Ni 基高温合金 Al-Si 涂层脆-塑性转变温度及其疲劳行为研究

利用高温金相显微镜改进加载装置,在动态下测定了Al-Si高温涂层的脆-塑性转变温度及其影响因素。研究结果表明,Al-Si涂层的脆-塑性转变温度随着Al,Si浓度的减少而降低,通过热处理的方法使涂层的Al,Si浓度降低,可有效地降低涂层的显微硬度和脆-塑性转变温度。另处,还系统研究了涂层与基体在不同温度下断裂失效的模式及其机制。     

石墨烯增强钛基复合材料界面调控及强韧化机理研究进展

高超声速飞行器等航空装备的快速发展对钛合金综合性能及应用水平提出更高要求。采用传统热工艺技术制备钛合金的性能已经接近或达到理论极限。传统技术很难大幅提高钛合金的综合性能,探寻石墨烯技术改性钛合金成为一个重要发展方向。然而,钛合金中石墨烯的界面反应控制难度大,如何获得具有良好结合强度的石墨烯/钛界面是石墨烯增强钛基复合材料性能提升的基础与关键。本文在分析制约石墨烯增强钛基复合材料发展系列问题基础上,重点介绍石墨烯增强钛基复合材料微观组织、界面特征以及静态/动态力学性能、摩擦磨损、抗氧化性能和石墨烯强韧化机理等方面的研究进展,探讨现阶段解决石墨烯增强钛基复合材料分散均匀性、界面结合性和组织致密性的方案和优缺点,最后指出该类型材料在界面调控、大规模制备和性能稳定性等方面技术面临的挑战,并提出该类型材料发展应与理论计算技术、先进制备技术和特种功能应用相结合,深化界面优化设计和可控制备,拓宽应用领域。     

NiCrAl-NiC封严涂层在硫氯酸盐中的热腐蚀行为

为探究NiCrAl-NiC封严涂层在高温熔盐环境下的腐蚀行为,使用大气等离子喷涂技术制备NiCrAl-NiC封严涂层。通过测量NiCrAl-NiC封严涂层的失重情况研究涂层的动力学变化,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、激光共聚焦显微镜等方法,探讨NiCrAl-NiC封严涂层在650℃下混合硫氯酸盐(75%Na₂SO₄+25%NaCl)中的热腐蚀行为。结果表明：在进行10 h的热腐蚀实验后,NiCrAl-NiC封严涂层呈现出快速增重状态,增重速率为32.041 mg₂·cm^-4·h^-1。在进行20 h的热腐蚀实验后,涂层由于表面氧化膜的脱落而发生减重现象。在热腐蚀进行了30 h后,涂层表面膜的生长覆盖了整个涂层,涂层表面形貌均匀,表面孔隙减少,可以对基体起到很好的保护作用。在完整的氧化膜的保护作用下,进行了40 h热腐蚀实验的NiCrAl-NiC封严涂层的质量变化速率为0.064 mg²·cm^-4·h^-1<...     

纳米结构莫来石粉体喂料的制备与表征

环境障涂层（Environmental barrier coating,EBC）是设立在服役环境和发动机材料之间阻止或减小环境对发动机侵蚀的表面防护层。莫来石具有良好的耐高温性、化学兼容性、抗氧化性和导热性,被视为环境障涂层的重要材料。对纳米结构莫来石粉体喂料的制备工艺进行了研究,目的是制备出球形度好、表面光滑、流动性好、致密度高的纳米结构粉体喂料。以纳米Al2O3、SiO2粉体为原材料,采用湿法球磨、喷雾干燥、固相烧结的方法制备了用于环境障涂层的纳米结构莫来石粉体喂料。借助X射线衍射仪和扫描电镜研究了粉体喂料在不同热处理温度下的组织与形貌。结果显示,1300℃+150 min的固相烧结的球形度与喷雾干燥所得的球形度保持一致,表面也较为光滑,缺陷较少,莫来石粉体喂料的粒径在60μm左右,晶粒为纳米结构。     

热障涂层服役环境模拟试验方法的研究进展

热障涂层是航空涡轮发动机高温环境部件的关键材料。在恶劣的服役工况以及多场耦合作用下涂层容易剥落失效是急需解决的关键问题,而服役环境试验模拟装置的研发是解决该问题的必然途径,也是提升涂层性能的重要手段和方法。本文从单一服役环境、多耦合服役环境两个方面对试验模拟装置的研究现状进行了详细的综述,重点阐述了静态试验装置和动态试验装置。最后分析了将来需要研究的关键科学问题,展望了热障涂层服役环境模拟试验方法的发展趋势。     

电子束物理气相沉积叶片热障涂层工艺稳定性提升技术研究

电子束物理气相沉积（EB–PVD）是航空发动机涡轮叶片涂层的先进制备技术。EB–PVD的工艺稳定性对于叶片涂层质量及批产一致性至关重要。本研究针对我国先进航空发动机对高性能热障涂层的应用需求,研制出了EB–PVD自动蒸发沉积技术和叶片多自由度涂层沉积技术。工艺验证和性能测试结果表明,所研制的自动蒸发沉积技术可使涂层过程靶材消耗均匀稳定,涂层质量良好;双坩埚结构配置可进一步满足新一代超高温双层结构热障涂层工艺需求。所研制的多自由度沉积技术有助于提升叶片涂层厚度均匀性,改善缘板涂层质量,实现涂层厚度和微观组织的精确调控。利用上述工艺制备的涂层试片抗燃气热冲击性能优异,模拟叶片缘板位置涂层寿命与模拟叶身位置涂层寿命相近。     

一种爆炸喷涂NiCrAl尺寸修复涂层的工艺研制

采用正交试验设计方法,研究了粉末粒度、氧燃比、送粉氮气流量和喷涂距离4因素对爆炸喷涂NiCrAl涂层组织和性能的影响,并利用扫描电镜对涂层微观组织进行了研究,通过对涂层孔隙率、显微硬度和拉伸结合强度的检测,研究了4因素对涂层性能影响的规律。根据正交试验结果,确定优化后的工艺参数为粉末粒度13～45μm,氧燃比为1.25,送粉氮气流量20 L/min,喷涂距离170 mm。优化工艺后喷涂的NiCrAl涂层组织均匀致密、硬度高、拉伸结合强度好。     

阳离子型光固化水性聚氨酯的制备及涂层性能研究

采用一步法成功制备出聚氨酯预聚物,然后以季戊四醇三丙烯酸酯进行封端,醋酸中和得到阳离子型光固化聚氨酯树脂,采用FTIR、~1H-NMR对其结构进行了表征,采用粒度分析、接触角、离心等方式研究了中和度、N-甲基二乙醇胺含量对其乳液和UV-光固化涂层性能的影响。研究结果表明,当中和度为90%、N-甲基二乙醇用量为6%(质量分数)时,阳离子型水性聚氨酯树脂具有优异的乳化性能及耐酸碱、耐醇和耐水性能。     

氧化石墨烯辅助低温液相法合成石榴石型固体电解质

固态锂电池有望解决传统锂离子电池的安全性问题,并且能实现更高能量密度。作为具有应用前景的石榴石型固体电解质材料,其纳米粉体的制备技术研究具有重要意义。针对石榴石型固体电解质纳米粉体存在合成温度高、粉体团聚、粉体颗粒尺寸大等关键问题,提出了一种氧化石墨烯辅助的低温液相法合成石榴石型固体电解质的技术策略。该策略的主要思想是首先利用氧化石墨烯表面带有负电荷的特性,吸附石榴石金属阳离子,避免多分散聚集体的形成;然后再利用氧化石墨烯纳米片的物理分隔,在低温合成条件下,实现分散性较好的石榴石型固体电解质纳米粉体的制备。实验中,以氧化石墨烯作为模板材料,结合化学共沉淀方法,制备了石榴石型锂离子固体电解质材料。系统研究了煅烧温度、氧化石墨烯含量、煅烧气氛等对石榴石型固体电解质制备的影响。实验结果表明:当氧化石墨烯的最佳添加量为1%时,可以在较低温度(650℃)下获得单一石榴石立方相的固体电解质材料Li_(6.5)Mg_(0.05)La_3Zr_(1.6)Ta_(0.4)O_(12)。继而对比研究了添加1%氧化石墨烯与未添加氧化石墨烯对石榴石型固体电解质纳米粉体形貌及尺寸的影响,揭示了氧化石墨烯纳米片在石榴石型固体电解质纳米粉体制备中的积极作用。固体电解质烧结片的室温离子电导率约为2.5×10~(-4)S·cm~(-1),为其在固态锂电池中的应用打下了基础。     

热障涂层界面脱粘缺陷的脉冲红外热成像检测

针对热障涂层界面脱粘缺陷的无损检测问题,首先制备了一种导热过程更加接近真实缺陷,且尺寸可控的人工模拟脱粘缺陷试样;在此基础上,采用脉冲红外热成像检测技术对人工脱粘缺陷进行检测,分析了涂层界面脱粘区和非脱粘区的表面温度瞬态响应过程;以图像标准差（SD）和归一化对比度（NC）作为评价标准,定量对比了脉冲相位法、主成分分析和表面热信号重构3种典型的热图重构方法在脱粘缺陷识别中的作用。结果表明,对400 μm厚的YSZ热障涂层,原始热图中可识别最小直径为4 mm的脱粘缺陷,而3种重构热图中均可识别最小直径为2 mm的界面脱粘缺陷,3种重构算法均显著提高了界面脱粘缺陷的识别能力,其中以表面热信号重构算法对图像的噪声抑制能力最强。