聚四氟乙烯涂层在高载荷条件下的摩擦学性能研究

制备了以45#钢为基体的聚四氟乙烯（PTFE）涂层,利用自制的高载荷条件下摩擦因数测试装置研究了PTFE涂层的摩擦学性能,结果表明：PTFE涂层在4~90MPa范围内具有优良的减摩性能,最低摩擦因数为0.032。正压力与摩擦因数服从负指数衰减模型（Fit Exponential Decay）,随着载荷的增加,静摩擦因数和滑动摩擦因数先迅速降低,然后趋于定值。

冷喷涂技术制备纳米涂层

在KY—HVO (A)F多功能超音速火焰喷涂的基础上实现了冷喷涂技术。采用该技术在钢基体上制备了二氧化钛纳米涂层。运用XRD、SEM对喷涂用粉末和涂层的显微结构和物相组成进行了观察和确定。结果表明采用冷喷涂技术形成了TiO2 纳米涂层。与原始的纳米粉末相比 ,纳米涂层没有发生相变 。

C／C复合材料抗烧蚀HfC涂层的制备

采用液相先驱体转化法在C/C复合材料表面制备了抗烧蚀HfC涂层。用红外光谱分析先驱体溶液的结构,用XRD、SEM和EDS对涂层进行了分析和表征。结果表明:先驱体溶液中主要存在Hf-O-Hf结构和Hf-O-C链式结构,有利于HfC涂层的形成;经过1800℃热处理后多层膜被转变为HfC涂层,形成的涂层中主要为HfC和HfO2;单次涂覆不能有效的覆盖C/C复合材料,多次涂覆能够生成致密的HfC涂层;涂层的厚度约为几十微米,涂层界面不明显,在涂层和基体间有较大过渡层能够缓解界面应力和提高与基体间的结合强度,有效延长寿命。

超音速火焰喷涂燃烧室燃气成分与温度的计算

在液体火箭发动机原理的基础上,建立了超音速火焰喷涂燃气成分与温度的计算方法,对KY-HVO(A)F多功能超音速火焰喷涂系统进行了计算,得到了不同混合分数下燃气成分与温度的变化规律。在此基础上进行了喷枪内外燃气流场分析,结果表明,燃气温度分布、速度分布与实际焰流有较好的一致性。在喷枪出口处,HVOF与HVAF两种状态下燃气都得到了超音速,不同的参数比可以调节焰流温度与速度,实现了HVOF与HVAF之间的连续可调。

用连续压入法一次性测定材料表层微米深度内的硬度分布

提出一种可以根据一个测点的加载－卸载曲线计算整个压入深度内的硬度变化的新方法，适用于研究整体材料表层的硬度分布。计算与实验吻合良好。

基于超音速火焰喷涂技术的冷喷涂技术实现与流场分析

在KY HVO(A)F多功能超音速火焰喷涂的基础上通过改进喷枪的设计 ,在喷枪的扩张段加入水实现了冷喷涂技术。进行了冷喷涂过程中焰流流场分析 ,得到了不同水流量条件下喷枪中气流的速度与温度分布规律。为了定量分析 ,得到了喷枪出口中心处气流速度与温度随加水量的变化规律。结果表明 :随着加水量的增加 ,粒子的速度与温度都在下降。在加水量较小时 ,焰流的速度与温度急剧下降。当加水量大于 2 0L h时 ,随着加水量的增加 ,焰流的温度和速度下降较慢。依据此流场分析结果在钢基体上成功制备了功能性涂层。

高载荷条件下的材料表面摩擦因数测量

针对材料表面高载荷条件的要求,提出了测量摩擦因数的方法,并进行了相应测试装置的设计,该测试装置由正向加载装置、侧向加载装置和数据处理装置3部分组成。可以用来测量高载荷条件下材料表面的静摩擦因数和滑动摩擦因数,同时得到整个滑动过程中摩擦因数变化情况。利用该装置对某国防减摩涂层进行了测试,结果表明在高载荷条件下该涂层对碳钢表面具有较好的减摩效果。

超音速火焰喷涂流场有限元分析

在液体火箭发动机原理的基础上,建立了超音速火焰喷涂过程全流场分析模型,对KY-HVO(A)F多功能超音速火焰喷涂系统进行了流场分析,得到了HVOF与HVAF两种状态下燃气的速度、温度分布,分别体现了燃气欠膨胀与过膨胀的特点。在HVOF状态计算结果中有8个马赫锥而实际焰流照片中有8～9个马赫锥,所处位置基本对应,可以合理解释喷涂过程的激波现象,不同截面上的速度分布,体现了燃气速度在径向截面上的自模特性。

送粉参数对超音速火焰喷涂粒子速度与温度的影响

以直径为30μm的球形铜粒子为例,对KY-HVO(A)F多功能超音速火焰喷涂系统进行了不同送粉位置、送粉管直径、倾斜角度以及送粉压力条件下粒子的速度与温度分析。结果表明:送粉位置对粒子出口速度没有明显的影响,但对温度有较大的影响,送粉位置距离喷枪燃烧室越近,粒子的温度越高;送粉直径越小粒子的速度与温度越高;倾斜角度对粒子温度没有影响,随着送粉倾斜角度的增大,粒子进入焰流中心的能力增强,粒子速度增大;送粉压力对粒子的速度与温度影响不大,但压力为0.4 MPa时加热加速效果最好。

低温超音速喷涂团聚铁粒子沉积的SPH模拟

为了研究纳米团聚粒子形态对涂层特性的影响,应用SPH方法研究了低温超音速火焰喷涂金属团聚粒子的沉积行为.结果表明,纳米粒子团聚为微米级粒子后,基体碰撞出现了飞溅现象,应变变化明显.团聚粒子的等效塑性应变小于普通微米粒子,但团聚粒子的面积扩大比大于普通微米粒子.沉积过程中,当超过临界沉积速度后,金属团聚粒子与基体之间存在过渡区域,过渡区域随粒子速度的增加而扩大.

等离子喷涂ZrO2涂层隔热耐烧蚀性能研究

利用等离子喷涂方法制备了ZrO2陶瓷涂层。X射线衍射分析、扫描电镜分析表明涂层主要由立方相和四方相组成，涂层呈现层状结构，比较致密，但有孔洞存在。实验结果表明：ZrO2陶瓷涂层具有较好的隔热效果，隔热效果与火焰温度呈线性变化；在高温气流冲刷条件下的线烧蚀速率为0．044mm/s，质量烧蚀率为4．10g／s，基本为气流冲刷失效。

纳米压入法的柔度效应及其校正

根据亚微压入仪的柔度测定，考察了仪器柔度对纳米压入法测试材料表层硬度和弹性模量的影响，指出柔度因子主要影响卸载线的斜率，用单测点法测弹性模量和硬度分布时必须修正测试结果．

HTPB复合固体推进剂含损伤和老化本构研究

通过热氧老化实验、声发射损伤检测实验和蠕变柔量测试实验确定HTPB复合固体推进剂非线性本构 关系,并与Schapery非线性本构方程进行比较。结果表明,含损伤老化模型较好地解释了HTPB复合固体推进剂的 非线性特性,可以应用分析HTPB复合固体推进剂的力学特性。

多功能超音速火焰喷涂WC10Co4Cr涂层磨损性能研究

应用自行研制的多功能超音速火焰喷涂设备 ,在HVOF、HOV AF、HVAF不同工况下成功制备WC1 0Co4Cr涂层 ,并测试了涂层性能。分析表明 ,HVAF工况下 ,碳化物几乎没有分解 ,涂层的显微硬度明显较高 ;三种工况中 ,涂层的磨粒磨损机制主要为碳化物颗粒的剥落 ,冲蚀磨损的失效行为主要表现为脆性材料的冲蚀磨损机制。相比之下 ,随着燃气温度的降低 ,涂层的耐磨粒磨损性能增强 ,涂层的抗冲蚀磨损性能与燃气流量和温度有关。

液相先驱体转化法制备ZrC粉末及合成机理

以氯氧化锆、丙醇、丙三醇和乙酰丙酮等为基本原料合成了锆的有机先驱体溶液,采用液相先驱体转化法在1 500℃制备了ZrC粉末。运用FTIR对锆的先驱体溶液的组成、结构以及形成机理进行了分析,用XRD和EDS分析了粉末的形成机理,用SEM观察了粉末的形貌。结果表明,有机锆的先驱体溶液具有螯和的链状或网状结构;先驱体溶液干燥后的粉末呈蜂窝状结构,在不同热处理温度下获得面心立方的ZrC粉末。经过热力学计算结果表明,C还原锆的氧化物开始生成ZrC的最低温度为1594℃,实验温度低于理论温度,在1500℃时获得面心立方的ZrC材料。

Si含量对TiO_2/SiO_2复合气凝胶结构及光催化性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了不同Si含量的TiO2/SiO2复合气凝胶.利用XRD、FTIR、XPS和BET等手段表征了复合气凝胶组织结构,以甲基橙溶液光催化降解实验评价其光催化活性,研究了Si含量对TiO2/SiO2复合气凝胶的结构及光催化性能影响规律.结果表明:TiO2/SiO2复合气凝胶中Ti-O-Ti、Si-O-Si和Ti-O-Si键相互交织,使复合气凝胶具有小晶粒尺寸、高比表面积和高热稳定性.随着Si含量增大,TiO2/SiO2复合气凝胶中TiO2晶粒尺寸减小,TiO2结晶度降低,比表面积增大,平均孔径减小,且TiO2/SiO2复合气凝胶对甲基橙溶液的光催化降解活性呈现先升后降的变化趋势.适当Si含量能显著改善TiO2/SiO2复合气凝胶的结构和光催化性能,Si含量最佳值在9wt%附近.

涂覆型雷达/红外复合隐身材料研究现状

论述了纳米材料、掺杂半导体材料、空心导电微珠、导电高聚物、视黄基席夫碱盐、等离子体吸波涂料以及多层结构吸波涂层等几种新型涂覆型雷达/红外复合隐身材料的隐身机理和发展现状,并指出目前复合隐身材料研究中存在的问题及其发展趋势。

SiO_2气凝胶的改性研究及在航空航天领域的应用

详细综述了目前SiO2气凝胶的改性原理和方法,改性后的SiO2气凝胶表现出许多突出的新性能以及在航空航天领域的广阔应用前景。

超音速火焰喷涂Ni粒子特性数值仿真

在超音速火焰流场数值模型的基础上,应用离散惰性粒子模型和粒子追踪法,建立了三维分析模型,对超音速火焰(SO/AF)喷涂粒子速度特性和温度特性进行了数值模拟。研究了不同参数状态下粒子的动态行为以及直径对火焰流速度和温度的影响,揭示了超音速火焰喷涂粒子的速度和温度变化规律。数值结果表明:在SOF、SO-AF、SAF 3种工作状态下,粒子的出枪速度和温度依次下降,粒子加速出枪以后,还将在一定距离内加速加温;随着粒子直径的增加,粒子速度、温度梯度均减小。该项研究对制备优质涂层具有重要意义。

等离子喷涂纳米莫来石基复合吸波涂层性能研究

应用喷雾造粒技术制备了Mg_3Si_4O_(10)(OH)_2、C与莫来石复合吸波粉末,并采用等离子喷涂技术制备了复合吸波涂层.在涂层沉积过程中,吸收剂相的C发生反应,滑石相高温氧化、分解,生成原顽辉石.实验结果表明,结合强度随涂层厚度增加而降低,0.8mm时达到2MPa.并用小波分析方法得出涂层断裂源为晶界玻璃相.涂层中新生成相的成分增加了涂层的介质损耗性能,使得涂层的电磁波反射性能下降,并向高频部分偏移,随涂层厚度的增加,反射率曲线向低频移动.所制备涂层在0.8mm时在15～18GHz之间均小于-5dB.