Al/AP/NC/CL-20纳米复合炸药的制备及表征

为提高推进剂的能量利用率和热释放效率,分别以物理混合法、静电喷雾法和溶剂-非溶剂重结晶法制备Al/AP/NC/CL-20纳米复合炸药;采用扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X-射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(FT-IR)和同步热分析仪(TG-DSC)对不同样品的形貌、结构和热分解性能进行了分析;利用高速摄影仪测试其点火燃烧性能并对其撞击感度进行测试。结果表明,3种方法制备的Al/AP/NC/CL-20炸药组分分布均匀,粒径在100~300nm之间;3种方法所制得的复合物中的组分NC、CL-20、AP与Al之间均为物理复合,其中静电喷雾法制得的样品中的CL-20晶型转变为β型;物理混合法、静电喷雾法和溶剂-非溶剂法制得的Al/AP/NC/CL-20复合炸药的点火延迟时间分别为3、22和1ms;燃烧持续时间分别为710、608和241ms;与纳米CL-20相比,物理混合法、溶剂-非溶剂法和静电喷雾法制备的Al/AP/NC/CL-20复合炸药特性落高分别从8cm升高至25、31和28cm,降感效果明显。

HVOF和APS喷涂WC-10Co-4Cr涂层性能研究

以45号钢为基体分别采用超音速火焰喷涂(HVOF)和大气等离子喷涂(APS)法,制备了两种WC-10Co-4Cr涂层,并对两种工艺喷涂的WC-10Co-4Cr涂层进行了金相显微结构分析、结合强度及硬度测试.试验结果表明:HVOF和APS制备的WC-10Co-4Cr涂层金相组织分布均匀,界面结合致密无杂质;HVOF制备的WC-10Co-4Cr涂层的孔隙率较小,且显微硬度及结合强度均优于APS的.表明,HVOF制备的WC-10Co-4Cr涂层的基本性能优于APS制备的WC-10Co-4Cr涂层.

添加WC颗粒对镁合金表面等离子喷涂Al基涂层耐腐蚀和耐磨损性能的影响

常规热喷涂工艺制备的金属涂层内的粒子界面弱结合导致其不能为基材提供长效的腐蚀防护,因此,采用大气等离子喷涂,实现粒子间的冶金结合,制备高致密Al-15%WC(体积分数)复合涂层。结果表明,由于WC颗粒中C元素的去氯效应,以及超高温熔滴(>1800℃)间的自冶金结合,在最优等离子喷涂条件下制备出无氧化物杂质的涂层。涂层的致密结构使其表现出优异耐腐蚀性能,其腐蚀电流密度比镁合金基体降低4个数量级,比纯铝块材降低2个数量级。WC硬质颗粒的添加使Al-WC复合涂层的耐磨损性能相较纯Al块材提高1个数量级。

零氧平衡RDX/NC/AP/Al复合炸药的制备及其性能表征

以零氧平衡为配比依据,硝化棉(NC)为粘结剂、高氯酸铵(AP)为氧化剂、环三亚甲基三硝胺(RDX)和纳米铝粉(Al)为燃烧剂,分别采用机械混合法和静电喷雾法制备RDX/NC/AP/Al复合炸药。采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT⁃IR)和热重⁃差示扫描量热仪(TG⁃DSC)对样品的形貌、结构和热性能进行表征;并利用高速摄影仪、撞击感度仪和摩擦感度仪和对样品的燃烧过程和机械感度进行了分析。结果表明:机械混合法制得的RDX/NC/AP/Al复合炸药颗粒为球形;采用静电喷雾法制得的RDX/NC/AP/Al复合炸药颗粒为团聚微球;机械混合法和静电喷雾法制得的RDX/NC/AP/Al复合炸药中的组分NC、RDX、AP、Al之间为物理复合;采用机械混合法和静电喷雾法制得的RDX/NC/AP/Al复合炸药的失重过程分为两个阶段(200~210℃和250~350℃),第一阶段是部分RDX和AP的分解,第二阶段是剩余RDX和NC的分解;与机械混合法制得的RDX/NC/AP/Al复合炸药相比,静电喷雾法制得的RDX/NC/AP/Al复合炸药的表观活化能提高了41.25 kJ·mol^(-1),热爆炸临界温度提高了4.09 K,燃烧速度提高,机械感度得到了降低。

热处理NiAl-Bi_(2)O_(3)涂层的宽温域循环摩擦学行为及高低温润滑相再生机制

采用UMT-3高温摩擦试验机评价了氩气气氛800℃热处理等离子喷涂NiAl-Bi_(2)O_(3)涂层在室温至800℃的摩擦磨损性能.通过分析热处理前后涂层及其摩擦表/界面的组成和微结构演变,首次研究了热处理NiAl-Bi_(2)O_(3)涂层的高低温润滑相(NiBi、Bi_(2)O_(3)和NiO)自适应再生机制及宽温域循环摩擦学行为.结果表明:热处理能使涂层中产生弥散增强的Al2O3和具有中低温润滑性的金属间化合物NiBi,提高了涂层室温至800℃的减摩抗磨性能,尤其使涂层在400℃的摩擦系数和磨损率分别从0.39和35.56×10^(-5)mm^(3)/(N·m)降至0.28和8.53×10^(-5)mm^(3)/(N·m);在800℃时,接触表面通过摩擦氧化再次产生润滑相(Bi_(2)O_(3)、NiO),并与增强相Al2O3等自适应形成连续润滑的摩擦层,明显改善了涂层在宽温域、高低温循环下的润滑和抗磨性能.这种润滑相再生和连续摩擦层形成机制有望进一步提高金属基复合涂层的宽温域服役寿命.该研究结果对发展固体润滑和抗磨材料新技术具有重要的现实意义.

等离子喷涂(RE-Al)TaO_(4)钽酸盐环境障涂层性能研究

陶瓷基复合材料作为广泛应用于航空航天领域的先进结构材料,在实际服役环境中依赖于环境障涂层的保护作用,钽酸盐以其优异的高温热-力学性能和与陶瓷基复合材料适配的热膨胀系数((3.5~5.5)×10^(-6)K^(-1))成为极具潜力的环境障涂层材料。通过大气等离子喷涂(Atmospheric plasma spraying,APS)工艺在碳化硅纤维增强碳化硅基复合材料(SiCf/SiC)表面成功制备了(AlTa_(x))B_(2-2x)O_(4)/(RE-Al)TaO_(4)复合涂层,探索了涂层的最佳热处理工艺条件,同时对不同涂层结构方案的复合材料涂层试样进行1300℃热疲劳考核和弯曲强度测试,筛选出具有最优抗热疲劳性能的涂层结构,并通过XRD、SEM以及金相显微镜对涂层的表面形貌、裂纹扩展及元素分布进行了分析表征,相对于传统材料涂层,钽酸盐复合涂层以其在高温下优越的综合性能成为极具潜力的环境障涂层。

三种超音速热喷涂工艺制备WC-12Co涂层的组织结构分析

用新研制的超音速等离子喷涂(S-APS)和2种进口超音速火焰喷涂(HVOF)设备制备了WC-12Co涂层,分析了3种喷涂工艺对涂层的表面和断面显微形貌、组织结构、孔隙率和氧化、脱碳,以及涂层的显微硬度、结合强度的影响。结果表明,在所试验的条件下,超音速等离子喷涂WC-12Co涂层显示出最致密的组织结构和最高的显微硬度。

大气等离子喷涂制备Fe基非晶涂层及微观结构表征

选用Fe-10W-4Cr-3Ni-2Mo-4B-4Si-1C(质量比)合金粉末作为喷涂原料,采用大气等离子喷涂工艺在1Cr18Ni9Ti不锈钢基底上制备了Fe基涂层。利用扫描电镜、透射电镜和X射线衍射仪表征了粉末和涂层的相组成和微观形貌;用Olycia m3分析软件对涂层的孔隙率进行测定;用热分析系统对喷涂粉末和涂层从室温到1 173K范围的DSC曲线进行记录;同时,测定了涂层的显微硬度和结合强度。结果表明:大气等离子喷涂制备的Fe基涂层与基底的结合良好,涂层较为致密并且存在灰色氧化带组织,表现出典型的层状组织结构;涂层不但具有低的表面粗糙度和孔隙率,而且具有高的显微硬度和结合强度;所制备涂层中的非晶含量约为89.2%(质量分数),涂层中形成的晶相组织为纳米晶结构。

传统等离子喷涂热障涂层的裂纹扩展行为

简述了影响等离子喷涂热障涂层失效机制的因素及等离子喷涂热障涂层裂纹的萌生、扩展和合并行为;分析了裂纹尺寸与热障涂层寿命之间的关系;讨论了热障涂层裂纹扩展及其研究趋势。

粘结层喷涂方法对铜基体与热障涂层结合强度的影响

为提高铜基体上热障涂层的工作温度和寿命,分别采用超音速火焰喷涂(HVOF)和等离子喷涂(APS)制备NiCrAlY粘结层,采用等离子喷涂制备ZrO2-8%Y2O3陶瓷面层。用拉伸试验测试了热障涂层的结合强度,利用SEM分析了拉伸断口的成分分布和微观形貌。研究表明,用HVOF制备粘结层的热障涂层的结合强度为47.9 MPa,用APS制备粘结层的热障涂层的结合强度为31.2 MPa。与等离子喷涂制备粘结层相比,采用超音速火焰喷涂制备粘结层可明显提高ZrO2陶瓷涂层的结合强度。

铝合金异形曲面热喷涂涂层的制备及性能研究

采用大气等离子喷涂(APS)(液态CO2气化冷却和未冷却)和超音速火焰喷涂(HVOF),在模拟加力泵涡壳的异形铝合金工件内曲面,制备了耐气蚀性较好的3种涂层,并考察涂层和异形曲面基体的结合情况及涂层的相组成、显微硬度和孔隙率。结果表明:HVOF在其焰流无法垂直喷涂的部位涂层与基体结合较差;未使用CO2冷却的APS涂层卷曲,涂层中有明显裂纹;使用CO2冷却的APS涂层与基体结合良好,涂层中没有裂纹,该工艺是目前在铝合金异形曲面制备热喷涂涂层的有效途径。

超音速等离子喷涂WC/Co涂层的工艺优化

采用国内新研制的超音速等离子喷涂(S-APS)设备制备WC-12Co涂层,探讨其影响因素。结果表明,喷涂距离和送粉量不变时,粒子平均温度和平均速度随功率增加而增加。功率和送粉量不变时,粒子平均温度和平均速度随喷涂距离的增加而降低。喷涂距离不变时,粒子速度随送粉量的增加呈先增后减的趋势,粒子温度随送粉量的增加而下降,电压对粒子的速度影响较大,粒子速度随电压的增大而增大,电流对粒子温度影响较大,粒子温度随电流的增大而增大。超音速等离子喷涂WC-12Co粉末的最佳工艺参数为:功率56kW(电压140V,电流400A),氩气流量3.8m3/h,氢气流量0.15m3/h,氮气流量0.60m3/h,喷涂距离100mm,送粉量50g/min。

RAFM与316L钢等离子喷涂Al_2O_3电绝缘涂层研究

在液态金属冷却、磁约束聚变反应堆中,磁流体动力学(MHD)压降是一个不容忽视的问题,包层结构材料内壁涂敷电绝缘涂层是降低MHD压降的最有效方法。本文利用大气等离子喷涂(APS)工艺分别在316L钢和一种新的低活化铁素体/马氏体(RAFM)钢上制备Al2O3电绝缘涂层,研究结果表明:氧化铝涂层表面质量好;涂层的显微硬度较高、致密度较好;涂层与RAFM钢和316L钢基体结合较好,平均结合强度值分别为33.7和27.8 MPa;RAFM钢上涂层抗热震性优良,其原因在于RAFM钢的热膨胀系数与氧化铝陶瓷很好地匹配;两种钢基体上涂层的常温电阻率均为8.0×1012Ω.cm左右。

大气等离子喷涂球磨Fe-Al合金制备FeAl涂层及其结构表征

FeAl金属间化合物具有良好的抗高温氧化和硫化、抗高温冲蚀性能与较高的高温强度,且密度小、成本低。将FeAl用作SOFC支撑体材料,不仅可提高SOFC的高温强度,而且可显著降低其制作成本。本研究采用机械合金化工艺制备了Fe–35Al粉末,通过大气等离子喷涂(APS)制备了FeAl涂层。利用XRD、SEM表征了球磨粉末及热处理前后涂层的微观结构。研究结果表明,通过大气等离子喷涂球磨粉末,可以制备出FeAl金属间化合物涂层,涂层经800℃热处理30h后,可提高FeAl相的有序度。

激光表面改性对熔盐环境下热障涂层相稳定性和微观结构的影响

目的改善Y2O3部分稳定ZrO2(YSZ)热障涂层的抗熔盐腐蚀性能。方法采用脉冲Nd:YAG激光系统对大气等离子喷涂YSZ热障涂层进行激光表面改性,优化激光参数,将喷涂态以及激光改性涂层在700℃和1000℃的V2O5熔盐下进行4 h热腐蚀实验。采用XRD、SEM和EDS表征腐蚀前后喷涂态和激光改性涂层的物相成分、微观结构和化学成分,通过计算热腐蚀后涂层表面的单斜(m)ZrO2含量,分析激光改性对涂层相稳定性的影响。结果涂层表面的激光改性层呈现致密柱状晶结构并有一些贯穿的垂直裂纹。与原始涂层一样,改性层呈现亚稳态(t′)四方相。改性涂层在700℃腐蚀4 h后,腐蚀产物为ZrV2O7、YVO4和少量m-ZrO2;在1000℃腐蚀4 h后,腐蚀产物为m-ZrO2和YVO4。对未改性的YSZ涂层进行相同条件下的熔盐热腐蚀,其腐蚀产物种类与改性涂层相同,但是m-ZrO2含量更高,表明更多的t'相受熔盐腐蚀而分解。结论激光改性可提高YSZ涂层中t'相的稳定性,使得涂层具有更好的抗熔盐腐蚀性能。然而,熔盐易沿垂直裂纹在改性层中渗入,不利于涂层的长期稳定性。

超音速火焰喷涂MCrAlY粘结层对热障涂层热震性能的影响

分别采用超音速火焰喷涂技术(HVOF)和等离子喷涂技术(APS)在高温合金GH99上制备MCrAlY粘结层(BC),对比研究了HVOF和APS喷涂BC对热障涂层(TBC)热震性能的影响。结果表明:APS喷涂BC界面不平整,起伏较大,而HVOF喷涂BC界面较为平整。经200次热循环后,APS喷涂TBC部分陶瓷层(TC)出现剥落,而HVOF喷涂TBC仅出现细小的微裂纹,生成的热生长氧化物(TGO)比较厚。APS喷涂TBC经过350次热循环后,涂层出现大面积剥离现象。而HVOF热障涂层直到热震430次后,才出现涂层剥落现象。拉曼光谱(RFS)残余应力分析表明,HVOF热障涂层残余应力随热循环次数的增加而增大,热震350次后APS热障涂层残余应力为650MPa,而HVOF热障涂层热震400次后其应力值仅为571MPa。可知,HVOF显著地提高了TBC的热震性能。

WC-(W,Cr)_2C-Ni/Ag复合涂层的制备及摩擦学性能

针对众多运动部件存在严重的摩擦磨损问题,使用大气等离子喷涂(APS)设备在1Cr18Ni9Ti不锈钢金属基材上喷涂制备WC-(W,Cr)2C-Ni和WC-(W,Cr)2C-Ni/Ag两种防护涂层,使用CSM摩擦磨损试验机考察两种涂层在室温下与Si3N4球配副时的滑动摩擦磨损性能。结果表明:Ag相的添加可明显降低涂层在干摩擦条件下的摩擦因数,并能减轻涂层的磨损程度;APS制备的WC-(W,Cr)2C-Ni/Ag复合涂层不仅具有优良的自润滑性能,而且具有极佳的耐磨性能,有望作为一种新型耐磨自润滑涂层材料。

大气等离子喷涂莫来石粉末及制备涂层的结构表征

喷雾造粒制备莫来石粉末,采用大气等离子设备对造粒粉末进行等离子球化和涂层制备。利用激光粒度分布仪对粉末粒度分布进行测试;扫描电镜和X射线衍射仪分别表征了粉末和涂层的相组成和微观形貌。结果表明:喷雾造粒和等离子球化后的莫来石粉末粒径为正态分布;造粒的莫来石粉末主要由晶态莫来石和SiO2相组成;等离子球化后,粉末中出现玻璃态非晶相;等离子球化过程中,较小粒径粉末表面基本上完全熔融,较大粒径粉末的表面为部分熔融;同时,制备的莫来石涂层具有良好的微观形貌和较高的显微硬度;涂层经热处理后,非晶相转变为晶态莫来石,并且有部分石英相析出。

hBN含量对NiCr/Cr_3C_2-hBN复合涂层抗热震性能和氧化性能的影响

为了提高NiCr/Cr3C2复合涂层的摩擦性能,在涂层中加入了hBN作为固体润滑剂,研究了hBN含量对涂层抗热震性能和氧化性能的影响。采用大气等离子喷涂技术制备了hBN含量分别为0%、2.5%、5%、10%和20%的NiCr/Cr3C2-hBN复合涂层,并研究了复合涂层在700、800和850℃的抗热震性能和在850℃的恒温氧化性能。结果表明:NiCr/Cr3C2-hBN复合涂层呈层状结构,各层之间结合良好;所有涂层在700、800和850℃水淬10次均未出现明显的裂纹和脱落现象,涂层抗热震性能均良好。涂层的氧化增重随着hBN含量的增加逐渐增大,96h后NiCr/Cr3C2-20%hBN涂层氧化非常严重。在850℃时,所有涂层的氧化动力学曲线均遵循抛物线规律。

喷涂聚脲技术的发展及应用

喷涂聚脲弹性体是一种新型环保材料,概述了喷涂聚脲技术国内外的发展状况和技术特点、工程应用、存在问题及发展前景。