碳化硅陶瓷基复合材料表面环境障涂层结合强度

SiC陶瓷基复合材料(SiC-based ceramic matrix composites,SiC-CMC)是发展高推重比航空发动机理想的高温结构材料。为了防止发动机服役环境下燃气(富含H2O和O_(2))对SiC-CMC的腐蚀,需要在其表面制备抗水氧腐蚀、抗燃气冲刷和抗热冲击性能优异的环境障涂层(environmental barrier coatings,EBCs)。在评价EBCs性能的诸多因素中,其与SiC-CMC基体之间的结合强度是一个重要技术指标,但结合强度的极限值一直未被探究清楚。本工作研究影响结合强度的主要因素,包含SiC-CMC基体状态、单晶Si的拉伸强度极限,以及Si黏结层的制备工艺等,获得了制备最高结合强度的有效途径。在EBCs与SiC-CMC组成的体系中,基体内部SiC纤维布之间的界面是结合强度最薄弱的部位,其次是EBCs的Si层。整个体系的结合强度极限值是15 MPa,它是单晶Si在[400]晶向的拉伸强度极限。采用大气等离子喷涂或者超音速火焰喷涂的Si黏结层结合强度相似,均低于同样工艺制备的莫来石或Yb2Si2O7涂层。

真空等离子喷涂NiCoCrAlYTa涂层在1050℃的氧化行为研究

采用真空等离子喷涂(VPS)方法在DD6单晶合金基体表面制备NiCoCrAlYTa涂层,研究DD6基体和DD6/NiCoCrAlYTa涂层在1050℃的高温氧化行为,通过X射线衍射和扫描电镜研究涂层相结构和微观形貌变化。结果表明:NiCoCrAlYTa涂层氧化动力学曲线符合抛物线规律;氧化分为快速氧化和慢速氧化2个阶段,快速氧化阶段的氧化速率常数为0.00652 mg^(2)•cm^(−4)•h^(−1),慢速氧化阶段的氧化速率常数为0.00274 mg^(2)•cm^(−4)•h^(−1);在慢速氧化阶段形成较完整的氧化物防护层,有效降低涂层和基体的进一步氧化速率,其200 h氧化增重为0.9 mg/cm^(2),相较于DD6基体的氧化增重2.16 mg/cm^(2)有显著降低。采用VPS方法在DD6基体制备的NiCoCrAlYTa涂层在1050℃以下具有优异的抗氧化效果。

氧化时间对NiCoCrAlYTa涂层/镍基高温合金界面显微组织影响

采用真空等离子喷涂技术在DD407合金和DD6合金上制备了NiCoCrAlYTa涂层。通过SEM、EDS等方法研究了900℃不同氧化时间下经热处理后NiCoCrAlYTa涂层/DD407合金和NiCoCrAlYTa涂层/DD6合金的界面组织。结果表明,随着氧化时间延长,NiCoCrAlYTa涂层/DD407合金界面扩散层组织析出σ相,σ相形状发生明显变化,并且界面扩散层厚度缓慢增加,扩散系数为13.32μm/h;随着氧化时间延长,NiCoCrAlYTa涂层/DD6合金界面扩散层析出TCP相(σ相和μ相),TCP相形状未发生明显变化,并且界面扩散层厚度缓慢增加,扩散系数为3.85μm/h。

真空电弧离子镀CoCrAlY涂层工艺研究

采用真空电弧离子镀工艺在渗铝后的镍基铸造高温合金表面制备CoCrAlY涂层,通过SEM、光学显微镜检查了沉积工艺参数对涂层表面颗粒状态、涂层组织形貌及涂层沉积速率的影响,优化了真空电弧离子镀工艺参数。经高温退火处理后,CoCrAlY涂层与渗铝层之间有明显的扩散层,涂层与渗铝层结合良好。

Ta含量对MCrAlY抗氧化性的影响

β相影响着MCrAlY涂层的抗氧化性,改善涂层中β相含量可以通过添加特定元素实现。Ta被认为是可以用来改善涂层抗氧化性的重要元素之一。本研究模拟考察了不同Ta含量对MCrAlY涂层相组分的影响,并在此基础上,开展了1000℃恒温氧化实验。研究结果表明,随着Ta含量的增加,涂层的贫铝区厚度减小,剩余的β含量增加,其分布也更靠近涂层表面;但较高的Ta含量加剧了Ta元素在涂层中的偏析。综合考虑,3%Ta含量的MCrAlY涂层抗氧化性最好。另外,本文还着重研究了优选Ta含量的MCrAlY的氧化过程。

Si元素对CoCrAlY涂层组织及性能的影响

在GH907基体上制备了三种不同Si含量的CoCrAlY合金涂层,对800℃涂层耐75%Na_2SO_4+25%NaCl熔盐腐蚀性能进行了测试分析,研究了1050℃下,Si元素对涂层抗氧化性能的影响,测定了不同Si含量涂层的抗热震性能。对实验条件下涂层的氧化产物、腐蚀产物及显微形貌进行了测定分析。研究结果表明:Si元素在高温下通过促使涂层表面Al_2O_3膜的形成提高涂层抗高温氧化及抗热盐腐蚀性能,但是过高的Si含量使涂层表面氧化膜破裂,使抗高温氧化性能下降。

燃烧室进油管焊缝裂纹失效分析

燃烧室进油管沿周圈出现开裂现象,对它进行外观检查、断口分析、冶金分析及综合分析,结果表明燃烧室进油管在氩弧焊焊接过程中由于焊接不当,导致在焊缝收弧处产生焊接缺陷——咬边及焊瘤,且焊缝处于尺寸变化较大的部位,容易产生应力集中,在工作过程中萌生裂纹并疲劳扩展。

前置发动机气簧悬架中型客车的桁架式底架设计

介绍前置发动机气簧悬架中型客车KLQ6759DF的桁架式底架结构的设计特点。

Ni-20Al丝材制备及涂层微结构特征研究

开发了三种不同结构的Ni-20Al丝材,对其火焰喷涂工艺性和涂层微结构特征等进行分析,并与商用Metco 405NS丝材及所制备的涂层进行了对比。结果表明,丝材结构影响了火焰加热时热量由丝材表面向芯部的传导,导致丝材熔化状态产生显著差异,进而决定了喷涂焰流的稳定性以及相关涂层组织的均匀性。其中,采用轧制拉拔包丝技术制备的Ni-20Al丝材,呈现出优异的喷涂工艺稳定性,所制备的涂层组织均匀,平均显微硬度和结合强度分别可达348.3 HV_(0.05)、62 MPa,与405NS丝材制备涂层性能基本一致,具备了较好的应用潜力。

底层对封严篦齿耐磨涂层抗热震性能的影响

采用大气等离子喷涂工艺在GH4169镍基高温合金基体上喷涂NiAl/Al_(2)O_(3)金属陶瓷粉体,涂层沉积厚度均在240μm左右。采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对粉体和涂层的微观形貌、孔隙率以及物相进行了表征;采用洛氏硬度计和电子万能试验机分别对涂层的硬度和结合强度进行了测试;采用水冷热震的方式对有镍包铝打底层和无打底层的NiAl/Al_(2)O_(3)面层进行了650℃高温抗热震试验。结果表明,在无打底层的情况下,面层经历19次循环热震后,涂层就会发生大面积脱落和表面裂纹的产生,涂层达到失效状态;在采取铝包镍粉体打底的情况下,涂层的抗热震性能明显提升,面层经历50次循环热震后仅仅边缘发生轻微脱落,涂层未发生失效。