玄武岩纤维/APAO复合改性沥青高低温流变性能和抗热氧老化性能研究

为了避免或减少沥青病害出现,选取玄武岩纤维和APAO作为沥青的改性剂,成功制备了高低温流变性能以及抗热氧老化性能具佳的玄武岩纤维/APAO复合改性沥青。通过DSR以及BBR试验,研究APAO改性沥青和玄武岩纤维/APAO复合改性沥青的高低温流变性能和抗热氧老化性能,并通过高低温连续分级温度,确定玄武岩纤维和APAO的最佳掺量;通过红外光谱分析其老化机理。结果表明:APAO可明显改善沥青的高温流变性能和抗热氧老化性能;但是APAO也明显损害了沥青的低温流变性能;而玄武岩纤维对于沥青的低温流变性能和抗低温热氧老化性能改善作用明显。玄武岩纤维的最佳推荐掺量为2%,APAO的最佳掺量推荐为2%,在此掺量下沥青各项性能良好,高低温流变性能和抗热氧老化性能兼备。通过红外光谱分析可知:玄武岩纤维对于沥青是物理改性;APAO与沥青中的组分相结合,增强了沥青相关吸收峰强度;玄武岩纤维在沥青热氧老化过程中可以抑制羰基和亚砜基官能团的生成,抗热氧老化性能比APAO更好。

8YSZ热障涂层表面织构设计及其抗热震性能

目的研究不同表面织构形貌对8YSZ热障涂层的抗热震性能和失效机制的影响。方法采用微电火花在高温镍基合金基体表面设计加工4种形貌的表面织构,并利用大气等离子喷涂技术制备相同厚度的8YSZ热障涂层。采用水淬法进行热冲击试验,利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)和能谱仪(EDS),分析不同表面织构的微观结构演变、断裂形态、残余应力和元素分布,结合能量释放率准则,揭示不同织构形貌对失效机制的影响。结果表面无织构的涂层的界面韧性较小,裂纹在边界和内部萌生,为氧气和腐蚀介质的扩散提供了通道,经热冲击后会发生大尺寸断裂,在16次水淬后出现大面积屈曲失效。凸织构顶部出现严重的应力集中现象,能量释放率较大,经18次水淬后脱黏失效。凹梯形织构界面韧性较大,内部残余应力较小,经30次水淬后织构两侧出现裂纹,平均抗热冲击次数为53,抗热冲击性能较好。结论涂层与镍基合金基体之间的热膨胀系数存在较大差异,涂层受到热冲击后在界面产生较大的热失配应力,促使裂纹萌生。表面织构能够有效提高涂层的界面韧性,由于凹梯形织构具有最佳的偏转角,界面增韧效果最好,且能够有效阻挡裂纹的扩展,使得断裂失效缓慢,热冲击寿命得到显著提高。可为热障涂层的表面织构设计提供理论指导。

等离子喷涂Cr_(2)O_(3)/8YSZ复合涂层微观组织及抗热冲击性能研究

为了探究Cr_(2)O_(3)/8YSZ复合涂层高温性能,利用等离子喷涂技术在Q235钢表面制备了4种不同混合比例的Cr_(2)O_(3)/8YSZ复合涂层(8YSZ含量分别为50%,30%,20%,0%)。通过热场发射扫描电镜对涂层的形貌进行SEM表征并对涂层的截面元素分布进行EDS线扫,采用X射线衍射仪分析复合涂层的物相组成,利用表面轮廓仪测量了复合涂层的表面粗糙度,使用全自动显微维氏硬度计对涂层的显微硬度进行测量,采用划痕仪对涂层的抗划伤性能进行对比,利用Gleeble-3800热物理实验模拟机对涂层的抗热冲击性能进行测试,并对热冲击之后的截面形貌进行观察分析。结果表明,当Cr_(2)O_(3)与8YSZ比例为7∶3时,由于8YSZ对垂直裂纹的偏转作用以及涂层内部存在的孔隙和裂纹对热应力的释放作用,该样本涂层具有较好的抗热冲击性能。

铜基粉末冶金闸片的抗热震性能研究

铜基粉末冶金闸片具有高导热性、优异的摩擦学性能和高适应性,被广泛用于高速列车闸片。本文对粉末冶金闸片进行抗热震试验,模拟闸片在制动过程中的温度变化,并对闸片尺寸、粘接强度及显微组织进行测试分析,以验证铜基粉末冶金闸片的可靠性。结果表明:在宏观角度上(毫米级),经过热震循环后,闸片表面未发现明显裂纹;闸片的整体尺寸均有所增加,在低温循环阶段,尺寸增长较慢,高温循环后,急剧增加;在微观角度上(微米级),闸片背板和钎料层结合较好,界面较平直,与摩擦块无明显界面;经热震循环后,摩擦块内部组织变得疏松,与钎料层的结合程度下降。

AlN/YAlO_(3)复合陶瓷的抗热震性能

AlN陶瓷硬度高、脆性大,难以烧结致密,作为熔炼容器时会因高温变形或被温度变化引起热冲击破坏。将YAlO_(3)作为颗粒增强相加入AlN中,通过无压烧结方法制备AlN/YAlO_(3)复合陶瓷,研究不同温度下AlN/YAlO_(3)复合陶瓷的抗热震性能,分析热震前后AlN/YAlO_(3)复合陶瓷的物相结构、断口形貌和表面形貌,并阐明热震损伤机理。结果表明,在AlN陶瓷中加入YAlO_(3)能够促进AlN陶瓷的烧结,将致密度提升至98.37%,同时细化晶粒,提高AlN/YAlO_(3)复合陶瓷的抗弯强度和抗热震性能。在温度较高的热震试验中,当热震温度升高至600℃后,AlN/YAlO_(3)复合陶瓷的抗弯强度和残余强度保持率显著高于AlN陶瓷,表明添加YAlO_(3)能够有效提高AlN陶瓷的抗热震性能,这主要归因于微裂纹增韧及裂纹的偏折、分叉等机制的协同作用减缓了AlN/YAlO_(3)复合陶瓷抗弯强度的降低速度。此外,当热震温度达到1 000℃时,AlN发生氧化生成Al_(2)O_(3),导致AlN/YAlO_(3)复合陶瓷抗弯强度降低。

外加剂对地聚合物涂层抗热老化性能影响研究

使用涂层防护是一种简单有效的混凝土防护方法,但涂层同样面临着各种各样的耐久性问题,其中,涂层的热老化是影响涂层使用寿命的关键因素。以偏高岭土为基料,以水玻璃为激发剂,与EVA乳液复配,制作地聚合物涂层,研究其抗热老化性能以及不同外加剂对地聚合物涂层抗热老化性能的影响,结果表明:偏高岭土基地聚合物涂层具有良好的抗热老化性能,其中,掺偶联剂的涂层对抗热老化性能综合提升效果显著。

煤基和石油基均聚聚丙烯抗热氧老化性能对比研究

采用差示扫描量热仪、红外光谱仪、动态热机械分析仪、万能材料试验机等研究了高熔体流动速率薄壁注塑专用聚丙烯1040TE的结构与性能,并与市场同类产品进行对比。结果表明,2个批次的1040TE各项性能接近,产品质量稳定性好,满足市场应用需求。1040TE含有少量的乙烯,具有较好的抗热氧老化添加剂配方。与市场同类产品相比,1040TE的玻璃化转变温度低3.5~3.9℃,冲击强度高20%以上,雾度和熔融温度较低,抗热氧老化性能较好,熔体流动速率适宜,这些性能对于薄壁注塑的加工和制品性能都是有利的。其他性能与市场同类产品基本相当。

CL65和CL70材质车轮的抗热裂性能探究

为了探究车轮钢碳含量对车轮抗热裂纹性能的影响趋势,以CL65和CL70材质车轮为研究对象开展研究。通过高温拉伸试验确定2种车轮钢在常温至600℃范围内材料力学参数,结合实测参数在ANSYS中建立车轮有限元模型,仿真模拟停车制动过程中车轮踏面温度和轮辋周向压应力-时间历程,并通过基于单轴疲劳的定性评估模型来估算车轮热裂纹萌生寿命。结果表明:停车制动工况下CL65和CL70材质车轮的踏面温度基本一致,但CL65车轮轮辋周向压应力略小,这与车轮钢材料在弹性模量、屈服强度和线膨胀系数等参数的差异有关;仅从抗热裂纹能力角度来看,CL65车轮的热裂纹萌生寿命估算值略大,认为合理控制车轮钢碳含量有利于提高踏面的抗热裂性能。

钛酸铝相对富铝镁铝尖晶石耐火材料抗热震性能的影响

为了提高富铝镁铝尖晶石耐火材料的抗热震性能,添加12%的预合成Al_(2)TiO_(5)和用Al_(2)O_(3)及TiO_(2)粉末在烧结过程中原位形成Al_(2)TiO_(5)这两种形式,在950℃和1150℃下对烧结试样进行1次和5次热冲击循环试验。用气孔率测试、扫描电子显微镜(SEM)、热冲击前后的三点抗折试验、X射线衍射(XRD)和电子背散射衍射(EBSD)等方法对耐火材料进行研究。结果表明,1550℃的烧结温度是适宜的。与未添加Al_(2)TiO_(5)的对照试样相比,含有Al_(2)TiO_(5)的耐火材料在热冲击测试后显示出较低的气孔率、较大的晶粒尺寸、较低的烧后强度和较高的残留强度,抗热震性能的提高有利于耐火材料的应用。

石墨渗铜喉衬材料的微观结构与抗热震性能

采用粗粒级高强石墨加压渗铜工艺,制备了石墨渗铜(CIG:copper-impregnated graphite)喉衬材料。对其微观结构与抗热震性能的关系进行了研究。结果表明,由于渗铜提高了原石墨的热导率及整体增韧的综合效果,使石墨渗铜材料比通用的5种石墨材料具有更好的抗热震性能,更好地适应了小型高性能战术导弹、航天飞行器高压强大流量SRM对喉衬材料的要求。

纳米氧化锆热障涂层组织结构和抗热冲击性能分析

采用大气等离子喷涂技术制备了纳米氧化锆热障涂层和常规热障涂层.利用FESEM和XRD对纳米氧化锆热障涂层的组织结构和物相组成进行分析.系统研究了两种热障涂层的抗热冲击性能.微观组织分析结果表明,纳米氧化锆热障涂层展现出独特的纳米—微米复合结构,包括柱状晶和未熔融或部分熔融纳米颗粒.非平衡四方相是涂层的主要物相.抗热冲击性能试验结果表明,纳米氧化锆热障涂层拥有更为优越的抗热冲击性能,这主要得益于其相对致密的结构以及微裂纹、纳米晶粒、小孔径孔隙的应力缓释作用.热应力失效是涂层失效的主要原因.

金属基耐高温陶瓷涂层抗热冲击性能的研究

为提高金属基陶瓷涂层的抗热冲击性能,以无机胶粘剂磷酸二氢铝、耐磨陶瓷骨料氧化铝、碳化硅和氧化镁混合后涂覆于金属表面制得陶瓷涂层。通过交替加热及冷却试验测试该陶瓷涂层的抗热冲击性能,并与其他人的研究数据进行比较。所得涂层抗热冲击次数超过10次,超过了其他人的实验数据,这是由于涂层与基体在界面处相互扩散形成过渡层。另外,宏观上的机械联锁有利于提高涂层与基体在界面处的结合,从而提高了其抗热冲击性能。

氮化硅陶瓷的热等静压处理与抗热震性能研究

以氮化硅喷雾造粒粉为原料,通过高温常压烧结及热等静压处理烧坯两种制备方法获得的氮化硅陶瓷材料,进行了陶瓷显微组织结构、热导率与抗热震性能研究。结果表明热等静压处理能够消除烧结体的残余孔隙,有利于提高陶瓷的强度、热导率和抗热震性能。

3～5μm波段耐高温低发射率涂层抗热震性能研究

为了提高3~5μm波段耐高温低发射率涂层的抗热震性能,研究了添加剂MgO含量对涂层抗热震性能的影响。采用DIL 402C热膨胀仪测定涂层的热膨胀系数,用IR-2型发射率测试仪测定涂层在3~5μm波段的发射率,并用扫描电镜（Scanning electron microscope,SEM）对样品进行了表征。结果表明,当加入3%的MgO时,涂层与基板的热膨胀系数差最小,抗热震性能最优,达到50次;并且加入添加剂后的涂层仍然满足低发射率的要求,发射率最低为0.212。

AlN添加量对BN基复合陶瓷热学性能与抗热震性的影响

以BN、SiO2、AlN为原料,采用热压工艺制备出BN基复合陶瓷。研究了AlN添加量对复合陶瓷热学与抗热震性能的影响。结果表明:随着AlN添加量的增加,复合陶瓷的热膨胀系数呈现先降低后升高的趋势。当AlN的添加量为5vol%时,复合陶瓷的平均热膨胀系数最小,为2.22×10-6/K;复合陶瓷的热导率则随着AlN添加量的增加呈先升高后降低的趋势,当AlN的添加量为10vol%时达到最大值。未添加AlN的复合陶瓷热震后的残余强度随着热震温差的增大而升高;随着AlN的引入,复合陶瓷热震后的残余强度呈下降的趋势。对于添加5vol%AlN的复合陶瓷,经1100℃热震后其残余强度为219.7 MPa,强度保持率为88.9%,抗热震性良好。

杯[4]芳烃-受阻胺类复合稳定剂在聚丙烯中的抗热氧稳定性能

烷基取代哌啶胺化合物与三聚氯氰分步缩合反应合成中间体 6-氯 -2 ,4 -双 ( N ,N -( 2 ,2 ,6 ,6 -四甲基 -4 -哌啶基 -烷基 )胺基 ) -1 ,3,5 -三嗪 ,此中间体再与烷基多胺如乙二胺、二乙烯三胺等缩合得到一系列单体型高分子量哌啶三嗪类化合物 ;制备了对叔丁基杯 [4 ]芳烃、高分子受阻胺类化合物和聚丙烯共混体系 .通过老化性能实验评价了共混体系的抗热氧性能 ,结果表明 ,杯芳烃和受阻胺类复合稳定剂能明显提高聚丙烯的耐热氧性能 。

升温热冲击环境下超高温陶瓷材料抗热震性能的热-损伤模型

在现有的抗热震理论基础上考虑到超高温陶瓷材料热物理性能对温度的敏感性及损伤在其使役历程中随温度的演化,建立了适用于升温服役环境下表征超高温陶瓷材料抗热震性能的热-损伤模型。该模型考虑了微裂纹尺寸、密度、热冲击环境温度等因素对材料抗热震性能的影响。利用此模型研究了超高温陶瓷材料在升温服役环境下损伤以微裂纹形核规律演化时对其抗热震性能的影响。从理论上验证了基于材料微结构设计思想在制备超高温陶瓷材料时,引进一定密度一定尺寸的微裂纹并控制其随温度演化规律以形核方式进行,既可以使材料保持较高的强度又能大幅度提升材料的抗热震性能。

激光重熔纳米氧化锆热障涂层的抗热冲击性能

采用纳米氧化锆团聚粉末和等离子喷涂技术制备了纳米氧化锆涂层,试验研究了激光重熔工艺参数(激光比能量)对纳米氧化锆涂层抗热冲击性能的影响.结果表明,激光重熔工艺参数对重熔涂层的抗热冲击性能影响显著,采用合适的工艺参数(激光比能量),可以使重熔涂层获得最佳的抗热冲击性能.不同激光重熔工艺参数处理的涂层形成的组织结构不同,使得涂层的抗热冲击性能不同.合适的激光重熔工艺参数下涂层表现出高的抗热冲击性能,主要是因为重熔后的涂层组织结构有利于热应力的释放以及其相结构在高温冲击下具有良好的稳定性.

Fe_3Al(p)/Al_2O_3陶瓷基复合材料的抗热震性能

采用热压烧结制备了Fe3Al(p)／Al2O3复合材料,通过分析R曲线与热应力强度因 子K曲线的相关性,对Fe3Al(p)／Al2O3复合材料抗热震性能进行分析预测.结果表明,理论 预测与采用淬冷强度法得到的实验结果吻合较好,Fe3Al的加入使复合材料的抗热震性能明 显改善, △Tc由单相的200℃提高至复合材料的400℃,复合材料较单相Al2O3高的断裂韧 性、导热率、及低的弹性模量和f(β)是导致其抗热震性能提高的主要原因.

粗SiC颗粒对再结晶碳化硅陶瓷抗热震性能的影响

研究了粗碳化硅(SiC)颗粒的加入对再结晶碳化硅陶瓷(R-SiC)抗热震性能的影响;通过不同温度下热震(水淬试验)后测试不同配方陶瓷的残余强度来评价其抗热震性能,并测试了R-SiC陶瓷在30～1200℃的平均线膨胀系数,通过SEM分析了材料的显微结构及热震损伤机制。结果表明:随着粗SiC颗粒(250μm)含量的提高,R-SiC陶瓷的密度、临界热震温差均先升后降;含有50%250μm SiC颗粒陶瓷的密度最大,为2.60 g·cm^(-3),线膨胀系数最小,为4.60×10^(-6)/℃,抗热震性能最好,其临界热震温差达395℃;250μm SiC颗粒的引入使得R-SiC在热震过程中产生大量的微裂纹,能够迅速吸收存储在材料中的弹性应变能,从而提高其抗热震性能。