镁合金表面改性技术现状研究

镁在自然界中含量丰富,在地壳金属元素中储量排名第三位,是最轻的金属结构材料之一。镁合金的密度为1.74 g/cm^3,比强度高达134,兼具韧性好、减震性强、热容量低、压铸性能好以及切削加工性能优良等优点,在军工、航天航空以及汽车等领域上有广泛应用。由于镁的电负性极强,稳定性不好,易被腐蚀,因而需要对镁合金表面进行处理才能适应实际应用的要求。镁合金表面改性是改善镁及其合金耐蚀性、提高使用寿命、扩大应用领域的重要技术手段之一。综述了镁合金表面改性技术的研究现状,介绍了化学转化处理(化学氧化处理)、电镀和化学镀、阳极氧化和微弧氧化、激光表面处理、热喷涂以及有机涂层等方法的原理、优点以及存在的问题,并简要介绍气相沉积、离子注入、达克罗涂层等表面改性技术,最后分析了镁合金表面改性的发展趋势,认为镁合金表面改性技术应朝着低污染、低成本、高效率、多技术复合的方向发展。

SiO_2气凝胶保温隔热材料在建筑节能技术中的应用

Si O_2气凝胶是一种三维空间网络结构固体材料,具有低密度、低热导率、高光透过率、高孔隙率以及高比表面积等特性,同时还兼有防火、防水等优良性能,是一种不可多得的轻质、环保、多功能材料,在建筑保温隔热领域有着广阔的应用前景。以建筑节能为目标,简要叙述了对Si O_2气凝胶的研究,从制备原材料种类的多样化,以及原材料和干燥成本降低等方面论述了其大规模生产应用的可能性,重点阐述了Si O_2气凝胶玻璃、Si O_2气凝胶隔热涂料、Si O_2气凝胶纤维复合材料以及Si O_2气凝胶混凝土和砂浆等在建筑保温隔热方面的应用研究进展;然后,从其所具备的优良特性出发,提出了一种由Si O_2气凝胶材料在建筑节能技术中的应用设想,主要从Si O_2气凝胶材料在保温隔热、防水、防火以及简化施工工艺等方面的优势,构建了全部由Si O_2气凝胶材料替代当前保温隔热材料在建筑节能中的应用体系,最后对Si O_2气凝胶材料在建筑保温隔热中的应用前景做了展望。

金属表面耐高温防腐涂料的研究进展

长时间处于高温环境中,金属易发生氧化腐蚀,从而丧失机械性能直至破坏,严重影响了使用效能的发挥。在金属表面涂覆耐高温涂层,因施工简便、成本较低、耐热性能好等优点而获得广泛应用,对于防止材料高温腐蚀、节约资源等具有重要的经济意义。对目前常用的耐高温涂料进行分类,包括有机耐高温涂料和无机耐高温涂料两大类,重点介绍了有机硅树脂耐高温涂料和无机耐高温涂料,并简单描述了有机-无机复合耐高温涂料的有关情况。对不同类别耐高温涂料的化学组成、物理性能和耐热机理等进行了阐述,并结合涂料的结构特点对各自优缺点进行了分析与比较。根据耐高温涂料在现代工业发展中的重要作用,介绍了国内外关于耐高温涂料的研究进展和应用情况,指出了不同类别耐高温涂料在使用过程中存在的问题。最后结合当前工业社会向信息化社会转变的时代背景以及研究耐高温涂层的技术意义,对耐高温涂料的发展趋势进行了展望。

SiO_2气凝胶涂料的制备及应用研究进展

SiO_2气凝胶自1931年由美国科学家Kistler制备问世以来,因其热导率低、比表面积大、孔隙率大等优异性能一直被研究者所青睐。随着研究的深入,SiO_2气凝胶的制备加工工艺得到了优化,使用性能在一定程度上得到了较大提升,研究方向也从早期的制备、性能研究发展到现在的应用研究。现已研制开发出许多具有特殊功能的全新产品,并通过与其他材料的复合得到性能更优越的SiO_2气凝胶复合材料,使其在航天航空、军事、建筑、医学等领域得到越来越广泛的应用。在SiO_2气凝胶众多应用领域中,其在涂料中的运用是极为重要的一个分支。针对目前SiO_2气凝胶涂料推广应用难等现实情况,先对SiO_2气凝胶及其涂料制备过程中存在的主要问题做简要阐述,再将利用SiO_2气凝胶在某些方面的突出性质而制成的功能涂料进行分类,并从SiO_2气凝胶在各种功能涂料中的作用机理出发,对不同功能的SiO_2气凝胶涂料的研究进展情况进行归纳总结,在此基础上,展望了未来SiO_2气凝胶涂料的发展方向。

新型碳系吸波涂层材料研究进展

作为解决电磁污染问题与实现装备战场隐身的有效手段,吸波涂层材料具有广泛的应用前景。碳系材料因其广泛的来源、简单的制备工艺、低密度、高导电率等优点,在吸波涂层材料领域受到国内外研究人员的高度重视。对吸波涂层材料的损耗机制进行了叙述,介绍了电阻型损耗、电介质型损耗以及磁损耗三种损耗机制中电磁波的损耗和吸收原理。综述了碳纤维、碳纳米管、石墨烯等新型碳系材料的特性及其在吸波涂层材料领域的研究现状。对碳纤维进行活化处理或使用多孔碳纤维、螺旋碳纤维等代替普通碳纤维能够有效提高其吸波性能。碳纳米管具有多种结构,其中阵列状多壁碳纳米管吸波性能最佳,采用一些具备磁损耗的材料与碳纳米管进行共混、包覆或填充处理是目前的主要研究方向。石墨烯几乎没有磁损耗,单独使用时,阻抗匹配较差,影响其吸波性能的发挥,通常将石墨烯与磁损耗型材料复合,改善材料的阻抗匹配,提高吸波效果。最后,根据碳系吸波涂层材料的研究现状,对其未来的发展方向进行了展望。

纳米SiO_2气凝胶的制备及保温隔热性应用研究进展

从SiO_2气凝胶的隔热机理出发,归纳了降低其导热系数的有效途径,概述了在溶胶-凝胶过程中硅源的甄选原则及开发趋势,总结了当前常用湿凝胶干燥工艺的优缺点并提出改进方法,着重介绍了当前保温隔热领域SiO_2气凝胶复合材料的种类及应用现状,最后对SiO_2气凝胶材料的发展前景进行了展望。

不同体积掺量的SiO2气凝胶对砂浆性能的影响

以低导热系数的SiO_2气凝胶颗粒为保温骨料,采用等体积替换法替换砂浆中的沙制备SiO_2气凝胶砂浆,主要研究当SiO_2气凝胶颗粒的替换比例分别在10%,20%,30%,40%,50%和60%时,对砂浆的密度、力学性能、吸水率以及导热系数等性能的影响,并在此基础上,通过添加纤维、引气剂和胶粉来对砂浆做改性,重点研究了各掺量对砂浆导热系数的影响,结果表明,当其掺量分别为0.2%,0.05%和1%时,导热系数达到最低为λ=0.0859 W/(m·K)。

SiO_2气凝胶绝热涂层隔热与耐高温性能研究

目的探究SiO_2气凝胶在绝热涂层中的应用,利用SiO_2气凝胶的低导热系数、低密度、高孔隙率及低折射率等优异性质,提高涂层隔热性能和耐高温性能。方法通过筛选不同类型的水性树脂和功能填料,选择吸热较少的树脂和隔热性能优异的填料作为绝热涂层的原材料。采用自制隔热装置以及导热系数测量仪,对添加不同质量分数SiO_2气凝胶的绝热涂层的隔热性能进行研究,并采用XRD、FT-IR等多种分析手段,研究涂层加热到200、300、400℃时的物相结构和基团变化。结果水性丙烯酸树脂含吸热基团较少,在相同光照条件下,平衡温度分别比聚氨酯树脂和环氧树脂低0.8℃和1.8℃,适宜作SiO_2气凝胶绝热涂层的成膜物质。涂层隔热性能随SiO_2气凝胶质量分数的增加呈先增强后减弱的趋势,当SiO_2气凝胶质量分数为5%时,涂层的隔热性能最佳,同未添加SiO_2气凝胶的涂层相比,最大温差可达12℃。随SiO_2气凝胶质量分数的增加,涂层的耐高温性能提升,当SiO_2气凝胶的质量分数为7%时,涂层能在400℃高温下保持良好的性能。结论 SiO_2气凝胶对隔热涂层的隔热性能和耐高温性能有较大提升,对SiO_2气凝胶涂层的多领域应用奠定了一定基础。

SiO_2气凝胶复合型隔热涂层的制备及性能研究

目的探究SiO_2气凝胶在复合隔热涂料中的应用,从隔热机理出发,通过降低复合隔热涂层的导热系数,提高反射率、辐射率等方式,使涂层达到隔热降温的目的。方法首先通过单掺实验确定各填料的含量,并采用紫外/可见光/近红外分光光度计、红外辐射率测量仪和自制的测试隔热装置等,分析涂层的发射率、辐射率和隔热性能,最后通过正交实验方法得到最优涂层配方。结果 SiO_2气凝胶能显著降低涂层的导热系数,在此基础上,添加钛白粉、空心玻璃微珠、红外陶瓷粉等颜填料,能有效提高涂层的反射率和辐射率,从而进一步增强了涂层的隔热效果。分别添加质量分数为5%的SiO_2气凝胶、5%的钛白粉、5%的空心玻璃微珠和10%的红外陶瓷粉时,复合隔热涂层具有最优的隔热性能。SiO_2气凝胶复合型隔热涂层的干膜厚度为60μm时,与未涂覆的空白样板对比,温度最高可降低14.8℃。结论 SiO_2气凝胶复合型隔热涂层具有优异的隔热性能,并且具有薄层、轻质、环保等优点,具有一定的实际应用价值。

KH550改性SiO_2气凝胶及其掺杂对砂浆性能的研究

目的提高SiO_2气凝胶颗粒与砂浆的相容性,降低砂浆的导热系数。方法以质量分数为5%的KH550硅烷偶联剂为改性剂,先对SiO_2气凝胶颗粒进行表面改性,并以改性后的SiO_2气凝胶颗粒为替换骨料,采用等体积替换法制备SiO_2气凝胶砂浆,再用SEM、XRD、傅里叶红外光谱(FTIR)和接触角测量仪对原材料性能和砂浆的微观形貌进行表征,并研究不同替换比例的SiO_2气凝胶颗粒对砂浆密度、力学性能、收缩性能以及导热系数等性能的影响。结果采用KH-550硅烷偶联剂对SiO_2气凝胶进行表面改性,改性后的SiO_2气凝胶能够稳定地镶嵌于砂浆中,与无机胶凝材料的结合较为紧密,填补了砂浆中的孔洞,使得砂浆内部结构更为均匀,形成较为稳定的复合体系;随着SiO_2气凝胶颗粒替换比例的增大,SiO_2气凝胶砂浆的密度、力学性能以及导热系数逐渐降低,收缩率逐渐变大,当替换率达到60%时,密度由最初的2014.1 kg/m3降至1231.4 kg/m3,28天抗压和抗折强度分别降至2.15 MPa和0.45 MPa、导热系数值从0.6039 W/(m·K)降至0.1524W/(m·K),自收缩率增大到2729×10-6。结论从使用性能、材料成本、以及保温性能等方面综合考虑,当替换比例为50%时,为最优体积掺量,此时,其密度、抗压和抗折强度、自收缩率以及导热系数分别为1387.1kg/m3,8.3 MPa和2.23 MPa,1928×10-6,0.2248 W/(m·K)。

SiO_2气凝胶的制备方法及其应用研究进展

针对SiO2气凝胶制备过程复杂和推广应用难等问题,就其制备过程中在溶胶-凝胶、老化和干燥等阶段受不同因素影响的研究现状进行了详细叙述,并对SiO2气凝胶材料在航空航天、建筑、医学以及催化剂等领域的应用研究情况进行归纳总结。在此基础上,展望了未来SiO2气凝胶的制备及其应用的发展趋势。

热化学反应法制备Al_2O_3-13%TiO_2陶瓷涂层及其性能研究

目的研究Al_2O_3-13%TiO_2陶瓷涂层对金属基体的热防护性能。方法以钠、钾混合硅酸盐溶液为粘结剂,添加Al_2O_3、TiO_2、MgO、SiO_2等陶瓷骨料,采用热化学反应法在304不锈钢基体表面制备了Al_2O_3-13%TiO_2陶瓷涂层(记为AT13)。使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对涂层的微观形貌、物相变化进行表征。在AT13涂层的基础上,预先喷涂金属Ni/Al过渡层,制备了AT13梯度涂层(记为AT13grade),综合比较分析了两种涂层在不同温度下固化后的结合强度,描述了涂层的高温氧化动力学曲线,对涂层的热震性能及失效机理进行了分析。结果涂层在800℃烧结固化后,致密性较好,涂层与金属基体之间呈现冶金结合,TiO_2发生了从锐钛相到金红石相的转变,α-Al_2O_3和金红石型TiO_2是陶瓷涂层耐高温的主体晶相结构。经1200℃高温氧化后,梯度涂层和非梯度涂层的增重与空白试样相比分别减少了0.223 mg/cm2和0.155 mg/cm2。800℃热震试验时,梯度涂层和非梯度涂层的热震循环次数分别为17次和6次。结论在涂层与基体之间制备金属Ni/Al过渡层能增强涂层的结合强度,提高其抗氧化性能,缓解陶瓷材料与金属基体之间的热膨胀系数差异,提高涂层的抗热震性能。梯度结构的陶瓷涂层具有更好的热防护性能。

热障涂层的制备工艺及研究进展

综述了等离子喷涂(PS)、电子束物理气相沉积(EB-PVD)、火焰喷涂、电弧喷涂、激光熔覆、自蔓延高温合成(SHS)、悬浮等离子喷涂(SPS)等制备热障涂层(TBCs)的工艺,介绍了陶瓷面层和金属黏结层这2个方面的研究进展。展望了新一代超高温热障涂层的研究方向。

无机硅酸盐涂料耐水性提高途径分析

根据硅酸盐涂料的成膜机理,分析其耐水性差的主要原因,分别设计单因素试验和正交试验,探讨了硅酸盐基料体系、固化剂氟硅酸钠(Na2Si F6)含量、固化温度对涂层耐水性的影响规律,并运用扫描电镜对涂层的微观形貌进行表征。结果表明:涂层在室温下放置24 h后烘烤固化,表面无孔洞等缺陷产生;基料体系对涂层耐水性影响最大,其次依次为Na2Si F6含量和固化温度;当基料体系中硅酸钾与硅酸钠固含量之比(K/Na)为2、Na2Si F6含量为4%、固化温度为120℃时,所制备的硅酸盐涂层吸水率为7.0%,耐水时间达到30 d,涂层具备较好的耐水性。

SiO_2气凝胶对有机硅涂层耐高温与隔热性能改性研究

SiO_2气凝胶是一种具有三维空间网络结构的新型纳米材料,具有低密度、低导热系数以及耐高温和耐老化等性能。以SiO_2气凝胶为填料,将其添加到有机硅涂层中,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外变换光谱仪(FT-IR)等仪器,研究SiO_2气凝胶质量分数为1%,5%和10%时,各涂层加热到200,400,700℃时表面形貌、物相结构和表面基团变化情况,同时对各涂层添加不同质量分数SiO_2气凝胶后的耐高温和隔热性能进行研究。结果表明:随SiO_2气凝胶质量分数的增加,涂层耐高温性能提升,SiO_2气凝胶质量分数为10%时,涂层能在700℃高温下保持良好的性能;隔热性能也随SiO_2气凝胶质量分数的增加逐渐增强,与未添加SiO_2气凝胶的涂层相比,其最大温差可达11.2℃;同时,从XRD和FT-IR分析结果可知,随着温度的升高,涂层中的有机物逐渐分解,SiO_2和Al的结晶度逐渐提高,Si—O—Si特征峰强度提高最为明显。

SiO_2气凝胶的制备及性能表征

以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,采用酸碱两步法来制备SiO_2气凝胶,从溶胶-凝胶反应原理出发,分别研究用水量、乙醇用量以及反应温度对凝胶时间的影响,从而确定溶胶-凝胶反应的基础配比。在此基础上,研究干燥化学控制剂用量对凝胶时间和开裂程度的影响,并采用多种材料分析手段对SiO_2气凝胶进行测试分析。结果表明,制备得到SiO_2气凝胶具有三维纳米多孔结构且无裂纹,比表面积576.64 m^2/g,接触角145°。

料浆法制备Na/K混合型硅酸盐涂层及其耐水性能

为了探究不同因素对硅酸盐涂层耐水性能的影响程度,以Na_2SiO_3和K2SiO_3混合溶液为基料,以氟硅酸钠(Na_2SiF_6)为固化剂,采用料浆法在304不锈钢基体表面喷涂制备了Na/K混合型硅酸盐涂层。以耐水时间和吸水率作为评判指标,分别研究了基料体系、Na_2SiF_6质量分数和固化温度对涂层耐水性能的影响机理,使用扫描电子显微镜(SEM)对涂层的微观形貌进行表征。结果表明:基料质量分数对涂层耐水性能的影响程度最大,其次为Na_2SiF_6质量分数和固化温度;提高硅酸盐涂层耐水性能的关键在于促进硅酸凝胶,形成硅氧键相互交联的网络结构;基料质量分数为30%,Na_2SiF_6质量分数为2%,固化温度为80℃时,所制备的硅酸盐涂层吸水率为6.8%,表现出优异的耐水性能。

新型涂覆型雷达吸波材料的研究进展

随着精确制导武器的改进和现代雷达探测技术的发展,雷达隐身技术已成为提高军用目标生存力和战斗力的关键技术之一,涂覆型雷达吸波材料作为一种雷达隐身技术,因其吸波效果好、工艺简单、设计难度小、成本低,在雷达隐身技术中占有重要地位。传统涂覆型雷达吸波材料主要以实现在某个较窄频段的强吸收为目标,存在频带窄、面密度大等缺点。为了满足装备的战场隐身需求,需要研究和开发具有厚度薄、面密度小、吸波频带宽和吸波能力强(薄、轻、宽、强)的新型涂覆型雷达吸波材料,因此对新型涂覆型雷达吸波材料的研究成为当前国内外的一个热点,了解和掌握它的研究进展对下一步的研究具有重要指导意义。根据雷达隐身技术的作用机理和雷达吸波材料隐身原理,总结了雷达隐身的主要手段,详细分析和阐述了纳米吸波材料、多晶铁纤维吸波材料、手征吸波材料、导电高聚物吸波材料四种新型涂覆型雷达吸波材料的国内外研究现状,最后对新型涂覆型雷达吸波材料的发展进行了展望。

本征态聚苯胺/环氧有机硅复合涂层的防腐性能

目的研究本征态聚苯胺/环氧有机硅复合涂层在Na Cl溶液中对Q235低碳钢的防腐效果。方法以自制的本征态聚苯胺为防腐颜料,按比例加入填料及助剂,砂磨分散后制备质量分数为0.5%、1.0%及1.5%的本征态聚苯胺/环氧有机硅复合涂层。Q235钢板经砂纸打磨后去油除渍,采用喷涂方式涂覆制备涂层样品。利用扫描电子显微镜观察不同添加量的本征态聚苯胺在环氧有机硅涂层中的分散状态,涂层在质量分数为3.5%的Na Cl溶液浸泡不同时间,采用X射线光谱分析涂层浸泡后的物相,并通过开路电位和电化学阻抗谱对比分析涂层的耐腐蚀性能。结果本征态聚苯胺/环氧有机硅复合涂层中EB添加量(质量分数)为1.0%时,颗粒分散较均匀且能促进形成致密的氧化钝化膜,浸泡后期的涂层表面微孔电阻值较高(Rpo=3.89×106Ω·cm2),表现出良好的电化学性能;添加量(质量分数)为0.5%时颗粒分散较稀疏,涂层的阻抗值和拟合电阻值均下降;添加量(质量分数)为1.5%时涂层的阻抗值和拟合电阻值较小,腐蚀速度不断加快。结论本征态聚苯胺添加量(质量分数)为1.0%时,其在环氧有机硅涂层的分散均匀且致密,并在3.5%的Na Cl溶液中浸泡后对Q235低碳钢表现出良好的防腐效果。

羰基铁粉/纳米铁粉复合吸波涂层的频散特性

针对单一吸收剂吸波涂层频散特性较差的问题,运用同轴样法制备羰基铁粉与纳米铁粉不同配比的石蜡同轴样品,测试了样品的电磁参数,研究了样品的介电常数与磁导率频谱规律,得出二者以适当配比复合后,复合吸波材料的频散特性较好。以环氧树脂-聚酰胺固化剂体系为基,按羰基铁粉和纳米铁粉的质量分数均为30%制备厚度为1.2 mm的单层吸波涂层材料,用弓形法测试其在8～18 GHz频段的反射损耗,得到最小反射值达到-19.6 dB,小于-10 dB的带宽达到5.2 GHz。