性,且含2%坡缕石涂层耐磨性提高最多。     

等离子喷涂过程中飞行颗粒熔化状态的数值仿真

利用数值仿真方法,针对2r02陶瓷颗粒,分析讨论了等离子喷涂过程中飞行颗粒的表面温度变化过程,以及不同直径颗粒内部的受热状态、温度梯度变化以及相变过程。并在此基础上,进一步对喷涂距离进行了分析,确定了在何种情况下,才能达到理想的喷涂效果。研究方法与结果对于实际的喷涂工艺生产具有指导意义。     

等离子喷涂纳米Al2O3-130%TiO2涂层热学特性研究

采用大气等离子喷涂技术制备常规和纳米Al2O3-13%TiO2涂层,并利用XRD、SEM、TEM对其显微结构进行观察分析。通过热震试验和火焰喷烧试验,研究两种涂层的热冲击性能。结果表明:相同试验条件下纳米Al2O3-13%TiO2涂层的热震失效循环次数明显高于常规涂层,且热震温度越高表现越明显;Al2O3-13%TiO2陶瓷涂层可以显著提高钢板的抗火焰烧蚀能力,且纳米涂层具有更长抗烧蚀时间。     

ZrO_2-MoSi_2复合材料及性能研究

采用热压法制备ＺｒＯ２－ＭｏＳｉ２复合材料。结果表明：复合材料的密度、抗弯强度、断裂韧性受第二相粒子ＺｒＯ２含量的影响；在合理的工艺条件下，复合材料的抗弯强度和断裂韧性较基体ＭｏＳｉ２约可提高１～２倍，分别达到５５０ＭＰａ，９．１ＭＰａ·ｍ１／２。研究认为，材料性能提高的主要原因在于ＺｒＯ２相变增韧及复合材料中存在的残余应力。