Al_(2)O_(3)膜对高温环境下NiCrAlY-SiC复合镀层内部反应的阻隔及涂层耐磨性研究

为了解决以SiC颗粒为磨料的叶尖耐磨复合镀层在高温工况下SiC与涂层中Ni元素反应导致涂层耐磨性下降等问题,采用化学气相沉积(chemicalvapor deposition,CVD)工艺方法在SiC颗粒表面制备了Al_(2)O_(3)膜以阻隔SiC与涂层中Ni元素的反应。研究了0.5~1.0μm和5.0~10.0μm这2种厚度范围的Al_(2)O_(3)膜对NiCrAlY-SiC@Al_(2)O_(3)叶尖耐磨镀层中SiC颗粒与NiCrAlY镀层在1100℃高温环境下反应的阻隔效果,并测试了2种Al_(2)O_(3)膜厚度的NiCrAlY-SiC@Al_(2)O_(3)叶尖耐磨镀层在1100℃高温环境下保温500 h后的耐磨性。结果显示,5.0~10.0μm厚度的Al_(2)O_(3)膜可有效阻隔SiC颗粒与NiCrAlY镀层的高温反应,使NiCrAlY-SiC@Al_(2)O_(3)涂层在1100℃高温环境下保持良好的耐磨性,并与ZrO2陶瓷封严涂层形成良好的对磨匹配效果。

原位TiC_p/Fe复合材料的制备工艺优化

采用反应铸造法在工业化生产条件下制备了原位TiCp/Fe复合材料.在保证Ti与C反应质量比为4:1的基础上,通过正交试验设计及金相组织观察和性能测试,研究了不同成分配比和工艺参数对材料组织与性能的影响,优化了该材料的制备工艺.结果表明:C和Ti质量分数增加,TiC颗粒体积分数增加,可提高材料的性能;Si质量分数过高,可降低冲击韧性;反应温度在1600～1700℃范围内,对材料性能影响波动不大;随着保温时间延长,TiC反应合成充分、尺寸会变大.

EB-PVD制备γ-TiAl基合金薄板的研究

采用一种新型的制备工艺———电子束物理气相沉积(EB-PVD)技术,成功制备了尺寸为150mm×100mm×0.4mm的-γTiA l基合金薄板,并采用扫描电子显微镜(SEM)和X-射线衍射(XRD)等测试手段对蒸镀态及热处理态试样的物相组成和断口形貌等进行分析。结果表明,蒸镀态-γTiA l基合金薄板由γ相、α2相和τ相组成,表面质量良好,内部自然分层,显微组织结构为柱状晶。经1000℃/16h的真空退火处理后,柱状晶转变为等轴晶,τ相消失,α2相含量显著减少,同时有消除分层现象的趋势,材料的断裂方式由沿晶脆性断裂转变为沿晶脆性断裂和韧窝韧性断裂的混合断裂方式。

γ-TiAl基高温结构材料研究评述

-γTiAl基合金被认为是非常有前途的新型轻量化高温结构材料,在航空、航天、汽车等各领域具有广阔的应用前景。综述了-γTiAl基合金的研究进展,并提出了-γTiAl基合金的未来发展趋势。

电子束物理气相沉积TiAl基合金薄板的物相及显微分析

采用电子束物理气相沉积(EB-PVD)技术,成功制备了尺寸为150mm×100mm的TiAl基合金薄板,并利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等测试手段,对真空退火或热压前后试样的显微形貌、物相组成等进行了分析。结果表明,蒸镀态TiAl基合金薄板由γ相、α2相和τ相组成,成分呈梯度变化,内部自然分层,显微组织结构为柱状晶;经1000℃,16h的真空退火处理后,柱状晶和τ相消失,α2相含量显著减少,成分趋于均匀化;而经1250℃,1h的真空热压处理后,材料致密度得到明显提高。TiAl基合金薄板经真空退火或热压处理前后,断裂方式由沿晶断裂转变为解理断裂和沿晶断裂的混合断裂方式。

替代铂铝涂层的热障涂层TBC材料选择

航空发动机改型地面燃气轮机是西气东输工程的重要能源动力来源。为提高设备关键部件的稳定性、延长其服役寿命,文章对燃气轮机热端叶片上的涂层材料及其制备工艺进行研究,利用先进的热障涂层(TBC)涂层替代现有的铂铝涂层。依据涂层的服役需求,明确了对TBC涂层结构和性能的要求,并综合考虑过渡层涂层应用的成熟度,选择美科Amdry962作为过渡层材料。然后通过选材试验,对Metco204C-NS、Metco204NS-G、Metco204B-NS三种不同粒度区间的材料进行喷涂试验对比,确定了以Metco204B-NS为面层材料。文章提供的涂层材料能够较好地解决燃气轮机涂层性能不佳而带来的使用寿命短的问题,并且提及的涂层材料选型可以用于不同TBC涂层开发的场景。

化学法去除热喷涂镍铬铝钇硅涂层的酸洗液成分和工艺研究

为实现重要热端零件的循环再加工利用,以DZ125合金型高压涡轮外环块和叶片作为研究对象,针对涂层的物理化学特性以及基体的结合状态,研究化学法去除试片级热喷涂镍铬铝钇硅(NiCrAlYSi)涂层的去除效果,进行酸洗液成分和工艺研究,得到适宜的涂层去除工艺方法。对整个工艺过程中的界面状态和对基体组织的影响进行检测和评价,发现此种方法在去除了涂层后,酸洗液对于基材性能没有造成损伤,适合作为此类高温合金上NiCrAlYSi涂层去除的酸洗液。

超音速等离子喷涂纳米防污陶瓷涂层研究

以NiCr合金为底层,含防污成分的纳米Al_2O_3-13%TiO_2为面层,采用超音速等离子喷涂方法制备纳米防污陶瓷涂层。研究了不同工艺对涂层截面形貌、孔隙率、显微硬度及结合强度的影响,探讨了涂层的防污性能,获得了较优的喷涂工艺参数:Ar流量3.6～3.8 m^3/h,H_2流量0.4 m^3/h,电流400～420A,电压150V,喷距100mm,送粉量30g/min。采用较优超音速等离子喷涂工艺制备的纳米防污陶瓷涂层孔隙率可达0.8%,HV_(0.3)≥987,结合强度≥35.15 MPa,并且抗海生物附着性能优良。

TiAl基合金薄板制备技术的研究进展

详细阐述了TiAl基合金薄板四大类制备技术的特点与研究进展,包括:特殊轧制、普通轧制、物理气相沉积和热喷涂。其中,电子束物理气相沉积技术具有工序简单、近净成形、无污染和氧化等优点,最具发展潜力。

轻质高温结构材料——γ-TiAl基合金的研究动向

γ-TiAl 基合金被认为是非常有前途的新型轻质高温结构材料,在航空航天、汽车等领域具有广阔的应用前景。简要介绍了γ-TiAl 基合金的研究概况,并从高铌合金化、复合化、纳米化等方面着重阐述了其今后的发展趋势。

可磨耗封严涂层性能评价技术研究进展

介绍了热喷涂可磨耗封严涂层的特点,阐述了可磨耗性、热稳定性、结合性能等评价技术的国内外研究现状与发展趋势,提出了我国在可磨耗封严涂层性能评价技术领域今后需要重点开展的研究方向。

YPSZ陶瓷粉末在热喷涂过程中的有限元模拟

Y2O3部分稳定的ZrO2(YPSZ)陶瓷涂层与高温合金基体间的特性差异较大,极易产生高的残余应力从而导致涂层脱落失效。为此,本文通过ANSYS有限元模拟方法对热喷涂YPSZ陶瓷涂层的温度场和残余应力进行了研究,结果表明:热喷涂过程中,YPSZ熔滴以一定速度在无限大MCrAlY合金表面沉积后,其温度场呈梯度分布;发生散流变形的同时与底层有热交换作用,最终凝固成圆片状固体颗粒;2000μs左右,YPSZ颗粒与底层的温度趋于一致,此时,熔滴中心轴线上的径向应力呈几乎线性分布,而轴向应力则呈非对称的近抛物线型分布;残余应力的极大与极小值都出现在边缘附近。

铁基复合材料中原位TiC增强颗粒生成机制

在合金熔体中采用不同时间取样,通过液淬的方法,将铁基复合材料的液态合金熔体迅速冷却到室温,固定熔融条件下的形态,观察金相组织,分析其变化情况。结果表明:根据热力学及动力学分析,合金熔体在富碳区TiC的形核率很高,形核驱动力足以在正常熔炼温度下形成众多的小晶核;熔体中TiC颗粒的形成可分为形核与长大阶段,首先活性Ti原子包围C,溶入合金中的Ti与C在碳表面形成一复杂反应中间层,随着反应进行,Ti和C颗粒不断减少,生成的TiC不断弥散分布于熔体中;其长大过程伴随着TiC颗粒的相互堆砌、聚集和形态规则化。

热处理过程中SiC_P/2024Al复合材料的热应力分析

为研究热处理过程中SiCP/2024Al复合材料的热应力的变化规律,及热处理工艺对SiCP/2024Al复合材料热残余应力的影响,利用Marc有限元软件对淬火和冷热循环热处理过程中的SiCP/2024Al复合材料的热应力进行了数值模拟.研究结果表明:热处理过程中,颗粒和基体的界面附近会产生很大的热应力场,并且在SiC颗粒的尖角处产生热应力集中;经淬火处理后的SiCP/2024Al复合材料的热残余应力与基体的屈服强度接近,但经过冷热循环处理后的SiCP/2024Al复合材料中的热残余应力明显降低.

熔体覆盖剂对原位TiC_p/Fe复合材料组织和力学性能的影响

论述了用三种覆盖剂熔炼制备原位TiCp/Fe复合材料的试验方法,并对不同覆盖剂熔炼制备的复合材料金相组织进行观察,对其力学性能进行了测试.结果表明:熔体覆盖剂保护熔炼制备原位TiCp/Fe复合材料在工业化生产中是可行的熔炼技术,对指导工业化生产有着非常的实际意义;使用3＃熔体覆盖剂进行保护熔炼效果好,制备的原位TiCp/Fe复合材料的铸态冲击韧性αk值为14.53(J/cm2),硬度值HRC为42.8.

TiAl/NiCoCrAl层板复合材料的EB-PVD制备及组织性能研究

采用电子束物理气相沉积(EB-PVD)技术,成功制备了尺寸为150mm×100mm×0.4mm的TiAl/NiCoCrAl层板复合材料,并对其物相组成、断口形貌和室温力学性能与TiAl单层材料进行了对比分析。结果表明,在TiAl/NiCoCrAl层板复合材料中,NiCoCrAl层主要由Ni3Al和NiCrCo组成,TiAl层由γ相、α2相和τ相组成且未发现TiAl单层材料中看到的分层现象;TiAl/NiCoCrAl层板复合材料的强度和韧性都要高于TiAl单层材料,其断裂方式由沿晶脆性断裂转变为具有一定延性的穿晶断裂和沿晶断裂的混合断裂方式。TiAl/NiCoCrAl层板复合材料的强化机制主要为细晶弥散强化;该材料的韧化机制主要为裂纹的偏转、微桥接和弯曲增韧。

颗粒形状对铝基复合材料热残余应力影响的有限元分析

通过复合材料显微组织观察,建立了平面应力状态的复合材料组织模型,利用有限元方法对Al2O3P/2024Al复合材料和SjCp/2024Al复合材料淬火过程的热应力进行了数值模拟,研究了颗粒形状对铝基复合材料淬火处理过程下热残余应力的影响.结果表明,由于增强颗粒与铝基体之间的热膨胀系数差异较大,淬火处理后颗粒和基体的界面附近产生很大的热残余应力场,同时基体发生塑性应变.

用EB-PVD法制备Ti-Al/Nb层板复合材料的研究

采用电子束物理气相沉积(EB-PVD)技术,成功制备了0.2mm厚由24层Ti-Al和23层Nb交替叠加而成的Ti-Al/Nb层板复合材料,并采用扫描电子显微镜(SEM)等测试手段,对其物相组成和断口形貌等与Ti-Al单层材料进行了对比分析。结果表明,Ti-Al/Nb层板复合材料的界面明晰,层间距约为8μm;Ti-Al层由γ相和τ相组成,其成分呈梯度变化,且平均成分与原始铸锭的成分偏差较大,但未发现Ti-Al单层材料中看到的分层现象;Ti-Al/Nb层板复合材料具有比Ti-Al单层材料更好的韧性。

火焰喷涂镍/石墨可磨耗封严涂层的研究

采用火焰喷涂方法制备镍/石墨可磨耗封严涂层。通过调整工艺参数制备硬度适中的镍石墨涂层,并对涂层的结合强度、热冲击以及微观结构等进行研究。试验发现,镍石墨可磨耗封严涂层结合强度、热冲击等性能均能满足使用要求。

原位TiC_P/Fe复合材料的二次加工特性

对原位TiCP/Fe复合材料二次加工(热处理、焊接、切削加工)特性进行研究,并对其工业化生产应用做了大量的基础工作。结果表明:通过加热处理的方法可以消除原位TiCP/Fe复合材料在铸造过程中带来的一些组织缺陷,改变基体组织使性能提高;TiC颗粒不宜通过加热处理给予改变;原位TiCP/Fe复合材料在焊接过程中,TiC增强颗粒没有发生变化;焊缝处没有裂纹;可焊性较好;TiC陶瓷颗粒使TiCP/Fe复合材料的切削加工的切削力增大;切削温度增高;对加工表面粗糙度影响不大;TiCP/Fe复合材料可加工性与45#钢相似。