纳米级锆酸钐的合成工艺研究

采用L9(33)正交试验方案研究了溶液浓度、反应温度和pH值等三因素对共沉淀法制备锆酸钐粉体的影响。采用XRF、SEM等测试手段对纳米级锆酸钐粉的组分和形貌等进行表征,结果发现三因素对纳米级锆酸钐的组分有不同程度的影响:在共沉淀反应中,三因素相互作用,其中溶液浓度是影响其组分的主要因素;随着溶液浓度的升高,其组分差距增大,随着反应温度和pH值的升高,其组分差距表现出先增大后减小的趋势。当溶液浓度为0.6 mol/L、反应温度为50℃、pH值为10时为最佳制粉工艺,并在最佳工艺条件下制得了组分、形貌优良的纳米级锆酸钐粉。

C_f/SiC复合材料表面HfO_2涂层的制备及其抗热冲击性能研究

目的研究等离子喷涂条件下Cf/SiC复合材料表面HfO2涂层的物相、显微组织及其抗热冲击性能。方法通过水热合成和喷雾造粒制备出HfO2粉体,并利用等离子喷涂在Cf/SiC复合材料表面制备HfO2涂层,研究涂层的物相、显微组织和抗热冲击性能。结果水热合成的纳米HfO2为单斜相结构,颗粒的平均粒径为10-15nm;等离子喷涂制备的HfO2涂层组织中存在微裂纹和孔隙,涂层为单斜相结构,且经1350℃热处理后涂层的相结构未发生改变。等离子喷涂的HfO2涂层与Cf/SiC复合材料基体结合良好,未观察到涂层、基体间界面分离的现象。经1350℃、50周次的空冷热冲击试验后,涂层未发生破坏失效;在1350℃水冷热冲击条件下,热循环20次时涂层表面出现剥落,27次时脱落面积〉50%。结论通过等离子喷涂制备的HfO2涂层与Cf/SiC复合材料基体结合良好,涂层能够抵御1350℃空冷、50周次热冲击,且未发生破坏失效,涂层的1350℃水冷热循环寿命达27次。

镍基耐高温自润滑刷式封严涂层研究

为满足先进航空发动机刷式封严对涂层材料自润滑耐磨性能的要求,采用等离子喷涂技术制备了NiCoCrAlY-Cr_2O_3和NiCoCrAlY-Cr_2O_3-AgMo两种复合涂层;采用扫描电子显微镜、X射线衍射、拉曼光谱和高温摩擦磨损试验等分析测试手段研究了涂层的物相组成、微观结构、力学性能以及摩擦磨损性能。结果表明:研制的两种新型涂层具有较低的孔隙率、较高的显微硬度和结合强度,从20℃到800℃的磨损量都在10^(-5)mm^3·N^(-1)·m^(-1)数量级,显示出优异的耐磨性能;NiCoCrAlY-Cr_2O_3涂层在摩擦系数随着温度的升高而降低,在800℃达到最低值0.3;NiCoCrAlY-Cr_2O_3-AgMo涂层从400~800℃的摩擦系数一直保持在0.23左右。对其摩擦机理的研究表明:400℃时涂层与高温合金GH4145对磨件之间形成连续的含Ag润滑膜,600℃以上时摩擦表面生成的Ag_2MoO_4自润滑相显著降低了涂层的摩擦和磨损。

多孔NiCr在750℃ NaCl沉积盐中的热腐蚀机理研究

针对飞机发动机高压压气机NiCr系可磨耗封严涂层发生的NaCl热沉积盐高温腐蚀现象,采用粉末烧结法制备了多孔80Ni20Cr合金,研究了其在750℃空气气氛中的NaCl热腐蚀行为。采用X射线衍射和能谱分析等技术对腐蚀产物进行了分析。结果表明,NaCl固体盐通过阻碍合金表面生成连续致密的Cr_2O_3,加速多孔NiCr的腐蚀和氧化。研究发现,在样品外表面形成的Cr_2O_3、NiO、NiCr_2O_4混合氧化物膜易开裂剥落,是合金加速腐蚀的主要方式。此外,通过同步热分析并结合热力学模拟计算发现,NiCr合金的热腐蚀由氯化-氧化协同控制,初始依靠NaCl与Cr元素反应引发合金的循环腐蚀,并推动整个腐蚀过程不断进行。

碳纤维增强超高温陶瓷基复合材料的多相反应制备与抗烧蚀性能

为提高C/C复合材料在2000℃以上有氧环境中的抗氧化烧蚀性能,本研究采用ZrB_(2)浆料浸渍、ZrC-SiC前驱体浸渍裂解与Si-Zr10共晶合金反应熔渗复合工艺制备了C/C-SiC-ZrB_(2)-ZrC复合材料,细致研究了复合材料在熔渗过程中的基体微观结构演变机理及其力学性能和抗烧蚀性能。结果表明,在反应熔渗结束后的降温阶段,部分ZrC陶瓷与残余Si熔体通过原位固-液反应转化为ZrSi_(2)和SiC,生成的亚微米级SiC颗粒均匀镶嵌于ZrC-ZrSi_(2)二元混合物中,最终形成ZrC-ZrSi_(2)-SiC三相混合微区。制备的C/C-SiC-ZrB_(2)-ZrC复合材料密度为3.18 g/cm^(3),开孔率为2.77%,其弯曲强度和弯曲模量分别为121.46±13.77 MPa和21.78±5.56 GPa。在其断口处能观察到较长且较多的单丝纤维拔出以及明显的界面脱黏,这表明复合材料的失效方式为韧性断裂。经2000℃,300 s的大气等离子体烧蚀,复合材料表现出优良的抗超高温烧蚀性能(质量烧蚀率和线烧蚀率分别为1.37×10^(-3)g/s和3.43×10^(-3)mm/s)。分析发现,烧蚀中心形成了独特的双层梯度氧化物结构,底部的ZrO2层可阻挡外部热量向材料内部基体的传递,表面由固相ZrO2颗粒和液相富SiO2的SiO2-ZrO2熔体组成的复合氧化层既能抵御高速气流的机械冲刷,又能抑制氧气向内部基体的扩散。