细团聚球形粉体的等离子物理气相沉积工艺适配性

等离子物理气相沉积(PS-PVD)技术由于可实现涂层组织结构柔性调控及高沉积效率和高隔热、长寿命热障涂层制备而被广泛关注,但其粉体制备技术及工艺适配性研究进展较为缓慢。开展PS-PVD粉体材料工艺适配性研究,通过粉体成分及结构的有效控制,设计并制得一种采用化学共沉淀原料的1~20μm的“双相”结构松散球形团聚8YSZ粉体,粉体具有高开孔率和一定自流动性。为了提高粉体的工艺适配性,系统研究PS-PVD工艺中不同喷涂距离、喷涂功率和偏离等离子射流中心不同位置的粉体沉积行为,发现通过粉体成分/结构的有效控制,在低喷涂功率、长喷涂距离和距离等离子射流中心的不同位置,均可实现良好的工艺适配效果及涂层气相沉积效果。通过粉体材料的优化控制可以降低气化过程中的耗能,提高粉体气相沉积效果和拓宽PS-PVD喷涂沉积适配的工艺窗口,实现在高能、高速等离子体中的高气相比例沉积。在PS-PVD用高工艺适配性粉体及其可控制备技术等方面取得了突破,系统地开展了该工艺用粉体制备及性能调控、粉体工艺适配性规律等的研究。

PS-PVD工艺中非视线沉积对涂层微结构的影响

等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)工艺由于具有非视线沉积效果,在加工复杂型面和多联体导向叶片表面热障涂层具有高均匀性的优势而被广泛关注。为了进一步研究PS-PVD高能、高速射流的非视线沉积效果,验证固定直径圆柱挡杆(Φ22 mm)不同距离遮蔽对平面沉积样品沉积行为的影响。结果表明:无遮蔽条件下,基体表面涂层厚度分布呈中部厚而四周薄,呈现高斯峰分布特征,涂层最大厚度为135μm;有遮挡条件下,涂层厚度呈现双峰的结构特征,在15 mm的遮挡距离时,遮挡区域基体沉积的涂层最薄,其他遮挡距离下,涂层厚度在0~40μm之间变化。对遮蔽区域位置涂层显微形貌进行分析,发现不同位置的遮蔽区域正后方,气相的速率和浓度明显降低,导致柱状结构生长时形成气相沉积为主的结构,同时扩散速率较低导致气相生长较慢;在遮蔽区域的边缘,由于遮蔽效应,涂层中的冷凝颗粒明显增多;遮蔽区域涂层厚度明显降低,且挡杆距基体距离越远,遮蔽区域的厚度分布越不规则,受射流的扰动影响越大。

二流体雾化器雾化过程仿真及试验

探究了二流体雾化器液膜破碎过程与液滴形成过程,对不同螺距和喷嘴出口形状的二流体雾化器喷嘴进行仿真研究。仿真分析了二流体雾化器的液膜形成与破碎过程,通过耦合VOF-DPM模型,成功获得了雾化过程中的液滴粒径尺寸分布,并通过试验验证仿真结果的准确性。研究结果表明,二流体雾化器中螺距对气相的速度影响较大,高速的气相从出口流出时会形成较大湍流抬升导液管附近液相;不同的喷嘴结构会导致液相延伸的长度和一次破碎完成的时间不同,气相的速度越高二次破碎能产生的液滴颗粒粒径越小;气相速度较低的喷嘴二次破碎过程以液团形式完成二次破碎,气相速度较高的喷嘴则以液带形式完成二次破碎。

CMAS对DZ40M高温合金及其表面NiCrAlY涂层损伤作用研究

CMAS沉积物(CaO-MgO-Al2O3-SiO2,CMAS)已经成为制约航空发动机涡轮叶片热障涂层应用的核心问题,其显著降低热障涂层服役寿命,严重的甚至堵塞叶片气膜冷却孔,导致合金基体烧蚀和失效。本文针对DZ40M钴基高温合金和其表面NiCrAlY涂层,模拟了热障涂层陶瓷层失效后,CMAS沉积物对合金基体和粘结层的腐蚀作用。针对1100℃预氧化10h后的样品,在涂抹相同面密度的CMAS沉积物后,在1100℃、1150℃、1200℃和1250℃条件下保温10h,系统分析了不同温度下CMAS对合金及NiCrAlY涂层表面氧化膜的破坏作用,通过XRD、SEM和EDS等手段,阐明了温度在1150℃以下,CMAS沉积物主要对氧化膜产生粘附及热应力影响,导致冷却过程中的氧化膜剥落;当温度高于1200℃时,CMAS逐步熔融或渗入氧化膜内部,导致氧化膜开裂剥落加速,对金属粘结层和基体的损伤破坏作用加剧。

不同结构8YSZ热障涂层对CMAS沉积物的防护作用

利用常规等离子喷涂和高能等离子喷涂工艺分别制备了不同结构的8YSZ热障涂层，研究了不同结构涂层在高温退火（1250℃，2h）和燃气热冲击条件（1200℃／900℃）下对CMAS沉积物防护作用。结果表明：提高8YSZ涂层致密度和在其表面制备致密氧化铝封阻层可延缓CMAS沉积物渗入和反应，并提高涂层在CMAS耦合条件下燃气热冲击寿命，在孔隙率12．9％的8YSZ涂层表面制备厚度10～20gm致密氧化铝层，热冲击寿命提高4．4倍。8YSZ涂层致密度提高或表面致密氧化铝薄层制备，可进一步降低涂层表面粗糙度，同时燃气热冲击条件下氧化铝层自身逐层剥离的失效形式，均能减缓CMAS的粘附；1250℃下氧化铝层会溶解进入CMAS提高局部Al含量，从而使CMAS中局部低熔点相向高熔点钙长石相转变，会进一步提高界面稳定性。

铂改性铝化物涂层的应用与发展

作为重要的高温防护涂层或热障涂层的粘结层,扩散型铂改性铝化物涂层(PtAl涂层)在国外已获得批量化应用,自PtAl涂层商业化应用至今约50年时间内,PtAl涂层在制备工艺技术、微观结构和成分控制等方面得到了系统优化和发展,已形成了系列化涂层。在PtAl涂层技术方面,国内与国外尚存较大的差距,在单晶高温合金发展和燃气涡轮发动机对高性能高温防护涂层需求的驱动下,国内大力开展了PtAl及改性PtAl涂层的研制工作。在此背景下,本文对PtAl涂层的发展、应用、性能特征、Pt的作用机理和最新研究进展进行了综述,并系统介绍了PtAl涂层组织结构特征及其制备技术,最后展望了国内在PtAl涂层发展方向。

纳米8YSZ粉末不同温度下烧结行为研究

目的 通过关注纳米8YSZ粉末在不同温度下烧结过程中的晶粒长大行为及相结构组成变化,获得纳米8YSZ粉末的高温稳定性,防止高温烧结导致纳米8YSZ涂层性能明显衰减,致使涂层在正常服役过程中过早失效。方法 采用共沉淀工艺合成低杂质含量的8YSZ纳米粉末,经过低温煅烧预处理后,在900～1200℃温度区间进行3～12 h的烧结。通过X射线衍射仪和扫描电子显微镜对纳米颗粒进行物相结构和形貌分析,根据Scherrer公式计算热处理后的颗粒平均晶粒尺寸,采用Arrhenius公式得到晶粒生长活化能,进而确定晶粒的生长机制。结果 经过低温煅烧预处理后,粉末绝大多数仍然保持非晶态结构,经过高温热处理后,粉末均完成了晶态转化,相结构基本为单一四方相。温度为900～1100℃时,晶粒生长的活化能为42.638 k J/mol;温度为1100～1200℃时,晶粒生长的活化能为3.849 k J/mol。结论 高温热处理后,纳米8YSZ粉末物相结构为单一四方相,可以保持高温稳定性,防止涂层性能明显衰减。温度为900～1200℃时,晶粒生长机制以表面扩散为主的聚合生长。

8YSZ团聚粉体压溃强度及其对PS-PVD沉积行为的影响研究

等离子物理气相沉积(PS-PVD)作为一种热障涂层新型制备技术,受到国内外的广泛关注。PS-PVD工艺采用细小球形团聚粉体为原料,原料在高温高速等离子射流中瞬时加热-熔融-气化,这一复杂过程中粉体-等离子体射流相互作用机理尚未完全揭示,特别是粉体颗粒在高温高速射流中快速溃散气化过程研究较少。本文研究了细小球形团聚粉体的压溃强度测试方法,进而对不同粘结剂类型、含量、不同颗粒尺寸的粉体压溃强度进行表征,研究了粉体特性对压溃强度影响规律,并系统分析了粉体沉积效果。结果表明,随着粉体颗粒尺寸的增大,其压溃强度呈现逐步降低趋势,不同特性粉体趋势不同;粘结剂类型变化、特别是一定含量纳米尺度颗粒的存在,会增大粉体压溃强度,一定范围内粉体压溃强度越高,涂层沉积速率越高。

现代化产业体系建设背景下推动航天产业高质量发展的思考

现代化产业体系是现代化国家的经济基础,是一个国家实现经济现代化和体现综合发展实力的重要标志。加快现代化产业体系建设在方向上是与坚持高质量发展相一致的,实现高质量发展是产业发展的目标,建设现代化产业体系是路径。本文对“三新一高”的提出、航天产业发展的新形势、新任务、新要求进行了分析,结合现代产业体系和产业高质量发展的主要特征,就现代化航天产业体系建设和航天产业高质量发展路径提出了措施建议。

智能机器人在新零售领域应用的思考与研究

新零售是近两年相对传统零售而出现的一个新名词,是指企业以互联网为依托,通过大数据、人工智能等先进技术,对商品的生产、流通与销售过程进行升级改造,进而重塑业态结构与生态圈,并对线上服务、线下体验,以及现代物流进行深度融合的零售模式。新零售概念是马云在2016年阿里云栖大会中首次提出的,他认为在未来的10~20年内电子商务将消失,取而代之为新零售销售模式。目前,京东提出的“无界零售”概念,其本质也属于新零售的范畴,其目的在于增加与客户的交互性及其自身的体验性。