雷达吸波涂层的失效行为

介绍了雷达吸波涂层脱落、开裂、吸波性能下降3种失效行为。吸波涂层脱落主要由于底材处理不当或底漆与吸波涂料不配套所致;吸波涂层开裂的主要原因是高颜料体积浓度的分散体系中树脂成膜物未能适当成膜或多层材料固化速度差别较大;粘结剂体系收缩性过大使厚度降低、采用的片状吸收剂在涂层中状态不稳定以及使用温度的原因,均会导致吸波性能的下降。从机械应力和吸波涂层内应力两方面分析了应力对吸波涂层失效的影响,并提出根据失效面积进行分级维修的方案。     

雷达吸波涂层腐蚀失效对雷达隐身性能的影响

目的 研究腐蚀失效后的吸波涂层与雷达隐身性能的变化规律。方法 制备7块吸波涂层样品,分别进行0、24、48、96、240、480、840 h的中性盐雾试验。通过X射线能谱仪和扫描电子显微镜、电化学工作站分别对试验后的样品组成成分和微观形貌、电化学阻抗谱进行表征。利用矢量网络分析仪对盐雾试验后的样品在8～18 GHz频率范围内的雷达波反射率进行测试。结果 吸波涂层在试验96、240 h后出现局部小范围点蚀现象,480、840h时出现大面积点蚀现象。同时,吸收剂形貌也发生改变,涂层氧含量增加,说明涂层中吸收剂被渗入的腐蚀介质腐蚀氧化。通过等效电路图拟合交流阻抗谱数据结果,认为样品腐蚀失效经历了3个阶段,840 h盐雾试验后,样品膜值较试验前原始样品(0 h)已下降69.7%,说明涂层防护性能得到极大破坏。0h样品雷达波反射率均值为–4.27,4dB带宽实现了70.07%,840h样品反射率均值为–4.71,4 dB带宽达到了87.53%,整个试验过程反射率测试结果的均值相差不到0.5 dB,说明雷达隐身性能并没有下降。结论 在一定时间阶段内,雷达吸波涂层中吸收剂被氧化腐蚀,并不会导致雷达隐...     

低温固化AMT–GO/EP复合涂层的制备及防腐性能研究

目的 研究?10 ℃下固化的复合涂层在常温和低温环境下的防腐性能。方法 通过溶液共混法成功制备了2–氨基–5巯基–1,3,4噻二唑修饰的氧化石墨烯(AMT–GO),并将其作为填料添加到环氧树脂(EP)中,随后在?10 ℃环境下进行固化,形成AMT–GO/EP复合涂层。同时,制备纯环氧涂层(纯EP)和氧化石墨烯增强环氧涂层(GO/EP)作为对照。通过盐雾试验、低温–盐雾交替试验、附着力测试和吸水率测试等方法研究了低温固化涂层的防腐性能。结果 加入AMT–GO填料的环氧涂层在?10 ℃的环境下经过72 h后可良好固化,形成更致密的交联结构,在6 d的中性盐雾试验后仍具备良好的防腐性能。该涂层的吸水率(2.77%)约为纯环氧涂层(5%)的一半,其附着力(5.53 MPa)大于纯环氧涂层的附着力(4.01 MPa)。结论 AMT可以有效地改善氧化石墨烯在环氧涂层中的分散性,在环氧涂层中添加一定量的AMT–GO可以提高低温固化涂层的交联密度,有效阻碍了腐蚀介质的渗透过程,提高了涂层的防腐性能。另外,该涂层在低温–盐雾交替试验中仍保持十分优异的防腐性能。     

盐雾试验对电子设备机箱涂层的影响

飞机服役于沿海环境中,各部位极易受到盐雾等腐蚀性气氛的影响。通过盐雾试验对机载电子设备机箱涂层进行耐蚀性检测,利用扫面电镜、电化学工作站,红外光谱等方法对涂层进行分析,研究其在盐雾条件下的失效机理及退化规律。结果表明:涂层在盐雾环境下的失效主要是由于物理过程,而非化学老化导致,且涂层失效过程主要包含3个进程,用交流阻抗谱对其整个腐蚀过程可以精确地表征。     

高性能雷达吸波涂层的制备及其损伤行为

以羰基铁粉为吸收剂、聚氨酯为胶黏剂,制备具有优异吸波性能的雷达吸波涂层,并基于矢量网络分析仪、电磁模拟软件Ansoft HFSS以及弓形框测试系统,对涂层电磁特性、损伤模型以及吸波性能进行研究。结果表明:雷达吸波涂层在垂直入射条件下具有优异的吸波性能,当涂层厚度为0.8 mm时,其反射损耗峰在7.2~12.8 GHz均达到?8 dB;在斜入射条件下也具有优异的吸波性能,当涂层厚度为0.8 mm、入射角为60°时,其反射损耗峰在5.5~18 GHz均达到?10 dB。相比于失效模式如雷达吸波涂层分层脱粘,损伤脱落对其吸波性能的影响更为明显。随着损伤脱落面积的增加,雷达吸波涂层的吸收强度（尤其是X波段）明显降低,且最小反射损耗峰往高频移动。通过对高性能雷达吸波涂层的脱落、分层等损伤行为的研究,为后续进行雷达吸波涂层维护与建立失效性评估标准具有极大的现实和军事意义。     

雷达吸波涂层失效分析及修复技术研究

装备雷达吸波涂层的失效分析及其修复技术,对于保障装备的战场生存能力和作战效能发挥具有十分重大的意义.从雷达吸波涂层的工作原理出发,分析了吸波涂层的失效原因、修复技术现状及修复流程,对装备吸波涂层修复技术提出了发展建议.     

雷达吸波涂层失效模式及原位修复

概括了飞机雷达吸波涂层开裂、脱落、吸收剂变质等3种失效形式,分析了其产生的机理,介绍了故障树分析方法,对失效涂层进行分析,简述了吸波涂层原位修复的含义及常用工艺,对国内外雷达吸波涂层的维修现状进行概括总结,并展望了适应外场原位修复需求的雷达吸波涂层维修技术的发展方向和趋势.     

盐雾环境下X70管线钢等离子喷涂铝涂层的腐蚀行为

目的研究X70管线钢的防腐工艺,以延长其使用寿命。方法采用等离子喷涂方法在X70管线钢基体表面制备铝涂层,通过扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对涂层表面、界面质量和微观形貌进行分析。利用盐雾腐蚀试验,对比分析涂层对基体的保护作用机制。结果涂层为富铝层,主要以富铝脆性物相存在,并受环境空气的影响,涂层出现孔洞、裂纹和未熔颗粒等缺陷。涂层表面因铝粉颗粒尺寸差异,颗粒间熔融状态不同,导致表面铝元素呈波浪式分布。涂层界面结合处,铁、铝元素相互渗透,形成Fe-Al冶金结合,增加了涂层结合强度。热处理后,未熔颗粒及部分金属氧化物熔化并填充涂层缺陷,减小了表面粗糙度和孔洞率,提高了涂层质量。盐雾腐蚀16h后,未喷涂涂层试样表面出现了严重的点蚀现象,影响了管线钢的使用寿命。喷涂铝涂层试样在盐雾腐蚀试验120h后,表面出现了轻微腐蚀现象。结论涂层表面形成了致密氧化膜,避免了腐蚀介质和基体直接接触,提高了X70管线钢的耐腐蚀性。     

Magnaplate“协和”涂层及其在镁合金上的应用

简要介绍了协和作用和协和涂层的概念。介绍了Magnaplate公司的几种协和涂层的性能及其应用。根据Magnaplate公司的协和涂层制备方法简要说明了在镁合金上制备协和涂层的研究结果:在镁合金上先进行表面氧化处理以获得一层含有孔隙的氧化膜层,继而可控制地注入选定的工程聚合物,经交联互锁固化处理后即可获得耐中心盐雾试验超过1500 h的协和涂层。     

天然气井油管有机涂层的失效分析

目的研究有机涂层在天然气井高温、高压环境下的失效特征和失效原因,为天然气井井筒有机涂层应用提供建议。方法模拟含CO_2,H_2S等介质的气井井下环境,通过9轮次、1914 h的长周期浸泡试验,对比测试某种有机涂层试样的厚度、冲击韧性等物理、机械性能参数,分析涂层宏、微观形貌变化。结果经过反复升、降压的苛刻室内浸泡实验后,有机涂层逐步老化。耐磨值由最初的3.28 L/μm下降到2 L/μm左右;硬度值由最初的125下降到95左右;冲击韧性值由最初的37.6 J下降到浸泡890 h时的23.5 J左右,之后趋于平稳。1914 h后,涂层与碳钢基体界面结合性能变差,表面出现明显的局部腐蚀坑点。结论室内涂层试验与气井油管涂层现场生产中发生的失效特征类似,存在失重、减薄—鼓泡—膜下腐蚀、脱落的失效过程。为避免油管内涂层失效,提高防腐效果,建议:在油管生产加工过程中控制固化度,避免因固化度不足导致涂层缺陷;在工程作业中应避免钢丝作业、快速泄压等对涂层的潜在损伤;定期进行缓蚀剂加注,减轻腐蚀。     

CMAS渗入对等离子喷涂YSZ热障涂层形貌的影响*

研究了等离子喷涂不同结构YSZ涂层在CMAS渗入作用下的形貌演变规律。对带有模拟CMAS沉积物的YSZ涂层进行高温热处理试验,并在低CMAS输送量条件下对YSZ涂层进行冲刷试验,试验后涂层均出现了严重的层间剥离失效。通过试验前后涂层的截面形貌及Raman光谱分析,结果表明:涂层的显微形貌变化主要表现在高温下熔融态CMAS沿涂层表面微裂纹和孔隙渗入内部,引起YSZ陶瓷层孔隙收缩、表层致密化,同时在涂层表面粘附的CMAS耦合作用下,YSZ涂层表层中产生大量横向微裂纹和明显分层;另外,YSZ涂层表层在CMAS中溶解并导致YSZ加速相变失稳也是影响涂层形貌变化和过快失效的因素之一。CMAS沉积层厚度增加时,同等条件下CMAS对涂层失效的影响会加剧。     

等离子喷涂金属/陶瓷梯度热障涂层研究进展

热障涂层在众多领域具有重要的应用价值,但基体与涂层的物理性能不匹配是遏制其服役性能和寿命提高的主要原因。金属/陶瓷梯度热障涂层通过逐渐改变涂层内部的成分、结构,可有效地改善基体和涂层因物理性能突变而导致的界面失效问题。首先介绍了金属/陶瓷梯度热障涂层对比于双层热障涂层的独特微观结构,并简要分析了其具有明显性能优势的原因。随后总结了金属/陶瓷梯度热障涂层残余应力的具体分布、影响因素和模拟模型优化现状,重点从优化涂层制备工艺、改进喷涂技术、改善涂层设计三个方面,介绍了改善涂层性能的研究进展。其中优化球磨和喷涂工艺参数、模拟研究喷涂过程、改进喷涂技术的方式是通过提高涂层质量来提升其物理性能,而改变涂层成分分布形式、涂层层数和厚度主要是通过改善涂层残余应力分布和水平来提升其抗热失效能力。最后提出了进一步优化模拟模型、改进喷涂技术、创新涂层设计和完善机理研究,是未来等离子喷涂金属/陶瓷梯度热障涂层的重点研究方向。     

La2Ce2O7/YSZ热障涂层抗热震性能的陶瓷层厚度影响研究

采用实验和数值方法研究了陶瓷层厚度比对La2Ce2O7/YSZ(LC/YSZ)热障涂层热震性能的影响。实验结果表明,随着LC与YSZ厚度比的降低,涂层热震寿命显著提高,涂层失效区域逐渐向试样中心转移,剥离位置逐渐从两陶瓷层界面附近转移到LC内靠近上表面处。数值结果表明,界面边缘处较大的轴向应力与剪切应力易导致较大厚度比涂层边缘处剥落;LC表面中心区域较大的径向拉应力会导致垂直裂纹萌生,并伴随界面偏折,这是较小厚度比涂层自LC内部剥离的原因。     

等离子喷涂典型耐磨涂层材料体系与性能现状研究

等离子喷涂作为重要的热喷涂技术之一,在零件表面强化处理与再制造损伤修复领域具有广泛的应用.由于不同机械零部件工作环境(温度、转速、腐蚀环境、润滑状况等)、基体材质及运动形式等因素存在较大的差异,因而通常需根据其具体服役工况选择最优的表面强化涂层,以满足零件表面摩擦学性能需求,提升机械装备的综合服役性能.基于此,对国内外采用等离子喷涂技术所制备的典型耐磨涂层的材料体系及涂层性能进行了详细地综述,系统介绍了组织成分、物相结构、力学性能、服役工况等因素对典型涂层(包括金属基涂层、陶瓷基涂层及多相复合涂层等)摩擦学性能的影响机理.结果表明,涂层的摩擦学性能受到涂层自身特性相关的内因(包括孔隙率、力学性能、组织成分等)和服役工况相关的外因(包括载荷、频率、润滑状态、工作介质等)的影响;典型金属基耐磨涂层包括Fe基、Ni基和Mo基涂层等,通过表面处理、后处理和工艺优化等手段,可显著改善涂层的摩擦学性能;采取不同的喷涂方式因颗粒熔化程度差异,使陶瓷基涂层产生不同的磨损程度;针对纳米、微米结构的陶瓷基涂层进行对比分析,发现纳米涂层通过吸收应力而降低磨损;复合涂层通过添加润滑相能够降低其摩擦因数、减轻涂层磨损,其中相较于单一润滑相,多组润滑相能通过发挥协同润滑效果,使涂层在不同温度区间下保持良好的耐磨性.最后,对等离子喷涂涂层耐磨性能的提升和优化方向进行了展望.     

典型环境应力与电连接器间歇性接触失效关联关系分析

电连接器的电接触性能易随温度、振动、腐蚀等环境因素变化,导致电连接器发生各种间歇性接触失效,该类失效具有自行恢复、随机性强、事后难以复现等特点,给装备可用度和任务成功性带来严峻挑战。本文针对温度、振动/冲击、盐雾等典型的环境应力导致电连接器间歇性失效问题开展研究,定性分析间歇性接触失效的环境因素。在此基础上,开展典型环境应力与电连接器间歇性接触失效关联关系的实验研究。结果表明:温变率、振动量级、冲击强度对电连接器间歇性接触失效影响最为明显,是工程中预防电连接器出现间歇性接触失效需要重点关注的环境应力参数。     

Mechanisms of fatigue failure in thermal spray coatings

The aim of this experimental study was to ascertain the fatigue failure modes of thermal spray coatings in rolling/sliding contact. These failure modes outline the design requirements of thermal spray coatings for high-stress tribological applications including impact and point or line contact loading. Recently, a number of scientific studies have addressed the fatigue performance and durability of thermal spray coatings in rolling/sliding contact, but investigations on the mechanisms of these failures are seldom reported. The understanding of such failure mechanisms is, however, critical in optimizing the generic design of these overlay coatings. This study takes a holistic approach to summarize the results of ongoing research on various cermet (WC-Co) and ceramic (Al₂O₃) coatings deposited by detonation gun (D-Gun), high-velocity oxyfuel (HVOF), and high-velocity plasma spraying (HVPS) techniques, in a range of coating thickness (20–250 μm) on various steel substrates to deliver an overview of the various competing failure modes. Results indicate four distinct modes of fatigue failure in thermal spray cermet and ceramic coatings: abrasion, delamination, bulk failure, and spalling. The influences of coating process, thickness, materials, properties of substrate materials, and prespray conditions on these fatigue failure modes are also discussed. A modified four-ball machine was used to investigate these failure modes under various tribological conditions of contact stress and lubrication regimes in conventional steel and hybrid ceramic contact configurations. Results are discussed in terms of pre- and post-test surface examination of rolling elements using scanning electron microscopy (SEM), electron probe microscopy analysis (EPMA), and surface interferometry, as well as subsurface observations using x-ray diffraction (XRD), residual stress analysis, and dye-penetrant investigations.