NiCrFeAl-BN涂层和NiCrFeAl-B.e涂层对磨TC11合金可磨耗性能研究

采用等离子制备NiCoCrAlY底层和YSZ中间层,火焰喷涂制备镍基氮化硼（NiCrFeAl-BN）和镍基膨润土（NiCrFeAl-B.e）面层可磨耗封严涂层。在高温超高速可磨耗试验机上进行涂层与TC11模拟叶片对磨,设置室温和600℃,不同进给速率条件,对两种涂层进行可磨耗性能评价。研究结果表明：进给速率对两种涂层刮削后微观形貌影响较大,但对封严层厚度影响较小。温度提高,对两种涂层破坏作用都有所增加,可磨耗性能下降。相同工况下NiCrFeAl-BN涂层的可磨耗性均优于NiCrFeAl-B.e涂层,但对磨后的叶片高度磨损比（IDR）值仍较大,在叶片叶尖电镀BN涂层后,进给速率为5μm/s时,IDR由16.05%变为8.04%,起到一定保护叶片的作用。     

酸性盐雾腐蚀环境下镍铜/氮化硼涂层可磨耗性能研究

为研究镍铜/氮化硼封严涂层在海洋环境下的腐蚀行为及腐蚀对涂层性能的影响。本文采用等离子喷涂在TC4基体上制备NiAl底层和NiCu-BN面层,并对涂层进行酸性盐雾腐蚀和可磨耗试验,通过XRD和SEM对涂层物相和微观结构进行表征。结果表明：NiCu-BN涂层经过192h酸性盐雾腐蚀后,在腐蚀层下方形成厚度约为100μm的腐蚀致密区,在致密区内部几乎不存在孔洞。腐蚀层表面腐蚀产物主要微NaCuO2和Cu64O。喷涂态涂层的平均IDR值为9.76±0.35%,而腐蚀态涂层的平均IDR值则为13.01±1.6%,说明酸性盐雾腐蚀将降低涂层的可磨耗性能,涂层的磨损机制由塑性变形磨损转变为塑性变形磨损与黏着磨损混合磨损。     

热喷涂NiCrFeAl/BN-YSZ 复合涂层摩擦磨损性能研究

采用火焰喷涂和等离子喷涂在钛合金( TC11 ) 上进行复合涂层制备,表征涂层的表面硬度、微观组织形貌 和不同温度下的磨损性能。结果表明：复合涂层室温时表面硬度为54.9 HR15Y,在600 ℃保温不同时间后表面 硬度变化很小,组织稳定,涂层各界面之间结合状态良好。室温时磨损率为0.00067 mm3/ (N·m ) ,600 ℃时磨损 率为0.00268 mm3/ (N·m ) ,磨损机制也从磨粒磨损向黏着磨损机制转变,并以黏着磨损为主,且伴随着部分的氧 化磨损、塑形变形以及磨粒磨损。     

航空发动机冲蚀损伤及防护涂层研究进展

航空发动机高速发展,其服役工况日渐严苛。飞机在高低空飞行、起飞和降落过程中,空气中的沙粒、火山灰、雨水和冰晶等在高速气流作用下不可避免地被吸入发动机内,与燃烧室等热端部件工作过程中产生的高温多相冲蚀流体共同作用,造成各类冲蚀损伤并严重影响航空发动机服役期间的安全性。开发有效的航空发动机冲蚀防护技术及高性能冲蚀防护涂层已成为航空发动机安全服役的必要保障,但目前系统介绍航空发动机冷热端部件冲蚀损伤形式的文献极少。针对航空发动机服役环境下冷热端部件的主要冲蚀形式及产生原因进行归纳,分析航空发动机服役工况特点与冲蚀破坏机理。对航空发动机用抗冲蚀涂层体系进行归类,并对其研究进展及性能进行阐述,归纳航空发动机冲蚀防护领域的测试方法和国内外各学术团队的探索性研究。总结当前研究成果并作以展望,为航空发动机冲蚀损伤的研究和新型防护涂层的设计提供参考。     

酸性盐雾腐蚀后镍硅氮化硼涂层的可磨耗性能转变研究

采用大气等离子喷涂制备镍硅氮化硼（NiSi-BN）可磨耗封严涂层并进行酸性盐雾192 h腐蚀处理。对腐蚀前后涂层的组织结构、硬度、结合强度进行分析。采用高温超高速可磨耗试验机研究腐蚀前后的涂层在650 ℃下与GH4169叶片的可磨耗刮削行为的差异性。研究结果表明：酸性盐雾腐蚀后NiSi-BN涂层的平均硬度由(11.9±0.40) HBW升高为(18.2±1.7) HBW,平均结合强度为变化不大,为(6.7±1.5) MPa,IDR值由腐蚀前10.77%±0.74%升高至26.70%±4.60%,酸性盐雾腐蚀192 h后NiSi-BN涂层的可磨耗性能出现明显下降。这主要是由于腐蚀区域涂层的硬度较高,造成叶片的磨损高度由腐蚀前的(0.05±0.01) mm增加至腐蚀后的(0.12±0.03) mm,对偶叶片与涂层间的摩擦作用更为剧烈,进而腐蚀态涂层的IDR值出现升高,涂层的可磨耗性能降低。     

稀土氧化物掺杂对YSZ热障涂层热物理性能影响的研究进展

随着航空发动机和燃气轮机(简称“两机”)服役温度的升高,目前,在两机热端部件表面防护方面应用最为广泛的热障涂层(Thermal barrier coatings, TBCs)存在陶瓷层材料氧化钇稳定氧化锆(Yttria-stabilized zirconia, YSZ)在高温下会发生相转变、热膨胀系数与金属基底不匹配以及烧结导致涂层的热导率升高等问题,严重影响TBCs的服役寿命。新一代TBCs陶瓷面层材料分为以下几类：(1)稀土氧化物稳定YSZ;(2)钙钛矿结构陶瓷材料;(3)稀土六铝酸盐或稀土钽酸盐;(4)烧绿石或萤石结构稀土锆酸盐。其中,稀土氧化物掺杂可有效降低YSZ热障涂层的热导率,提高其热膨胀系数、高温相稳定性及耐烧结性能,被认为是提高YSZ热障涂层高温稳定性的有效方法。基于此,本文重点阐述了单元或多元稀土氧化物掺杂YSZ热障涂层材料的研究进展,讨论了稀土氧化物掺杂对YSZ陶瓷面层高温相稳定性、热导率和热膨胀系数的影响机理。基于耦合作用机理为未来稀土氧化物掺杂YSZ热障涂层的研发提供一定的借鉴。     

金属Ni修饰的石墨烯及其对等离子喷涂NiCoCrAlY涂层力学性能的影响

为了解决石墨烯(GNPs)易团聚、高温易烧损等问题,本研究将利用化学镀工艺对石墨烯进行表面金属Ni修饰(Ni@GNPs),并通过等离子喷涂技术在K465高温合金表面制备NiCoCrAlY、NiCoCrAlY+GNPs和NiCoCrAlY+Ni@GNPs三种涂层,重点探究超声辅助、化学镀反应温度以及反应时间等因素对石墨烯表面修饰的影响,研究了Ni@GNPs外来添加相对等离子喷涂NiCoCrAlY涂层组织结构与力学性能的影响.结果表明,经过化学镀处理,石墨烯表面沉积了均匀分布的金属Ni镀层,在50℃下辅助超声反应40 min可进一步提高石墨烯表面的修饰效果;与NiCoCrAlY和NiCoCrAlY+GNPs涂层相比,添加Ni@GNPs能够显著减少涂层的孔洞与裂纹数量、提高涂层的致密性、大幅降低涂层的孔隙率;与NiCoCrAlY相比,NiCoCrAlY+Ni@GNPs涂层的硬度提升了30.9％,冲蚀率下降了7.4％,说明添加相Ni@GNPs能提高NiCoCrAlY涂层的力学性能与抗冲蚀性能.     

YSZ纤维增强等离子喷涂Al2O3/8YSZ涂层耐磨性能研究

将纤维增韧理念应用在等离子喷涂涂层设计中,可提升陶瓷涂层的断裂韧性,解决等离子喷涂陶瓷涂层韧性不足的问题。采用大气等离子喷涂技术制备了添加4%和8%(质量分数)氧化钇稳定氧化锆(YSZ)的YSZ纤维增强Al_2O_3/8YSZ涂层,对纤维增强涂层的断裂韧性及耐磨性能进行了研究。结果表明:等离子喷涂YSZ纤维增强Al_2O_3/8YSZ陶瓷涂层由α-Al_2O_3、γ-Al_2O_3和t′相组成;添加YSZ纤维后,涂层的断裂韧性明显改善,添加8%YSZ纤维复合涂层的KIC达2.924 MPa·m~(1/2),涂层的显微硬度变化较小;在相同磨损工况下,相比于未添加纤维的涂层,YSZ纤维增强涂层的耐磨性显著提高,其中,添加8%YSZ纤维后复合涂层的耐磨性是未添加涂层的2.5倍。     

镁合金无水化学转化膜表面裂纹行为的计算机模拟

在转化膜中,总会出现许多均匀分布的表面裂纹。但是表面裂纹行为很少被研究到,这是由于在实际的测试条件下,裂纹很快就萌生完成了。在本研究中,借助ABAQUS软件,采用有限元的研究方法实现无水化学转化膜表面微裂纹行为及内应力产生的计算机模拟,得到Mises应力分布、S_(11)应力演变和应力-时间曲线。结果表明,转化膜在开裂过程中,内应力随着时间增加而增大,膜片中心处和裂纹边缘处的应力比其他地方都大,然而中部区域的S_(11)应力要比靠近边界区域的S_(11)应力大。裂纹在转化膜膜片之间慢慢产生最终形成V型的裂纹。随着转化膜膜片收缩角度的不同,相互间的裂纹开口宽度也不相同。     

酸性盐雾腐蚀对铝硅聚苯酯可磨耗封严涂层组织结构与力学性能影响研究

为研究铝硅聚苯酯（AlSi-PHB）可磨耗封严涂层在海洋环境下的腐蚀行为及腐蚀对涂层性能的影响,在TC4基体上利用等离子喷涂技术制备AlSi-PHB涂层可磨耗封严涂层,利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）等测试方法,开展192 h酸性盐雾试验、硬度试验、结合强度试验,对涂层腐蚀前后的腐蚀形貌及腐蚀机理、涂层结合强度和硬度的变化进行研究。结果表明,经酸性盐雾试验后,涂层表面结构被完全破坏,涂层内部出现了较大的横向裂纹及腐蚀区域,主要腐蚀产物为Al(OH)3。涂层内部孔隙的存在为腐蚀行为发生提供了场所,腐蚀介质Cl-通过孔隙侵入到涂层的内部,在“闭塞电池”的作用下,涂层内部发生更加剧烈的腐蚀。腐蚀前后,涂层的平均硬度从(65.2±10.7) HR15Y下降到(59.6±8.5) HR15Y,平均结合强度从(11.3±1.1) MPa下降到(1.7±0.6) MPa,对涂层服役可靠性产生了影响。