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高速激光熔覆Fe基非晶涂层裂纹及组织分析
1
作者 俞伟元 景瑞 +3 位作者 董鹏飞 吴保磊 李扬 强潇 《材料导报》 北大核心 2025年第7期134-139,共6页
为了减小激光喷涂熔覆层中的裂纹率,采用高速激光熔覆技术,在增大激光功率的条件下大幅增大激光扫描速度,制备了Fe基非晶熔覆层。采用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜以及配置能谱仪(EDS)的电子显微镜等研究了熔覆层的形貌和不同区域物相;... 为了减小激光喷涂熔覆层中的裂纹率,采用高速激光熔覆技术,在增大激光功率的条件下大幅增大激光扫描速度,制备了Fe基非晶熔覆层。采用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜以及配置能谱仪(EDS)的电子显微镜等研究了熔覆层的形貌和不同区域物相;用Jade软件计算了熔覆层的相对非晶含量;用多物理场仿真软件COMSOL Multiphysics模拟了熔覆层的温度场和热应力。研究发现,高速激光熔覆得到的Fe基熔覆层晶粒尺寸、非晶相含量和裂纹率分别随激光扫描速度的增大而减小、升高和减小。与常规扫描速度得到的熔覆层相比,不同扫描速度下的高速激光熔覆层非晶相含量均较低。模拟结果证明,通过增大激光扫描速度可以减小熔覆层中的热输入,从而减小其热应力,降低熔覆层的开裂倾向。 展开更多
关键词 Fe基非晶涂层 激光熔覆 裂纹率 非晶相含量
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长庆油田老井筒套管内涂层贴膜防腐技术研究
2
作者 郭钢 吴春生 +2 位作者 吕锋 李楷 王尚卫 《材料保护》 2025年第2期150-155,共6页
长庆油田重点腐蚀区单一内防腐蚀技术无法满足现场需要。本文介绍了长庆油田老井筒套管内涂层贴膜防腐技术的液体环氧涂料和智能井下涂层贴膜工具,探索了相应的地面和井下联动贴膜施工工艺,并在现场腐蚀防护试验中取得了一定效果。结果... 长庆油田重点腐蚀区单一内防腐蚀技术无法满足现场需要。本文介绍了长庆油田老井筒套管内涂层贴膜防腐技术的液体环氧涂料和智能井下涂层贴膜工具,探索了相应的地面和井下联动贴膜施工工艺,并在现场腐蚀防护试验中取得了一定效果。结果表明:涂层硬度大于6 H,厚度大于400μm,附着力等级为4A,耐化学介质腐蚀,具有优异的现场应用性能;设计的智能井下涂层贴膜工具在现场应用中,通过贴膜前后井下电视照相视频资料对比,贴膜工具实现80 min喷涂220 m,厚度可达0.7 mm的设计要求,并且可以地面控制涂覆速度、精确定位涂覆深度及涂层厚度,为长庆油田老井井筒套管腐蚀防护、井下修复工艺提供了技术参考和一套可靠的技术路径。 展开更多
关键词 液体环氧涂料 井下涂层贴膜 井筒套管 现场修复
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甘氨酸衍生物缓蚀剂的合成与性能研究
3
作者 郭强强 赵海燕 石春杰 《材料保护》 2025年第1期89-96,共8页
为了提高甘氨酸的缓蚀率,通过分子设计,在甘氨酸分子上引入疏水碳链。运用红外和核磁进行了结构表征,表明成功合成了甘氨酸衍生物。通过失重法、极化曲线、电化学阻抗和扫描电子显微镜对甘氨酸衍生物在1 mol/L HCl中对碳钢的缓蚀性能进... 为了提高甘氨酸的缓蚀率,通过分子设计,在甘氨酸分子上引入疏水碳链。运用红外和核磁进行了结构表征,表明成功合成了甘氨酸衍生物。通过失重法、极化曲线、电化学阻抗和扫描电子显微镜对甘氨酸衍生物在1 mol/L HCl中对碳钢的缓蚀性能进行了研究,并进行了热力学分析和缓蚀机理探讨。失重法结果表明甘氨酸衍生物缓蚀剂的缓蚀率高于甘氨酸,当甘氨酸衍生物的添加量为100 mg/L时,缓蚀率就可以达到93.04%。热力学分析表明甘氨酸及其衍生物缓蚀剂在碳钢表面的吸附均遵循Langmuir等温吸附模型,属于物理化学吸附,但甘氨酸衍生物的吸附自由能的绝对值较大,因此其分子与碳钢表面的作用更强。极化曲线表明添加了甘氨酸衍生物的阳极曲线向低电流密度方向移动,表现为阳极缓蚀剂。通过扫描电镜可看出添加了甘氨酸衍生物的碳钢表面光滑,无明显的腐蚀痕迹,表明甘氨酸衍生物对碳钢具有良好的保护作用。 展开更多
关键词 甘氨酸 甘氨酸衍生物 缓蚀作用 碳钢
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强流脉冲电子束表面改性技术及其在热障涂层改性中的研究进展
4
作者 温强 李向成 +2 位作者 花银群 关庆丰 蔡杰 《材料导报》 北大核心 2025年第3期176-186,共11页
随着材料科学领域的不断发展,表面改性技术在提升材料性能和功能方面扮演着十分重要的角色。强流脉冲电子束表面改性技术作为一种先进的材料表面加工方法,以其独特的高能量密度和快速加工特性,逐渐成为研究热点之一,其能够有效提高材料... 随着材料科学领域的不断发展,表面改性技术在提升材料性能和功能方面扮演着十分重要的角色。强流脉冲电子束表面改性技术作为一种先进的材料表面加工方法,以其独特的高能量密度和快速加工特性,逐渐成为研究热点之一,其能够有效提高材料表面硬度、耐磨性、抗蚀性、抗高温氧化性等性能。本文综述了强流脉冲电子束表面改性技术的改性原理、应用领域以及其对材料微观结构演变及性能提升的影响机制,并重点探讨了该技术在热障涂层领域的研究进展,以及未来的发展方向。强流脉冲电子束表面改性技术为改善热障涂层微观结构和界面性能提供了新的研究方法和思路,对延长热障涂层高温寿命具有重要研究意义。 展开更多
关键词 强流脉冲电子束技术 表面改性 改性特征 热障涂层 材料性能
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稀土硅酸盐环境障涂层耐水氧腐蚀研究进展
5
作者 钟鑫 牛亚然 +1 位作者 郑学斌 丁传贤 《中国材料进展》 北大核心 2025年第2期134-145,共12页
陶瓷基复合材料(ceramic matrix composites,CMCs)具有密度低、耐高温、抗氧化、力学性能优异等特点,可部分取代传统高温合金应用于新一代航空发动机的热端部件。但CMCs在服役过程中面临严苛的水氧腐蚀,这严重影响其性能稳定性。环境障... 陶瓷基复合材料(ceramic matrix composites,CMCs)具有密度低、耐高温、抗氧化、力学性能优异等特点,可部分取代传统高温合金应用于新一代航空发动机的热端部件。但CMCs在服役过程中面临严苛的水氧腐蚀,这严重影响其性能稳定性。环境障涂层(environmental barrier coatings,EBCs)是应用于航空发动机热端部件的重要材料,可将腐蚀性介质与CMCs隔离开来,从而对基体进行有效保护。简要介绍了EBCs应用背景、选材要求、发展历程和制备工艺,重点叙述了稀土硅酸盐EBCs水氧腐蚀行为和机理的研究进展,并阐述了其服役过程中的失效原因。针对目前EBCs研究存在的问题提出了改进建议。期望本综述对高性能EBCs的开发提供一些参考。 展开更多
关键词 环境障涂层 稀土硅酸盐 耐水氧腐蚀 腐蚀机理
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TiAl基合金高温防护及热障涂层体系研究进展
6
作者 张业飞 江海涛 +2 位作者 田世伟 张思远 李冲 《材料导报》 北大核心 2025年第4期154-163,共10页
TiAl基合金以其低密度、高比强度、耐烧蚀、良好的高温力学性能等优点成为新型轻质高温结构候选材料,自20世纪70年代以来备受关注。随着各种强韧化措施的研究不断深入,TiAl基合金的室温脆性问题逐步得到了解决。TiAl基合金成功应用于航... TiAl基合金以其低密度、高比强度、耐烧蚀、良好的高温力学性能等优点成为新型轻质高温结构候选材料,自20世纪70年代以来备受关注。随着各种强韧化措施的研究不断深入,TiAl基合金的室温脆性问题逐步得到了解决。TiAl基合金成功应用于航空发动机叶片、航天飞行器蒙皮、舵翼、汽车排气阀等。然而,TiAl基合金高温抗氧化性能不足,限制了其作为高温零部件的应用。目前,主要通过整体合金化以及表面改性两种方式来改善TiAl基合金的高温抗氧化性能。整体合金化是在合金中添加Nb、Si、Mo、W、稀土等合金元素,促使合金表面形成致密的氧化层并提高氧化层与基体的结合力;表面改性主要包括表面合金化和表面涂层两种途径,表面合金化技术一般采用热扩散、离子注入、预氧化、激光表面合金化等方法,表面涂层技术是利用不同种类的涂层改善基体的表面性能,例如Ti-Al-X体系涂层、MCrAlY热障涂层、陶瓷涂层、复合涂层。热障涂层,作为一种表面改性中的涂层材料,具有优异的抗氧化性能以及长期服役性能。当应用于TiAl基合金表面时,热障涂层能够有效提升合金的高温抗氧化性能。但两者结合也存在如下问题,热生长氧化物的过度生长导致界面失效,以及涂层与基体元素互扩散严重,导致热障涂层/TiAl合金体系长期服役性能减弱。本文归纳并分析了TiAl基合金的高温氧化行为,分别从整体合金化以及表面改性两个方面综述了TiAl基合金高温防护的影响因素和作用机理,分析了热障涂层应用在TiAl合金表面所面临的问题并提出了改进方案,以期为提高TiAl基合金的抗高温氧化性能及发展热障涂层/TiAl合金体系提供参考。 展开更多
关键词 TIAL基合金 热障涂层 抗氧化性能 整体合金化 表面改性
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高温热暴露对等离子喷涂YSZ孔隙结构和力学性能的影响
7
作者 王喆锦 王丽爽 +3 位作者 麻忠宇 董会 姚建洮 周勇 《材料导报》 北大核心 2025年第4期147-153,共7页
采用大气等离子喷涂工艺在不同喷涂距离下制备YSZ涂层,并在1300℃下进行不同时间高温热暴露。表征了喷涂态以及热暴露过程中涂层微观结构(表观孔隙率、2D孔隙密度、3D孔隙率)和力学性能(硬度、弹性模量)的变化。结果表明,当喷涂距离增大... 采用大气等离子喷涂工艺在不同喷涂距离下制备YSZ涂层,并在1300℃下进行不同时间高温热暴露。表征了喷涂态以及热暴露过程中涂层微观结构(表观孔隙率、2D孔隙密度、3D孔隙率)和力学性能(硬度、弹性模量)的变化。结果表明,当喷涂距离增大时,喷涂态涂层内部表观孔隙率、2D孔隙密度以及3D孔隙率均增大,且涂层中3D孔隙占比增大。对于同一喷涂距离的涂层,高温热暴露后,3D孔隙率变化较小,表观孔隙率和2D孔隙密度显著下降,涂层硬度和弹性模量显著增加。涂层硬度、弹性模量、表观孔隙率和2D孔隙密度随热暴露时间变化均呈现双阶段演变过程,0~20 h变化显著,20~100 h变化逐渐缓慢。涂层相结构分析表明,热暴露期间涂层相结构并未发生明显变化。涂层在高温下热暴露100 h后,表观孔隙率和2D孔隙密度约分别降低35.8%和68.2%,涂层硬度和弹性模量约分别增加78.5%和81%,3D孔隙约降低8.6%。热暴露过程中2D孔隙愈合主导了涂层的烧结致密化,最终导致涂层力学性能发生变化。随着喷涂距离增加3D孔隙占比增大,热暴露后涂层硬度及弹性模量的增量减少。因此,当涂层内部3D孔隙占比越多时,涂层抗烧结能力增强。 展开更多
关键词 等离子喷涂YSZ 热障涂层 热暴露 孔隙结构 力学性能
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基片台结构和生长参数对单晶金刚石和多晶金刚石膜质量的影响
8
作者 刘佳 翁俊 +3 位作者 刘繁 陈晓婧 汪建华 熊礼威 《武汉工程大学学报》 2025年第1期44-52,共9页
调整基片台的结构,在自制的微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)设备上成功地批量生长了单晶金刚石,并沉积了直径为100 mm的多晶金刚石膜。通过对基片台上方的电场强度分布模拟研究发现,从衬底钼(Mo)或硅(Si)上表面到Mo片上表面之间的距离... 调整基片台的结构,在自制的微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)设备上成功地批量生长了单晶金刚石,并沉积了直径为100 mm的多晶金刚石膜。通过对基片台上方的电场强度分布模拟研究发现,从衬底钼(Mo)或硅(Si)上表面到Mo片上表面之间的距离h对基片台上方的电场强度分布有重要影响,对决定金刚石生长质量的等离子体环境有重要作用;等离子体中甲烷(CH_(4))与氢气(H_(2))的体积比对单晶金刚石和多晶金刚石膜的生长质量有重要影响。研究表明:当h保持在0.8~1.0 mm、CH_(4)与H_(2)体积比为5%时的等离子体环境适合单晶金刚石的大面积生长;而h<0.2 mm、CH_(4)与H_(2)体积比为2%时的等离子体环境沉积的多晶金刚石膜具有较高的均匀性。利用两种不同结构的基片台在不同的CH_(4)与H_(2)体积比条件下成功地获得了数量较多、质量较好的单晶金刚石以及质量和形貌较均匀的大面积金刚石膜。 展开更多
关键词 单晶金刚石 多晶金刚石膜 微波等离子体 基片台
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锆酸钆热障涂层表面三防漆附着性及隔热性能研究
9
作者 李春 高旭 +6 位作者 耿琼 杨震晓 倪立勇 杜欣蔚 李婷 马康智 文波 《材料保护》 2025年第2期73-82,共10页
通常在航天飞行器热端部件表面喷涂热障涂层来提升金属基材的承温能力,涂层在生产后常面临数年的贮存期,为了提升热障涂层的防盐雾、防湿热、防霉菌(三防)性能,可在其表面涂覆三防漆。本工作研究了TL-43三防漆在不同显微形貌的锆酸钆(G... 通常在航天飞行器热端部件表面喷涂热障涂层来提升金属基材的承温能力,涂层在生产后常面临数年的贮存期,为了提升热障涂层的防盐雾、防湿热、防霉菌(三防)性能,可在其表面涂覆三防漆。本工作研究了TL-43三防漆在不同显微形貌的锆酸钆(GZO)热障涂层表面的润湿和铺展行为,并测试了涂层的附着力,明确了GZO+TL-43复合涂层在高温热暴露过程中的热导率变化规律及物理本质。结果表明:GZO涂层在等离子焰中熔融良好,呈典型的层状结构,增加喷涂距离可以显著降低GZO涂层的表面粗糙度及未完全熔融的直径为1~3μm的细小粒子数量,进而降低TL-43涂料在其表面的接触角,当喷涂距离为110 mm时沉积的GZO涂层上TL-43的接触角低至37.8°。不同工艺下,复合涂层的附着力均为0级。当喷涂距离为90 mm时制备的GZO-90和TL-43复合后涂层在制备态下的热导率为0.94 W/(m·K),隔热性能与单一的GZO涂层相比较弱,但在1100℃下热暴露10 min后GZO-90+TL-43复合涂层和单一的GZO涂层的热导率均变为约0.86 W/(m·K)。本研究对在热障涂层上喷涂三防漆提供工艺基础,同时对等离子喷涂层上有机涂料的喷涂具有良好的借鉴作用,也可以为复合涂层的结构设计提供理论支撑。 展开更多
关键词 锆酸钆 热障涂层 三防漆 附着力 接触角 热导率
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铜基镀银层在不同表面状态下的耐蚀性研究
10
作者 周少珍 景元坤 +4 位作者 赵书杰 白银浩 孙武魁 高嵩 石磊 《兵器材料科学与工程》 北大核心 2025年第2期120-125,共6页
为探究铜基体的镀银层性能,以成品开关柜梅花动触头触片及自制的15μm镀银铜片为试验对象,分别进行了镀层厚度与表面粗糙度、摩擦磨损及摩擦磨损前后电化学腐蚀等测量试验,重点探究了摩擦磨损试验对试样耐蚀性的影响。结果表明:成品试... 为探究铜基体的镀银层性能,以成品开关柜梅花动触头触片及自制的15μm镀银铜片为试验对象,分别进行了镀层厚度与表面粗糙度、摩擦磨损及摩擦磨损前后电化学腐蚀等测量试验,重点探究了摩擦磨损试验对试样耐蚀性的影响。结果表明:成品试样银镀层厚度分布不均;划痕宽度比自制品大;表面银镀层高度差比自制试样大;摩擦因数更高,摩擦因数曲线波动更剧烈;经摩擦磨损试验后成品触头触片及自制镀银铜片的自腐蚀电位均减小,腐蚀速率增大,且产生了许多形状不规则的腐蚀坑洞、多种腐蚀产物、杂质,耐蚀性均降低。同时无论是否经过摩擦磨损试验,成品的腐蚀速率均低于自制品。 展开更多
关键词 铜基体 镀银层 厚度 表面粗糙度 电化学腐蚀 摩擦磨损
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热镀锌表面超疏水膜层构筑及其耐腐蚀性能研究
11
作者 曾连连 常强 +3 位作者 钟细明 孔纲 车淳山 赖德林 《材料保护》 2025年第1期40-48,共9页
为构筑热镀锌表面耐腐蚀超疏水膜层,首先通过简易的浸泡法对热镀锌表面进行粗化处理,然后用硬脂酸的醇溶液对其进行表面改性修饰。采用正交试验探究了粗化时间和改性时间对膜层耐腐蚀性能和超疏水性能的影响,通过红外分析、热重分析和X... 为构筑热镀锌表面耐腐蚀超疏水膜层,首先通过简易的浸泡法对热镀锌表面进行粗化处理,然后用硬脂酸的醇溶液对其进行表面改性修饰。采用正交试验探究了粗化时间和改性时间对膜层耐腐蚀性能和超疏水性能的影响,通过红外分析、热重分析和X射线光电子能谱分析等手段对膜层表面物质组成进行了确认,使用扫描电子显微镜观察膜层形貌,并对超疏水膜层形成机理进行了讨论,通过电化学测试方法对膜层耐腐蚀性进行分析,还测试了膜层的耐冰冻稳定性。结果表明:最佳工艺参数为粗化时间4 h,改性时间20 min;超疏水膜层表面呈团簇花瓣状结构;超疏水膜层具有较优的耐腐蚀性能和耐腐蚀稳定性,其交流阻抗值达到7×10^(6)Ω·cm^(2),比原始热镀锌样品高出4个数量级;另外,该超疏水膜层还表现出良好的耐冰冻稳定性。 展开更多
关键词 热镀锌 超疏水 粗化 改性 正交试验 耐腐蚀
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纳米TiB_(2)对CoCrFeNiSi高熵合金涂层耐磨与耐蚀性能的影响
12
作者 张泽疆 李新梅 +2 位作者 朱春金 李航 杨定力 《材料导报》 北大核心 2025年第3期187-195,共9页
本工作在40Cr表面激光熔覆CoCrFeNiSi-xTiB_(2)(x=2.5%,5.0%,7.5%,10.0%,质量分数)高熵合金(High-entropy alloy,HEA)复合涂层,对涂层的物相、显微组织、硬度、摩擦磨损和电化学腐蚀性能进行分析,探讨纳米TiB_(2)陶瓷颗粒对HEA涂层的影... 本工作在40Cr表面激光熔覆CoCrFeNiSi-xTiB_(2)(x=2.5%,5.0%,7.5%,10.0%,质量分数)高熵合金(High-entropy alloy,HEA)复合涂层,对涂层的物相、显微组织、硬度、摩擦磨损和电化学腐蚀性能进行分析,探讨纳米TiB_(2)陶瓷颗粒对HEA涂层的影响。结果表明,x=2.5%,5.0%,7.5%时涂层物相由双相FCC和BCC组成;x=10.0%时在两相的基础上生成硼化物CrB,涂层显微组织由等轴晶转变为典型的柱状树枝晶。涂层的显微硬度随纳米TiB_(2)颗粒的增多而提高,x=10.0%时涂层平均硬度达到最高,为HV547.11,约为基体的2.72倍,其硬度提升的主要原因是固溶强化和弥散强化。随TiB_(2)含量的增加,复合涂层的磨损量明显减少,x=10.0%时磨损失重量仅为0.13 mg。总体来看,TiB_(2)含量的增加使复合涂层的主要磨损机制从严重磨粒磨损、氧化磨损转变成轻微磨粒磨损、氧化磨损,耐磨性能明显提高。在3.5%NaCl溶液中,x=7.5%时复合涂层的耐蚀性能最佳。 展开更多
关键词 高熵合金(HEA) 激光熔覆 纳米陶瓷 耐磨性 耐腐蚀性
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WC含量对激光熔覆Fe基复合涂层性能的影响
13
作者 雷声 张海浪 +3 位作者 李侠 胡珊珊 王厚民 胡正强 《兵器材料科学与工程》 北大核心 2025年第2期45-53,共9页
为研究WC粉末的添加量对40Cr钢表面激光熔覆WC+Fe基复合涂层的组织、硬度和耐磨性的影响。在40Cr钢表面制备WC的质量分数为0、5%、10%、15%的Fe基复合合金熔覆涂层。用X射线衍射仪(XRD)对熔覆层的物相进行分析;用电子扫描显微镜(SEM)和... 为研究WC粉末的添加量对40Cr钢表面激光熔覆WC+Fe基复合涂层的组织、硬度和耐磨性的影响。在40Cr钢表面制备WC的质量分数为0、5%、10%、15%的Fe基复合合金熔覆涂层。用X射线衍射仪(XRD)对熔覆层的物相进行分析;用电子扫描显微镜(SEM)和自带的能谱仪(EDS)观察复合涂层的显微组织;用维氏硬度计分析复合涂层的显微硬度;用摩擦磨损试验机测试熔覆层的耐磨损性能。结果表明:当WC粉末质量分数为0时,熔覆层的物相主要由α-Fe、Fe_(3)C组成;而添加WC粉末后,熔覆层中出现了Fe_(3)W_(3)C、Fe_(2)W_(2)C等新的硬质相,弥散分布在熔覆层中,可达到提高熔覆层硬度和耐磨损的目的。熔覆层显微组织无气孔、裂纹及其他较明显的组织缺陷。当WC粉末的质量分数为15%时,熔覆层的显微硬度为1 015.73HV_(0.2),约为基体硬度的3.7倍,此时熔覆层硬度为整组试样中最高。相较于WC粉末的质量分数为0时的合金涂层,添加质量分数为5%、10%、15%WC颗粒的Fe基合金复合涂层的磨损失质量分别下降约33.3%、47.9%、60.4%,熔覆层的磨损失质量随着WC含量增加而减少,WC的质量分数为15%时磨损失质量最小,为0.19 mg。当WC颗粒的质量分数为15%时平均摩擦因数最小,为0.405 7。此时熔覆层摩擦因数和磨损失质量均最小,熔覆层耐磨性能最好,磨损形式以磨粒磨损为主。因此,添加适量WC粉末的熔覆层硬度和耐磨损性能明显提高。 展开更多
关键词 激光熔覆 40Cr WC+Fe基复合涂层 显微组织 耐磨性
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熔渗铝致密化环境障涂层的抗热循环性能研究
14
作者 魏晓薇 董琳 +1 位作者 张小锋 杨冠军 《中国材料进展》 北大核心 2025年第2期125-133,共9页
环境障涂层(environmental barrier coatings,EBCs)是碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(SiC_(f)/SiC CMCs)在航空发动机热端部件应用的关键,但在制备过程中EBCs难以避免地产生表面裂纹及孔隙,成为发动机环境水氧等腐蚀介质的快速扩... 环境障涂层(environmental barrier coatings,EBCs)是碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(SiC_(f)/SiC CMCs)在航空发动机热端部件应用的关键,但在制备过程中EBCs难以避免地产生表面裂纹及孔隙,成为发动机环境水氧等腐蚀介质的快速扩散通道,因此,制备致密的EBCs是提高SiC_(f)/SiC复合材料抗腐蚀性能的关键。此外,为保证高低温循环服役条件下的持久性,EBCs需具备优异的抗热循环性能。采用熔渗铝封孔的方法获得致密化EBCs,研究了涂层在1050℃~室温热循环条件下的结构演变规律,揭示了致密化处理对涂层抗热循环性能的影响机制。结果表明,熔渗铝封孔法消除了喷涂态EBCs的表面裸露孔隙,并在表面形成镱铝石榴石(YbAG)原位反应层;在热循环过程中,喷涂态涂层内应力逐渐累积,致使纵向裂纹数量增多,裂纹间距减小;熔渗铝时的热处理过程显著提高了EBCs内应力,促使裂纹早期生长和扩展,裂纹数量和间距与喷涂态EBCs热循环200次后的相当,且在热循环过程中裂纹未新增和扩展。本研究为耐热循环熔渗铝致密化EBCs的制备提供了实验数据支撑。 展开更多
关键词 环境障涂层(EBCs) 致密化 熔渗 纵向裂纹 抗热循环性能
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热浸超低镍含量Zn-Ni合金镀层的组织与性能研究
15
作者 章平 王胜民 +3 位作者 王志斌 邱文利 苗杨 何飞 《材料科学与工艺》 北大核心 2025年第1期41-48,共8页
探究450℃下于Q345钢基体表面制备的锌镍镀层(浸镀5、10、30、60、120 s)的组织特征和耐腐蚀性能,并与纯锌镀层对比从而研究镀层中镍的作用机理。采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)观察分析镀层的组织结构,采用电化学极化法、中性盐雾加... 探究450℃下于Q345钢基体表面制备的锌镍镀层(浸镀5、10、30、60、120 s)的组织特征和耐腐蚀性能,并与纯锌镀层对比从而研究镀层中镍的作用机理。采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)观察分析镀层的组织结构,采用电化学极化法、中性盐雾加速腐蚀、全浸实验测试分析了镀层的动电位极化曲线、耐盐雾腐蚀和耐盐水浸泡性能,采用XRD分析了镀层盐雾实验200 h时的白锈产物。结果表明:在10 s内,Ni含量为0.045wt.%的锌镍合金锌浴对镀层ζ相有明显的抑制作用,ζ相更致密,厚度较纯锌镀层明显减薄;在浸镀120 s时,对ζ相的抑制作用更明显。锌镍合金锌浴制备的镀层厚度变薄,耐电化学腐蚀性能、耐中性盐雾腐蚀能力和耐盐水浸泡性能较好,中性盐雾实验200 h产生的白锈较少,白锈产物与纯锌镀层的腐蚀产物成分相同,均为Zn_(5)(OH)_(8)Cl_(2)H_(2)O、Zn_(4)(CO_(3))(OH)_(6)H_(2)O。 展开更多
关键词 锌镍合金 热浸镀 镀层组织 耐蚀性能 盐雾实验
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化学气相沉积铝化物涂层组织结构及形成机制
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作者 孟国辉 齐浩雄 +6 位作者 杜撰 刘梅军 杨冠军 吴勇 孙清云 夏思瑶 董雪 《中国材料进展》 北大核心 2025年第3期275-281,共7页
提高铝化物涂层抗高温氧化和耐热腐蚀性能的关键在于明确铝化物涂层的微观组织结构及形成机制。采用化学气相沉积法在镍基高温合金Mar-M-247表面制备了铝化物涂层。结合材料热力学模拟软件JMatPro和扫描电子显微镜表征并分析了铝化物涂... 提高铝化物涂层抗高温氧化和耐热腐蚀性能的关键在于明确铝化物涂层的微观组织结构及形成机制。采用化学气相沉积法在镍基高温合金Mar-M-247表面制备了铝化物涂层。结合材料热力学模拟软件JMatPro和扫描电子显微镜表征并分析了铝化物涂层的微观组织结构及形成机制。结果表明,Mar-M-247高温合金表面生成的铝化物涂层具有双层结构,外层由单一的β-NiAl相组成,内层主要由β-NiAl相、σ相和μ相组成。铝化物涂层的外层β-NiAl相是Mar-M-247高温合金大量Ni元素外扩散至合金表面,与环境中的Al元素反应生成的。从而使得高温合金中的γ-Ni相和γ′-Ni_(3)Al相含量减少。当Ni元素的体积分数分别降低至55%,52%和38%时,高温合金中顺序析出μ相、β-NiAl相和σ相。最终,当高温合金中Ni元素的体积分数降低至32%时,高温合金完全转变为由β-NiAl相、σ相、μ相和少量碳化物相MC组成的铝化物内层。 展开更多
关键词 镍基高温合金 化学气相沉积 铝化物涂层 微观组织结构 热力学
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RETa_(3)O_(9)钽酸盐陶瓷的纳米力学性能研究
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作者 周星 陈琳 +4 位作者 李晨宇 陈勋磊 张陆洋 徐浩 冯晶 《中国材料进展》 北大核心 2025年第3期235-243,225,共10页
环境障涂层材料广泛应用于航空发动机和高超声速飞行器的陶瓷基复合材料表面,主要起到隔绝高温水蒸气和空气的作用。为确保足够长的服役寿命,环境障涂层材料需具备高韧性、高硬度和较低杨氏模量等特性。采用放电等离子烧结工艺制备了致... 环境障涂层材料广泛应用于航空发动机和高超声速飞行器的陶瓷基复合材料表面,主要起到隔绝高温水蒸气和空气的作用。为确保足够长的服役寿命,环境障涂层材料需具备高韧性、高硬度和较低杨氏模量等特性。采用放电等离子烧结工艺制备了致密的RETa_(3)O_(9)(RE=La,Nd,Sm,Gd,Ho)钽酸盐陶瓷,并系统研究了其纳米力学性能。利用纳米压痕仪对RETa_(3)O_(9)陶瓷的硬度、杨氏模量、断裂韧性、耐磨性和刚度等关键力学性能进行了系统表征,并分析了影响其力学性能的主要因素。研究结果表明,RETa_(3)O_(9)陶瓷的杨氏模量(166.72~196.70 GPa)和硬度(9.52~11.69 GPa)主要受稀土离子半径和致密度的影响。断裂韧性(1.44~1.82 MPa·m^(1/2))与晶粒尺寸密切相关,采用放电等离子烧结工艺制备的RETa_(3)O_(9)陶瓷具有更细小的晶粒尺寸,从而显著提高了断裂韧性。刚度(186064~285730 N·m^(-1))和耐磨性(0.60~0.65)则主要受到材料本身硬度和杨氏模量影响,该陶瓷刚度与硬度呈正相关,耐磨性较高。通过纳米压痕测试评估了RETa_(3)O_(9)陶瓷的综合力学性能,探究了它作为环境障涂层材料使用的可行性,发现SmTa_(3)O_(9)展现出优异的综合力学性能,是极具前景的环境障涂层候选材料。 展开更多
关键词 稀土钽酸盐 纳米压痕 断裂韧性 力学性能 环境障涂层
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钛合金表面电弧离子镀CrN/Cr涂层抗氧化性能研究
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作者 迟百成 卢旭东 +2 位作者 郭策安 车龙 孙慧贤 《沈阳理工大学学报》 2025年第2期55-60,共6页
为提升钛合金的抗氧化性能,延长其在高温环境下的服役寿命,采用电弧离子镀技术在钛合金表面制备CrN/Cr涂层,研究钛合金及CrN/Cr涂层在600、800、900℃下的高温氧化行为。实验结果表明:钛合金经高温氧化后在其表面生成了TiO_(2)和Al_(2)O... 为提升钛合金的抗氧化性能,延长其在高温环境下的服役寿命,采用电弧离子镀技术在钛合金表面制备CrN/Cr涂层,研究钛合金及CrN/Cr涂层在600、800、900℃下的高温氧化行为。实验结果表明:钛合金经高温氧化后在其表面生成了TiO_(2)和Al_(2)O_(3)混合氧化物膜,随温度升高,Al元素沿合金晶界和氧化物颗粒间隙向外扩散能力增强,钛合金表面氧化物含量增多,混合氧化物膜厚度增大;CrN/Cr涂层经高温氧化后,其中的CrN与O_(2)反应生成了Cr_(2)O_(3)氧化膜,对钛合金基体起到保护作用,反应温度越高,氧化越充分,形成的氧化物颗粒更均匀,氧化膜更致密,涂层的抗氧化性能更好。 展开更多
关键词 钛合金 电弧离子镀 CrN/Cr涂层 高温氧化
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锆合金表面Al_(0.2)CrFeNiCu_(1.5)高熵合金涂层的组织与性能研究
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作者 陈志培 任晓娜 葛昌纯 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第2期429-435,共7页
采用超高速激光熔覆技术在锆合金棒上成功制备了Al_(0.2)CrFeNiCu_(1.5)高熵合金涂层,涂层与基体具有良好的冶金结合,没有裂纹和气孔等缺陷。采用扫描电子显微镜对涂层进行了形貌和能谱分析,用显微维氏硬度计和电化学工作站对涂层的硬... 采用超高速激光熔覆技术在锆合金棒上成功制备了Al_(0.2)CrFeNiCu_(1.5)高熵合金涂层,涂层与基体具有良好的冶金结合,没有裂纹和气孔等缺陷。采用扫描电子显微镜对涂层进行了形貌和能谱分析,用显微维氏硬度计和电化学工作站对涂层的硬度和耐腐蚀性能进行了研究。结果表明:涂层底部与基体之间存在元素的相互扩散,热影响区宽约86μm,在其界面处可以观察到垂直生长的柱状晶。涂层组织主要由灰黑色的枝晶区和灰白色的枝晶间区组成。涂层成分均匀,硬度最高可达690 HV,高熵合金特有的固溶强化、晶格畸变和缓慢扩散效应是其具有高硬度的主要原因。涂层的自腐蚀电流密度为6.241×10^(-8) A/cm^(2),极化电阻为1.181×10^(6)Ω/cm^(2),阻抗为2.326×10^(6)Ω/cm^(2),Al_(0.2)CrFeNiCu_(1.5)高熵合金涂层提高了锆合金基体的耐腐蚀性能。 展开更多
关键词 激光熔覆 高熵合金涂层 耐腐蚀性能
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高功率脉冲磁控溅射及复合技术的研究进展
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作者 张蕊 孟靖翔 +2 位作者 王铁钢 王启民 王俊锋 《真空与低温》 2025年第1期1-17,共17页
高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)技术因具备高离化率、能够形成光滑致密的涂层组织、拥有高的涂层-基底结合强度以及表现出优异的力学性能等优势,成为了涂层沉积领域的研究热点。概述了HiPIMS技术的核心优势,并分析了其沉积速率低、涂层应... 高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)技术因具备高离化率、能够形成光滑致密的涂层组织、拥有高的涂层-基底结合强度以及表现出优异的力学性能等优势,成为了涂层沉积领域的研究热点。概述了HiPIMS技术的核心优势,并分析了其沉积速率低、涂层应力高的缺点;介绍了通过波形叠加及同步偏压以及增加辅助装置对HiPIMS技术的改进;综述了与直流磁控溅射(DCMS)、射频磁控溅射(RFMS)、中频磁控溅射(MFMS)和电弧离子镀(AIP)等其他溅射和电弧技术复合来提升涂层沉积效率和性能的最新研究进展,探讨了其在硬质涂层、耐磨材料、功能涂层及器件等领域的应用。最后,对其未来发展进行了展望。 展开更多
关键词 高功率脉冲磁控溅射 高离化率 沉积速率 复合技术 辅助装置
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