堇青石-铁氧体基红外辐射非晶节能涂层的制备与性能

采用等离子喷涂技术在普碳钢表面制备堇青石-铁氧体基红外辐射非晶节能涂层。采用扫描电镜、X射线衍射分析复合红外粉末及其涂层的形貌、物相组成与结构,采用红外光谱仪测定涂层的辐射率,采用划痕法测定涂层与基体的结合力,采用水冷法检测涂层的抗热震性能。研究结果表明:在普碳钢表面制备的堇青石-铁氧体基红外辐射非晶涂层呈层状堆积结构,孔隙率低,与基体的结合力为一级,与传统刷涂工艺制备的涂层相比,等离子喷涂制备的涂层具有更优良的抗热震性能,且制备的红外辐射非晶涂层在3~5μm波段具有较高的红外辐射率,为0.8,在8~10μm波段更是高达0.94。     

氧-乙炔火焰喷涂红外辐射节能涂层的性能

以Fe_2O_3,MnO_2,Co_2O_3和NiO为原料,采用料浆喷雾干燥、高温固相反应结合氧-乙炔火焰喷涂工艺在Q235A普碳钢基体表面制造红外辐射节能涂层。采用X射线衍射、扫描电镜及红外光谱对粉末和涂层的物相组成、微观结构及涂层的发射率进行分析;并采用拉伸法测定涂层与基体的结合力,采用水淬法检测涂层的抗热震性能。研究结果表明:涂层由混合尖晶石结构的铁氧体物相组成,涂层表面粗糙,半熔融态的颗粒均匀分布在碳钢基体表面;涂层在800℃全波段的红外发射率在0.7以上,相比传统刷涂工艺,节能涂层在低于5mm波段的红外辐射性能更优,说明氧-乙炔火焰喷涂制备的红外辐射涂层在高温阶段具有更强的辐射换热能力;涂层与普碳钢基体的结合强度为19.5 MPa,是采用刷涂工艺制备涂层的结合强度的3倍以上;涂层试样1 000℃水淬19次后表面未出现裂纹或脱落现象,说明涂层具有优异的抗热震性能。     

等离子喷涂La_(0.8)Ca_(0.2)CrO_3高发射率涂层研究

本文以氧化镧、氧化钙、氧化铬为原料,按分子式La0.8Ca0.2Cr O3进行配料,球磨后,采用固相合成法制备原始粉末,再经喷雾干燥处理,将其制备成团聚体粉末,并将粉末粒度分布范围控制在20~60μm,采用等离子喷涂法在高温合金基体表面制备高发射率涂层。采用IRE-2型红外辐射仪对其全波段发射率进行了测试,利用XRD对涂层的相结构进行了分析,并对涂层的金相、结合强度及抗热震性能进行了测试。结果表明,所制备的La0.8Ca0.2Cr O3涂层结合强度为21MPa,孔隙率为14.8%,在600~800℃高温范围内,其全波段发射率可达0.87~0.88,同时,该涂层试样经1100℃~室温水热震10次后没有发生剥落失效现象,涂层具有良好的抗热震性能。     

低导热红外辐射陶瓷材料的研制与应用

以苏州土、漂珠、氧化铝微球、镁砂、纤维等为原料,采用固相烧结法制备低导热红外辐射陶瓷材料,并对其进行研究。研究结果表明:通过造孔剂和高辐射率晶体材料的引入及优化,可获得气孔分布均匀、导热率低、红外发射率高的低导热红外辐射陶瓷,样品的体积密度为0.95g/cm~3,气孔率为54%～56%,900℃导热系数为0.31W/(m·K),2.5～20μm波长范围内法向全发射率高达0.92。研制的低导热红外辐射陶瓷成功应用于武钢硅钢罩式炉和环形炉,强化了炉内辐射传热,大幅降低了窑炉外壁温度和散热损失,有效提高了炉窑的热效率,节能效果显著。     

水性环氧基二硫化钼干膜润滑涂层的制备及摩擦学性能

为了研制兼具环保性和良好摩擦学性能的水性粘结固体润滑涂层,以去离子水为分散介质,水性环氧树脂为粘结剂,二硫化钼为润滑剂,采用油漆喷涂工艺研制水性粘结固体润滑涂层,探究粘结剂的固化温度、二硫化钼粒度对涂层摩擦学性能的影响。结果表明,当固化温度60℃,润滑剂与粘结剂的质量比为1. 2∶1,二硫化钼D_(50)粒度≤3. 0μm时,涂层具有良好的抗摩减磨性能,此时负荷在50～500 N下,耐磨寿命达到185 m/μm,稳定阶段的摩擦系数为0. 09。     

熔盐法在石墨表面中温制备MoSi_2-SiC复合涂层

采用熔盐法在石墨表面制备MoSi2-SiC复合涂层,利用X射线衍射分析﹑扫描电镜及能谱分析等手段对涂层的组织结构与形成机理进行研究,并考察涂层的高温抗氧化性能。结果表明:复合涂层由MoSi2和SiC两相组成,基体内部残留少量未完全硅化的Mo2C。涂层致密,与基体结合紧密,并且均匀连续的包覆整个样品表面,涂层厚度约为60μm。涂层制备在中温环境(900~1 000℃)下进行,因而样品不会产生过大的热应力,可避免涂层表面出现贯穿性裂纹。该复合涂层样品在1 500℃的静态空气中保温100 h之后,质量增加0.24%,证明涂层具有良好的抗氧化性能。     

熔盐法制备C/C复合材料表面MoSi_2-SiC涂层的结构与性能

采用两步熔盐法于900~1 000℃下在C/C复合材料表面制备MoSi_2-SiC复合涂层,即在含仲钼酸铵的熔盐中制备Mo_2C涂层,然后通过熔盐渗硅生成MoSi_2-SiC复合涂层。用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)与能谱分析(EDS)等方式研究涂层的组织结构,并测试涂层在1 500℃下的抗氧化性能和抗热震性能。同时对涂层氧化后的组织结构进行分析。结果表明:复合涂层主要由MoSi_2和SiC两相组成,涂层与C/C基体结合处仅有少量未反应的Mo_2C。涂层整体致密,与基体结合良好,均匀地包覆整个基体表面,厚度约为100μm。涂层样品在1 500℃的静态空气中氧化42 h后,涂层表面仍保持完整,质量损失率仅为2.79%。1 500℃下经历30次热震实验后,样品的质量损失率为1.96%,涂层具有良好的抗氧化和抗热震性能。     

Si对MCrAlY涂层高温性能的影响

本文开展了在1000℃和1050℃条件下CoCrAlSiY涂层高温抗氧化动力学研究,绘制了CoCrAlY、Si含量2%及5%CoCrAlSiY涂层的氧化动力学曲线,研究了300hr氧化试验后涂层氧化膜的构成、涂层组织和β相的分布,初步探讨了Si元素对改善涂层抗氧化性能的作用机理。研究结果表明:Si元素通过影响氧化膜结构及形成动力学条件、抑制了涂层的内氧化发生,对提高CoCrAlSiY涂层在1000℃以上的抗氧化性能作用显著;Si有在晶界处的富集和提高氧化膜应力的趋势,过高的Si的含量会加剧负面效应,对涂层高温抗氧化性能不利。     

超音速等离子喷涂抗冲蚀 7YSZ 热障涂层

针对热障涂层在航空发动机低压涡轮导向叶片上应用时易发生冲蚀的问题,使用超音速等离子喷涂(SAPS)方法制备了7%氧化钇稳定氧化锆(7YSZ)热障涂层,对比普通等离子喷涂7YSZ涂层进行了研究。结果表明SAPS涂层熔化效果更好、微观结构更致密且呈小孔隙弥散分布。涂层的结合力、显微硬度、抗热震性能和抗高温冲蚀效果更好。两种涂层的隔热性能在薄涂层时(厚度150μm)相差不大,在厚度达到200μm时SAPS涂层会有降低。     

红外测温仪表工作波段的选择

使用不同的红外探测器和不同的光学元件(滤光片、透镜),可以使红外测温仪表有不同的工作波段范围。譬如,用硅光电池(其响应波段为0.4～1.1μm)作探测器,同时配用透过大于0.8μm波长的干涉膜滤光片,用光学玻璃作透镜材料,这时的测温仪表便可以有0.8～1.1μm的工作波段范围。 实践证明:根据被测对象的特性及测温现场的环境,正确选择不同工作波段范围,     

PS-PVD 热障涂层抗沙尘冲刷行为研究

为提高PS-PVD热障涂层的抗沙尘冲刷性能,采用等离子喷涂-物理气相沉积技术(PS-PVD)在粘结层表面制备7YSZ热障涂层,在大气环境下进行了抗沙尘冲刷试验,研究了PS-PVD热障涂层的冲刷行为及失效机制。通过等离子喷涂技术(APS)在PS-PVD热障涂层表面制备了一层致密层状涂层,重点研究了致密层厚度对PSPVD热障涂层抗冲刷失效性能的影响。结果表明PS-PVD热障涂层冲刷过程经历了快速、中速、慢速冲刷三个阶段。随着致密层厚度的增加,对PS-PVD热障涂层抗冲刷性能的提升愈加明显。当致密层厚度为5μm时,对PS-PVD热障涂层抗冲刷性能无明显影响;当致密层厚度为10μm时,PS-PVD热障涂层抗冲刷性能提高了约30%;当致密层厚度为20μm时,PS-PVD热障涂层抗冲刷性能约提高了4倍。     

法国涂层钢管工艺的新发展

法国S·I·F公司研制成功用于输送煤气、石油、化学产品和水等各种类型物质的钢管内外壁涂层工艺。该涂层具有高强度、高耐蚀、耐磨等特点,延长了使用寿命,安全可靠。对输送水、煤气、石油和其它流体物质,在温度不超过40℃的情况下可连续工作。但在钢管外表面要涂以煤焦油或沥青。如温度不超过80℃。在连续工作时,钢管外部应涂以聚乙烯树脂涂层。聚乙烯涂层的强度大大超过煤焦油。涂模的强度,特别是在高温和低温情况下尤甚。为确保涂层的粘结强度,在钢管表面上喷涂粘胶底漆(膜厚250～300μm),或静电喷涂上100～200μm厚膜,然后再在上面喷涂上聚乙烯膜,厚度为1.8～3.5μm。涂层工艺分两种:一种是把玻璃纤维预先     

热风炉蓄热体高发射率节能涂层的制备及应用

采用超细化技术制备出微纳米涂料,并在高炉热风炉蓄热体表面成功制备出微纳米节能涂层,涂层的发射率达到0.93,涂层厚度约为300μm.该高发射率涂层强化了气-固相间的辐射传热和内部导热,使蓄热体蓄热速率和热量增加.在高炉热风炉上的应用效果表明,涂层能使热风温度分别提高57℃和28℃,同时减小送风温度的波动,降低废气排放温度,节约燃料消耗10%左右.     

涡轮导叶化学气相沉积渗铝涂层研究

本文以某型航空发动机涡轮导叶为研究对象,采用化学气相沉积(CVD)方法制备了铝化物涂层,通过扫描电子显微镜(SEM)和能谱(EDS)分析渗铝涂层的显微形貌及化学构成,并就其对叶片尺寸、气体流量和力学性能产生的影响进行分析,采用1000℃, 100 h抗氧化性能试验研究了涂层的抗高温氧化性能。结果表明化学气相沉积铝涂层为外扩散型组织,流道面、内腔及气膜孔渗层区域涂层均匀完整,对基体材料起到较好的保护作用,渗铝涂层的尺寸效应对叶片影响较小,CVD热过程对叶片材料的力学性能无明显影响,涂层的抗氧化性能良好,1000℃, 100 h后氧化动力学曲线符合抛物线演变规律。     

等离子喷涂Sc_2O_3-Y_2O_3-ZrO_2热障涂层组织结构和性能研究

采用化学共沉淀—煅烧法制备了7.1mol%Sc_2O_3~1.5mol%Y_2O_3-ZrO_2(ScYSZ)设计成分复合陶瓷原粉,将该原粉经团聚造粒和高温烧结处理,使粉末流动性及松装密度满足等离子喷涂工艺要求。经大气等离子喷涂制备了超高温热障涂层。采用场发射扫描电子显微镜、X-射线衍射对粉末组织结构、形貌进行了测试,并进行了涂层组织结构、高温相稳定性、隔热性能、热冲击性能及抗氧化性能进行了测试分析。结果表明所制备的ScYSZ团聚粉末在1200℃烧结处理2h后,粉末呈球形、流动性好,满足等离子喷涂工艺要求。ScYSZ粉末及其涂层室温均呈单一四方结构,1500℃热处理300h后,ScYSZ涂层无单斜相出现,具有非常优秀的高温相稳定性。在900℃~1500℃温度测量范围内,等离子喷涂ScYSZ涂层的热导率为0.93~1.19W/m·K,明显低于目前广泛应用的等离子喷涂Y_2O_3-ZrO_2涂层的热导率(1.2~1.5W/m·K)。Sc_2O_3的加入在提高了热障涂层的高温相稳定性的同时,也显著提高了涂层的隔热性能及抗热冲击性能,Sc_2O_3-Y_2O_3-ZrO_2很有希望成为1500℃使用的超高温热障涂层材料。     

Mo元素的掺杂对Ta-10W合金用Si-Ti-Hf涂层高温抗氧化性能的影响

本文为解决钽钨合金(Ta-10W)在500℃时出现"pest"氧化现象的问题,采用料浆熔烧法在钽钨合金(Ta-10W)表面制备高温抗氧化涂层,通过在Si-Ti-Hf料浆中掺杂Mo元素对涂层进行改性,调整了涂层的热膨胀系数,制备出更均匀致密平整的涂层。研究掺杂不同含量的Mo元素对涂层高温抗氧化性能的影响:Mo元素掺杂越多,涂层的热膨胀系数与基材越接近,涂层的微裂纹越少,抗氧化性能越优异;而与此同时,涂层中形成的MoSi_2含量也越高,氧化成气态的MoO_3含量也更多,不利于涂层的高温抗氧化性能;当掺杂2%Mo元素时,涂层的高温抗氧化性能最优并分析涂层的抗氧化及失效机理。     

柱状晶对等离子YSZ涂层性能的影响

本文选用微米级YSZ粉末和纳米级YSZ粉末喂料,采用等离子喷涂技术制备了两种YSZ涂层,并通过扫描电镜(SEM)对涂层的微观组织和结构进行了研究。结果表明:微米级YSZ粉末制备涂层内部柱状晶的尺寸较短,长度在1～3μm之间;纳米级YSZ粉末制备涂层内部柱状晶的尺寸较长,长度在8～12μm之间;这种组织结构特征的差异是导致YSZ涂层结合强度和热震性能不同的主要原因。     

化学组分对微波合成堇青石-铁氧体基红外复合陶瓷结构与性能的影响

以堇青石(Mg2Al4Si5O18)、Fe2O3、MnO2、CuO和Co2O3为原料,通过微波加热合成堇青石-铁氧体基红外复合陶瓷材料,利用X射线衍射、红外光谱仪、热重-差热分析等手段分析该复合陶瓷的物相组成与结构、辐射率及热稳定性,研究名义成分对复合陶瓷材料结构与性能的影响。结果表明:该复合陶瓷中的铁氧体为混合型尖晶石结构。铁氧体含量(质量分数,下同)为10%时,随原料粉末中Fe2O3含量增加或MnO2含量减少(即Fe2O3与MnO2的质量比增大),Mn3+尖晶石相含量减少,但Fe2O3与MnO2的质量比对复合陶瓷辐射率的影响较小;w(Fe2O3):w(MnO2)的值为3:1时,随铁氧体含量增加,堇青石的衍射峰向小角度方向偏移,堇青石的晶面间距增大,陶瓷材料的辐射率相应增加;当铁氧体含量为30%时,300℃下复合陶瓷在8~14μm波段的红外辐射率达0.80~0.89。此外,微波加热合成的堇青石-铁氧体基红外陶瓷热稳定性较好,可在1300℃高温环境下使用。     

振动式电脉冲沉积铝化物微晶涂层对Cr5Mo钢高温腐蚀性能的影响

采用振动式电脉冲沉积装置在Cr5Mo钢表面沉积了厚度达100μm的铝化物微晶涂层.在沉积涂层的过程中,铝电极与工件瞬时接触放电,产生很高的温度,形成了铁铝金属间化合物涂层;电极瞬时分离,涂层迅速冷却,获得了微晶结构,而且涂层与基体具有冶金结合.600℃空气中氧化200h,600℃流动的99.98%SO₂气氛中硫化50h的实验结果和SEM,XRD分析结果表明,沉积铝化物做晶涂层后Cr5Mo钢的抗氧化、硫化性能均得到大幅度提高.     

梯度结构硬质合金涂层刀片的金相观察

采用定量金相观察分析具有梯度结构硬质合金涂层刀片的微观结构,对梯度结构硬质合金基体及其涂层的构成进行了探讨。结果表明,梯度结构硬质合金基体组织的外层(与涂层的结合层)厚度为30μm左右。基体组织的孔隙度为A02、B00、C00。样品具有特殊的涂层结构,其中一工作面为两层涂层,另一工作面为三层涂层。两层涂层的涂层(Al2O3)厚度为4μm,内层(TiCN)厚度为8μm;三层在两层涂层的基础上增加了一层2μm的(TiN)涂层。WC平均晶粒度为1.24μm,复式碳化物的平均晶粒度为0.74μm,钴相呈均匀分布。实验结果为提高和优化梯度结构硬质合金涂层刀片性能提供了有益的依据。