热障涂层材料制备技术的研究进展及失效分析

热障涂层具有良好的隔热效果和抗高温氧化性能,应用于航空发动机可以显著提高高温部件的使用温度和寿命。先进航空发动机的发展对热障涂层陶瓷面层材料的防护效果和使用寿命提出了更高的要求。综述了先进航空发动机热障涂层体系的研究进展,对近年来国内外热障涂层的陶瓷层和粘结层材料体系、制备技术进行了详细介绍,对涂层失效进行了分析,展望了下一代高性能航空发动机热障涂层的研究和应用前景。

炼钢82B马氏体岛组织分析研究

采用金相检验分析方法,对高碳硬线82B中异常组织马氏体岛进行检验,并和多家钢厂进行对比试验及市场验证,总结出针对82B马氏体岛评级方法。同时分析了钢中马氏体岛的成因和组织缺陷问题,验证了金相实验室检测结果的准确性,对生产工艺的调整和产品质量提升有着重要意义。

多孔La_(1-x)Sr_xMnO_3的制备及表征

用固相烧结法研制固体氧化物燃料电池的多孔阴极支撑体Ｌａ０．８Ｓｒ０．２ＭｎＯ３（ＬＳＭ）。实验研究了ＬＳＭ径向收缩率、孔隙率、孔径大小等多孔陶瓷的特征量与烧结温度、有机添加剂量等制备条件的关系。用扫描电子显微镜分析了ＬＳＭ的烧结性能，同时用四端子法研究了多孔ＬＳＭ的电导率、电导活化能等与 ＬＳＭ 孔隙率的关系。

爆炸喷涂Al_2O_3陶瓷梯度涂层的组织与性能

用爆炸喷涂法制备了 Al2 O3与自熔性合金的陶瓷梯度涂层。结果表明 ,基体 /Ni60 /2 5% Al2 O3+ 75% Ni60 /50 %Al2 O3+ 50 % Ni60 /Al2 O3的陶瓷梯度涂层具有较好的结合力 ,较低的残余内应力及和缓的热应力。对粉末及涂层的XRD谱分析表明 ,爆炸喷涂的 Al2 O3陶瓷涂层结构为γ- Al2 O3,而其粉末结构为α- Al2 O3,这说明在爆炸喷涂中存在相变过程。爆炸喷涂 Al2 O3陶瓷梯度涂层适合于工作环境较恶劣的热障耐磨涂层。

TiN涂层电化学腐蚀行为研究 Ⅱ.添加Al对TiN涂层保护性能与失效机制的影响

利用电化学方法以及扫描电镜 (SEM)、扫描隧道显微镜 (STM )技术等 ,研究了添加Al对离子镀TiN薄膜涂层在 0 5mol/LNaCl和 1mol/LH2 SO4溶液中的保护性能和失效机制的影响 ,发现铝的添加使TiN涂层在中性和酸性溶液中的耐蚀性能明显改善 .

模拟土壤介质中仿古铸铁腐蚀产物的形貌及其生长过程

采用金相、显微激光拉曼和X射线衍射等技术研究了仿古铸铁在模拟土壤介质(0.06mol·L-1NaCl+0.03mol·L-1Na2SO4+0.01mol·L-1NaHCO3溶液)中的腐蚀形态、腐蚀产物的形貌及其生长和发展过程.结果表明,在最初的34h内,铸铁发生铁的选择性腐蚀,在试样表面留下许多白色圈状的Fe(OH)2沉淀,圈内则是分散状的Fe(OH)2;浸泡120h时,观察到试样表面有一层深绿色的腐蚀产物,其组分主要为GR(Cl-)(化学式为FeⅡ3FeⅢ(OH)8Cl·2H2O)和GR(SO2-4)(化学式为FeⅡ4FeⅢ2(OH)12SO4·2H2O),绿锈表面呈黄色;约288h后,腐蚀产物呈现分层,内层主要由黑色结晶状的FeO和Fe3O4组成,外层主要为疏松多孔的砖红色γFeOOH,后者是铁器表面的一种有害锈.

中性体系中MoO4^2-对碳钢垢下局部腐蚀的抑制作用

设计了一种能够模拟垢下局部腐蚀自催化过程的闭塞电池,采用极化曲线和电化学阻抗方法研究了MoO42-对N80钢在近中性NaCl溶液中闭塞区内化学及电化学状态变化的影响。结果表明,MoO24-能有效地减缓闭塞区内pH值降低及Cl-浓集、减弱酸化自催化效应、抑制垢下局部腐蚀。MoO42-的作用机制在于使水合氧化铁腐蚀膜由阴离子选择性变为阳离子选择性,H+可以从膜下扩散出去,而Cl-难以扩散到膜下富集,抑制了腐蚀反应的阴极过程;同时MoO24-迁入闭塞区后增大了电极表面膜层阻抗,抑制了腐蚀反应的阳极过程。

已锈蚀青铜在大气环境中的腐蚀发展及其保护研究

用动电位扫描法和循环伏安实验对青铜文物在模拟大气环境介质0.028 mol/L NaCl+0.01 mol/L Na2SO4+0.016 mol/L NaHCO3中的电化学行为进行了研究,探讨了CuCl、Cu2O、碱式氯化铜、混合锈对裸青铜的保护作用.结果表明:在腐蚀电位较负时,Cu2O、CuCl对基体有一定的保护性,而且保护性能优于碱式氯化铜和混合锈;在腐蚀电位较正时,Cu2O或CuCl对青铜的保护性变差,而此时碱式氯化铜和混合锈对裸青铜的保护性优于Cu2O、Cu-Cl.0.1%MBO(2-巯基苯并恶唑)酒精溶液对裸青铜或被Cu2O、CuCl覆盖的青铜阳极过程有一定的抑制作用,对被碱式氯化铜或混合锈覆盖的青铜阳极过程有优异的抑制作用.

热压工艺对Ti(C,N)基纳米复合金属陶瓷模具材料力学性能与微观结构的影响

采用真空热压烧结工艺制备了Ti(C,N)基纳米复合金属陶瓷模具材料,并研究了该模具材料的力学性能与微观结构。结果表明,当烧结温度为1450℃,保温时间为10 min时,模具材料的硬度、断裂韧性和抗弯强度分别为14.57 GPa、8.6 MPa·m1/2和1144 MPa;当烧结温度为1450℃,保温时间为30 min时,模具材料的硬度、断裂韧性和抗弯强度分别为16.29 GPa、7.53 MPa·m1/2和1035 MPa。在这两种烧结工艺下制备的模具材料均具有良好的综合力学性能,烧结工艺得到优化,可以满足不同硬度材料的成型需求。在对模具材料的微观结构分析时发现,模具材料的断裂方式是以沿晶断裂为主的穿晶与沿晶断裂的混合断裂模式。

陶瓷表面强化耐热模具钢高温摩擦学研究

研究了等离子低温化学气相沉积Si3N4 ,BN陶瓷膜强化耐热模具钢在不同温度下的摩擦磨损特性。在日本大越式迅速摩擦试验机上采用比拟温挤试验 ,研究了复合陶瓷强化W1 8Cr4V与有色金属铜 (H62 ) ,A3钢试样配副的高温摩擦磨损特性 ,并与未采用复合陶瓷强化W1 8Cr4V与铜 (H62 ) ,A3钢摩擦副进行比较 ,通过SEM观察了磨面形貌 ,分析了陶瓷强化耐热模具钢与H62 ,A3钢的磨损机制。试验结果表明 :复合陶瓷强化挤压模具能显著降低磨损量 。

青铜在土壤中局部腐蚀过程的化学行为

用模拟闭塞电池法 (O C )对青铜文物在模拟土壤溶液 (0 0 2 8mol·L-1NaCl +0 0 1mol·L-1Na2 SO4+0 0 16mol·L-1NaHCO3 )中的腐蚀行为进行了研究 ,清楚地演示了青铜局部腐蚀过程中环境介质离子、阳极腐蚀产生的阳离子等物质的迁移、富集和沉积规律 ,得出铜的溶解因子 fCu随通电时间的变化关系 ,即从最初锡的溶解速度大于铜的溶解速度逐渐演变为铜的溶解速度大于锡的溶解速度 .闭塞区内的阳离子明显地向主体溶液中迁移 .

Cr_2O_3涂层性能与等离子喷涂工艺稳定性的关系

研究了等离子喷涂工艺参数稳定性对Cr2 O3涂层结合强度和耐磨性的影响。结果表明 ,影响涂层性能及其稳定性的最重要的工艺参数是电弧电流 ,其次为涂层厚度 ;电弧电流和涂层厚度之间有一定的交互作用。涂层孔隙率是影响涂层性能的主要原因。涂层的抗拉结合强度与耐磨性之间存在着正比关系。

华光礁出水铁器腐蚀产物及脱盐研究

首次研究了"华光礁Ⅰ号"出水铁器腐蚀产物及有害盐脱除,其中HTQ6#铁器锈蚀产物表面电阻率为(3×103)～(1×108)Ω,已完全矿化且具有磁性,腐蚀产物主要为Fe3O4、α-FeOOH、γ-FeOOH、FeOCl。为避免有害锈γ-FeOOH、FeOCl进一步转化并破坏文物原貌,探索采用2.5%NaOH溶液,电流密度为-0.5mA.cm-2的恒电流法对完全矿化铁器文物的脱盐过程进行研究,得出终点脱氯时间为264h,此时氯离子迁出率为53.31%,略高于脉冲电流法脱除的氯离子比例,脱氯溶液中氯离子浓度为6.1mg.L-1,电效率为1.95%,文物基体内氯离子含量从2.03%下降到0.95%。所施加电位为-2.25～-1.61V,最后稳定在-1.61V。

高纯致密氧化钨陶瓷靶材的氧气气氛烧结研究

采用常压固相烧结工艺,在氧气气氛下,制备出高纯度、高致密度的氧化钨靶材。运用高温显微镜和SEM等多种技术手段确认了制备致密氧化钨靶材的合理烧结温度为1210℃左右。XRF和XRD测试表明所制备的氧化钨靶材为高纯的单斜晶相。氧气气氛可以抑制高温下氧化钨的失氧,是制备黄色氧化钨靶材的重要条件。

磁制冷材料表面保护膜附着性能的研究

利用直流磁控溅射技术在Gd基体上分别镀不锈钢和Ti。用扫描电镜(SEM)、能谱仪、XPS对薄膜表征,用引拉法测定了薄膜的附着强度。结果表明:采用溅射法在Gd基体上镀膜表面质量好,膜基界面结合良好,附着强度大(15MPa)。

氮化硅泡沫陶瓷浆料性能的研究

通过对原料粉体ζ电位的分析及对氮化硅水基浆料相对沉降高度的测量和不同实验条件下浆料粘度的测定,研究CMC添加量、固相含量及剪切速率对氮化硅浆料稳定性、流变性及粘度的影响。结果表明,pH为10,分散剂CMC的质量分数为0.2%及固相的质量分数在50%左右时,可以制备出具有良好稳定性和流动性的氮化硅悬浮体。

(Sm_(0.5)La_(0.5))_2Ce_2O_7的制备及热物理性能

以La2O3、Sm2O3和CeO2为原料,基于固相反应法制备了(Sm0.5La0.5)2Ce2O7陶瓷,用X射线衍射(X-Ray Diffraction Method,简称XRD)分析了其物相组成,并采用扫描电子显微镜(SEM)和电子能谱(EDS)分析其显微组织和元素组成,最后,用激光脉冲法和推杆膨胀法分别测试了其热导率和热膨胀系数.结果表明,所制备的(Sm0.5La0.5)2Ce2O7陶瓷具有单一的萤石结构,其微观组织致密,晶界清晰,无其他相和未反应物存在;大半径La3+的引入不仅降低其热导率,而且提高了其热膨胀系数.

溶胶-凝胶法制备的莫来石先驱体的相变研究

通过正硅酸乙酯和异丙醇铝醇盐在氨水中的水解制备莫来石先驱体凝胶,然后在120℃烘箱中干燥,并研磨制得干凝胶粉末。对干凝胶粉末进行差热分析,并采用XRD分析法研究了凝胶粉经不同温度处理后的相态。结果表明,无定形凝胶在加热过程中,依次析出立方γ-Al2O3、六方α-Al2O3,并最终转变为正交晶莫来石。所制凝胶转变为莫来石晶体的相变温度位于1100～1200℃之间。

二氧化硅在两种摩擦条件下的摩擦性能及其机理研究

利用 SRV摩擦磨损试验机及静动摩擦系数测定仪考察了 Si O2 陶瓷 / GCr1 5钢摩擦副在干摩擦及水、正丁醇、正癸醇和正辛酸等润滑下的摩擦性能 .结果表明 ,小振幅往复摩擦磨损条件下的摩擦系数顺序为 :干摩擦 >水 >正丁醇 >正癸醇≈正辛酸 ;静动摩擦条件下摩擦系数顺序为 :水 >正丁醇 >正癸醇 >干摩擦 >正辛酸 .利用 DSC对润滑剂同 Si O2 之间的反应活性进行了模拟考察 .发现润滑剂同陶瓷表面之间的反应活性越高 ,摩擦系数越高 .反应活性顺序为 :水 >正丁醇 >正癸醇 >正辛酸 ,摩擦化学反应膜的特性对摩擦学性能都具有重要影响 .

添加剂对原位合成SiC-BN复合陶瓷组织与性能的影响

研究了Al2O3和Y2O3作为添加剂对原位合成SiC-BN复合陶瓷组织与力学性能的影响.在含有添加剂(10ω/%)的情况下,以Si3N4,B4C和碳粉为原料的原位反应于1400℃开始进行,并在1700℃完成.在不含添加剂的情况下,反应在1900℃仍然没有完全完成.Al2O3-Y2O3添加剂可以在1760℃形成钇铝石榴石,同时二者可以同原始粉末中Si3N4或SiC颗粒表面的SiO2作用在1400℃形成Y-Al-Si-O液相,这可以加速原位反应的进行,并促进复合陶瓷的致密化.在SiC和BN含量相同情况下,含有添加剂的复合陶瓷密度和力学性能明显要高于不含添加剂的复合陶瓷.