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激光冲击金属黏结层高温热循环应力演化规律的有限元模拟
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作者 王瑞涵 花银群 +2 位作者 叶云霞 蔡杰 戴峰泽 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期123-134,共12页
目的 探索激光冲击(LSP)对高温热循环(反复升温、保温和降温)过程中热障涂层中的热生长氧化物(TGO)表面及TGO/黏结层(BC)界面应力分布的影响规律。方法 基于真实TGO形貌,建立有限元模型,从应力演化角度分析LSP改性(LSPed)与未改性(Non-L... 目的 探索激光冲击(LSP)对高温热循环(反复升温、保温和降温)过程中热障涂层中的热生长氧化物(TGO)表面及TGO/黏结层(BC)界面应力分布的影响规律。方法 基于真实TGO形貌,建立有限元模型,从应力演化角度分析LSP改性(LSPed)与未改性(Non-LSPed)试样危险区域的失效形式;使用拉曼光谱法(RFS)对氧化后的金属黏结层进行残余应力测试。结果 TGO应力分布随着形貌的起伏呈现相应的起伏变化。TGO表面压应力最大值出现在波峰位置,经10次热循环后LSPed试样TGO表面S11(平行于涂层表面的正应力)压应力最大值大于Non-LSPed试样,经50次热循环后LSPed试样TGO表面压应力最大值远小于Non-LSPed试样;随着热循环次数的增加,2类试样TGO/BC界面S11应力的差别变小。LSPed试样TGO表面S22(垂直于涂层表面的应力)应力随着热循环次数的增加逐渐增大,但S22拉应力小于250 MPa,应力总体偏低。TGO/BC界面S22、S12(平行于涂层表面的剪切应力)应力随循环次数的变化规律基本一致,经10次热循环后,LSPed试样的S22、S12应力均大于Non-LSPed试样;经50次热循环后,2类试样界面的S22、S12应力相差不大。结论 文中构建的TGO应力有限元仿真模型,模拟结果与测试结果吻合。LSP通过调控TGO生长速度,可以有效缓解TGO生长过程中应力的剧烈变化,大幅降低TGO表面S11和S12应力最大值,进而降低TGO表面产生垂直于表面贯穿裂纹和剪切破坏的风险,LSP对TGO表面(TGO/BC界面)应力状态的影响较小。 展开更多
关键词 激光冲击 热循环 热生长氧化物 黏结层 应力分布 有限元仿真
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航空发动机涡轮叶片热障涂层研究进展 被引量:8
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作者 赵云松 张迈 +7 位作者 戴建伟 郭会明 孙志军 郭媛媛 张剑 花银群 霍坤 戴峰泽 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期73-79,共7页
涡轮叶片的热障涂层技术是保障和提升航空发动机性能的关键技术之一,涡轮叶片的工作环境要求热障涂层需要具备隔热性能好、热膨胀系数与基材相匹配、抗氧化性能好、抗熔盐腐蚀性能好等一系列特点,这对热障涂层的材料、结构以及制备工艺... 涡轮叶片的热障涂层技术是保障和提升航空发动机性能的关键技术之一,涡轮叶片的工作环境要求热障涂层需要具备隔热性能好、热膨胀系数与基材相匹配、抗氧化性能好、抗熔盐腐蚀性能好等一系列特点,这对热障涂层的材料、结构以及制备工艺提出了巨大的挑战,是当前航空发动机领域的热点研究之一。本文对构成热障涂层的金属粘结层和陶瓷层材料,以及热障涂层体系结构的研究现状做了详细介绍,并简要介绍了常用的热障涂层制备方法,展望了金属粘结层和陶瓷层材料体系和制备技术的发展趋势,以期为未来航空发动机涡轮叶片热障涂层体系的构建提供有益参考。 展开更多
关键词 涡轮叶片 热障涂层体系 金属粘结层 陶瓷层
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皮秒激光加工的微织构对碳化硅润湿性的影响
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作者 徐昊 钱伟 +3 位作者 花银群 叶云霞 戴峰泽 蔡杰 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期923-930,共8页
为改善碳化硅的表面润湿性能,本研究利用脉冲激光加工表面处理和化学改性分别改善了碳化硅的表面形貌和表面能。实验选用皮秒激光加工方式构造表面微织构,利用激光共聚焦显微镜分析了微织构的微观形貌,并进一步分析了烧蚀形态与激光自... 为改善碳化硅的表面润湿性能,本研究利用脉冲激光加工表面处理和化学改性分别改善了碳化硅的表面形貌和表面能。实验选用皮秒激光加工方式构造表面微织构,利用激光共聚焦显微镜分析了微织构的微观形貌,并进一步分析了烧蚀形态与激光自身特性和加工参数之间的联系。研究发现,激光加工效果以烧蚀为主,重熔为辅,而由于碳化硅烧蚀阈值和激光能量在光斑中的高斯分布特性,形成的微织构的烧蚀凹槽呈倒三角形。此外,选用的氟硅烷修饰剂使碳化硅表面从亲水表面转变为疏水表面;通过改变加工参数获得不同微织构并进行氟硅烷修饰后,碳化硅表面接触角最大提高到157°,达到了超疏水效果。为了进一步探讨微织构对疏水性的影响原理,提出了一个基于实际形貌参数的固液接触角模型。该模型阐释了接触角随微织构特征参数变化的机制,固、气、液两两之间的接触面积影响了表面润湿性,这为寻找具有最佳疏水性能的微织构提供了新的理论指导。 展开更多
关键词 碳化硅 微织构 疏水性 皮秒激光加工
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Microstructure and Mechanical Properties of Al-11.3Zn-3.2Mg-1.3Cu-0.2Zr-0.1Sr-x Ti Extruded Aluminum Alloy with Different Aging Process
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作者 BAO Guoning XU Xiaojing +6 位作者 hua yinqun ZHANG Bin WEI Tao HONG Zhiheng LIU Lele HAN Mengnan SHA Shaohui 《Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science)》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第5期1161-1168,共8页
The influences of adding different amount of Ti(0%,0.39%,0.87%)and three kinds of difierent aging processes(T6,T6I6,RRA)on the microstructure and properties of Al-11.3Zn-3.2Mg-1.3Cu-0.2Zr-0.1Sr were investigated.Resul... The influences of adding different amount of Ti(0%,0.39%,0.87%)and three kinds of difierent aging processes(T6,T6I6,RRA)on the microstructure and properties of Al-11.3Zn-3.2Mg-1.3Cu-0.2Zr-0.1Sr were investigated.Results show that an appropriate amount of Ti can effectively inhibit grain growth and thus achieve the efiect of grain refinement.The contribution of dislocation density and dislocation strengthening become the biggest when Ti content is 0.39%.At the same time,the intergranular corrosion depth is the lowest when Ti content is 0.39%.Among the three aging processes,the alloys reach the greatest hardness and tensile strength in T6I6.The biggest tensile strength reaches 716.77 MPa.However,when aging at RRA,the alloys obtain the greatest elongation,reaching 7.2%,as well as the good corrosion resistance. 展开更多
关键词 AL-ZN-MG-CU Ti content aging process MICROSTRUCTURE properties
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称重传感器在精准农业装备中的应用研究综述 被引量:5
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作者 汤建华 陈树人 +1 位作者 花银群 杨继昌 《江苏大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期543-549,共7页
传感器是提升我国精准农业产业化水平的关键技术之一.在整个精准农业生产周期中,称重传感器在其中每个环节都有潜在的应用领域,文中从精准农业实施的4个不同阶段:土地准备、精准播种、作物管理、精准收获,对称重传感器在精准农业装备中... 传感器是提升我国精准农业产业化水平的关键技术之一.在整个精准农业生产周期中,称重传感器在其中每个环节都有潜在的应用领域,文中从精准农业实施的4个不同阶段:土地准备、精准播种、作物管理、精准收获,对称重传感器在精准农业装备中应用和研究现状进行了总结.在此基础上,进一步分析了当前称重传感器在精准农业实际应用中亟待解决的3个主要关键问题:可靠性、稳定性和动态测量精度.最后,对解决这些问题背后所涉及的关键共性技术,包括敏感机理、制造工艺和计测技术等作了进一步阐述. 展开更多
关键词 称重传感器 测力传感器 动态称重 精准农业 智慧农业装备
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陶瓷电容式力敏元件的可靠性设计与工艺 被引量:2
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作者 汤建华 花银群 杨继昌 《传感器与微系统》 CSCD 2019年第7期73-75,共3页
相对于电阻应变式测力传感器,国内电容式力传感器的可靠性与制造工艺还有许多方面需要改进和提高。主要介绍了陶瓷电容式力传感器中一种力敏元件在产品化过程中涉及的结构设计、关键材料选择以及生产制作工艺等方面的要求。实践表明:该... 相对于电阻应变式测力传感器,国内电容式力传感器的可靠性与制造工艺还有许多方面需要改进和提高。主要介绍了陶瓷电容式力传感器中一种力敏元件在产品化过程中涉及的结构设计、关键材料选择以及生产制作工艺等方面的要求。实践表明:该陶瓷电容力敏元件的性能和可靠性都达到了大批量生产的要求,为进一步研制更多厚膜电容式测力传感器创造了基础和条件。 展开更多
关键词 力传感器 陶瓷电容式 丝网印刷 力敏元件 厚膜
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Gd2(CexZr1-x)2O7陶瓷材料的热物理性能研究 被引量:7
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作者 张少朋 花银群 +2 位作者 帅文文 姜伯晨 李瑞涛 《陶瓷学报》 CAS 北大核心 2019年第3期301-306,共6页
以Gd2O3、ZrO2、CeO2为原料,采用高温固相反应法制备了Gd2Zr2O7和Gd2(CexZr1-x)2O7(x分别为0.1,0.2,0.3)陶瓷材料。用X射线衍射法分析了其相组成,用扫描电镜观察了其显微形貌,用激光热导仪和高温热膨胀仪分别测量了材料的热扩散系数和... 以Gd2O3、ZrO2、CeO2为原料,采用高温固相反应法制备了Gd2Zr2O7和Gd2(CexZr1-x)2O7(x分别为0.1,0.2,0.3)陶瓷材料。用X射线衍射法分析了其相组成,用扫描电镜观察了其显微形貌,用激光热导仪和高温热膨胀仪分别测量了材料的热扩散系数和热膨胀系数。结果表明,实验获得了具有烧绿石结构的Gd2Zr2O7和具有缺陷型萤石结构的Gd2(CexZr1-x)2O7陶瓷材料,且它们的显微组织致密,晶界清晰干净。CeO2的掺杂提高了Gd2Zr2O7陶瓷的热膨胀系数,降低了Gd2Zr2O7陶瓷热导率。这使得Gd2(CexZr1-x)2O7陶瓷可以用作新型的热障涂层材料。 展开更多
关键词 热障涂层 稀土锆酸盐 热膨胀系数 热导率
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包埋法制备CoCrAlY涂层高温氧化组织和性能研究 被引量:2
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作者 姚艳斌 花银群 童福利 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2018年第10期175-178,共4页
采用包埋法在GH586表面制备了Co Cr Al Y涂层,研究了涂层在1000℃下恒温氧化和循环氧化100次后的组织和形貌。结果表明,涂层在1000℃下恒温氧化100 h和循环氧化100次后表现为良好的抗高温氧化性能,涂层表面氧化物主要以氧化铝为主。在... 采用包埋法在GH586表面制备了Co Cr Al Y涂层,研究了涂层在1000℃下恒温氧化和循环氧化100次后的组织和形貌。结果表明,涂层在1000℃下恒温氧化100 h和循环氧化100次后表现为良好的抗高温氧化性能,涂层表面氧化物主要以氧化铝为主。在高温氧化过程中,扩散层的富Cr(W,Mo)相会优先通过晶界向外层扩散,这些富Cr(W,Mo)析出相有利于抑制基体合金元素向外扩散和发生反应,减小了氧化膜的生长速度,增强了涂层的抗高温氧化性能。 展开更多
关键词 包埋法 抗高温氧化 氧化膜
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MARTENSITE TRANSFORMATION MICROSTRUCTURE OF 40Cr STEEL COMPLEXLY INDUCED BY LASER SHOCK 被引量:2
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作者 CHEN Ruifang hua yinqun CAI Lan 《Chinese Journal of Mechanical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2007年第2期52-55,共4页
40Cr steel is laser quenched by the NEL-2500A rapidly axial flow CO2 laser. Then the martensite induced by laser quenched is shocked by Nd:YAG laser again. Through comparing and analyzing the appearance and size of m... 40Cr steel is laser quenched by the NEL-2500A rapidly axial flow CO2 laser. Then the martensite induced by laser quenched is shocked by Nd:YAG laser again. Through comparing and analyzing the appearance and size of martensite, the dislocation density in microstmcture between the treated zones by laser quenched and by laser quenched plus laser shock, the following results are shown: The second martensite obtained by laser compound treatment is more fmer compared with those obtained by laser quenched; In the hardened zones obtained by compound treatment, a lot of slender second twin crystal martensites are induced; A lot of more high density dislocation tangles and cellular dislocations are generated. From the transmission electron microscope (TEM) micrograph after compound treatment, there are not only long lath and short nubbly martensites arranged in cross direction, but also massive nubbly and small short nubbly martensites arranged in longitudinal direction. Some martensites look like the broken blocks of quenched martensites. These new martensites are inserted transversely in the quenched martensites with large tangle. And they make quenched martensites break into pieces. Compared with the quenched martensites, the size of fresh martensites are smaller, about 0.3-0.5 μm. 展开更多
关键词 Laser quench Laser shock wave Microstructure Martensite transformation
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强流脉冲电子束辐照对低压等离子喷涂 MCrAlY涂层组织与性能的影响
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作者 蔡杰 高杰 +3 位作者 花银群 叶云霞 关庆丰 张小锋 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期495-508,共14页
为提高热障涂层黏结层高温抗氧化性能,本工作利用强流脉冲电子束(HCPEB)技术对低压等离子喷涂(LPPS)制备的NiCrAlY黏结层表面进行辐照改性处理,并揭示辐照改性效应对涂层抗氧化行为的影响。对比研究了HCPEB改性前后NiCrAlY涂层微观组织... 为提高热障涂层黏结层高温抗氧化性能,本工作利用强流脉冲电子束(HCPEB)技术对低压等离子喷涂(LPPS)制备的NiCrAlY黏结层表面进行辐照改性处理,并揭示辐照改性效应对涂层抗氧化行为的影响。对比研究了HCPEB改性前后NiCrAlY涂层微观组织演变行为、1150℃静态氧化性能以及热生长氧化物(TGO)残余应力分布。微观分析结果表明,LPPS喷涂态涂层表面粗糙、存在较多未熔大颗粒;HCPEB改性态涂层表面平整光滑,形成厚约12μm的致密重熔层,其内部形成丰富的变形结构以及Y-Al富集纳米分散颗粒。1150℃静态氧化实验及TGO残余应力测试结果表明,喷涂态涂层氧化150 h后氧化膜出现脱落、内氧化严重,应力陡然下降。相比之下,HCPEB改性态涂层在整个氧化周期内表面氧化膜均能稳态生长,未出现剥落迹象,其TGO应力以稳定且缓慢的趋势增加。结果表明,HCPEB辐照改性技术可以有效提高MCrAlY涂层的抗高温氧化性能。 展开更多
关键词 低压等离子喷涂(LPPS) 强流脉冲电子束(HCPEB) NICRALY涂层 微观组织 抗高温氧化性能
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激光快速加工梯度润湿性表面的实验研究 被引量:10
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作者 叶云霞 刘远方 +4 位作者 杜婷婷 花银群 符永宏 李祥阳 黄煊 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期89-96,共8页
梯度润湿性表面能够自主驱动液滴进行可控的定向流动,具有重要的应用价值。采用纳秒激光在304不锈钢表面加工微结构,并辅以低温热处理方法,获得了激光快速加工梯度润湿性表面。采用扫描电子显微镜、能谱分析和接触角测量仪分别观察和表... 梯度润湿性表面能够自主驱动液滴进行可控的定向流动,具有重要的应用价值。采用纳秒激光在304不锈钢表面加工微结构,并辅以低温热处理方法,获得了激光快速加工梯度润湿性表面。采用扫描电子显微镜、能谱分析和接触角测量仪分别观察和表征了加工表面的微结构、化学成分及接触角,采用高速相机观察液滴在梯度润湿性表面的流动状态。实验结果表明:采用激光加工后,表面C元素含量是影响表面亲疏水性的重要因素;对于304不锈钢,激光加工后通过200℃的短时加热,可以促进表面C元素含量发生快速变化,实现接触角的快速固化;合理设计靶材表面的微结构,可以获得具有不同接触角的均匀润湿性表面;通过合理设计表面微结构的分布,可以获得不同润湿性梯度的表面;通过改变表面微结构的分布,可以控制靶材表面液滴的流动距离和流速。 展开更多
关键词 激光技术 激光微织构 润湿性 热处理 梯度 流体流速 化学成分
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基于皮秒激光的超疏水镍铝青铜合金表面的制备 被引量:10
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作者 章泽斌 花银群 +4 位作者 叶云霞 陈瑞芳 李志宝 杨进 帅文文 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期114-122,共9页
利用皮秒激光器在镍铝青铜合金表面制备了具有不同微观形貌的微纳米复合结构,再通过硬脂酸进行表面修饰。采用扫描电镜和X射线衍射仪等表征了所得表面的形貌和化学成分。研究结果表明,经皮秒激光加工和硬脂酸修饰后,表面的接触角都达到1... 利用皮秒激光器在镍铝青铜合金表面制备了具有不同微观形貌的微纳米复合结构,再通过硬脂酸进行表面修饰。采用扫描电镜和X射线衍射仪等表征了所得表面的形貌和化学成分。研究结果表明,经皮秒激光加工和硬脂酸修饰后,表面的接触角都达到150°以上。不同的脉冲能量密度下,试样表面的微观形貌和润湿性不同。随着脉冲能量密度的增大,修饰后的试样表面的滚动角逐渐减小,当脉冲能量密度为6.85 J/cm^2时,滚动角减小到7°,随着脉冲能量密度的进一步增加,滚动角又逐渐增大。耐蚀性测试结果表明:超疏水镍铝青铜合金表面具有更好的耐腐蚀性能。采用优化的工艺参数可以在镍铝青铜合金上加工出超疏水表面,有助于提高其耐腐蚀性能。 展开更多
关键词 激光技术 激光刻蚀 镍铝青铜合金 微纳米复合结构 超疏水
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预腐蚀工艺对Gd_(2)Zr_(2)O_(7)陶瓷抗CMAS腐蚀性能的影响 被引量:1
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作者 胡蕴媛 钱伟 +3 位作者 花银群 叶云霞 蔡杰 戴峰泽 《中国腐蚀与防护学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期687-692,共6页
对在900、1000、1100、1200和1300℃下预腐蚀0.5 h的Gd_(2)Zr_(2)O_(7)陶瓷进行了1250℃下3 h的CaO-MgO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)(CMAS)热腐蚀实验,利用XRD、SEM以及EDS等手段表征了腐蚀产物和腐蚀深度。实验表明,在1100℃下预腐蚀0.5 h之后... 对在900、1000、1100、1200和1300℃下预腐蚀0.5 h的Gd_(2)Zr_(2)O_(7)陶瓷进行了1250℃下3 h的CaO-MgO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)(CMAS)热腐蚀实验,利用XRD、SEM以及EDS等手段表征了腐蚀产物和腐蚀深度。实验表明,在1100℃下预腐蚀0.5 h之后的Gd_(2)Zr_(2)O_(7)抗CMAS性能有效提高。1250℃下CMAS腐蚀3 h后,腐蚀深度为39.46μm;CMAS腐蚀10 h后,腐蚀深度为70.49μm。高温下,预腐蚀后的Gd_(2)Zr_(2)O_(7)时与熔融的CMAS相互反应,形成致密的富磷灰石相(Ca_(2)Gd_(8)(SiO_(4))_(6)O_(2))上反应层,能够有效抑制CMAS的进一步渗透。 展开更多
关键词 热障涂层 Gd_(2)Zr_(2)O_(7)Al_(2)O_(3)-SiO_(2)(CMAS) 磷灰石相 热腐蚀
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均匀与混合蛾眼结构减反射性能的模拟 被引量:4
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作者 惠爽谋 花银群 李志宝 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期334-339,共6页
采用时域有限差分法,对均匀蛾眼结构(UMS)和双混合蛾眼结构(BHMS)进行仿真,分析底面直径和高度对反射率的影响规律,比较了UMS与BHMS的减反射性能。基于反射率曲线和电场强度分布,分析了BHMS优异的减反射性能。结果表明:在300~1200 nm波... 采用时域有限差分法,对均匀蛾眼结构(UMS)和双混合蛾眼结构(BHMS)进行仿真,分析底面直径和高度对反射率的影响规律,比较了UMS与BHMS的减反射性能。基于反射率曲线和电场强度分布,分析了BHMS优异的减反射性能。结果表明:在300~1200 nm波段,UMS的反射率随着高度的增大而减小,随着底面直径的增大而先减小后增大;当底部直径为250 nm时,由不同高度的UMS组成的BHMS的平均反射率大于相应UMS的最小平均反射率;由不同底面直径UMS组成的BHMS的减反射性能可以进一步提升。 展开更多
关键词 材料 减反射 蛾眼结构 平均反射率
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