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喷砂处理对燃机热障涂层热疲劳失效的影响机理
1
作者
沈鑫
张建普
+4 位作者
袁小虎
李启元
李定骏
赖建平
余家欣
《东方汽轮机》
2025年第1期54-59,共6页
通过调控燃机叶片的喷砂参数获得具有不同粗糙度、不同夹砂率的基材表面,并在试样表面制备热障涂层,通过热震实验揭示不同基材表面特征对于热障涂层热疲劳失效的影响机理。采用国产精工自动化精控喷砂系统制备喷砂试样。采用表面粗糙度...
通过调控燃机叶片的喷砂参数获得具有不同粗糙度、不同夹砂率的基材表面,并在试样表面制备热障涂层,通过热震实验揭示不同基材表面特征对于热障涂层热疲劳失效的影响机理。采用国产精工自动化精控喷砂系统制备喷砂试样。采用表面粗糙度仪、纳米压痕仪、激光显微镜和扫描电子显微镜对试样表面形貌进行表征。研究发现:通过皮尔逊相关性系数分析得出影响涂层抗热震性能的因素中基材表面残余砂砾尺寸大小占主导因素,基材表面粗糙度次之,夹砂率占比最小。基材表面残余砂砾周围存在应力集中现象,这导致砂砾附近成为了疲劳裂纹成核的位点。在热循环条件下,通过砂砾周围裂纹的不断扩展从而释放砂砾周围的残余应力,而裂纹成为了氧元素进入黏结层的通道,导致涂层的氧化加速。随着基材表面粗糙度值的增加,基材界面的残余压应力也在增加,为了释放基材表面残余压应力,TGO氧化层界面褶皱变得明显,这导致氧化面积增加,使得涂层更容易剥落。
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关键词
热障涂层
喷砂工艺
表面质量
失效机理
热冲击
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职称材料
退火处理对Pt基块体金属玻璃塑性动力学行为的影响
2
作者
易梦丽
王驰
+3 位作者
赖建平
李定骏
袁卫锋
余家欣
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第1期173-182,共10页
采用退火的热诱导方法向Pt基块体金属玻璃(Pt-BMG)基体内原位引入纳米晶,通过纳米压痕实验,考察了Pt-BMG在铸态和在玻璃转变温度Tg之上(250℃)退火15 min,2 h和6 h的力学性能和塑性动力学行为.研究结果表明,退火时间从15 min增加到6 h时...
采用退火的热诱导方法向Pt基块体金属玻璃(Pt-BMG)基体内原位引入纳米晶,通过纳米压痕实验,考察了Pt-BMG在铸态和在玻璃转变温度Tg之上(250℃)退火15 min,2 h和6 h的力学性能和塑性动力学行为.研究结果表明,退火时间从15 min增加到6 h时,Pt-BMG的结晶度从34%增加到57%,平均晶粒尺寸从25.6 nm增加到38.3 nm,硬度和折合模量分别从5.66 GPa和133.83 GPa增加到8.65 GPa和182.89 GPa,同时载荷-位移曲线上的锯齿流变行为呈现从可明显观察到不连续的位移突变到比较平滑的变化规律.通过分子动力学模拟进一步证明,随着纳米晶尺寸的增加,剪切转变区的激活与剪切带的成核呈现先促进后抑制、先增加后减小的趋势.这是由于金属玻璃在塑性变形过程中,小尺寸纳米晶会被剪切带所包裹或溶解,促进了金属玻璃塑性变形的形成;而大尺寸纳米晶在承受载荷时,在晶体内部产生了位错和滑移,进一步抑制了剪切带的成核与传播.本文结合纳米压痕实验和分子动力学模拟,从原子尺度上揭示了纳米晶的尺寸影响非晶合金塑性变形的内在机理,为设计理想性能的金属玻璃提供了有效的实验基础与理论支撑.
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关键词
退火
Pt基块体金属玻璃
塑性动力学
分子动力学模拟
纳米晶
剪切带
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职称材料
新型电热结构防除冰性能研究
3
作者
谷建臻
齐慧敏
+2 位作者
余家欣
张亚锋
顾兴士
《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》
EI
CSCD
2023年第S01期96-104,共9页
创新性地开发机翼电热防/除冰系统仍然是航空航天领域面临的巨大挑战,提高电热防/除冰系统的能量利用率受到了防除冰领域专家的广泛关注。本文创新性地设计了一种多孔电热防除冰结构,多孔基体通过模板法制备得到。电热结构从上至下由绝...
创新性地开发机翼电热防/除冰系统仍然是航空航天领域面临的巨大挑战,提高电热防/除冰系统的能量利用率受到了防除冰领域专家的广泛关注。本文创新性地设计了一种多孔电热防除冰结构,多孔基体通过模板法制备得到。电热结构从上至下由绝缘涂层、导电层、电热层和隔热层组成。研究了导电银浆层厚度及导电液含量在不同功率下绝缘层和隔热层的温度变化。结果表明,室温条件下,当输入功率为4 W、银浆层厚度为300μm时,绝缘层的温度最高可达134℃。在-20℃的冰脱落实验中,发现当输入功率为18 W时,顶层温度可快速达到0℃,而底层温度维持在-12.5℃左右,能量损失较少。本文可为电热防除冰材料体系的设计提供理论指导。
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关键词
防冰
电热结构
聚二甲基硅氧烷
传热
能量利用
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职称材料
载荷对4种材料摩擦机制转变的影响
被引量:
6
4
作者
谢祖飞
余家欣
钱林茂
《上海交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2009年第12期1930-1935,共6页
采用曲率半径2μm的金刚石针尖,分别在原子力显微镜和纳米划痕仪上研究了GCr15、304不锈钢、超弹和形状记忆NiTi合金等材料在5μN^80 mN载荷的摩擦学性能.结果表明,载荷对材料的摩擦机制有很大影响.当载荷低于80μN时,4种样品表面均无...
采用曲率半径2μm的金刚石针尖,分别在原子力显微镜和纳米划痕仪上研究了GCr15、304不锈钢、超弹和形状记忆NiTi合金等材料在5μN^80 mN载荷的摩擦学性能.结果表明,载荷对材料的摩擦机制有很大影响.当载荷低于80μN时,4种样品表面均无明显的划痕损伤,摩擦机制以界面摩擦为主;100~150μN时,摩擦机制逐渐转变到以犁沟摩擦为主;80 mN时,4种材料犁沟摩擦力占总摩擦力的比例甚至超过90%.另外,材料的硬度和弹性模量对其摩擦性能也有显著影响.硬度越高,材料越难发生犁沟损伤,摩擦机制从界面摩擦转变到犁沟摩擦对应的载荷越高;弹性模量与硬度的比值越大,摩擦过程中的犁沟效应越显著,犁沟摩擦力占总摩擦力的比重越大.
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关键词
摩擦机制
界面摩擦
犁沟摩擦
原子力显微镜
纳米划痕仪
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职称材料
题名
喷砂处理对燃机热障涂层热疲劳失效的影响机理
1
作者
沈鑫
张建普
袁小虎
李启元
李定骏
赖建平
余家欣
机构
清洁高效透平动力装备全国重点实验室
东方电气集团东方汽轮机有限公司
西南科技大学制造科学与工程学院
出处
《东方汽轮机》
2025年第1期54-59,共6页
基金
四川省科技计划资助(2024ZDZX0039)
清洁高效透平动力装备全国重点实验室开放课题资助(DEC8300CG202319357EE280491)。
文摘
通过调控燃机叶片的喷砂参数获得具有不同粗糙度、不同夹砂率的基材表面,并在试样表面制备热障涂层,通过热震实验揭示不同基材表面特征对于热障涂层热疲劳失效的影响机理。采用国产精工自动化精控喷砂系统制备喷砂试样。采用表面粗糙度仪、纳米压痕仪、激光显微镜和扫描电子显微镜对试样表面形貌进行表征。研究发现:通过皮尔逊相关性系数分析得出影响涂层抗热震性能的因素中基材表面残余砂砾尺寸大小占主导因素,基材表面粗糙度次之,夹砂率占比最小。基材表面残余砂砾周围存在应力集中现象,这导致砂砾附近成为了疲劳裂纹成核的位点。在热循环条件下,通过砂砾周围裂纹的不断扩展从而释放砂砾周围的残余应力,而裂纹成为了氧元素进入黏结层的通道,导致涂层的氧化加速。随着基材表面粗糙度值的增加,基材界面的残余压应力也在增加,为了释放基材表面残余压应力,TGO氧化层界面褶皱变得明显,这导致氧化面积增加,使得涂层更容易剥落。
关键词
热障涂层
喷砂工艺
表面质量
失效机理
热冲击
Keywords
thermal barrier coatings
sandblasting process
surface quality
failure mechanism
thermal shock
分类号
TH117 [机械工程—机械设计及理论]
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职称材料
题名
退火处理对Pt基块体金属玻璃塑性动力学行为的影响
2
作者
易梦丽
王驰
赖建平
李定骏
袁卫锋
余家欣
机构
西南科技大学制造过程测试技术教育部重点实验室
长寿命高温材料国家重点实验室
东方电气集团东方汽轮机有限公司
出处
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第1期173-182,共10页
基金
国家自然科学基金(51975492,12072300)
西南科技大学自然科学基金(19xz7163)资助项目。
文摘
采用退火的热诱导方法向Pt基块体金属玻璃(Pt-BMG)基体内原位引入纳米晶,通过纳米压痕实验,考察了Pt-BMG在铸态和在玻璃转变温度Tg之上(250℃)退火15 min,2 h和6 h的力学性能和塑性动力学行为.研究结果表明,退火时间从15 min增加到6 h时,Pt-BMG的结晶度从34%增加到57%,平均晶粒尺寸从25.6 nm增加到38.3 nm,硬度和折合模量分别从5.66 GPa和133.83 GPa增加到8.65 GPa和182.89 GPa,同时载荷-位移曲线上的锯齿流变行为呈现从可明显观察到不连续的位移突变到比较平滑的变化规律.通过分子动力学模拟进一步证明,随着纳米晶尺寸的增加,剪切转变区的激活与剪切带的成核呈现先促进后抑制、先增加后减小的趋势.这是由于金属玻璃在塑性变形过程中,小尺寸纳米晶会被剪切带所包裹或溶解,促进了金属玻璃塑性变形的形成;而大尺寸纳米晶在承受载荷时,在晶体内部产生了位错和滑移,进一步抑制了剪切带的成核与传播.本文结合纳米压痕实验和分子动力学模拟,从原子尺度上揭示了纳米晶的尺寸影响非晶合金塑性变形的内在机理,为设计理想性能的金属玻璃提供了有效的实验基础与理论支撑.
关键词
退火
Pt基块体金属玻璃
塑性动力学
分子动力学模拟
纳米晶
剪切带
Keywords
annealing
pt-based bulk metallic glass
plastic dynamics
molecular dynamics simulation
nanocrystalline
shear band
分类号
O341 [理学—固体力学]
O756 [理学—晶体学]
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职称材料
题名
新型电热结构防除冰性能研究
3
作者
谷建臻
齐慧敏
余家欣
张亚锋
顾兴士
机构
西南科技大学制造过程测试技术教育部重点实验室
中国空气动力研究与发展中心结冰与防除冰重点实验室
出处
《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》
EI
CSCD
2023年第S01期96-104,共9页
基金
funded by the National Natural Science Foundations of China(No.52105214)
Si⁃chuan Science and Technology Program(No.2022NSF⁃SC1928)
the Key Laboratory of Icing and Anti/De-ic⁃ing of CARDC(Nos.IADL 20210403,IADL20210103).
文摘
创新性地开发机翼电热防/除冰系统仍然是航空航天领域面临的巨大挑战,提高电热防/除冰系统的能量利用率受到了防除冰领域专家的广泛关注。本文创新性地设计了一种多孔电热防除冰结构,多孔基体通过模板法制备得到。电热结构从上至下由绝缘涂层、导电层、电热层和隔热层组成。研究了导电银浆层厚度及导电液含量在不同功率下绝缘层和隔热层的温度变化。结果表明,室温条件下,当输入功率为4 W、银浆层厚度为300μm时,绝缘层的温度最高可达134℃。在-20℃的冰脱落实验中,发现当输入功率为18 W时,顶层温度可快速达到0℃,而底层温度维持在-12.5℃左右,能量损失较少。本文可为电热防除冰材料体系的设计提供理论指导。
关键词
防冰
电热结构
聚二甲基硅氧烷
传热
能量利用
Keywords
anti/de-icing
electrothermal structure
polydimethylsiloxane
heat transfer
energy utilization
分类号
V19 [航空宇航科学与技术—人机与环境工程]
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职称材料
题名
载荷对4种材料摩擦机制转变的影响
被引量:
6
4
作者
谢祖飞
余家欣
钱林茂
机构
西南交通大学牵引动力国家重点实验室摩擦学研究所
出处
《上海交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2009年第12期1930-1935,共6页
基金
国家自然科学基金资助项目(90923017,50625515,50821063)
文摘
采用曲率半径2μm的金刚石针尖,分别在原子力显微镜和纳米划痕仪上研究了GCr15、304不锈钢、超弹和形状记忆NiTi合金等材料在5μN^80 mN载荷的摩擦学性能.结果表明,载荷对材料的摩擦机制有很大影响.当载荷低于80μN时,4种样品表面均无明显的划痕损伤,摩擦机制以界面摩擦为主;100~150μN时,摩擦机制逐渐转变到以犁沟摩擦为主;80 mN时,4种材料犁沟摩擦力占总摩擦力的比例甚至超过90%.另外,材料的硬度和弹性模量对其摩擦性能也有显著影响.硬度越高,材料越难发生犁沟损伤,摩擦机制从界面摩擦转变到犁沟摩擦对应的载荷越高;弹性模量与硬度的比值越大,摩擦过程中的犁沟效应越显著,犁沟摩擦力占总摩擦力的比重越大.
关键词
摩擦机制
界面摩擦
犁沟摩擦
原子力显微镜
纳米划痕仪
Keywords
friction mechanism
interfacial friction
plough friction
atomic force microscopy
nano-scratchtester
分类号
TH117 [机械工程—机械设计及理论]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
喷砂处理对燃机热障涂层热疲劳失效的影响机理
沈鑫
张建普
袁小虎
李启元
李定骏
赖建平
余家欣
《东方汽轮机》
2025
0
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职称材料
2
退火处理对Pt基块体金属玻璃塑性动力学行为的影响
易梦丽
王驰
赖建平
李定骏
袁卫锋
余家欣
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
3
新型电热结构防除冰性能研究
谷建臻
齐慧敏
余家欣
张亚锋
顾兴士
《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》
EI
CSCD
2023
0
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职称材料
4
载荷对4种材料摩擦机制转变的影响
谢祖飞
余家欣
钱林茂
《上海交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2009
6
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职称材料
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