石墨烯改性溶胶⁃凝胶复合涂层的 制备及其防腐性能

利用溶胶-凝胶技术在铝合金表面制备石墨烯改性溶胶-凝胶膜层,形成复合涂层。通过扫描电镜和能谱测试,分析涂层的表面形貌及成分。采用动电位极化曲线和交流阻抗测试不同石墨烯添加量时复合涂层的电化学性能。研究表明,石墨烯添加后能够形成均匀且较为致密的复合涂层,且与单一的溶胶-凝胶涂层相比,复合涂层具有更正的腐蚀电位(-1.18 V)、更低的腐蚀电流密度(2.84μA/cm~2)和更大的线性极化电阻(415.49 kΩ·cm~2),说明石墨烯添加提高了涂层的防腐蚀性能,然而当石墨烯添加量超过0.5%时,石墨烯发生团聚,产生膜层缺陷,降低复合膜层的防腐性能。研究结果为制备溶胶-凝胶复合涂层及提高铝合金的耐蚀性提供了研究思路。     

技术信息

冷喷技术 前苏联研制的冷喷技术已转移到美国,在汽车工业得到应用。金属表面冷喷涂后提高了耐磨、抗腐蚀性能。喷涂时,固体颗粒在室温和超声气流中以500～1500米/秒的速度喷射到工件表面,类似爆炸焊。可对铝与低熔点材料表面进行高速镀钢及其它合金,以提高耐磨性与硬度。也可在室外镀铜、铝和其它活性金属,不会或很少产生氧化。冷喷涂的导热率与导电率高于传统的热喷涂。(摘译自American Machinist Apr﹒ 2001) 安全经济地加工镁合金 汽车工业正更多地使用镁合金代替铝,使用镁合金可减轻30%左右的重量,而抗拉强度则相等。应用范围包括操…     

Fe基粉末与Fe基+AL2O3复合粉末热喷涂层性能的对比研究

本文章对Fe基粉末与Fe基+AL2O3复合粉末的热喷涂涂层性能进行对比研究,结果表明Fe基+AL2O3复合粉末的热喷涂涂层硬度、耐蚀性较高,但Fe基粉末喷涂层的厚度、均匀性和连续性更好些.     

Nb-Si合金与铸型界面反应研究

借助SEM、XRD、显微硬度等分析测试方法,开展了Nb-Si合金与ZrO_2、Y_2O_3、复合铸型界面反应研究。结果表明,Nb-Si合金与ZrO_2型壳的界面反应比与Y_2O_3型壳剧烈,反应层厚度明显增加,且前者O的扩散距离小于后者;Nb-Si合金与ZrO_2型壳的界面反应偏向型壳一侧,Nb-Si合金与Y_2O_3型壳的界面反应偏向基体一侧;复合型壳对Nb-Si合金的稳定最好,是由于复合型壳面层最致密,而且Zr元素减少了O在基体中的扩散距离。     

AZO改性Y2O3-ZnO-Al2O3热控涂层性能分析

为解决铝合金表面液相等离子体电解氧化（PEO）涂层（Y₂O₃-ZnO-Al₂O₃）导电性差而导致的静电效应,对其进行表面改性处理。采用原子层沉积（ALD）技术在铝合金表面PEO涂层原位沉积铝掺杂氧化锌（AZO）导电薄膜以提高PEO涂层的导电性。对AZO改性PEO涂层的相组成和表面微观结构进行分析;对不同沉积温度下所得复合涂层的电阻率、载流子浓度和迁移率,以及沉积前后的热控性能、耐腐蚀性进行测量分析。结果表明:AZO导电薄膜均质连续致密地沉积在PEO涂层表面;当沉积温度为150 ℃时,AZO@Y₂O₃-ZnO-Al₂O₃复合涂层的电阻率为1.15×10-4 Ω·cm,载流子浓度为1.8×1020 cm-3,太阳吸收比为0.409,发射率为0.892,且抗电化学腐蚀性能良好,能够满足航天器热控涂层在空间环境应用的技术要求。     

C/C复合材料难熔金属二硅化物涂层防氧化机理研究

采用包埋技术在C/C复合材料表面制备了SiC-WSi2/MoSi2抗氧化涂层,通过恒温氧化试验以及TG-DTG、XRD和SEM等手段对该涂层的显微形貌、成分进行了分析,研究了涂层在1 500℃的抗氧化机理。结果表明,二硅化物的合金化及二硅化物与SiC的复合化提高了涂层的致密性、稳定性,而涂层表面长时间存在的致密的玻璃态SiO2,有效地阻止了氧气向涂层内部的扩散,使涂层表现出优异的高温防氧化能力。     

TiAl基合金表面低真空制备SiO_2涂层的工艺研究

为解决Ti Al基合金在750℃以上的抗高温氧化性能不足的问题,提出了采用溶胶凝胶法在其表面进行低真空制备SiO_2涂层的工艺方法。本文研究了涂膜次数对涂层表面形貌的影响,并对涂层厚度,涂层结合力,热处理后Ti Al基体抗高温氧化性等方面进行了研究,从而确定了低真空制备SiO_2涂层的可行性工艺方案。涂膜次数三层时,在Ti Al表面可以获得良好附着力和致密性高的SiO_2薄膜;在800℃高温氧化测试中,未涂膜试样氧化8h后增重2.333mg/cm2,三层涂膜试样氧化504h氧化增重仅为0.2143mg/cm2且表面没有出现剥落现象,大大提高了基体的抗高温氧化性能。     

等离子喷涂成型Mo/ZrC复合喷管的烧蚀性能研究

采用化学包覆法制备Mo-(10%) ZrC复合喷涂粉末,采用气氛保护等离子喷涂成形技术结合低压热等静压致密化技术制备内径为8 mm、壁厚16.5 mm、长30 mm的某实验型固体火箭发动机Mo/ZrC复合喷管,测试喷管在地面点火试车条件下的抗热震烧蚀性能。研究结果表明,气氛保护等离子喷涂成形Mo/ZrC复合喷管经1800℃、10 MPa处理60 min后,微细ZrC颗粒均匀分布,断口晶粒仅2～5μm,致密度达94.5%。经1800℃、10 MPa处理300 min后,Mo/ZrC复合喷管由层片结构转化为颗粒状结构,致密度提高至96.8%,显微硬度及拉伸强度分别达259.8 HV0.025及138.9 MPa。地面试车实验后,Mo/ZrC复合喷管整体结构完好,未出现炸裂和破碎现象,抗热震烧蚀性能良好,其线烧蚀率仅为0.18 mm/20 s。地面试车过程中,机械剥蚀、熔化烧蚀及热化学烧蚀等三种烧蚀机制同时发生,Mo/ZrC复合喷管烧蚀程度依次为喉部收敛段扩散段。     

ZM5镁合金阻燃与中间合金变质细化行为研究

采用光学显微镜等研究了Ca、Ce、Y阻燃元素,以及Al-8Ti-2C和Al-4C中间合金对ZM5合金显微组织及力学性能的影响。结果表明:复合添加阻燃元素比单独添加更有利于提高ZM5合金阻燃性能,复合添加0.5%Ce和0.5%Y时,合金燃点提高70℃;单独添加0.5%的Ca时,合金晶粒得到细化;同时添加0.5%的Ca和Al-4C中间合金时,ZM5合金抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到245 MPa、96 MPa和9.5%。     

硬铝的离子渗氮工艺介绍

在改进的离子氮化炉中进行ＡｌＺｎＭｇＣｕ系铝合金的离子渗氮，使其基体表面生成了一层高硬度、六角形结晶的亮黑色的氮化铝薄层。由于氮化过程中ＡｌＮ层的体积膨胀，以及它与铝基体之间的热膨胀系数不同，在ＡｌＮ层中出现了显微镜下可见的变形和显微裂纹。因此，要正确地调整氮化参数，必须使ＡｌＺｎＭｇＣｕ１．５合金基体上生成的结合力好的小于３μｍ厚的ＡｌＮ层。     

基于磁脉冲技术的铝合金板材圆孔翻边工艺研究

研究了5A06铝合金磁脉冲成形圆孔翻边工艺,分析了影响材料成形性能的各种因素,测量了磁脉冲成形圆孔翻边的壁厚变化并与常规方法进行了对比。结果表明:磁脉冲成形可以提高材料的塑性;与常规方法相比,磁脉冲成形方法可以显著地提高铝合金的圆孔翻边性能,材料内部组织没有发生明显变化。     

2A14铝合金返修焊技术

根据2A14铝合金的冶金特点，针对对接接头和锁底焊缝的不同要求，提出了相应的采用缺陷槽的补焊工艺。分析了焊接位置、补焊层数及两面补焊、预热和缓冷、补焊的收／起弧及长度、电源选择、环境控制、补焊顺序和方向，以及装配等因素的影响。由不同运载贮箱补焊的结果可知，该工艺措施有效，补焊质量较好，提高了补焊的一次合格率。     

铝合金材料的高质量电弧焊接新工艺

针对铝合金材料电弧焊接加工存在的问题,研究开发出了一种新型的超快速变换复合超音频脉冲方波变极性氩弧焊接方法,并将其用于5A06、2A14和2219等多种铝合金材料的焊接试验加工过程。研究结果表明,采用复合超音频脉冲方波变极性钨极氩弧焊接工艺进行铝合金材料焊接加工,可有效减少甚至消除焊缝气孔等缺陷,显著改善和提高焊接接头力学性能,从而获得满意的电弧焊接质量。     

变极性等离子弧焊设备及其铝合金焊接工艺研究

介绍了国产变极性等离子弧焊（VPPAW）设备的组成、变极性电源主电路的工作原理。以及微机控制和焊炬等关键技术。用该设备对不同厚度的高强度可热处理强化铝合金试样、贮箱缩比及1：1试验件进行了VPPAW，并分析了接头形式、起弧与收弧、焊接工艺参数确定、常见缺陷、焊接组织及其力学性能。焊接试验结果表明，用VPPAW设备焊接的铝舍金厚度可达14mm，与交流钨极惰性气体保护焊（TIG）相比，其焊缝质量佳，接头性能优。     

固溶处理工艺对2219铝合金力学性能的影响

针对铝合金在硝盐槽中固溶热处理存在加热介质不环保、超温爆炸的问题,以2219铝合金不同厚度板材为对象,研究了空气介质加热固溶处理工艺对2219铝合金力学性能的影响。探索了其力学性能随固溶处理保温时间的变化规律,并观察了6 mm板材典型的热处理工艺:(535±5)℃/70 min固溶,(165±5)℃/960 min时效,板材显微组织的析出相呈细小弥散状分布,对合金有较好的强化效果。试验获得了不同厚度2219铝合金板材较为理想的固溶处理工艺参数。合金热处理后的力学性能达到了产品的技术指标:抗拉强度R_m≥405 MPa,屈服强度Rp0.2≥286 MPa,延伸率A11.3≥10%。2219铝合金空气介质加热固溶处理工艺技术已替代硝盐介质固溶处理技术,并在运载火箭贮箱结构件中得到成功应用。     

航天铝合金深腔零件整体成形预制坯优化设计

提出航天铝合金深腔零件整体成形方法,开展预制坯优化设计。对比分析直筒和变径筒两种预制筒坯结构变形规律,数值模拟研究了底部圆角对开口球形件液压成形的影响规律。以直径D=450 mm的球形整体零件为验证对象,进行底部圆角r=60 mm的变径筒形件的液压成形试验验证。结果表明:直筒坯液压成形时,赤道位置发生破裂;变径筒坯液压成形时,当胀形压力为16 MPa即发生贴模;液压成形时,筒端口自适应补料,所以上半球的壁厚分布均匀;随着底部圆角越大,筒底部减薄越小,筒壁厚越均匀;当底部圆角为r=60 mm时,开口球壳赤道位置壁厚减薄最严重,减薄率为11.1%,球底部减薄率为9.8%,开口球壳上半球壁厚差为0.17 mm,下半球壁厚差为0.43 mm。     

铝合金联装架焊接残余应力和变形数值模拟

基于SYSWELD有限元分析软件,以某新型战术型号铝合金联装架为产品对象,选取支撑框配对组件、弹位组件和立方体组件为典型结构件进行焊接残余应力和变形数值模拟,以期表征铝合金联装架焊接过程的残余应力分布和变形趋势。结果表明:焊缝及其附近热影响区的Von-Mises应力较高,甚至超过了5A06铝合金材料的常温屈服强度;支撑框组件焊后最大变形出现于长矩形管中央,约为6.44 mm;弹位组件的焊接变形整体表现为凹向三维结构内腔,焊接变形也多集中在长矩形管上,最大变形约为5.21 mm。另外,采用对称分散焊过程产生的焊接变形量小于逐条焊缝焊接过程,但焊接残余应力趋势则相反。     

低温变形对2A14铝合金组织性能影响

提出了低温变形与热处理协同的2A14铝合金强韧化新方法,借助透射电镜、扫描电镜、金相显微镜、拉伸试验机等测试手段对比分析了室温和超低温变形工艺对2A14铝合金组织性能的影响。结果显示:与室温变形相比,超低温变形与热处理协同能够大幅提升合金综合力学性能。当超低温变形量达到20%,合金内部位错密度上升,第二相粒子尺寸更小,分布更为均匀,晶粒细化显著,合金综合力学性能达到最高,抗拉强度为474.5 MPa,屈服强度为426.5 MPa,延伸率为11.6%。     

7A09铝合金电子束焊接接头的显微组织与力学性能

采用电子束焊方法对7A09铝合金进行焊接,分析不同焊接工艺对接头显微组织与力学性能的影响,获得了焊缝表面成形良好的焊接接头。为了进一步改善接头区域的显微组织,以提高接头的力学性能,对接头进行焊后热处理。接头微观分析显示,焊态下接头熔合区由柱状晶和等轴状枝晶组成,初生相在晶界处聚集,形成共晶组织。在焊接过程中添加圆形电子束扫描,可改善接头焊缝成形,细化焊缝晶粒。接头经过焊后热处理,晶界初生相减少,较多的强化相η′(MgZn2)等在接头焊缝区析出。力学性能测试表明,热处理后接头的拉伸强度达 400.6 MPa,为母材拉伸强度的80.8%。拉伸断口扫描观察显示,接头断口表面分布有许多大且深的韧窝,呈明显的韧性断裂特征。     

热处理工艺对2A70铝合金自由锻件力学性能的影响

研究了不同热处理工艺参数对2A70铝合金自由锻件力学性能的影响。首先采用正交试验分析了各因素对两个目标值(抗拉强度、延伸率)的影响;然后利用极差分析方法分析试验结果,指出各个因素对力学性能影响的主次顺序,并确定最优的热处理生产条件。试验结果表明:通过锻件锻后增加退火处理、适当提高固溶温度和选用合适的时效保温时间,该合金的力学性能得到了较大的改善,在保证抗拉强度大于等于375MPa要求的同时,延伸率由4%提高到了8.5%。