微弧离子沉积阻燃涂层及其性能

采用微弧离子表面改性技术在TC11合金表面制备阻燃涂层,采用扫描电镜、透射电镜、XRD等方法分析了阻燃涂层组织及物相,采用＂钛火＂液滴法试验平台测试了TC11钛合金在300~700℃之间的燃烧参数,验证了同等试验条件下带有阻燃涂层TC11钛合金试样在300~700℃之间的阻燃有效性.结果表明,制备的阻燃涂层主要由Ti Zr非晶相组成,涂层致密,与基体为冶金结合,700℃以内具有一定的阻燃性能,分析阻燃涂层的阻燃机理主要为涂层吸收能量,减小基体对热量的吸收,同时阻止钛合金与氧接触机制来阻燃.

微弧离子沉积阻燃涂层对TC11钛合金力学性能的影响

为使阻燃涂层早日在我国航空发动机上得到应用,在提高涂层阻燃性能的同时,研究涂层对基体力学性能的影响十分必要。文中采用微弧离子表面改性技术在TC11钛合金基体上制备阻燃涂层,研究阻燃涂层对钛合金拉伸性能、压缩性能、蠕变性能及裂纹扩展速率的影响。结果表明,采用微弧离子表面改性技术在TC11基体上制备的阻燃涂层主要由TiC2、W2C及Ti组成,涂层结构致密,与基体结合良好。涂层试样规定非比例延伸强度、抗拉强度以及断面收缩率有轻微降低,降低幅值约为基体抗拉强度5%左右;断后延长率基本无变化,弹性模量随测试温度提高逐步下降,试样抗压强度增大,400℃高温蠕变性能变好,常温裂纹扩展速率降低。综合分析表明,在钛合金基体上制备阻燃涂层后,试样整体力学性能变化幅值小于5%,符合航空发动机部件强度设计要求。

Inconel 713LC铸造高温合金微束等离子弧焊接裂纹形成机理及抑制

针对Inconel 713LC铸造高温合金焊接增材时热影响区易产生裂纹这一问题,采用微束等离子弧焊接技术,运用扫描电镜和能谱仪对裂纹的微观形貌、合金元素分布进行分析,探究合金热影响区焊接裂纹的形成机理,研究裂纹抑制技术.结果表明,热影响区焊接裂纹的出现主要是受焊接热输入作用晶间碳化物发生部分溶解和液化形成液相,同时晶粒受热长大推动原始晶界发生移动后与液相交汇形成更大面积的液相,晶粒及晶界中的Nb元素、Mo元素和Ti元素等合金元素向液相偏聚,液相冷却凝固后形成尺寸超过10μm的碳化物,在焊接热应力作用下裂纹萌生于碳化物周围并沿晶界扩展,焊接裂纹数量和尺寸均随着热输入的增大而增大.通过脉冲焊接降低焊接热输入,热影响区的高温停留时间变短,降低焊接过程中热影响区合金元素的偏聚,减少合金中有害碳化物的长大,抑制裂纹生成;对铸态母材进行固溶处理后,合金元素偏聚得到均匀化处理,母材硬度下降,塑性得以改善,减弱了合金元素的富集倾向,降低了焊接时的裂纹敏感性.

多功能微弧等离子喷涂技术

根据空气动力学和等离子喷涂理论,按照“一专多能”的设计指导思想,采用IGBT逆变技术、微电脑控制技术、软开关变换技术、拉瓦尔喷嘴和中心轴向送粉等,设计了多功能微弧等离子喷涂系统,且具有体积小、重量轻、抗干扰强、控制精确、喷涂粒子速度高、粉末沉积效率高等特点,可制备各种金属合金、金属陶瓷以及氧化物涂层。通过试验测定,多功能微弧等离子喷涂制备的纳米结构A l2O3+13%TiO2涂层的结合强度、显微硬度等性能优于9M等离子喷涂制备的纳米结构的A l2O3+13%TiO2涂层,这表明通过改进电源设计、喷枪结构设计、送粉方式等,低功率多功能微弧等离子喷涂能够与大功率等离子叶涂性能相当甚至更优异性能的涂层。

微弧等离子喷涂AT13纳米涂层的工艺优化

根据微弧等离子喷涂在不同工艺参数下制备的AT13纳米涂层结合强度和显微硬度的测试结果,运用遗传神经网络算法对喷涂工艺参数与涂层结合强度和显微硬度之间的非线性关系进行建模与仿真,并应用遗传算法和多目标优化理论对AT13纳米涂层的性能进行了优化．研究结果表明,仿真值与实验值相一致,相对误差<0．5％;喷涂电流、Ar流量和Ar压力分别为150A、0．64m3／h和0．38MPa．时,AT13纳米涂层综合性能最佳．

微弧等离子喷涂碳纳米管/纳米Al_2O_3-TiO_2复合涂层高温性能研究

采用等离子喷涂技术制备了5wt%CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层,借助SEM、热红联仪和RAM反射率测试系统对CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层的组织结构、高温氧化性能、电磁特性进行了分析.结果表明:CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层的组织结构致密、孔隙率低,CNTs分散均匀,碳纳米管与Al2O3-TiO2陶瓷粘结剂之间具有良好的界面相容性.在20～700℃高温氧化过程中,CNTs起始失重温度为471.29℃,CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层的高温氧化性能有一定提高,起始失重温度从471.29℃提高到507.8℃,而碳纳米管的失重率从100%下降到33.68%.CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层具有较好的高温吸波性能,25℃时复合涂层的反射率峰值为-7.86dB.随温度的升高,CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层的反射率峰值不断减小,谐振频率向低频移动,300℃时复合涂层的反射率峰值为-12.88dB,小于-5dB频带宽为4.48GHz.

铝材表面的等离子微弧氧化技术研究

以工业级硅酸钠为电解液，铝材在交流电压作用下进行等离子微弧氧化反应，电压升高，膜厚增大。用Ｘ－ 射线衍射分析法和扫描电镜法检测，氧化膜为非晶态氧化铝陶瓷膜。硬度试验和腐蚀试验表明：该膜硬度高、耐强碱腐蚀性强。

微弧等离子45钢表面淬火硬化层性能分析

运用均匀设计试验法,制定了以电弧电流、喷枪移动速度、气体流量、喷枪与工件间距为参数的淬火工艺试验方案,实现了微弧等离子45钢表面淬火强化.利用金相显微镜、电子扫描显微镜、显微硬度计、磨损试验机等试验手段,重点围绕淬火硬化层显微组织、力学性能以及硬化机理进行了较为系统的试验研究.结果表明,微弧等离子淬火热影响区小,试样冷却速度大,硬化层晶粒细小,组织致密,为板条状和针状马氏体混合组织,硬度由45钢基体的200HV0.2提高到600HV0.2左右,耐磨性提高了8.5～26.7倍.

微弧等离子喷涂制备空心莫来石隔热涂层研究

采用微弧等离子喷涂方法制备了空心微珠莫来石隔热涂层。研究了涂层的结合强度、隔热性能和抗热震性能。实验结果表明：拉伸断裂发生在莫来石涂层内，涂层的平均结合强度约为5．63MPa；稳态测量涂层隔热温度，当涂层表面温度为400℃～800℃时，涂层的隔热温度变化范围为11．5℃～40℃；热震温度为400℃～800℃间隔100℃时，涂层的抗热震次数分别为165、135、117、81和34次；涂层先从试样边沿开始剥落，并呈加速剥落的趋势。涂层失效主要原因是由于热震过程中残余应力积聚造成的。

微弧等离子喷涂碳纳米管/纳米Al_2O_3–TiO_2复合涂层

根据"一专多能"的设计思想,研制了多功能微弧等离子喷涂系统。该系统除具有喷涂功能外,还具有焊接、切割、淬火等用途。所设计的微弧等离子喷枪采用了独特的气路结构、喷嘴结构和中心轴向送粉方式;设计的电源运用了IGBT高频逆变技术、微电脑控制技术和软开关变换技术等,具有体积小、质量轻、抗干扰强、可靠性高等特点。运用多功能微弧等离子喷涂系统制备了碳纳米管/纳米Al2O3–TiO2复合吸波涂层。结果表明,涂层厚度为1.5mm时,碳纳米管/纳米Al2O3–TiO2复合涂层的吸波能力最佳,最小反射率为-22.14dB,小于-10dB的频带宽为4.00GHz。

微弧等离子喷涂制备莫来石／金属复合热障涂层

运用微弧等离子喷涂制备了莫来石/金属复合热障涂层.研究了涂层的微观结构、结合强度、隔热性能和抗热震性能.复合涂层结构为莫来石颗粒被"包裹"在金属层片状结构中;涂层的结合强度大于30 MPa.随着涂层中莫来石含量的增加,涂层的隔热性能有所提高,随涂层表面温度的升高,涂层的隔热温度也不断提高,涂层的最高隔热温度为125℃.1 150℃的水淬热震试验表明,基体变形是导致涂层失效的重要原因之一,随着涂层中莫来石含量的增加,涂层的抗热震次数先增加后减小,粉末中莫来石含量为40%的涂层的抗热震性能最好,抗热震次数最多为72次.

等离子体微弧氧化技术及其发展

等离子体微弧氧化技术是一种直接在有色金属表面原位生长陶瓷膜层的材料表面改性技术。详细介绍了等离子体微弧氧化技术的发展历史和研究现状,以及应用微弧氧化技术制备陶瓷膜的基本原理和制备方法,对微弧氧化技术的特点及应用进行了总结,并阐述了微弧氧化技术的研究动态和存在的问题。

铝及其合金等离子微弧氧化技术

等离子微弧氧化是一种新兴的材料表面陶瓷化技术。利用该技术可在铝及其合金表面生成一层耐磨、耐蚀、耐高温以及电绝缘性能优异的陶瓷膜层。介绍了微弧氧化技术的发展及现状、基本原理、陶瓷膜的制备以及膜层结构及性能特点 。

基于微束等离子弧的焊缝跟踪

进行了基于微束等离子弧的焊缝跟踪传感可行性研究。利用微束等离子弧发生器产生非转移等离子弧,测量喷嘴与工件之间的等离子焰流的等效电阻,试验发现,该等效电阻与喷嘴距工件的高度之间有明确的对应关系,配合适当的扫描装置,可实现焊缝位置检测功能。进行了维弧电流、喷嘴结构、电极直径、离子气流量等参数对该等效电阻的影响试验,为这种传感方式在实际应用中的各参数选择,提供了试验依据。

镁合金等离子体微弧氧化过程控制的研究

研究AZ31镁合金微弧氧化过程中不同控制参数对膜性能的影响。镁合金微弧氧化中存在一个二次放电过程 ,它会对已长成的膜起破坏作用。通过改变溶液成分或浓度可对镁合金微弧氧化临界点的出现时间进行控制。在此基础上进一步研究一次放电不同控制过程对膜层性能的影响 ,发现采用渐进式升压方式能提高膜的致密层和疏松层的比例 ,但对膜的总厚度影响不大。合适的阴极匹配电压 ,可减小功耗 ,降低气孔率 ,改善膜的性能。

微束等离子弧熔凝处理15CrMo钢的组织和性能

利用微束等离子弧对15CrMo钢表面进行熔凝处理,研究了熔凝后各区域的组织和性能。采用光学显微镜、显微硬度仪、磨损试验机、电化学腐蚀试验等方法对各区域进行了测试分析。结果表明,经微束等离子弧熔凝处理后试样剖面由熔凝区、热影响区和基体三部分组成。15CrMo基体组织为铁素体和珠光体组织,熔凝区组织为马氏体组织,热影响区晶粒大小不一,组织不均匀。熔凝区和热影响区的显微硬度和耐磨性明显高于基体,其显微硬度值约为基体的2倍。电化学试验表明经微束等离子弧表面熔凝处理后可提高试样表面的抗腐蚀性能。

溶液中微弧等离子体在材料表面处理的研究进展

溶液中微弧等离子体是气体等离子体在溶液中的发展和应用,文中综述了溶液中微弧等离子体在材料表面处理的研究进展。溶液中微弧等离子体在阳极表面可发生微弧氧化、纳米尺度的抛光研磨、纳米尺度重构、纳米颗粒的制备;在阴极表面可发生微弧等离子体化学热处理、微弧等离子体镀膜、表面功能膜层的制备。该技术通过调控辉光向弧光过渡的非稳态大电流和高电压区间达到辉光的聚缩和弧光的弥散,形成微弧等离子体,发挥辉光和弧光各自在材料表面的优势,实现了材料的表面处理。该技术的发展对材料的处理提供了新的方法。

微等离子弧放电催化水处理技术的研究

采用钛为阳极的微等离子弧放电技术,研究了在模拟废水处理中放电催化效应及其机理,发现该技术对甲基橙有好的放电催化处理效果.甲基橙的脱色程度与峰值电压、脉冲频率、占空比、阳极电极面积等有关.在0.3mo.lL-1的H3PO4电解液中,在峰值电压为550V、脉冲频率200Hz,占空比1∶180、阳极电极面积50mm×50mm条件下,20min内600mL、20mg.L-1的甲基橙溶液脱色率达90%.实验结果表明,该放电催化体系具有协同效果好、能效高、反应器设计要求简单等特点,是一种有发展前景的水处理新技术.

焊接电流对微弧等离子焊接修复2Cr13叶片接头组织的影响

为使焊接修复的叶片获得理想的接头组织和性能,利用微弧等离子焊接方法对预制缺口的2Cr13叶片采用ER410焊丝进行焊接修复。通过对比不同的电流大小和焊接方法对接头焊缝组织、热影响区宽度及显微硬度的影响,结果表明:当焊接电流大于45 A时,高温回火后的接头组织全为回火索氏体,显微硬度比母材稍高约20 HV10;但焊接电流小于45 A时,焊缝组织中残留大量的δ铁素体,显微硬度显著降低。残留大量δ铁素体是由于焊缝金属中铬当量与镍当量配比不当,且冷却过快,而δ铁素体未来得及相变直接保留至室温。

等离子微弧氧化膜的抗静电特性

等离子体微弧氧化技术可以在铝合金表面原位生长 2 0 2 0 0 μm的陶瓷氧化膜 ,该膜具有很高的硬度 ,大大改善铝合金表面的耐磨、耐蚀特性 .对于某些抗静电要求较高的电子元件 ,除需有较高的耐磨、耐蚀特性外 ,还要求表面电阻控制在 10 610 10 Ω之间 .通过对氧化膜厚度的调整 ,可有效地控制表面电阻的大小 ,从而满足抗静电要求 .