Novel thermal barrier coatings that are resistant to high-temperature attack by glassy deposits

Airborne sand particles that deposit on thermal barrier coatings (TBCs) in gas-turbine engines melt and form calcium–magnesium–aluminosilicate (CMAS) glass, which attacks the TBCs. A new approach for mitigating CMAS attack on TBCs is presented, where up to 20 mol.% Al₂O₃ and 5 mol.% TiO₂ in the form of a solid solution is incorporated into Y₂O₃-stabilized ZrO₂ (YSZ) TBCs. The fabrication of such TBCs with engineered chemistries is made possible by the solution-precursor plasma spray (SPPS) process, which is uniquely suited for depositing coatings of metastable ceramics with extended solid-solubilities. Here, the TBC serves as a reservoir of Al and Ti solutes, which are incorporated into the molten CMAS glass that is in contact with the TBC. This results in the crystallization of the CMAS glass and the attendant arrest of the penetrating CMAS front. This approach could also be used to mitigate attack by other types of foreign deposits (salt, ash, and contaminants) on TBCs.     

Microstructural features and properties of plasma sprayed YPSZ/NiCrAlY thermal barrier coating (TBC)

0　IntroductionThermalbarriercoatings(TBCs)arewidelyusedontheturbinebladesforaircraftpropulsionorpowergenerationtoreducethemetallicsubstratetemperature,whichleadstoincreasingengineefficiencyandloweringpollutantemissionsresultingfromallowableincreaseofoperationtemperature[1,2].Today,TBCsareattractingmoreattentionandhavewiderpotentialapplicationstoprotecthightemperaturecomponents.However,thermalbarriercoatingshaveatendencytocrackandspallinserviceduetothermalshockandthermalcyclingbetweenambient…     

Ti/Co3O4/RuO2-IrO2纳米结构阳极电催化析氧研究

目的 研发含纳米结构Co3O4中间层的Ti/Co3O4/RuO2-IrO2阳极,并对其电化学析氧性能进行研究,以提升Ti/RuO2-IrO2金属氧化物阳极的电化学析氧性能。方法 在Ti基底上电沉积制备Co(OH)2,烧结形成Co3O4纳米片结构,随后采用热分解工艺在Ti/Co3O4表面制备RuO2-IrO2电催化层,从而构建了Ti/Co3O4/ RuO2-IrO2复合阳极。使用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)和电化学工作站对涂层的微观表面形貌、物相组成、电化学性能等进行观察与分析。结果 SEM显示出Ti/Co3O4纳米片上RuO2-IrO2的负载量随涂刷次数增加逐渐增多,最终完全遮盖Co3O4纳米片中间层。且随着RuO2- IrO2前驱体溶液涂覆次数的增加,XRD观察到RuO2-IrO2衍射峰强度在逐渐增大。TEM测试显示Co3O4中间层是由纳米颗粒堆叠组成且具有多孔结构。电化学极化曲线测试表明,涂覆三次RuO2-IrO2层的含Co3O4中间层阳极析氧电位最低,当电流密度达到10 mA/cm²时,析氧电位仅为1.326 V(vs. SCE),低于无中间层的Ti/RuO2-IrO2阳极(1.413 V)。循环伏安测试表明,Ti/Co3O4/RuO2-IrO2阳极的伏安电量达到62.83 mC/cm²,相较于Ti/RuO2-IrO2阳极的23.65 mC/cm²提高了166%。稳定性能试验表明,在经过1 000次循环稳定性试验后,加入Co3O4纳米片中间层的复合阳极的伏安电量降低了35.94%,低于无中间层阳极48.88%的伏安电量损耗率。循环极化试验后的Ti/Co3O4/RuO2-IrO2复合阳极的电化学活性仍明显优于循环极化试验前的Ti/RuO2-IrO2阳极。结论 Co3O4纳米片中间层的加入使得Ti/Co3O4/RuO2-IrO2阳极的电催化析氧性能和稳定性都得到了提升。     

硬质合金生产中的增氧反应及其影响

主要探讨了硬质合金生产中氧的引入,氧在合金生产过程中特别是烧结过程中的化学反应,残留氧对硬质合金产品的影响,并从实际生产角度提出了一些解决方案。     

钛合金自锁螺母裂纹故障分析

对TC16钛合金自锁螺母裂纹故障件进行了裂纹及断口、金相组织及显微硬度分析,并结合自锁螺母的制造工序,对裂纹的形成原因进行了综合分析.结果表明,自锁螺母的裂纹是在固溶处理后的收工序过程中产生的.其主要原因是固溶处理中收口端内外表面产生的脆性氧污染层,造成该处塑性严重下降.严格控制固溶处理时的环境气氛或合理调整制造上序可有效预防此类故障.     

Zr-Si-N扩散阻挡层及其热稳定性的研究

用反应磁控溅射法在不同偏压下沉积了Zr-Si-N扩散阻挡层,结果表明:Zr-Si-N膜的Si含量、电阻率随偏压的升高而降低;Zr-Si-N膜的晶体相随溅射偏压的升高而增加;Zr-Si-N扩散阻挡层的热稳定性高,在850℃时仍能有效阻挡Cu的扩散.     

TiO2薄膜结构及氧敏性研究

利用溶胶．凝胶技术制备了TiO2氧敏薄膜，通过氧化物掺杂和贵金属的表面修饰，在空气气氛下烧结氧敏薄膜a结果表明：600℃～800℃下处理的薄膜是以金红石为主晶相及少量锐钛矿的混合晶型，随着温度升高锐钛矿减少，900℃时锐钛矿相的峰基本消失：800℃下处理的薄膜灵敏度明显高于600℃和900℃下处理的薄膜灵敏度。W，Ce氧化物掺杂促进TiO2薄膜微量氧化还原，增加催化反应活性，使薄膜的氧气灵敏度有明显提高：以Pd对W-TiO2薄膜进行表面修饰，使薄膜的阻温特性得到了明显提高。     

隔热铝型材检验标准在生产中的应用

分析了隔热铝型材检验标准对复合前型材的要求,提出了切合实际的分解方法。     

铝对含钛微合金钢成分控制及夹杂物形成的影响

自主设计了不同Al含量的含钛微合金钢，采用火花源光电直读光谱仪检测了每炉钢的化学成分，分析了Al含量对试验钢中O和Ti含量的影响规律；利用OM、SEM观察了试验钢夹杂物形貌并进行了能谱分析，研究了Al含量对试验钢夹杂物形成的影响规律。研究结果表明：随着Al含量的增加，钢中Ti氧化物夹杂逐渐减少，Ti主要以TiN及TiC的形式存在，收得率得到提高；当Al质量分数大于0.033 7%时，Ti的收得率均高于90%；当Al质量分数控制在0.033 7%~0.060 6%时，脱氧效果较好，并可降低夹杂物数量、减小夹杂物的尺寸。     

进气氧浓度对PX氧化反应器的影响

以对二甲苯（PX）液相催化氧化反应器的连续鼓泡釜模型，对尾氧浓度保持3．5％时不同进气氧浓度下的反应器进行了模拟。模拟计算发现反应温度随着进气氧浓度的增加而升高，可以通过减少塔顶抽出水量或降低反应压力维持反应釜温度不变。较高的氧浓度进气对反应器操作的影响主要表现在温度效应和浓度效应上，温度效应使得主反应的速率增加，浓度效应却降低主反应的速率。随着进气氧浓度的增加，温度效应和浓度效应共同作用的结果是氧化反应器的生产能力先增大后减小，因此存在一个适宜的进气氧浓度，由计算得到为26.6％。