稀土氧化物掺杂对YSZ热障涂层热物理性能影响的研究进展

随着航空发动机和燃气轮机(简称“两机”)服役温度的升高,目前,在两机热端部件表面防护方面应用最为广泛的热障涂层(Thermal barrier coatings, TBCs)存在陶瓷层材料氧化钇稳定氧化锆(Yttria-stabilized zirconia, YSZ)在高温下会发生相转变、热膨胀系数与金属基底不匹配以及烧结导致涂层的热导率升高等问题,严重影响TBCs的服役寿命。新一代TBCs陶瓷面层材料分为以下几类:(1)稀土氧化物稳定YSZ;(2)钙钛矿结构陶瓷材料;(3)稀土六铝酸盐或稀土钽酸盐;(4)烧绿石或萤石结构稀土锆酸盐。其中,稀土氧化物掺杂可有效降低YSZ热障涂层的热导率,提高其热膨胀系数、高温相稳定性及耐烧结性能,被认为是提高YSZ热障涂层高温稳定性的有效方法。基于此,本文重点阐述了单元或多元稀土氧化物掺杂YSZ热障涂层材料的研究进展,讨论了稀土氧化物掺杂对YSZ陶瓷面层高温相稳定性、热导率和热膨胀系数的影响机理。基于耦合作用机理为未来稀土氧化物掺杂YSZ热障涂层的研发提供一定的借鉴。

骨移植多孔钛材料制备方法与发展概况

多孔钛是一种具有三维连通孔结构的金属材料,与致密生物金属材料相比,由于自身的开孔性和连通性使其弹性模量大幅度降低,从而能够与人体骨模量较好匹配,同时使体液自由流通,加之钛具有良好的生物相容性,因而被用作骨科移植材料。而如何控制多孔结构,获得性能优异的多孔钛基体是开展相关研究和应用的前提与基础。已开发出的多孔钛及其合金的制备方法有气体成泡法、有机海绵复制法、浆料发泡法、凝胶柱模法、冷冻铸造法、自蔓延高温合成法、放电等离子烧结法、添加造孔剂法、增材制造法、纤维合成法等。不同制备方法具有各自优点,但普遍存在制备成本较高或性能偏低等问题;另外,针对不同患者的实际骨质情况,需要不同力学性能及孔隙结构的骨移植材料。因此,在较大范围内对多孔钛骨移植材料结构和模量进行调节仍然需继续研究。目前,多孔钛骨移植材料已实现临床应用,国内机构也已经推出多孔钛椎体植入材料用于临床实践。未来,多孔钛作为骨移植材料的研究和临床应用仍有很大空间。

海洋工况下航空发动机冷端叶片的冲蚀损伤与防护概述

围绕海洋环境下航空发动机的服役特点,针对发动机叶片在海洋/近岸地区不同气候条件下的工作状况,对发动机冷端叶片在腐蚀-冲蚀联合作用下的失效机制进行了梳理总结。对海洋环境下服役的发动机叶片防护涂层的相关研究进行了归纳,总结了不同叶片防护涂层的设计理念及其性能表现。对于航空发动机叶片的防护涂层,目前主要是以一元或多元金属氮化物涂层,和金属相与陶瓷相的键合涂层为主,两类涂层的设计目的在于通过控制涂层中的相含量来调控涂层的强韧比和耐磨耐蚀性。

基于NaCl Beads制备的泡沫Al孔结构控制与表征

以淀粉、蒸馏水、NaCl粉末为原料,混合制成胶状盐团后70℃油浴加热,同时在机械搅拌剪切的作用下得到球形度较高的NaCl小球,然后经高温烧结获得粒径分布主要在0.4~2.4 mm,表面分布有少量微孔(孔径10~20μm)且纯净度很高的NaCl小球。选用0.6~1.0 mm的盐球作为造孔剂,利用Autotap震动将铝粉填入"盐床"缝隙,再经200MPa冷压成型后获得生坯,然后在蒸馏水中浸泡将盐球溶解去除,最后在460℃下烧结2h得到结构可控且工艺重现性很高的三维连通开孔性泡沫铝,其相对密度与孔隙率分别为0.217和78.3%。泡沫铝胞洞之间的连通窗口数量平均在4~6个,窗口尺寸在120~200μm之间;压缩载荷-位移曲线表明,泡沫铝在压缩变形过程中经历了弹性变形阶段-坪应力区-应力陡增阶段,表现出典型的泡沫金属压缩力学性能特点,其最大抗压强度与杨氏模量分别是2.42 MPa和0.38 GPa。