航空航天用钛合金表面工程技术研究进展

钛合金以其高比强度、低密度等优点,被广泛应用于航空航天零件中.然而,钛合金也存在硬度低、耐磨性差、高温氧化抗力差等弱点,表面应力集中敏感导致的疲劳问题也较突出,需利用表面工程技术克服磨损、腐蚀和疲劳3大问题.介绍了近10年来钛合金耐磨涂层、抗氧化涂层与抗疲劳表面改性技术的研究进展,并对技术发展趋势进行了展望,为表面工程...     

热、力耦合作用下热障涂层的失效机制

针对热障涂层服役环境中热物理化学环境与机械载荷耦合作用的特点,采用交流阻抗谱法与声发射法对热障涂层在恒定外载荷(高温蠕变)以及交变载荷(高温低周疲劳)作用下的失效过程进行了考察分析,研究发现,交流阻抗谱中低频段阻抗值的变化可以有效地反映热障涂层热氧化层内横向裂纹的萌生及扩展;有无外机械载荷作用下热障涂层的热循环失效的模式截然不同,在高温蠕变条件下,热障涂层的裂纹并不产生在热氧化层内,而是产生在热氧化层与柱状晶之间的等轴晶区;而在高温低周疲劳条件下裂纹是在粘结层与高温合金基体的扩散层处.      

热控涂层近紫外5000ESH辐照αs原位退化特性

长寿命卫星外露热控涂层的太阳吸收率退化是设计师非常关心的问题,文章介绍了热控涂层近紫外辐照αs 退化特性试验.本次试验技术与过去相比有很大的提高,时间长达5000ESH,加速倍率较小,试验结果应该更真实.试验证明所用的热控涂层紫外稳定性非常好,个别热控涂层一直呈上升趋势,所有辐照热控涂层暴露大气后其退化都有一定回复.     

换热系数对热机耦合作用下热障涂层性能的影响

通过有限元计算分析了热机耦合作用下的热障涂层不同的内壁换热系数对涂层系统隔热效果和应力分布的影响,为选择合适的内壁换热系数提供了参考作用.计算结果表明:随着内壁换热系数的增加模型中的温度随之降低,内外壁的温差以非线性曲线的形式增加;在热氧化生成层附近产生了较大的应力,并且主应力值随着换热系数的增加而增大.      

C/C复合材料表面双辉等离子渗铱微观结构分析

通过双层辉光等离子表面合金化方法,在C/C复合材料表面成功制得铱涂层,并研究了铱涂层相组成和微观结构.铱涂层呈亮银白色,致密且表面光滑均匀,无明显缺陷.XRD和SEM研究表明:铱涂层呈多晶态,晶粒呈簇柱状晶并与C/C复合材料表面垂直,具有嵌入式结构,晶粒平均直径为0.5 um,铱涂层截面呈现明显的柱状晶生长,涂层内部有少量裂纹和针孔但并未贯穿.     

铝热合成FeNiCr/NiAl-TiC涂层的时效研究

用铝热反应合成工艺在钢管内表面制备出了FeNiCr/NiAl-TiC复合涂层.用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)和透射电子显微镜(TEM)等分析手段研究了涂层显微结构以及固溶时效对FeNiCr/NiAl-TiC涂层显微结构的影响.研究表明,FeNiCr/NiAl-TiC复合涂层由TiC,NiAl,α-FeNiCr三相组成,晶粒细小,合金基体由α-FeNiCr和NiAl两相组成,其中NiAl相尺寸约为100nm.经过固溶时效,物相组成不变,TiC形态和尺寸稳定,α-FeNiCr基体中NiAl相的尺寸约为400nm,时效后NiAl和α-FeNiCr仍保持共格关系.      

低能质子对卫星热控涂层太阳吸收率的影响

空间低能质子由于沉积能量在表层对卫星外露热控涂层太阳吸收率参数有较大影响,文章首次对地球同步轨道卫星6种热控涂层进行低能质子辐照试验研究,试件是S781有机白漆、SR107-ZK有机白漆、ACR-1有机白漆、OSR二次表面镜、F46二次表面镜和Kapton二次表面镜。试验采用能量48keV的质子,在真空条件下累积辐照360h,累计注量达到2×10~(15)p/cm~2。在辐照过程中原位测量热控涂层的太阳吸收率参数。这些热控涂层的太阳吸收率参数都有不同程度的明显上升。其中,有机白漆类热控涂层的太阳吸收率参数上升最快,其次是塑料薄膜类热控涂层(F46二次表面镜和Kapton二次表面镜),最稳定的是玻璃类热控涂层(OSR二次表面镜)。对试验前后试件的SEM分析和XPS分析表明,热控涂层中的颜料结构和聚合物结构在辐照下发生变化,形成不饱和链发色团和色心,使原来透明聚合物和高反射的颜料对太阳光产生吸收,从而引起热控涂层太阳吸收率参数上升。     

空间电子、质子和紫外综合辐照模拟试验研究

文章介绍了地面模拟地球同步轨道15年电子、质子和紫外环境的综合辐照模拟试验技术,为长寿命卫星热设计及热控涂层选型提供可靠依据。试验采用空间低能综合环境试验设备、太阳吸收率原位测试系统,针对卫星各种表面材料如S781白漆、SR107-ZK白漆、F46镀银和OSR二次表面镜等进行了空间低能综合辐照试验,与已有的飞行试验数据进行对比研究,结果表明：本次试验能够较准确地反映航天器在轨道上材料的退化现象。     

氧化硼含量对C/C复合材料SiC涂层结构和抗氧化性能的影响

为了改善涂层和C/C复合材料之间热膨胀系数不匹配的问题,提高涂层在高温下保护C/C复合材料的能力,以氧化硼为添加剂制备了具有楔状结构的C/C复合材料SiC抗氧化涂层,研究了摩尔百分含量分别为0%、2%、5%和10%的氧化硼对SiC涂层组织、结构和抗氧化性能的影响.SEM、XRD及抗氧化实验的测试结果表明,随着氧化硼含量的增加,SiC涂层的厚度和致密度依次增加;涂层中的氧化硼可促使涂层物料充分渗入C/C复合材料基体内;1 500 ℃空气介质氧化试验结果显示,涂层中氧化硼含量为2%的C/C复合材料在氧化5 h后增重0.32%,具有较好的抗氧化性能.     

真空环境对防静电热控涂层导电性能的影响

文章通过试验研究了近紫外辐照前后的真空环境对防静电热控涂层的电学性能影响,探讨了真空环境对防静电热控涂层电学性能影响的机理,给出了地面模拟试验过程中关于数据分析的建议。研究发现:真空环境将引起防静电热控涂层的表面电阻率降低、导电性能增强,而氧空位的增加和吸附氧的释放则是其表面电阻率降低的主要原因。