铼酸铵及铼粉制备工艺中碳杂质遗传行为研究

本文的研究目的是探索铼酸铵及铼粉中杂质元素尤其是碳元素的遗传行为。研究方式采用扫描电镜微观组织分析和GDMS化学成分检测进行材料中杂质元素含量分析。另外采用ThermoCalc热力学计算方法对碳杂质的气化行为进行了理论分析,辅助解释杂质去除机理。结果表明,铼酸铵溶液中通入臭氧可以提高铼酸铵纯度、降低碳含量。铼酸铵氢还原制备铼粉时,粉末碳含量没有发生本质变化。在等离子球化工艺中,低熔点金属杂质、碳杂质的含量均得到降低。通过最终的等离子球化除杂,铼粉纯度达到99.995%级,碳含量＜0.001%。     

硼化锆基复合陶瓷粉末制备及喷涂涂层抗烧蚀性能

超高温ZrB2/MoSi2 陶瓷涂层可有效提高C/C 陶瓷基复合材料抗高温烧蚀性能。采用喷雾干燥团聚造粒法 制备复合团聚粉末,然后采用等离子致密化工艺对团聚复合粉末进行致密化处理,研究了等离子致密化工艺参数 对处理后粉末性能的影响,经等离子致密化处理后,粉末松装密度及流动性均得到了明显提高,当送粉速率为 50 g/min 时,ZrB2/MoSi2 粉末松装密度及流动性分别为3.26 g/cm3 和21.5 s/50g,与团聚态粉末相比,松装密度及 流动性分别提高了108.97 % 和59.01 %,致密化处理后粉末的氧含量降低至0.05 wt.%,在等离子致密化处理过 程中ZrB2/MoSi2 复合粉末几乎未被氧化。对等离子喷涂涂层进行了烧蚀试验,烧蚀后涂层结构完整未发生剥落, 表明制备的ZrB2/MoSi2 涂层具有良好的抗高温烧蚀性能。     

HVOF 制备 MCrAlY 涂层过程中 WC 杂质颗粒的演变遗传行为研究

在热喷涂工业生产过程中,喷涂制备不同材料体系的涂层之前需要对送粉路径(送粉罐、送粉盘、搅拌器、送粉管路、送粉针)进行清理,但由于送粉路径内部结构复杂且存在静电吸附效应,使得残留于喷涂系统的粉末无法被完全去除,通常以微量杂质颗粒的形式被带入新涂层,进而影响新涂层的性能。为此,本文研究了在单晶基材表面采用高速火焰(HVOF)喷涂制备MCrAlY涂层过程中,送粉路径残留的WC杂质颗粒(WC-10Co4Cr)在涂层及涂层与基材界面处的遗传演变行为,分别采用SEM、EDS分析了WC杂质在喷涂态、热处理态涂层中的微观组织和相组成。研究结果表明,WC杂质颗粒确实存在于MCrAlY涂层中,并在后期热处理及氧化试验中进一步分解而固溶于涂层中,甚至扩散至单晶基材内部引起含W碳化物的生成,影响涂层及单晶基材的显微组织,改变局部的成分均匀性。同时,本文还采用ThermoCalc软件进行了热力学计算模拟,辅助分析了WC分解及W与C元素在显微组织中的遗传特性。对于WC类粉末和MCrAlY粉末共用的HVOF喷涂设备,建议给MCrAlY粉末配备单独的送粉路径,以确保涂层的纯净度与质量。     

Er0.5Yb1.5Si2O7 环境障涂层高温CMAS 熔盐腐蚀行为研究

硅基陶瓷材料以其优异的性能成为新一代航空发动机热端的候选材料,其在恶劣的服役环境中需要环境 障涂层 ( Environmental Barrier Coating, EBC ) 的保护。以稀土硅酸盐为面层的第三代EBC 是目前研究的热点之 一。采用大气等离子喷涂工艺制备了Er0.5Yb1.5Si2O7 环境障涂层面层样品,研究涂层在钙镁铝硅酸盐(CaO-MgOAl2O3- SiO2, CMAS) 覆盖浓度15 mg/cm2、保温温度1350 ℃、保温时间5 h 的腐蚀条件下的腐蚀行为。研究发现 Er0.5Yb1.5Si2O7 涂层与CMAS 反应后产物为磷灰石相Ca2(Er0.25Yb0.75)8(SiO4)6O2 与Er0.5Yb1.5Si2O7 相,涂层顶部残留 CMAS 熔盐,内部出现反应区和渗透区。     

MCrAlY涂层对单晶中γ'相消耗及TCP相生成影响的模拟研究

高温下,MCrAlY涂层与高温合金单晶基材之间会发生元素互扩散,引起显微组织结构变化,往往造成单晶中具有析出强化作用的γ'相的消耗和对力学性能有害的拓扑密堆(Topological closed packed, TCP)相的生成。本研究采用扩散模拟计算的方法,设计了6种MCrAlY模型涂层,分析Co、Cr、Al主元素对DD6单晶基材显微组织的影响规律。研究结果表明,基材中γ'相消耗区在靠近涂层-基材界面处形成,该区的形成主要与Co、Cr元素内扩散相关。基材中TCP相则在更深位置的γ'相富集区内生成,γ'相富集区与Al元素内扩散有关。另外,本文着重分析了涂层成分对γ'相消耗区深度及TCP相生成含量与深度的影响。     

纳米 YSZ 热障涂层高温时效过程中组织演变研究

燃气轮机长期运行过程中,热端部件如燃烧室内壁和前级涡轮叶片长期经受高温火焰冲击,涂层材料会产生时效行为。在时效过程中,热障涂层会发生组织演变,影响涂层性能与寿命。本文对一种高纯纳米YSZ热障涂层进行了不同温度的时效考核,研究材料在高温中组织演变行为,并对涂层孔隙率变化规律进行了热动力学分析。结果表明,在高温过程中,YSZ涂层中残留的纳米界面会进一步融合并逐渐演变为微米晶;受热动力学机制支配,涂层中孔隙闭合消损,造成涂层孔隙率下降。另外,本文还统计分析了涂层的相变行为。     

低温固体氧化物燃料电池失效组织演变研究

低温固体氧化物燃料电池(LT-SOFC)因具有放电功率高、性能优异而广受关注,但目前此类电池的稳定性尚待提高以满足商用需求.本文使用LT-SOFC常用的材料体系(NCAL、SDC),采用共压法制备了样品并进行了放电试验.电池失效后对其组织进行了解剖,重点分析了失效组织演变行为,探索了引起电池失效可能的机制.本研究还采用...     

等离子体技术制备纳米粉体研究现状

纳米粉体因具有较为独特的应用性能, 其高效制备方法是材料领域研究的热点。 等离子体技术是一种快速 发展的新型纳米粉体制备技术, 其热源温度可达 10000 K 以上, 具有高热焓、 高化学反应活性的优势, 近年来得 到了国内外研究工作者的广泛关注。 本文从等离子体技术及分类、 不同原料介质的等离子体纳米粉体制备、 等离 子体主要工艺参数对纳米粉体性能的影响等几个方面简要地介绍了等离子体技术制备纳米粉体的研究现状, 阐述 了等离子制备纳米粉体的重要意义和面对的挑战。     

热障涂层材料体系研究现状及展望

随着先进航空发动机推进引擎向着高推动力和长服役寿命的方向发展,如今传统的含有 6-8 wt % 的氧化钇稳定氧化锆 (6-8YSZ) 热障涂层材料体系,在服役温度 1200℃以上时,YSZ 陶瓷涂层会发生高温相变,产生涂层间的热应力,最终导致涂层剥落失效,因此新材料体系的引入和涂层结构的改进刻不容缓。本文介绍了传统 YSZ的发展历史并且阐述了掺杂稀土氧化物稳定氧化锆、钙钛矿结构和稀土锆酸盐 (A2 Zr2O7 ) 即烧绿石结构等陶瓷材料体系的研究进展和发展前景,并分析了新型氧化铪基体陶瓷热障涂层体系和高熵材料体系涂层研究现状和未来发展趋势,最后对新型热障涂层材料的问题和发展进行了总结和展望。     

环境障涂层含钙镁水汽条件下热冲击行为

环境障涂层(EBC)在实际服役过程中不仅面临高温水汽环境,还会面临钙镁的腐蚀。对等离子喷涂的双硅酸镱EBC涂层进行了1 250℃、300次的含钙镁水汽热冲击考核试验,并进行了涂层微观组织分析。结果表明,考核后涂层表面生成了双层腐蚀结构,其中最外层主要受到了钙腐蚀,生成了明显的多相组织,且包含大孔洞等形貌,该区生成了(Yb/Ca)₂Si₂O₇、(Yb/Ca)₂SiO₅和(Ca/Yb)₂SiO₄多相组织;次表层则受到了以镁为主的钙镁离子共同腐蚀,也生成了多晶相(Yb/Mg/Ca)₂SiO₅和(Mg/Ca/Yb)₂SiO₄,组织相对致密。通过结合表面形貌、横截面组织、微观能谱成分和XRD相结构等分析方式,对EBC涂层在含钙镁水汽热冲击环境下的化学反应机制进行了分析,给出了涂层失效机理分析。