飞秒激光加工功率对热障涂层微观组织的影响

针对飞秒激光加工镍基高温合金叶片气膜孔时,功率对气膜孔内壁质量影响的问题进行了研究。利用EBSD表征技术,研究了制备功率为4、10和16 W的气膜孔截面的微观组织结构。结果表明:经飞秒激光处理后,热障涂层气膜边界区域的晶体结构发生明显变化;不同功率的飞秒激光对陶瓷涂层结构的影响范围存在差异,因此制备的气膜孔边界质量也存在较大差异,其中功率为10 W的飞秒激光制备的气膜孔边界质量最佳。本研究结果对于指导飞秒激光加工工艺对材料微观组织影响具有重要意义。     

等离子喷涂-物理气相沉积涡轮叶片7YSZ热障涂层

以纳米团聚的氧化钇稳定氧化锆(7YSZ)粉末为原料,通过等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)技术在涂覆有NiCoCrAlY粘结层涡轮叶片表面制备了羽毛柱状热障涂层,对不同部位涂层的微观结构进行表征.结果表明:PS-PVD技术在涡轮叶片上不同部位制备的热障涂层结构相同,能够在非视线沉积区域的叶缘板表面获得典型的PS-PVD热障涂层结构.涂层沉积过程中,涡轮叶片构型对涂层沉积效率有明显影响,当喷枪垂直叶片旋转轴时,涂层在远离叶片旋转轴区域的厚度较低,原因在于凹型曲面对反射粒子具有汇聚作用而凸型曲面对粒子具有分散作用,两种因素结合可预测复杂构型叶片表面的涂层厚度分布规律.PS-PVD技术制备的热障涂层具有良好的抗热震性能,采用涂层表面镀铝改性工艺能减缓循环热应力造成的涂层失效.     

等离子喷涂热障涂层失效机理的研究

对等离子喷涂热障涂层热震失效和高温氧化失效机理进行了研究。结果表明，热障涂层具有良好的抗热震性；ZrO2与基体间热膨胀系数的差异所产生的热应力是热震失效的主要原因；在NiCrAlY与ZrO2的界面生成氧化物是高温氧化失效的主要原因。     

等离子喷涂热障涂层失效机理的研究

对等离子喷涂热障涂层热震失效和高温氧化失效机理进行了研究.结果表明,热障涂层具有良好的抗热震性;ZrO2与基体间热膨胀系数的差异所产生的热应力是热震失效的主要原因;在NiCrY与ZrO2的界面生成氧化物是高温氧化失效的主要原因.     

PS-PVD制备YSZ热障涂层抗熔盐腐蚀研究

为提高舰船燃气轮机上热障涂在海洋环境中层的工作寿命,研究了新型热障涂层在模拟海洋环境下的腐蚀性能。采用等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)技术,在已喷涂粘结层(NiCoCrAlY)的DZ40M高温合金基体上制备7YSZ陶瓷层,然后用Na₂SO₄(质量分数45%)+V₂O₅(质量分数55%)混合熔盐在1 050℃下对涂层进行腐蚀实验。利用场发射-扫描电镜、X射线衍射仪、能谱仪对涂层表面和截面的组织结构及1 050℃高温熔盐腐蚀后涂层的物相组织和熔盐渗透深度进行了分析。研究结果表明,硫酸盐与钒酸盐的混合盐对涂层中的TGO层破坏显著,t′-ZrO₂相变与TGO的生长是导致涂层脱落的主要原因。     

燃气热冲击下7YSZ热障涂层的阻抗谱特征

在1250℃的燃气热冲击条件下,测试了等离子喷涂7YSZ热障涂层的抗热震性能,并采用交流阻抗技术测量了7YSZ热障涂层的阻抗谱特征.结果表明:随着热冲击循环次数增加,7YSZ热障涂层内热生长氧化物不断生长变厚,阻抗谱中频阶段的响应表现的愈加显著;同时YSZ晶界电阻值增加,电容值下降,表明YSZ内微裂纹发生了生长和扩展.     

ZrO2/莫来石热障涂层热冲击性能计算机模拟

为确定ZrO_2/莫来石热障涂层的单层最佳厚度,采用有限元技术研究单层厚度对ZrO_2/莫来石热障涂层热冲击应力的影响。结果表明,莫来石层厚度为0.25mm时,涂层表面及ZrO_2/莫来石界面处具有最大热应力,而其他厚度时涂层内部热应力受莫来石层厚度影响不明显。当ZrO_2层厚度为0.3mm时,ZrO_2/莫来石涂层中的热应力在整个横向距离范围内保持稳定,而其他情况下涂层中的热应力则与ZrO_2层厚度成正比。涂层表面处的径向热应力大于ZrO_2/莫来石界面处的对应值。     

氧化铝封孔对大气等离子喷涂热障涂层抗高温氧化性能的影响

为了减少氧气在大气等离子喷涂热障涂层（TBC）中的渗透通道,进而提高涂层抗高温氧化性能。采用溶胶凝-胶法制备Al2O3封孔剂,通过1100 ℃高温氧化试验,研究封孔作用对陶瓷层中氧气传输、TBC微观形貌以及热生长氧化物（TGO）生长行为的影响规律,阐明封孔对提高TBC抗高温氧化性能的作用机理。结果表明:Al2O3封孔有效阻碍了陶瓷层氧气的渗透,降低了TBC的氧化速率。直至氧化100 h,通过封孔的TBC始终具有更小的TGO厚度与氧化增重,而且抛物线氧化速率（Kp）相比传统TBC下降了14.99 %。     

亚微米Gd-Sc-YSZ空心球粉常温电泳沉积于高温合金表面制备热障涂层

以自制的粒度0.3μm左右的Gd-Sc-YSZ化合物空心球陶瓷粉和粒度50μm左右的商业YSZ实心球陶瓷粉为原料,在乙酰丙酮溶液中于室温将两种陶瓷粉分别通过电泳沉积在直径30 mm、厚10mm的GH4169高温合金材料圆柱体其中一个水平端面.在电泳电压180~210V、电极间距20mm、电泳时间5min的条件下,通过电泳沉积制得Gd-Sc-YSZ陶瓷涂层质量约为0.1844g,涂层平均厚度约为0.211mm.在陶瓷涂层表面再涂覆一层Si-Al-O高温陶瓷胶,经干燥和低温烧结制得热障涂层.用自制的涂层隔热测温装置,测试涂层的隔热性能.在炉内热源温度为1040℃的条件下,用此测温装置测得YSZ和Gd-Sc-YSZ两个涂层的隔热温度分别为102,122℃,并且两种涂层的隔热温度都随外界热源温度的升高而增加.     

热障涂层失效行为及长寿命设计研究现状

热障涂层可在航机/燃机热端部件表面起到隔热、保护基体的作用,在服役过程中除隔热性能外,服役寿命也是评价热障涂层性能的一个重要特征,影响热障涂层寿命的因素多且复杂.论文综述了导致热障涂层失效、影响涂层寿命的主要因素,包括粘结层表面热生长氧化物生长、陶瓷层高温热暴露后相变和烧结等,并进一步介绍了提高热障涂层寿命的涂层设计研究进展.从粘结层抗氧化、抗烧结陶瓷层、柱状结构陶瓷层、双陶瓷层四个方面,介绍了基于结构设计提高热障涂层寿命的方法.采用粘结层预氧化处理的方法提高粘结层的抗氧化性能,通过等隔热功能层级结构设计双陶瓷层结构涂层实现长寿命减厚设计,均有效地提高涂层的热循环寿命.     

金属表面有机防腐涂层研究进展

环氧涂层是一种重要的有机涂层,因其优异的绝缘特性和粘附力,被广泛应用于金属构件的腐蚀防护中。为了提高有机涂层的耐蚀性能,通过添加填料对其进行改性。根据金属表面有机涂层的防护机理将其分为物理屏障涂层、自修复涂层,以及兼具物理阻隔作用和自修复性的双功能涂层,并且对其发展现状进行了总结,详细阐述了每类涂层的防护机制、研究进展及优劣势,最后指出研发双功能环氧涂层是大幅度提升涂层服役寿命的潜在途径,也是防腐涂层未来的发展趋势和前沿课题。     

后处理对爆轰纳米金刚石表面官能团的影响

分别在高锰酸钾与浓硫酸的混合溶液、空气、氢气、真空以及氩气中对爆轰纳米金刚石进行后处理,研究了后处理方法对其表面官能团的影响。采用X射线衍射仪、高分辨透射电子显微镜、傅立叶变换红外光谱仪和差示扫描量热仪对后处理前后纳米金刚石的微观结构、性能和表面状态进行了研究。结果表明:纳米金刚石颗粒形状为球形或椭球形,平均粒径约为5 nm,在空气中的起始氧化温度约为550℃,在氢气、真空和氩气中的石墨化温度分别约为284℃、1 146℃和1 184℃。纳米金刚石在后处理前表面含有大量的官能团,如—OH、—CH₃、—CH₂、CO₂、—CO、—COOH和—C—O—C等。在氢气中对纳米金刚石进行处理,可使部分官能团从表面解吸而由氢取代,悬键与氢结合可有效防止二次吸附,是去除爆轰纳米金刚石表面官能团的低成本、高效方法。     

物理气相沉积高熵合金涂层/薄膜性能研究进展

高熵合金多主元素混合会导致高混合熵、严重的晶格畸变、缓慢扩散效应及鸡尾酒效应等,因此表现出迥异的特性,如具有优异的力学性能、热稳定性、耐蚀性、耐磨性、抗氧化性、抗压强度等。将高熵合金的设计理念同表面涂层/薄膜技术相结合制备高熵合金涂层/薄膜,这种薄膜通常展现出同块体高熵合金的相似性能,甚至优于块体高熵合金,在诸多领域具有巨大的应用潜力。重点总结了典型高熵合金涂层/薄膜的的硬度、弹性模量、热稳定性、耐腐蚀性能及耐磨性能的研究进展,并展现了提高高熵合金涂层/薄膜的性能方法及其机理,最后对高熵合金涂层/薄膜的光能吸收涂层、辐射耐受性、生物腐蚀、电子、耐磨性等未来发展方向进行了一定的展望。     

真空热处理对钛合金基体/NiCrAlY涂层组织结构及元素扩散行为的影响

采用电弧离子镀(AIP)技术在钛合金基体表面沉积制备了NiCrAlY涂层。通过SEM与能谱分析、XRD分析研究了真空热处理钛合金基体/NiCrAlY涂层界面显微组织的变化和元素扩散行为。结果表明: 从650 ℃开始, NiCrAlY涂层和钛合金基体就有明显的界面反应, 随着温度的升高, 界面分层并加厚, 同时出现Kirkendall空位带, 导致涂层退化。NiCrAlY涂层在650 ℃真空热处理后发现析出γ'-Ni₃Al相, 在1 050 ℃时发现只有CrTi₄相。在750 ℃温度下主要发生了Ti, Ni元素的扩散, Cr元素在870 ℃开始扩散并参与界面反应, 当温度升高到950 ℃时, Ni、Ti、Al、Cr各元素的扩散现象都很明显, Ni元素在涂层聚集的现象消失。     

激光表面合金化的研究进展

激光表面合金化作为一种材料表面改性技术,具有广阔的应用前景.本文综述了激光表面合金化工艺及其在国内外的研究现状,指出了目前在研究方面存在的问题与解决方法,对其今后的研究方向进行了展望.     

贾燕1,赵永涛2,张红松2

为确定ZrO2/莫来石热障涂层的单层最佳厚度,采用有限元技术研究单层厚度对ZrO2/莫来石热障涂层热冲击应力的影响。结果表明,莫来石层厚度为0.25mm时,涂层表面及ZrO2/莫来石界面处具有最大热应力,而其它莫来石层厚度时涂层内部热应力则受莫来石层厚度影响不明显。当ZrO2层厚度为0.3mm时,ZrO2/莫来石涂层中的热应力在整个横向距离范围内保持稳定,而其它情况下涂层中的热应力则与ZrO2层厚度成正比。涂层表面处的径向热应力大于ZrO2/莫来石界面处的对应值。     

钛合金基体/含纳米Ni粉陶瓷涂层界面反应的研究

采用涂料流涂法在钛合金表面制备了含纳米镍粉的高温陶瓷涂层。通过金相观察、扫描电镜以及能谱分析, 研究了真空热处理对含纳米Ni粉高温陶瓷涂层组织结构的影响, 讨论了钛合金基体/含纳米Ni粉陶瓷涂层界面元素的扩散规律。结果表明, 在900 ℃下, 涂层中主要元素Si向金属基体扩散, 而基体中的Ti元素向涂层扩散, 在涂层一侧的界面处形成Ti₅Si₃化合物层; 同时涂层中的Al元素向金属基体扩散, 在基体一侧的界面处形成Ti₃Al化合物层; 并随着扩散时间的延长, 界面处两中间化合物层增厚。     

烧结NdFeB永磁材料腐蚀机理与表面防护技术研究进展

系统介绍了NdFeB永磁材料在不同环境中的腐蚀机理以及表面防护技术的最新研究进展, 分析了表面防护涂层技术研究现状以及在应用中所存在的问题, 展望了钕铁硼表面防护技术的未来发展方向。