难熔金属表面高温防护涂层抗热震性能研究现状

难熔金属及其合金具有高温强度优异、加工塑性好、耐腐蚀性好等优点,在航空、航天和核工业领域中得到了广泛应用,是一种重要的高温结构材料。但难熔金属及其合金因其自身易氧化的缺点,导致材料在未达到服役温度时就发生严重氧化,从而快速失效。目前,高性能高温防护涂层是保障难熔合金服役性能的关键,然而难熔金属及其合金表面高温防护涂层的实际服役工况非常苛刻,往往伴随着强热震,是导致涂层失效的重要原因。因此,难熔金属表面高温防护涂层在具备优异恒温抗氧化性能的前提下,还需具备良好的抗热震性能。综述了难熔金属表面高温防护涂层的热震失效机制,讨论了影响涂层抗热震性能的关键参数;阐述了难熔金属表面硅化物、金属和复合涂层3类主要涂层体系抗热震性能的研究现状,重点回顾了优化涂层结构、添加陶瓷颗粒以及设计复合涂层等提高涂层抗热震性能的方法及其改善效果;最后,从降低涂层与基体间的热膨胀系数失配度、改善基体/涂层界面结合性能以及设计复合梯度涂层3个方面展望了未来难熔金属高温防护涂层的发展方向。

高温HIP对难熔金属显微组织与性能的影响

使用1800℃的高温HIP,研究了纯钨、钨镧、TZM和MHC等材料的微观组织和力学性能。试验发现:经过HIP1800处理后,钨镧合金的晶粒未发生明显变化,硬度高于纯钨;去应力状态的TZM和MHC钼合金性能差异在经过HIP1800后得到了消除,具有相似的显微组织和室温力学性能。

难熔金属抗氧化防护技术研究进展

难熔金属及其合金具有高熔点,优异的高温强度和良好的热稳定性,广泛应用于航空航天、武器装备及核工业等领域。但难熔金属抗氧化性差,高温环境下易氧化失效。在难熔金属表面制备抗氧化涂层和基体合金化是提高难熔金属抗氧化性能的有效途径。重点分析了Si、Cr、B、W、Ti、Al等元素在涂层防护方面的抗氧化机理和不同种涂层制备方法对抗氧化性能的影响,探讨了基体合金化如何提高难熔金属的抗氧化性能。合金化元素通过生成氧化层从而发挥钝化作用,提高基体的抗氧化性能。但添加过量会导致合金力学性能恶化,仍需进一步研究在合金化条件下如何平衡力学性能与抗氧化性能。最后,对难熔金属在高温环境下氧化保护的发展方向和趋势进行展望。

添加难熔金属碳化物提高C/C复合材料抗烧蚀性能的研究

高性能固体火箭发动机 ( SRM)对喉衬材料的烧蚀率提出了更高的要求 ,传统的炭 /炭 ( C/C)材料有待于进一步发展。讨论了含有难熔金属碳化物 ( Zr C、Ta C)的多元基体 C/C复合材料及其耐烧蚀性能 ,通过微观结构分析 ,探讨该种材料抗烧蚀性能提高的机理 。

难熔金属及其合金单晶的发展

主要介绍了难熔金属W,Mo,Ta,Nb及其合金单晶的制备技术,单晶的发展现状,并对单晶制备技术和单晶材料的发展方向提出了一些合理化建议。

难熔金属表面高温抗氧化涂层技术现状

概述了国内外难熔金属表面高温抗氧化涂层的研制现状。涂层主要分为5大体系,其中硅化物涂层是应用最为广泛的涂层体系,高温氧化环境下硅化物能够生成玻璃态SiO2,有效阻挡氧向内部扩散,起到防护作用。贵金属体系是抗氧化性能更为优越的材料体系,其中Re/Ir是目前性能最高的高温抗氧化材料,Ir涂层的致密性及厚度是决定其抗氧化寿命的主要因素。国内目前已形成自1 200℃至2 000℃应用的一代铌铪合金涂覆硅化物涂层、二代铌钨合金涂覆硅化物涂层、三代铼基材涂覆铱涂层共三代材料体系,其中一代广泛应用于卫星、飞船等多种型号产品,二代应用于卫星并于2012年5月首飞成功。目前国内致力于Re/Ir材料体系的工程化应用研究,已进行短喷管试车,试车温度高达2 090℃,累计时间300 s,涂层未失效。

难熔金属单晶的电子束悬浮区熔定向凝固

难熔金属及合金以其优异的性能在航空航天、电子信息、能源、化工、冶金和核工业等国防及民用领域有着不可替代的作用,其发展日益受到高度重视。本文综述了难熔金属及合金的应用和发展,以钼、钨及其合金单晶的发展历程为例,概述了难熔金属单晶的电子束悬浮区熔定向凝固制备技术的发展,简要介绍了难熔金属钼的电子束悬浮区熔定向凝固生长工艺与组织的研究。

一种新型难熔金属异型件的制备技术及其应用

主要介绍了粉末高能喷涂成形技术及其在耐高温材质构件上的应用研究。采用真空热压和高压热等静压提高构件的致密度。结果表明:等离子喷涂成形纯钨喉衬的相对密度为85.6%;经真空热压处理后,喉衬相对密度提高到91.7%;经高压热等静压处理后,喉衬相对密度增大至96.7%。由此可见,高压热等静压可大大提高喷涂成形件的致密度。高能喷涂成形技术可制备出形状复杂的耐高温材质构件,如钨/钼复合喷管、钨坩埚?钨发热体、破甲弹药形罩等异形构件和二硅化钼回转体等。

难熔金属合金及其高温抗氧化涂层研究现状与展望

难熔金属合金具有熔点高、高温强度高和加工性能良好等优点,被广泛用于航空航天、核工业等领域,但其高温抗氧化性能较差,涂覆高温抗氧化涂层是解决难熔金属合金热/氧防护问题的有效方式。概述钼、铌、钽、钨、铼等五种难熔金属合金国内外常用合金牌号及其主要性能,总结这五种难熔金属合金的高温抗氧化涂层常用体系、制备方法及其高温抗氧化性能,并提出多组元成分设计、复合梯度结构设计以及制备方法组合优化将是涂层研发的发展方向,有望逐步满足难熔金属合金各类热端部件的高温防护需求。

纳米晶难熔金属高密度钨合金的研究现状及应用发展前景

综述了近几年来难熔钨合金在纳米晶材料方面的研究状况 ,介绍了纳米钨合金在粉末制备和烧结中存在的问题 。

难熔金属表面硅化物涂层的研究进展

硅化物涂层在高温下能够形成具有'自愈合'能力的SiO2玻璃膜,能够有效阻止氧向基体一侧的扩散,保护基材不被氧化,已成为难熔金属表面最为成熟的高温抗氧化涂层,在航空、航天等领域得到了广泛的应用。硅化物涂层主要有Si-Cr-Ti(Fe)、MoSi2和NbSi23大类体系。概述了难熔金属表面这3种硅化物涂层的制备方法、抗氧化机理、失效机制以及改性研究进展,并对其未来的发展趋势进行了探讨。

难熔金属表面高温防护涂层研究进展与技术展望

回顾了难熔金属五大高温防护涂层体系的发展现状,即生成保护性氧化膜的金属间化合物涂层、贵金属涂层、生成保护性氧化膜的合金涂层、惰性氧化物陶瓷涂层以及玻璃陶瓷基复合涂层,总结了这些涂层的高温防护机理、制备方法以及失效机制。基于单一的传统高温防护涂层体系已经难以满足新一代高比冲姿、轨控火箭发动机以及高超声速飞行器热端部件对高温防护涂层提出的抗超高温氧化性能、优良的抗热震性能、良好的抗热冲刷(烧蚀)性能以及长服役寿命等性能需求的现状,简要介绍了过渡族金属的硼化物、碳化物等几种潜在的新型高温防护涂层材料体系,以及相应的涂层制备方法,这些新型涂层体系的发展有望满足现代宇航工业难熔金属热端部件的高温防护需求。

难熔金属材料先进制备技术

介绍了现代烧结技术(微波烧结、放电等离子烧结、选择性激光烧结)、先进高纯材料制备技术(电子束精炼、区域熔炼、等离子弧熔炼)、近净成形技术(3D打印、金属注射成形、高能喷涂成形)和抗氧化技术(涂层、复合材料等)4类先进制备技术。阐述了基本原理、技术优势、国内外研究现状及其在难熔金属材料制备方面的初步应用,并指出难熔金属材料的制备正在向着更高纯度、更高抗氧化性能及近终成形方向发展。最后提出了采用先进技术制备高性能难熔金属材料亟待解决的一些突出问题:从实验室走向实际应用还需要大量的的试验和基础研究数据;需要进一步提高难熔金属单晶纯度、扩大单晶品种和规格;近净成形件完全代替传统锻件要先解决内部组织和缺陷的控制、综合力学性能的调控等;高温抗氧化时长需进一步提高。

难熔金属及其化合物与C/C复合材料相互作用研究

利用织物混编难熔金属丝和浸渍含难熔金属化合物酚醛树脂两种方法,并结合常用的沥青浸渍/炭化工艺制备了含WC、TaC、ZrC、HfC的C/C复合材料,分析了难熔金属组分在工艺过程中的变化及其与C/C复合材料的相互作用。结果表明:混编的难熔金属丝既可以与基体碳也可以与碳纤维发生化学反应,导致部分碳纤维被侵蚀受损;另外,由于线膨胀系数差异大,造成难熔金属丝以及周围部分碳纤维或整束碳纤维的断裂。颗粒状难熔金属化合物不会造成整束碳纤维断裂,颗粒表层基体碳的取向程度明显高于周围树脂碳。

难熔金属溅射靶材的应用及制备技术

应用于微电子、集成电路、光伏电池、平面显示器、装饰镀膜玻璃等行业的溅射靶材需求量逐年增大,这些行业对溅射用难熔金属靶材的纯度、致密度、尺寸精度、微观组织、结晶取向等性能提出了更高的要求。综述了磁控溅射用W、Mo、Ta、Nb靶材的主要应用研发生产单位和制备技术,介绍了靶材组织、纯度等因素对薄膜性质的影响。

熔盐电解固态氧化物制备难熔金属及合金的最新进展

介绍了熔盐电解固态氧化物制备金属(FFC法)的基本原理,并综述了利用FFC法制备难熔金属及合金的最新进展,分析了FFC法的优点及目前存在的主要问题,指出如果FFC法的电解速度和电流效率得以提高,电解固态氧化物直接制备金属及合金将具有很好的工业化前景。

ICP-MS分析进展及其在稀有难熔金属分析方面的应用

综述了ＩＣＰＭＳ分析技术的起源、现状和最新进展， 简单介绍了ＩＣＰＭＳ技术的特点、干扰问题及其克服方法等， 阐述了ＩＣＰＭＳ的应用状况， 并重点说明了ＩＣＰＭＳ在稀有难熔金属分析方面的应用。

加入WTO后我国难熔金属工业发展浅析

本文归纳了我国难熔金属的现状 ,客观分析了我国加入WTO后难熔金属工业发展的优势、劣势、面临的机遇与挑战 。

化学气相沉积制备铂族金属涂层及难熔金属

综述了化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,简称CVD)技术制备高温抗氧化涂层—铂族金属(Pt、Ir)涂层及难熔金属(W、Mo、Ta、Nb、Re)的方法。并对部分有报道的沉积参数以及沉积参数对沉积层结构及性质的影响进行了介绍。