新型复合涂层材料和工艺技术--访广东工业大学机电工程学院教授、博士生导师王启民

高速高效加工和难加工材料使用增多对刀具材料提出苛刻要求,相应地,国际上刀具材料和涂层技术也在不断升级,请介绍下广东工业大学在先进涂层刀具制造及加工技术方面开展了哪些研究和应用?王启民:随着我国制造业高速发展,难加工材料使用量急剧增加,同时对关键零部件的尺寸、加工精度、表面完整性,以及加工效率和绿色环保的要求越来越高,这就对数控高速高效加工刀具的要求也越来越高。采用高温强度高、韧性好的硬质合金和高速钢刀具作为基体,在其上沉积一层或多层耐高温、耐磨损的涂层材料,可以大大提高刀具寿命。

非平衡磁控溅射W掺杂类金刚石薄膜的制备与性能研究

为了研究W掺杂对类金刚石薄膜性能的影响,采用非平衡磁控溅射方法,通过改变WC靶功率,在YG6硬质合金基体上制备了5组不同W原子百分数(0%~14%)的含氢类金刚石薄膜(a-C:H:W)。用扫描电镜分析了薄膜的形貌,用拉曼光谱分析了薄膜的微观结构,分别用纳米压痕仪、划痕仪、摩擦磨损试验仪测试了薄膜的纳米硬度、膜基结合力和摩擦学性能。结果表明,a-C:H:W薄膜表面为丘状颗粒,随着WC靶功率的增加,颗粒尺寸先减小后增加;W掺杂可促进薄膜的石墨化;W原子百分数为4%的薄膜的临界划痕力Lc2值达到78.28 N,磨损率为5.8×10^(-8)mm^(3)/(N·m),摩擦因数为0.09。

面向切削刀具的物理气相沉积涂层回顾与展望

高速高精切削加工对切削刀具提出了愈加严苛的性能要求,表面硬质涂层可以显著提升切削刀具的耐磨性和使用寿命,已成为高性能切削刀具研发的关键。本文首先介绍了表面硬质涂层在切削过程中所起到的重要作用,然后综述了目前常用硬质涂层(氮化物、硼化物、氧化物等)及相关物理气相沉积技术的发展脉络和研究现状,最后分析了物理气相沉积刀具涂层存在的研究和应用问题。

基于储能的石英砂高温换热装置设计

主要设计一款能产生90 t/h蒸汽量的快速流态化石英砂高温换热装置,以解决风力发电和光伏发电的不稳定性和不可调控性问题,把电能转变成高温热,再生成过热蒸汽,推动汽轮机转动,提供旋转惯量和一次调频能力,使产生的电能平滑输出。确定快速流态化石英砂高温换热装置的设计模型,确定设计的工况范围。通过计算换热器埋管与床层之间的传热系数,设计出快速流态化石英砂高温换热装置各系统的各项参数。

大庆油田三次采油技术的实践与认识

系统地总结了大庆油田在三次采油研究和应用领域所取得的巨大成就 ,评价了在驱油机理研究和矿场试验中所取得的突破性认识 。

Ni掺杂对TiB_(2)硬质涂层组织结构和力学性能的影响

TiB_(2)涂层独特的晶体结构和强共价键赋予其超高的硬度和化学稳定性,但也存在韧性差及膜基结合力较差的问题。结合高功率脉冲磁控溅射技术和射频磁控溅射技术制备了Ni掺杂的TiB_(2)涂层,采用SEM、EPMA、XRD、XPS、纳米压痕仪、划痕试验仪、高温摩擦磨损试验机对比研究了不同Ni含量的TiB_(2)⁃Ni涂层的微观形貌、化学成分、物相结构、力学性能、摩擦学性能等。结果表明:Ni掺杂的TiB_(2)⁃Ni涂层中,少量Ni元素固溶于TiB_(2)晶格,过量的Ni元素以金属相形式存在,在晶界处形成了纳米复合结构,限制了TiB_(2)晶粒的生长,导致涂层柱状晶细化和纳米化。Ni元素掺杂导致TiB_(2)涂层的硬度与弹性模量明显下降,膜基结合力和涂层韧性随着Ni元素含量的增加持续增加,涂层摩擦系数先降低后升高,磨损形貌显示为磨粒磨损和粘接磨损。TiB_(2)⁃Ni涂层通过生成Ni金属相,在裂纹扩展时发生形变,以吸收断裂能量来提高涂层韧性,Ni含量为4.9%(原子分数)的TiB_(2)⁃Ni涂层具有较好的硬度和韧性。

聚合物驱油技术的实践与认识

大庆油田聚合物驱油技术取得了突破性进展，完成了从把聚合物驱看作改性水驱到看作三次采油技术认识上的重大观念转变，研究制定了保证大规模工业化应用的４种方法和６项高效实用技术，驱油机理研究有重要进展。

高功率脉冲磁控溅射技术沉积硬质涂层研究进展

高功率脉冲磁控溅射技术是最新发展起来并受到广泛关注的一种高离化率物理气相沉积技术，它利用较高的脉冲峰值功率（超出传统磁控溅射2～3个数量级）和较低的脉冲占空比（0．5％～10％）来实现高金属离化率（〉50％），在获得优异的膜基结合力、控制涂层微结构、降低涂层内应力、控制涂层相结构等方面都具有显著的技术优势．本文从高功率脉冲磁控溅射技术的原理出发，探讨了高功率脉冲溅射技术沉积涂层的特性和技术优势，介绍了10多年来高功率脉冲磁控溅射技术在刀具涂层界面优化、高性能硬质涂层沉积、复合高功率脉冲磁控溅射技术制备纳米多层/复合硬质涂层和氧化物涂层沉积、低温沉积等方面的研究进展．

烧失量法测量循环流化床锅炉飞灰碳的系统误差

循环流化床锅炉飞灰碳的测量仍然沿用煤粉锅炉飞灰碳的烧失量法。由于循环流化床锅炉飞灰矿物组分不同于煤粉锅炉飞灰矿物组分,用烧失量的方法测量循环流化床锅炉飞灰碳的含量会造成一定的系统误差。本文用烧失量法和TGA-FTIR(热重分析-傅立叶红外光谱)联用的方法测量了循环流化床锅炉飞灰碳的含量,分析了用烧失量法测量循环流化床锅炉飞灰碳的含量的系统误差,结果表明我国电力行业标准DL/L567.6-95飞灰和炉渣可燃物测定方法B测量循环流化床锅炉的飞灰可燃物含量时的系统误差包括硫酸盐分解和矿物组分结晶水,化合水的释放。用该方法考核循环流化床锅炉机组性能和效率的时候,应该考虑这些因素的影响。在TGA-FTIR试验的基础上,提出了TGA测量循环流化床锅炉飞灰碳含量的新方法。该方法避免了硫酸盐分解,矿物组分结晶水,化合水的释放所造成的系统误差,同时新产生的含碳有机质高温裂解所致的系统误差是可以忽略的,其结果更接近循环流化床锅炉飞灰碳的真实含量。

电弧离子镀沉积Cr-O-N活性扩散阴挡层

采用电弧离子镀技术在NiCoCrAlY涂层与高温合金基材DSMll间沉积不同成分的Cr-O-N薄膜作为扩散阻挡 层,研究了900℃下氧化1400 h后DSMll／Cr-O-N／NiCoCrAlY体系中Cr-O-N层阻挡合金元素互扩散的行为以及阻 挡层对涂层氧化动力学曲线的影响.结果表明, Cr-O-N层在高温氧化过程中生成与涂层和基材有良好结合的富Al氧化物层, 可以阻挡DSMll基体与NiCoCrAlY涂层间的元素互扩散,起到活性阻挡层的作用;Cr-O-N层中O和N含量影响生成 富Al氧化物层的连续性和致密性,从而影响其阻挡元素互扩散的性能.几种成分的Cr-O-N活性扩散阻挡层对NiCoCrAlY 涂层900℃下的高温氧化性能都有一定的改善作用,改善程度与阻挡层阻挡合金元素互扩散的程度保持一致.

煤中矿物组分在流化床燃烧过程中的转化

循环流化床锅炉炉内的燃烧及传热与炉内床料的状态密切相关,而炉内床料主要是由燃煤含有的矿物组分经过燃烧、爆裂和磨耗过程形成的.分析和总结了在循环流化床锅炉中温燃烧条件下,煤中矿物组分化学反应的一般情况,总结了循环流化床锅炉灰渣的化学组分与组分的存在形态有利于煤粉锅炉灰渣的特点.

非均质多层砂岩油田高含水后期剩余油分布

本文以精细地质研究为基础，以各种监测资料为依据，采用综合分析判断的方法，研究了喇、萨、杏油田高含水后期不同类型油层动用状况，搞清了剩余油的分布特点，提出了三次加密调整的初步设想。

电弧离子镀Ni-Co-Cr-Al-Y-Si-B涂层的热腐蚀性能

采用电弧离子镀技术在DZ125和DSM11两种镍基高温合金基材上沉积Ni-Co-Cr-Al-Y-Si-B涂层,研究了高温合金基材及其Ni-Co-Cr-Al-Y-Si-B涂层在900℃的75％Na2SO4+25％K2SO4熔盐中的热腐蚀行为.结果表明,Ni-Co-Cr-Al-Y-Si-B涂层在热腐蚀过程中生成了连续致密的α-Al2O3氧化膜,有效地保护了合金基材免受腐蚀破坏,合金基材的热腐蚀性能对体系后期的热腐蚀行为影响很大.

重液法研究CFB飞灰的组分分布规律

飞灰中不同组分的物质具有不同的真密度.利用比重不同的重液和高速离心机可以将飞灰中物理分布相对独立的物质分离开来,通过测量不同比重重液对应的组分里面元素的含量,得到循环流化床锅炉飞灰中的组分的分布规律,从而为循环流化床锅炉飞灰的综合利用和研究煤中矿物组分在循环流化床锅炉中温燃烧条件下的转化过程提供依据.

压降法测量煤灰的初始粘结温度

在自制的实验装置上,以特定的压力将3g～5g的混合煤灰在内径8mm～10mm电熔刚玉管内压制成柱状,采用2℃/min～4℃/min的温升速率和10mL/min～40mL/min的空气流量,通过测量灰柱两端的压降随温度的变化关系,绘制压差温度曲线。曲线中最大压差点所对应的温度就是混合煤灰的初始粘结温度。利用此方法测量了IHI(Ishikawajima HarimaHeavyIndustriesCO.LTD)循环流化床锅炉飞灰和秦皇岛北山热电厂循环流化床锅炉飞灰的初始粘结温度分别为900℃±10℃和1300℃±10℃,从一个侧面解释了IHI循环流化床锅炉结焦严重,无法正常运行的原因。

电弧离子镀沉积Al(Cr)-O-N扩散阻挡层的研究

采用电弧离子镀方法在高温合金DSMll基材上沉积Al-O-N和Cr-O-N薄膜,研究了不同O_2,N_2流量对薄膜相结构的影响以及高温下DSMll/NiCoCrAlY,DSMll/Al-O-N/NiCoCrAlY和DSMll/Cr-O-N/NiCoCrAlY体系的元素互扩散行为。实验结果表明,Al(Cr)-O-N薄膜均为多晶膜,分别具有α-Al_2O_3+六方AlN和Cr_2O_3+CrN的相结构,随着N_2,O_2流量的改变,两相的相对含量发生变化,在1050℃下氧化100h后, Al-O-N层阻挡基体与涂层间元素互扩散的作用优于Cr-O-N层,扩散阻挡层对涂层的氧化动力学影响不大。

旋风炉飞灰重熔法燃烧固硫的实验研究

通过立式旋风炉实验台研究以飞灰重溶的方法解决高温燃烧固硫问题的可行性 .实验发现 :影响高温固硫效率的主要因素是钙硫比和温度 .和循环流化床炉内燃烧固硫一样 ,随着钙硫比的增加 ,高温固硫效率提高 ,同时钙的利用率和锅炉燃烧效率下降 .与循环流化床炉内固硫不同 ,高温固硫的最佳燃烧温度范围在 1 30 0℃～ 1 40 0℃之间 ,这一窗口温度的存在是各种高温固硫机理联合作用的结果 .这一点和大多数文献报道的实验研究结果一致 ,实验研究同时发现 :飞灰主要组分 Al2 O3 ,Fe2 O3 和 Si O2 等都可以不同程度地提高高温固硫效率 ,但是它们的反应活性低于化学制剂 .

高频通气在呼吸衰竭中的应用(附60例报告)

高频通气(HFV)为开创不久的新型机械通气方式.对I型呼吸衰竭(RF)疗效肯定,但对重症支气管哮喘RF的治疗未见报道,对慢性阻塞性肺气肿(COPD)所致的Ⅱ型RF疗效尚有争议,为此我们将近年来采用HFV治疗各类疾病所致的RF资料较完整的60例加以总结并探讨其在RF中的应用价值.

双通道低氮煤粉燃烧器飞灰碳形成机理的研究

为克服燃煤发电过程排放的NOx对人体和环境的危害,低氮煤粉燃烧器得到广泛的使用.但如果低氮煤粉燃烧器利用不当,会造成飞灰碳的大幅增加.利用筛分法和烧失量法研究双通道低氮煤粉燃烧器飞灰碳的分布特性,利用压汞仪和XRD分析飞灰碳的失活程度,从而研究双通道低氮煤粉燃烧器飞灰碳升高的原因.结果表明,双通道低氮煤粉燃烧器飞灰碳为双峰分布,小粒径飞灰碳失活不明显,大粒径飞灰碳失活明显.分析原因后认为:小粒径煤粉颗粒在燃烧区域停留时间过短,没有完全燃烧;大粒径煤粉颗粒在高温乏氧区域停留时间过长导致的失活是双通道低氮煤粉燃烧器飞灰碳升高的主要原因.