基于反馈神经网络的机身镀层抗热冲击性能研究

用磁控溅射离子镀设备在机身材料为高速钢M2的试件上制备Cr、Ti、N含量不同的4种镀层。用HADL2101DS8动静态电阻应变仪测试4种镀层在500℃热冲击下的水平方向、厚度方向的应力,输入反馈神经网络,计算不同镀层的破损率,评价其抗热冲击性能,确定最佳的镀层制备方案。用扫描电子显微镜观察镀层受热冲击前、后形貌。结果表明:当Cr、Ti、N的质量分数分别为56.89%、0.05%、43.06%时(方案1),镀层形貌无裂缝或脱落、氧化物白色颗粒最少,镀层破损率小于另外3种方案;方案1镀层抗热冲击性能最优。

纳米氧化锆热障涂层组织结构和抗热冲击性能分析

采用大气等离子喷涂技术制备了纳米氧化锆热障涂层和常规热障涂层.利用FESEM和XRD对纳米氧化锆热障涂层的组织结构和物相组成进行分析.系统研究了两种热障涂层的抗热冲击性能.微观组织分析结果表明,纳米氧化锆热障涂层展现出独特的纳米—微米复合结构,包括柱状晶和未熔融或部分熔融纳米颗粒.非平衡四方相是涂层的主要物相.抗热冲击性能试验结果表明,纳米氧化锆热障涂层拥有更为优越的抗热冲击性能,这主要得益于其相对致密的结构以及微裂纹、纳米晶粒、小孔径孔隙的应力缓释作用.热应力失效是涂层失效的主要原因.

金属基耐高温陶瓷涂层抗热冲击性能的研究

为提高金属基陶瓷涂层的抗热冲击性能,以无机胶粘剂磷酸二氢铝、耐磨陶瓷骨料氧化铝、碳化硅和氧化镁混合后涂覆于金属表面制得陶瓷涂层。通过交替加热及冷却试验测试该陶瓷涂层的抗热冲击性能,并与其他人的研究数据进行比较。所得涂层抗热冲击次数超过10次,超过了其他人的实验数据,这是由于涂层与基体在界面处相互扩散形成过渡层。另外,宏观上的机械联锁有利于提高涂层与基体在界面处的结合,从而提高了其抗热冲击性能。

激光重熔纳米氧化锆热障涂层的抗热冲击性能

采用纳米氧化锆团聚粉末和等离子喷涂技术制备了纳米氧化锆涂层,试验研究了激光重熔工艺参数(激光比能量)对纳米氧化锆涂层抗热冲击性能的影响.结果表明,激光重熔工艺参数对重熔涂层的抗热冲击性能影响显著,采用合适的工艺参数(激光比能量),可以使重熔涂层获得最佳的抗热冲击性能.不同激光重熔工艺参数处理的涂层形成的组织结构不同,使得涂层的抗热冲击性能不同.合适的激光重熔工艺参数下涂层表现出高的抗热冲击性能,主要是因为重熔后的涂层组织结构有利于热应力的释放以及其相结构在高温冲击下具有良好的稳定性.

苯乙烯共聚物改性TATB基PBX的抗热冲击性能

为改善TATB基高聚物粘结炸药(PBX)的抗热冲击性能,采用苯乙烯共聚物对TATB基PBX进行改性。分析了TATB基PBX及其苯乙烯共聚物改性配方的拉伸力学性能及热物理性能,并对改性前后配方的抗热冲击性能进行了比较。采用Agari串联模型对TATB基PBX及其苯乙烯共聚物改性配方的导热行为进行了模拟。结果表明,加入高玻璃化转变温度和高力学强度的苯乙烯共聚物可以明显提高TATB基PBX的拉伸强度和弹性模量,同时降低线膨胀系数和导热系数。理论预测模型和试验数据吻合良好。添加质量分数为1%的苯乙烯共聚物后,常温下TATB基PBX的抗热应力因子由10.72 W·m^(-1)提高到13.16 W·m^(-1)。随着温度升高,TATB基PBX的抗热冲击性能逐渐下降。在玻璃化温度范围转变范围(323~343 K),TATB基PBX的抗热应力因子显著降低。加入苯乙烯共聚物可以抑制323~343 K温度范围内TATB基PBX的抗热应力因子的下降程度。

稀土对9Cr2Mo钢抗热冲击性能的影响

利用X射线衍射仪和金相方法研究了稀土元素对 9Cr2Mo冷轧辊钢抗热冲击性能的影响。试验结果表明 :稀土元素抑制了热影响区回火时碳化物的析出 ,从而提高了

轧辊表面激光重熔热障涂层抗热冲击性能研究

为了提高轧辊表面涂层的抗热冲击性能、延长其高温条件下的使用寿命,采用5k W CO2激光器,对轧辊表面等离子喷涂热障涂层进行了重熔处理。利用扫描电镜和能量色散谱仪,观察激光重熔涂层的涂层形貌和微观结构,对分界面元素进行了微区成分分析。将试样在1000℃下保温10min后,放入常温(25℃)水中激冷,探究其抗热冲击性能,并与等离子喷涂涂层进行了对比。结果表明,经激光重熔后,涂层孔隙、裂纹明显减少,涂层质量明显提高;涂层与基体之间在一定程度上实现了冶金结合,结合强度明显提高;开始出现裂纹以及最终失效时的冲击循环次数由原来的14次和32次分别提高到43次和94次。该激光重熔工艺有助于提高涂层的热冲击性能,可延长轧辊的使用寿命。

TiN涂层刀具的抗热冲击性能

采用激光照射的方法研究了TiN涂层刀具的抗热冲击性能,并用有限元的方法计算了TiN涂层刀具在激光照射过程中产生的应力分布。结果表明:利用激光照射的方法研究涂层刀具的抗热冲击性能是可行的,将激光的临界功率密度作为评价涂层刀具抗热冲击性能的参数;涂层在激光照射过程中产生的压应力作用下发生失稳翘曲,进而导致裂纹的产生。试验结果和有限元计算结果吻合良好。

C_f/SiC复合材料表面HfO_2涂层的制备及其抗热冲击性能研究

目的研究等离子喷涂条件下Cf/SiC复合材料表面HfO2涂层的物相、显微组织及其抗热冲击性能。方法通过水热合成和喷雾造粒制备出HfO2粉体,并利用等离子喷涂在Cf/SiC复合材料表面制备HfO2涂层,研究涂层的物相、显微组织和抗热冲击性能。结果水热合成的纳米HfO2为单斜相结构,颗粒的平均粒径为10-15nm;等离子喷涂制备的HfO2涂层组织中存在微裂纹和孔隙,涂层为单斜相结构,且经1350℃热处理后涂层的相结构未发生改变。等离子喷涂的HfO2涂层与Cf/SiC复合材料基体结合良好,未观察到涂层、基体间界面分离的现象。经1350℃、50周次的空冷热冲击试验后,涂层未发生破坏失效;在1350℃水冷热冲击条件下,热循环20次时涂层表面出现剥落,27次时脱落面积〉50%。结论通过等离子喷涂制备的HfO2涂层与Cf/SiC复合材料基体结合良好,涂层能够抵御1350℃空冷、50周次热冲击,且未发生破坏失效,涂层的1350℃水冷热循环寿命达27次。

面对等离子体材料铍的抗热冲击性能

金属铍作为面对等离子体材料的候选者之一，其热冲击性能受到广泛关注。以高功率扫描电子束加热模拟聚变堆面对等离子体材料的高热负荷工作状态，考察了５种不同方法制备的铍材经热冲击后表面熔化、升华及裂纹形成规律，在１０ＭＪ／ｍ２热冲击能量密度以内，几种铍材的表面烧蚀深度约在１５０μｍ以内。材料失重率不大于４０μｇ／ｍｍ２。实验表明：等离子体物理气相沉积法制备的样品具有较好的抗热冲击性能。

金属基陶瓷涂层的耐高温及抗热冲击性能

以自制无机胶粘剂、通过添加耐高温耐磨陶瓷骨料A12 O3，WC，SiC混合后涂覆于A3钢表面制得陶瓷涂层，研究了调胶比（氧化铜与磷酸盐的配比）、骨胶比（胶粘剂与陶瓷骨料的配比）不同对金属基陶瓷涂层耐高温及抗热冲击性能的影响；并分析了金属基体与陶瓷涂层间的结合机理．结果表明：调胶比为0．5g／ml此涂层能承受1300℃以上的高温．骨胶比比为0．30：1（质量比）时，制备的陶瓷涂层抗热冲击性能最佳，能承受600～700℃的16次以上的热震试验．

氧化钇含量对W-ZrC复合材料显微组织和抗热冲击性能的影响

钨是聚变堆面向等离子体材料的主要候选材料,抗瞬态热冲击能力是其重要的服役性能。为了提高钨的抗热冲击性能,以W-0.5%ZrC复合材料为基体,采用放电等离子烧结制备了具有不同氧化钇含量的W-ZrC-Y复合材料,采用扫描电镜和透射电镜对氧化钇含量与晶粒组织之间的关系进行研究,通过显微硬度和抗弯强度测试对不同氧化钇含量样品的力学性能进行比较,采用高能电子束对其瞬态热冲击行为进行测试。结果表明,钇添加含量为0.5%时,所制备的复合材料具有最为均匀的细晶组织,其弯曲强度最高,同时具有最高的抗瞬态热冲击开裂阈值。

一种金属材料抗热冲击性能的快速对比试验法

基于加速寿命试验原理,提出了一种简捷、实用的金属材料抗热冲击性能的快速对比试验方法。

TiN/Cr涂层锆合金包壳高温氧化与抗热冲击性能研究

为了研究TiN/Cr涂层锆合金的高温氧化性能和抗热冲击性能,采用磁控溅射制备了TiN/Cr涂层锆合金样品,分别开展高温氧化和抗热冲击性能试验,并对高温氧化和抗热冲击后的样品微观结构、物相及结合强度等进行表征。结果表明磁控溅射制备的TiN/Cr双层涂层之间存在明显界线,样品表面存在类圆形的团聚凸起,但涂层结构致密,无裂纹和孔隙等缺陷。高温氧化后,表面Cr涂层部分被氧化为Cr_(2)O_(3),呈不规则的多面体结构,中间TiN涂层中Ti原子向表面扩散,与O结合形成TiO_(2),呈长条状结构,且Cr_(2)O_(3)聚集区域呈鼓泡状。在涂层与基体界面处,向内扩散的Cr原子和向外扩散的Zr原子形成约5μm厚的Cr-Zr扩散层。同时,O原子持续向样品内部扩散,与基体中Zr原子结合形成ZrO_(2)。虽然TiN/Cr涂层锆合金的氧化增重小于无涂层锆合金,且样品保持相对完整,但是由于O原子的持续扩散,内部锆合金被氧化,说明TiN/Cr涂层无法为锆合金提供良好的长时抗高温氧化性。热冲击试验后,表面涂层依然完整包覆整个样品,但样品表面存在熔池状区域,并伴随微裂纹和孔隙,且涂层膜/基结合强度明显降低。

低压等离子喷涂NiCoCrAIYTa涂层的抗燃气热冲击性能研究

为了保障涡轮叶片材料的抗高温氧化与耐热腐蚀性能,采用低压等离子喷涂技术在航空发动机涡轮叶片试验件上成功制备了NiCoCrAlYTa涂层。通过对不同粉末制备的NiCoCrAlYTa涂层进行1000℃/75 h燃气热冲击试验,研究了带涂层叶片尺寸、涂层表面形貌、相组成和显微组织、涂层厚度和均匀性等性能参数的变化。结果表明:热冲击试验后,不同涂层叶片的整体尺寸未发生显著变化,表明涂层在高温环境下具有稳定的尺寸;涂层表面形成了Al_(2)O_(3)膜和NiAl_(2)O_(4)尖晶石,保留了较好的结构完整度,这有助于提高涂层的耐腐蚀性能;涂层的物相组成主要包括γ-Ni、γ’-Ni_(3)Al和少量的β-NiAl,形成了贫Al区、互扩散区、二次反应区等典型微区结构,析出的TCP相为R相,表明在热冲击过程中涂层发生了相变;不同粉末制备的NiCoCrAlYTa涂层均表现出了良好的抗热冲击性能,为航空发动机涡轮叶片的高温应用提供了可行的涂层方案。

多弧离子镀Al_(2)O_(3)-TiO_(2)/FeCrAl涂层的热冲击性能及在静态铅铋中的耐腐蚀行为研究

为探索一种核电用包壳材料FeCrAl合金表面涂层的制备方法,本文利用多弧离子镀技术在FeCrAl合金表面制备了以FeCrAl作为过渡层的Al_(2)O_(3)-TiO_(2)涂层,对试样进行热冲击实验以探究涂层的抗热冲击性能,对试样进行600℃、1000 h静态铅铋合金(LBE)腐蚀实验,研究涂层的耐腐蚀性能,表征和分析了试样经LBE腐蚀前后的相组成和显微形貌。结果表明,通过多弧离子镀制备的Al_(2)O_(3)-TiO_(2)为非晶态,30次热冲击试验后涂层未出现开裂、脱落等现象。腐蚀后,FeCrAl基体试样表面发生明显溶解腐蚀。而X射线衍射分析显示涂层试样在腐蚀后Al_(2)O_(3)发生结晶,表层Al_(2)O_(3)结构收缩出现孔隙,而涂层内部仍保持致密,且截面分析显示LBE未渗入涂层内部。因此,Al_(2)O_(3)-TiO_(2)/FeCrAl涂层能有效地阻止LBE对基体材料的腐蚀。

SrCo_(0．8)Fe_(0．2)O_(3-δ)及SrCo_(0．8)Fe_(0．1)Sn_(0．1)O_(3-δ)的热学性能与透氧性能研究

介绍了对SrCo0．8Fe0．2O3-δ、SrCo0．8Fe0.1Sn0．1O3-δ两种透氧膜材料相组成、热学性能及氧渗透性能的研究,发现实验中获得的SrCo0.8Fe0．2O3-δ透氧膜材料具有长期的相组成稳定性;在它的B位进一步用Sn取代部分Fe,获得名义组成SrCo0.8Fe0．1Sn0．1O3-δ样品,具有典型的双相组成特征．与单相SrCo0．8Fe0．2O3-δ相比,双相结构SrCo0．8Fe0．1Sn0．1O3-δ样品的热膨胀率降低,抗热冲击性能增加显著;同时,氧渗透性能也有一定程度的提高,如1．2mm厚的SrCo0．8Fe0．2O3-δ陶瓷膜样品在1000℃具有1．87×10-6mol·cm-2·s-1的透氧率(Po2(h)=2．09×104Pa,Po2(1)=1．2×103Pa),同样条件下的SrCo0．8Fe0．1Sn0.1O3-δ样品透氧率为2．49×10-6mol·cm-2·S-1．

钨铜功能梯度材料中掺杂TiC和La_2O_3性能比较研究

采用超高压力通电烧结工艺制备了添加1%TiC和1%La2O3的W/Cu功能梯度材料(FGMs),分析研究了其烧结性能、层间剪切强度及抗热冲击性能。此功能梯度材料孔隙度在6%左右;梯度层间剪切强度从富W侧向富Cu侧逐步增高;在激光功率密度200MW/m2下,对此材料进行激光热冲击试验,冲击1 000次,含1%La2O3钨-铜梯度材料表面没有损坏,而含1%TiC钨-铜梯度材料表面出现裂纹。

Co_3O_4-CoAl_2O_4薄膜的热处理温度对Co-WC选择性涂层吸收性能的影响规律研究

目的提高Co-WC太阳能选择性吸收涂层的吸收性能。方法采用溶胶-凝胶法在超音速火焰喷涂(HVOF)制备的Co-WC涂层上涂覆Co_3O_4-CoAl_2O_4薄膜。在大气环境下,对样品进行梯度温度热处理,通过XRD表征在不同热处理温度下涂层的组成成分;利用FE-SEM和表面粗糙度仪观察涂层表面微观结构和测量涂层表面粗糙度;通过天平称量涂层质量变化来评价Co_3O_4-CoAl_2O_4涂层在不同温度下的服役性能;借助EDS分析Co_3O_4-CoAl_2O_4涂层的元素分布情况;使用UV-Vis-NIR分光光度计测试涂层的吸收性能。结果经过Co_3O_4-CoAl_2O_4薄膜改善后,Co-WC涂层的吸收性能提高。其中在650℃热处理温度下,Co_3O_4-CoAl_2O_4涂层的吸收率最佳,α=0.901,表面为典型的尖晶石结构,晶粒尺寸细小,表面粗糙度为3.519μm。650℃热处理温度下,Co_3O_4-CoAl_2O_4涂层在40 h抗超声震荡实验和20次抗热震实验中,相比其他热处理温度下的样品,质量变化最小,分别为14.9 mg和0.5 mg,且涂层的吸收率维持在0.89左右。结论Co_3O_4-CoAl_2O_4薄膜通过选取合适的热处理温度,可以在改善Co-WC涂层表面状态的同时,一定程度上提高吸收性能。

添加1%TiC和1%La_2O_3钨/铜FGM的性能研究

通过超高压力通电烧结制备了添加1%TiC和1%La2O3的W/Cu FGM,研究了其烧结、层间剪切强度及抗热冲击性能;此功能梯度材料气孔率在11%左右;在激光功率密度200 mW.m-2下,对此材料进行激光热冲击试验,冲击1000次,含1%La2O3钨-铜梯度材料表面没有损坏,而含1%TiC钨-铜梯度材料表面出现裂纹。并对此材料抗热冲击现象进行了简要分析。