梯度热障涂层的设计和性能与失效研究

介绍了梯度热障涂层的表层、底层及梯度过渡层材料的选用和设计原则,对梯度热障涂层的抗热震性能、抗氧化性能和力学性能的研究成果作了综述，探讨了梯度热障涂层的失效机理，并指出了需进一步研究的问题。     

NiCoCrAlY/YSZ梯度涂层热力学性能的有限元模拟

采用代表体积单元法建立NiCoCrAlY/YSZ梯度热障涂层的有限元二维微观模型,计算不同相成分配比下梯度层的热物理性能参数,将参数结果推广到三维多层涂层实体模型,研究热循环过程中双层结构涂层和梯度结构涂层的热力学性能。结果表明：梯度层的弹性模量、泊松比、热膨胀系数、导热系数与各相成分比例近似呈线性关系,导热系数受各相分布形态的影响;当梯度层中NiCoCrAlY相成分比例在0.7以下时,导热系数较低,常温状态最高为2.91 W·m^-1·K^-1。相比于双层结构涂层,梯度结构涂层的YSZ成分比例降低20%,隔热温度降低14%,陶瓷面层在高温时产生的热失配径向拉应力降低47%,轴向拉应力降低32%,切应力降低37%,冷却后的残余应力降低50%,这归因于涂层结构的梯度化有效降低涂层与基体热膨胀系数不同而产生的热失配应力。根据涂层应力分布结果,涂层易在TC/BC界面的中心区域形成垂直裂纹,靠近外侧边缘区形成水平裂纹。     

梯度热障涂层的设计

 采用电子束物理气相沉积方法 (EB PVD)制备了梯度热障涂层,其结构设计为NiCoCrAlY粘结层 /Al₂O₃ YSZ过渡层 /YSZ陶瓷层。YSZ陶瓷层的结构为柱状晶结构,Al₂O₃ YSZ梯度过渡层为梯度微孔结构。采用有限元方法对梯度热障涂层进行热应力分析,优化了Al₂O₃ YSZ梯度过渡层的组成。计算结果表明,梯度涂层的内应力显著降低,而且界面及其附近应力和应变变化较平缓。过渡层厚度的增加有利于降低涂层内应力和缓和涂层界面处的应力集中。     

等离子喷涂纳米陶瓷热障涂层组织与性能

采用纳米陶瓷粒子团聚体粉末等离子喷涂制备纳米陶瓷热障涂层,研究了纳米陶瓷热障涂层的组织和性能.试验表明,采用纳米结构的陶瓷涂层有利于增加热障涂层的高温使用寿命.     

老化时间对涂层性能的影响

利用电化学阻抗谱(EIS)技术研究了含有锌铬黄防锈颜料的环氧酯漆涂层的耐蚀性能。研究发现,当老化时间为4周时,涂层的耐蚀性能最佳,时间过长或过短都使得涂层性能下降。并且EIS技术可以用来研究涂层的老化。     

喷涂高温封严涂层对航空发动机性能的影响

分析了二级涡轮叶片径向间隙的变化对发动机性能的影响。实践证明 ,喷涂耐高温封严涂层对提高发动机性能是可行的。本文阐述了喷涂工艺流程及参数。     

冷喷涂工艺参数对TC4涂层性能的影响

为了研究冷喷涂技术在TC4基板上沉积TC4涂层的性能,分析了喷涂气体种类和温度对涂层孔隙率、硬度和粉末利用率的影响规律。采用N_2和He两种气体以及400、500和600℃进行喷涂工艺试验研究。结果表明:在He或者N_2下,温度越高,制备的涂层越致密,涂层硬度越高,粉末利用率也越高;相同气体温度条件下,采用He制备的涂层较N_2更加致密,涂层硬度更高,粉末利用率也较N_2高。采用He、气体温度600℃、喷涂压力0.9 MPa,制备的涂层孔隙率低到0.8%,硬度达到440 HV0.2,硬度相对基体提高33%,粉末利用率高达88.2%。     

氧燃充枪比对爆炸喷涂CoCrAlYTa涂层组织和性能的影响

采用爆炸喷涂工艺制备了CoCrAlYTa涂层,借助SEM,EDS,显微硬度分析和结合强度测试等手段研究了氧燃充枪比对所制备涂层组织结构和性能的影响。结果表明,随着氧燃充枪比的增加,爆轰温度和爆轰速率不断提高,使涂层由均匀结构向层状结构转变,涂层的孔隙率不断降低;涂层的显微硬度、结合强度以及弯曲结合力则随氧燃充枪比的增加不断提高。     

铝化物涂层对镍基合金疲劳性能的影响

为了制定燃气轮机涡轮叶片内腔腐蚀防护方案,对表面制备Al-Si、Al和Co-Al等铝化物热扩散涂层后的镍基定向铸造合金(DSM11、DZ125)与单晶合金(DD5)的疲劳性能开展试验分析,研究涂层对试验件裂纹萌生过程和疲劳寿命的影响。结果表明：铝化物涂层的存在促进了材料表面疲劳裂纹形核,使得带涂层试验件的疲劳寿命比无涂层试验件的低。涂层工艺、厚度和试验温度对疲劳性能存在影响。其中,Al-Si涂层的疲劳性能降低较大。涂层越厚,疲劳寿命降低越显著。     

耐高温聚苯硫醚复合涂层性能的研究

主要讨论增韧材料对PPS性能的影响和各种填料用量对PPS复合涂层的附着力、抗冲击强度等性能的影响以及PPS复合涂层的耐高温性能。结果表明：增韧树脂PEK－C的加入可提高PPS共混树脂的力学性能；共混树脂中加入5％的石墨、10％TiO2时，可获得综合性能良好的复合涂层。     

基底/功能梯度涂层结构的动态热应力分析及结构优化

研究了金属基底 /功能梯度涂层结构中的动态热应力;对功能梯度材料的梯度指数进行了优化;分析了可能的破坏模式。研究结果表明,加热速度对结构中的热应力分布有很大的影响,存在优化的梯度指数使得结构具有最大的热强度。     

含能添加剂DNP对无烟推进剂性能的影响

本文介绍了含能添加剂二硝基哌嗪(DNP)在无烟推进剂中应用的情况.指出,与RDX相比它具有压力指数小(出现平台和麦沙燃烧)、平台压力区宽的优良燃烧特性.也对DNP含量、RDX/DNP含量比、催化剂品种及含量等因素对配方能量、压力指数、燃速、烟雾和物理化学安定性等的影响进行了实验研究,并得出必要的结论.     

湿热对PI/ MoS2 涂层性能的影响

对钛合金表面的PI/Mo S2涂层进行了湿热老化试验,在70℃、98%RH条件下存储长达27 d。采用衰减全反射红外光谱和透射红外光谱分别对涂层表面及涂层进行分析测试,利用X射线光电子能谱对涂层表面成分进行分析。通过球盘摩擦试验机考察了湿热老化对润滑涂层的真空及大气摩擦性能的影响。采用拉脱法测试了湿热老化前后涂层附着力。结果表明,湿热会导致PI/Mo S2润滑涂层表面的胶黏剂聚酰亚胺被水解侵蚀,膜层表面深度在50 nm以内的部分Mo S2被氧化。湿热试验前后涂层的真空耐磨寿命降低13%,大气耐磨寿命降低16%;真空摩擦因数略有增加且波动增大,而大气摩擦因数显著增加,涂层附着强度也略显降低。     

工艺条件对爆炸喷涂Al2O3陶瓷涂层组织与性能的影响

研究了工艺条件对爆炸喷涂Al2O3陶瓷涂层的组成与性能的影响。结果表明大热焓制度下制备的涂层组织致密均匀，具有较好的结合力、高的显微硬度及低的残余应力，是良好的耐磨耐热陶瓷涂层。经工艺优化选择出爆炸喷涂工艺的最佳气体流量参数。     

等离子喷涂参数对热障涂层热冲击性能的影响

介绍了ZrO2热障涂层的等离子喷涂工艺及热冲击性能试验,通过不同工艺参数下的等离子喷涂工艺试验、金相分析、热冲击试验及扫描电子显微镜形貌分析,论述了喷涂电流及等离子气体流量对涂层热冲击性能的影响和试验结果对等离子喷涂ZrO2热障涂层的参数优化的重要意义。     

弧电流对电弧离子镀CrN硬质涂层组织性能的影响

采用电弧离子镀技术在钛合金表面制备CrN涂层,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)以及透射电镜(TEM)分析了弧电流对涂层组织结构以及力学性能的影响.结果表明,随着弧电流的升高,涂层沉积速率增大,表面熔滴的数量及尺寸增大,表面平整度明显下降.不同弧电流条件下均沉积出CrN单相涂层.弧电流改变了粒子、离子的轰击作用,从而影响到涂层表面的能量状态,CrN涂层的择优生长由(111)变为(200),(220).随着弧电流的增加,CrN涂层的硬度先增大后减小,而涂层与基材间的结合力以及涂层的摩擦系数逐渐增大.弧电流为65A时涂层生长具有较高的沉积速率和较低的沉积温度,可获得尺寸较小的涂层组织.     

稀土添加剂对镀铬液性能的影响

稀土添加剂对镀铬液性能的影响ＥｆｆｅｃｔｏｆＲａｒｅ－ＥａｒｔｈＡｄｄｉｔｉｖｅｓｏｎｔｈｅＰｒｏｐｅｒｔｙｏｆＣｈｒｏｍｉｕｍ－ＰｌａｔｉｎｇＬｉｑｕｉｄ￥／／宝成通用电子公司张九进入８０年代中期，我国镀铬工艺研究取得较大进展，这主要归功于稀土元素...