陶瓷喷砂嘴的冲蚀磨损特性及其损坏机理

采用热压烧结工艺制备了Al2O3/TiC、Al2O3/(W,Ti)C和B4C陶瓷喷砂嘴.以SiC和Al2O3为冲蚀磨料进行了喷砂冲蚀试验.结果表明纯B4C陶瓷材料的烧结温度高、保温时间长、致密度低、晶粒粗,抗弯强度和断裂韧性低,但硬度最高;而Al2O3/TiC和Al2O3/(W,Ti)C陶瓷材料的烧结温度和保温时间比纯B4C陶瓷大大减小,致密度高,抗弯强度和断裂韧性比纯B4C陶瓷高1倍以上,但硬度相对低.对陶瓷喷砂嘴在磨料冲蚀下的应力状态进行了有限元分析,结果表明陶瓷喷嘴入口处所受的应力最大,出口次之,中间区域最小.B4C陶瓷喷砂嘴的最佳入口锥角为11°,而Al2O3/(W,Ti)C陶瓷喷砂嘴的最佳入口锥角为16°.陶瓷喷嘴入口和出口处的磨损机理主要表现脆性断裂;而中间区域的磨损机理主要表现为磨料颗粒对喷嘴内壁表面的研磨、抛光和微切削作用.     

水煤浆喷嘴温度场和应力场分析及涂层材料应用

为提高新型水煤浆喷嘴的抗冲蚀性能,采用有限元分析法,对新型水煤浆喷嘴稳定工作时的温度和应力场进行了分析计算;并对超音速喷涂制备的涂层与等离子喷涂涂层、激光熔覆制备涂层与喷嘴材料哈氏合金的冲蚀性能进行试验研究.结果表明喷嘴稳定工作时,出口端部的温度较高、温度梯度较大,水煤浆通道温度在300～500℃.热应力最大值发生在冷却水套管的外壁圆角处,同时喷嘴出口端部应力较大.在不同的冲蚀速度下,3种涂层的抗冲蚀能力均优于哈氏合金,且超音速喷涂制备涂层的抗冲蚀能力最优.     

纳米ZrB2粉体放电等离子烧结制备ZrB2基超高温陶瓷的系统研究

本文采用纳米ZrB2粉体系统研究了ZrB2基超高温陶瓷的放电等离子烧结行为。由于采用纳米粉体,单相ZrB2在1550℃的低温下即发生快速的致密化烧结。ZrB2-SiC陶瓷经1800℃放电等离子烧结后可实现完全致密化,并且材料的弯曲强度高达1078±162 MPa。在1700℃采用放电等离子烧结成功制备了ZrB2-SiC-Cf复合材料,材料断口表现出明显的纤维拔出现象,导致其具有高的断裂韧性值(6.04 MPa·m1/2)和非脆性断裂的模式。同时,ZrB2-SiC-Cf复合材料具有很高的临界热冲击温差（627℃）,表明该材料具有优异的抗热冲击性能。     

相含量的变化对氧化锆陶瓷性能的影响

研究了氧化钇含量对氧化锆陶瓷相含量和性能的影响 ,分析了性能变化的原因和传统抗热震理论的不足 ,同时简化了急热急冷条件下抗热震系数的计算。结果显示 :氧化钇含量为 2 5mol,%时 ,15 80℃× 1h常压烧结的氧化钇稳定氧化锆陶瓷的抗热震性最佳 ;氧化钇含量为 3 0mol,%时 ,材料的综合力学性能最佳 ;氧化钇含量为 3 5mol,%时 ,材料的线膨胀系数最大 ;在急热急冷条件下 ,对于相组成不同的同种材料而言 ,材料的抗热震性可简单表述为抗弯强度和线膨胀系数的函数     

纳米ZrB_2粉体放电等离子烧结制备ZrB_2基超高温陶瓷（英文）

采用纳米ZrB_2粉体研究了ZrB_2基超高温陶瓷的放电等离子烧结行为。由于采用纳米粉体,单相ZrB_2在1550℃的低温下即发生快速的致密化烧结。ZrB_2-Si C陶瓷经1800℃放电等离子烧结后可实现完全致密化,并且材料的抗弯曲强度高达1078±162MPa。在1700℃采用放电等离子烧结成功制备了ZrB_2-Si C-Cf复合材料,材料断口表现出明显的纤维拔出现象,导致其具有高的断裂韧性值(6.04 MPa·m~(1/2))和非脆性断裂的模式。同时,ZrB_2-Si C-Cf复合材料具有很高的临界热冲击温差(627℃),表明该材料具有优异的抗热冲击性能。     

超音速等离子喷涂氧化锆热障涂层抗热冲击性能研究及评价

采用超音速等离子喷涂技术制备了氧化锆陶瓷涂层,进行了不同冷却介质(空冷/水冷)的循环热冲击试验,以试验循环次数来评价涂层抗热冲击性能,并利用SEM观察涂层表面及断口形貌,分析材料的抗热冲击机制。结果表明,空冷和水冷形式下的热冲击造成涂层断裂模式为脆性穿晶断裂,且断口形貌均呈"河流状"。造成涂层失效的原因是大温度梯度和涂层-基材热物性差异产生的应力,而应力导致了微裂纹产生最终失效。由于涂层材料与制备工艺的原因,涂层中存在的硬质颗粒使热冲击产生的微裂纹扩展路径发生偏转,提高了涂层断裂能,使得涂层抗热冲击性能提高。试验结果表明,氧化锆单层涂层空冷条件下的抗热冲击性能优于水冷条件,但整体抗热冲击性能偏低,有待进一步改善。     

镀镍层对钽合金微弧氧化层抗热冲击性能的影响

在钽合金微弧氧化陶瓷层表面电镀镍,分析了陶瓷层和镀镍层的形貌、成分组成及陶瓷层与镀镍层的结合情况,研究了陶瓷层与熔融镍接触时镀镍层对其抗热冲击性能的影响。结果表明：采用微弧氧化技术在钽合金表面制备的陶瓷层主要成分为Ta₂O₅,厚度可达30~35μm;采用PVD结合电镀的方法在陶瓷层表面制备的镍镀层厚度为20~30μm,且镀镍层表面致密,镀镍层与陶瓷层结合连续紧密;没有镀镍层的钽合金试样在浇铸过程中受到熔融镍的热冲击后表面陶瓷层会开裂失效,导致基体被熔解;有镍镀层的钽合金试样在受到熔融镍的热冲击后表面陶瓷层连续完整,镀镍层可以有效地防止陶瓷层开裂,显著提高陶瓷层的抗热冲击性能。     

7A04铝合金微弧氧化膜的制备及其抗热震性研究

利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等分析手段,研究了7A04铝合金微弧氧化陶瓷层的生长规律,分析了不同生长阶段膜层相结构及形貌.研究表明,膜厚随处理时间延长先增加后减少,整体生长状况偏离了直线规律;处理3 min时膜层垂直于表面柱状生长,此后呈平面沉积堆叠型生长;膜层主要由γ-Al2O3构成.膜层经循环热冲击23次,无起皮、脱落,表现出良好的抗热震性能.     

喷嘴出口直径对冷喷涂射流流场及基板最佳位置影响的数值分析

冷喷涂过程中,喷嘴出口后射流流场的波系结构对粒子冲击基板时的速度有很大影响.利用CFD软件Fluent对不同出口直径的喷嘴后单相自由射流和两相冲击射流流场进行了模拟计算.结果表明,喷嘴出口直径对冷喷涂射流流场及粒子冲击速度会产生一定的影响;在喷嘴出口与基板之间存在一个最佳距离使得粒子能够获得较大的冲击速度,该最佳距离会随喷嘴出口直径的增加而线性增加.     

等离子喷涂ZrO2-NiCoCrAlY梯度热障涂层的抗热震性及失效机理

研究了ZrO2-NiCoCrAlY热障涂层的抗热震性和热震失效机理.实验结果表明,梯度热障涂层能明显延缓热震裂纹的形成和扩展,具有较高的抗热震性.热震裂纹形成与扩展主要在粘结层与基体的界面处.随热循环次数的增加,热震裂纹可在表面陶瓷层内和陶瓷层与过渡层的界面处形成.实验表明热障涂层热震失效的过程主要是裂纹形成、扩展及涂层剥落,粘结层的氧化是导致涂层剥落失效的重要原因.