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3D打印SiC陶瓷表面的高温自润滑耐磨涂层制备与性能
1
作者 马楚楚 张垚 +8 位作者 李天杨 王有缘 曾鲜 龚小龙 曾飞 孙华君 闫春泽 史玉升 刘凯 《中国表面工程》 北大核心 2025年第3期99-108,共10页
3D打印SiC陶瓷因其轻质高强、耐高温及优异的力学性能,在航空航天、能源加工等领域受到广泛关注。为改善3D打印的SiC陶瓷表面摩擦性能,采用溶胶法结合离心雾化干燥制备三种不同成分的YSZ-Al_(2)O_(3)-CaF_(2)-C热喷涂用复合粉体,利用大... 3D打印SiC陶瓷因其轻质高强、耐高温及优异的力学性能,在航空航天、能源加工等领域受到广泛关注。为改善3D打印的SiC陶瓷表面摩擦性能,采用溶胶法结合离心雾化干燥制备三种不同成分的YSZ-Al_(2)O_(3)-CaF_(2)-C热喷涂用复合粉体,利用大气等离子喷涂技术在陶瓷表面沉积对应的复合涂层(Ca0C0、Ca5C10、Ca10C5),并详细研究复合涂层的微观结构及其在室温和600℃下的摩擦性能和磨损机制。结果表明,三种复合涂层呈典型的层状结构,主要由YSZ、Al_(2)O_(3)和m-ZrO_(2)物相组成,其中Ca10C5和Ca5C10涂层中还有CaF_(2)、C相。未加CaF_(2)、C润滑相的Ca0C0涂层在室温和600℃下的磨损率最低,但具有最大的摩擦因数。加入CaF_(2)和C润滑相的Ca5C10和Ca10C5涂层在室温和600℃下的摩擦因数均大幅减小,体现出较好的自润滑性能。但加入润滑相后,涂层的硬度降低且涂层内部的孔隙缺陷增加,从而伴随磨损率升高。综合来看,Ca10C5涂层具有较低的摩擦因数(室温下0.239、600℃下0.175)和较低的磨损率(室温下1.02×10^(-5)mm^(3)/(N·m)、600℃下0.84×10^(-5)mm^(3)/(N·m)),体现了良好的自润滑和耐磨性能,其磨损机制主要为黏着磨损和磨粒磨损。 展开更多
关键词 碳化硅陶瓷 耐磨 自润滑 等离子喷涂 复合涂层
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C/C复合材料表面超高温陶瓷涂层的快速成型及其烧蚀性能
2
作者 陈意高 姚熹 +2 位作者 王凯杰 王坤杰 张光喜 《材料导报》 北大核心 2025年第12期74-78,共5页
为提高C/C复合材料表面超高温陶瓷涂层的制备效率,通过料浆涂刷法和高温预氧化处理在C/C复合材料表面制备了ZrSi_(2)-ZrC-HfC陶瓷涂层,研究了预氧化处理对涂层微观结构、涂层烧蚀性能的影响。结果表明,与未预氧化涂层相比,高温预氧化处... 为提高C/C复合材料表面超高温陶瓷涂层的制备效率,通过料浆涂刷法和高温预氧化处理在C/C复合材料表面制备了ZrSi_(2)-ZrC-HfC陶瓷涂层,研究了预氧化处理对涂层微观结构、涂层烧蚀性能的影响。结果表明,与未预氧化涂层相比,高温预氧化处理生成的液态SiO_(2)相可填充涂层内部孔隙,通过粘合陶瓷颗粒提升涂层致密度,从而提高涂层的抗冲刷烧蚀性能。在热流密度为3 200 kW/m^(2)的氧乙炔火焰中考核30 s、60 s和90 s,氧化层均保持结构完整;在预氧化处理中生成的SiO_(2)相粘合涂层,防止涂层在烧蚀初期因结合不紧密而脱落;同时在烧蚀过程中生成的SiO_(2)相通过吸热挥发,降低表面温度,为涂层提供热防护。烧蚀90 s后的线烧蚀率和质量烧蚀率分别为0.837μm/s和0.364 mg/s。该方法操作简便,制备效率高,是一种适用于不同结构尺寸C/C复合材料表面不同类型超高温陶瓷涂层的制备技术。 展开更多
关键词 超高温陶瓷涂层 C/C复合材料 快速制备 预氧化 料浆涂刷法
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C/C复合材料表面陶瓷涂层研究进展
3
作者 王硕博 刘可立 +6 位作者 宋运泽 王兵 杨超 董健 柳彦博 刘玲 王琴 《推进技术》 北大核心 2025年第2期1-15,共15页
在C/C复合材料表面制备抗氧化烧蚀的陶瓷涂层,将超高温、高冲刷、含氧的服役环境与基体隔离开来,是延长其在极端环境下使用寿命的有效方法之一。表面涂层技术种类丰富,工艺简单,耗时短,制备成本相对较低,既能赋予基体抗氧化和耐烧蚀性能... 在C/C复合材料表面制备抗氧化烧蚀的陶瓷涂层,将超高温、高冲刷、含氧的服役环境与基体隔离开来,是延长其在极端环境下使用寿命的有效方法之一。表面涂层技术种类丰富,工艺简单,耗时短,制备成本相对较低,既能赋予基体抗氧化和耐烧蚀性能,又不会显著影响基体的高温力学性能,有力地促进了C/C复合材料在航空航天领域的应用。本文从涂层的结构和成分出发,对现有涂层体系进行了梳理,再结合涂层的化学组成特点,系统综述了表面陶瓷涂层领域的最新研究进展,并对多种纳米结构增强涂层策略进行分析,最后展望了表面涂层技术面临的新挑战和发展方向。 展开更多
关键词 热防护 C/C复合材料 陶瓷涂层 表面涂层技术 抗氧化 耐高温 综述
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激光熔覆Ni基合金复合涂层组织性能的研究进展
4
作者 杨杰 张哲 +5 位作者 魏鑫 吴涛 耿在明 吴一栋 张磊 陈小明 《材料导报》 北大核心 2025年第S1期507-511,共5页
激光熔覆Ni基合金复合涂层的研究近年来取得显著进展,主要集中在涂层的组织性能及其应用领域。Ni基合金因优异的耐腐蚀性和耐高温性能,广泛应用于航空航天、能源和化工等行业。在激光熔覆过程中,能够通过调节激光功率、扫描速度、送粉... 激光熔覆Ni基合金复合涂层的研究近年来取得显著进展,主要集中在涂层的组织性能及其应用领域。Ni基合金因优异的耐腐蚀性和耐高温性能,广泛应用于航空航天、能源和化工等行业。在激光熔覆过程中,能够通过调节激光功率、扫描速度、送粉速率和搭接率等工艺参数,精确控制涂层的微观组织和宏观性能。其次,合金元素和陶瓷颗粒也直接影响涂层的表面质量。本文综述了微量元素、陶瓷颗粒和激光熔覆的工艺因素对Ni基涂层的影响,还总结了辅助工艺对涂层的作用,并提出今后的发展方向。 展开更多
关键词 激光熔覆 NI基复合涂层 陶瓷颗粒 微量元素 工艺参数
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CeO_(2)含量对激光熔覆Ni基-TiC复合涂层组织和性能的影响
5
作者 王立珺 师文庆 +3 位作者 梁飞龙 江龙威 林一鸣 张冰青 《稀有金属与硬质合金》 北大核心 2025年第4期81-91,共11页
为了提高船舶轴类零件常用钢45钢的耐磨损和耐腐蚀性能,提高其在恶劣环境下的使用寿命,利用激光熔覆技术在45钢基体表面成功制备了不同CeO_(2)含量的Ni基-TiC复合涂层。通过SEM、EDS、XRD、显微硬度计、摩擦磨损仪及电化学工作站研究了C... 为了提高船舶轴类零件常用钢45钢的耐磨损和耐腐蚀性能,提高其在恶劣环境下的使用寿命,利用激光熔覆技术在45钢基体表面成功制备了不同CeO_(2)含量的Ni基-TiC复合涂层。通过SEM、EDS、XRD、显微硬度计、摩擦磨损仪及电化学工作站研究了CeO_(2)含量对涂层微观组织和性能的影响。结果表明:不含稀土的涂层物相主要为γ-(Fe, Ni)固溶体和TiC、Fe_(3)C、Cr_(7)C_(3)碳化物,当添加CeO_(2)后,涂层中出现了CeNiSi_(2)、Ce_(2)Ni_(22)C_(3)等新相。添加适量CeO_(2)有助于细化涂层晶粒,使其组织更均匀,进而提升涂层的显微硬度和耐磨性,同时减少腐蚀倾向,使其在3.5%NaCl溶液中表现出更好的耐腐蚀性能。但加入过多的CeO_(2)会使涂层中碳化物分解,导致涂层的显微硬度和耐磨性降低,同时涂层因形成Ce-Ti-O等夹杂物易发生点蚀,耐腐蚀性能降低。本研究可为恶劣海洋环境下船舶关键零件复合涂层的稀土改性提供理论依据。 展开更多
关键词 Ni基-TiC复合涂层 CeO_(2)含量 激光熔覆 45钢 硬度 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
6
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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陶瓷基高温自润滑复合涂层的制备及摩擦学性能研究进展 被引量：4
7
作者 刘庆帅 刘秀波 +3 位作者 刘一帆 张林 孟元 刘怀菲 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期61-74,共14页
摩擦磨损大多数情况下不利于机械设备,我国作为机械制造大国,降低摩擦磨损对工业进步及可持续发展有重大意义。陶瓷基高温自润滑复合涂层作为工业应用中常见体系之一,主要以硬质陶瓷为基体,并掺杂润滑材料作为第二相组成,使其一方面继... 摩擦磨损大多数情况下不利于机械设备,我国作为机械制造大国,降低摩擦磨损对工业进步及可持续发展有重大意义。陶瓷基高温自润滑复合涂层作为工业应用中常见体系之一,主要以硬质陶瓷为基体,并掺杂润滑材料作为第二相组成,使其一方面继承陶瓷相优异的高温稳定性及强度,另一方面提高在常见摩擦环境下的润滑性能,因此被广泛应用于船舶、航空航天、生物科技、高速列车等领域,受到研究人员的广泛关注与探索。本文以陶瓷基高温自润滑复合涂层为中心,首先阐述复合涂层及固体润滑材料的基本分类;其次综述不同制备方法的最新研究进展,重点关注工艺参数对制备陶瓷基高温自润滑涂层性能的影响及改善方法;然后归纳改善陶瓷基高温自润滑复合涂层表面摩擦学性能的关键因素,探讨了提升减摩耐磨性能的可行性和研究潜力;最后总结目前陶瓷基高温自润滑复合涂层存在的问题,主要有以下2点:(1)对复合涂层的物相分析仍以解释现象为主,没有完整的理论基础;(2)对不同制备工艺下复合涂层结构和摩擦学性能的改善手段较单一。因此提出相应的解决办法以及未来可能的发展方向:(1)研究陶瓷基体和不同润滑相、附加组元、高温环境的协同作用机理,建立系统的理论基础;(2)针对不同制备工艺的成型机理,重点研究工艺参数的协同作用对复合涂层微观结构形成的影响,扩展制备工艺的改善方法。 展开更多
关键词 陶瓷基高温耐磨复合涂层 固体润滑 制备工艺 摩擦学性能
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纤维增强陶瓷基复合材料热结构可重复使用分析、设计和评价中的关键力学问题
8
作者 杨正茂 《力学学报》 北大核心 2025年第6期1382-1396,共15页
新一代空天往返飞行器在全寿命周期内经历多次飞行-再入过程,在此过程中经受严苛的气动热/力/振动等多物理耦合载荷作用,在此类极端瞬态热力耦合载荷作用下纤维增强陶瓷基复合材料(ceramic matrix composites,CMC)热结构的力学行为及损... 新一代空天往返飞行器在全寿命周期内经历多次飞行-再入过程,在此过程中经受严苛的气动热/力/振动等多物理耦合载荷作用,在此类极端瞬态热力耦合载荷作用下纤维增强陶瓷基复合材料(ceramic matrix composites,CMC)热结构的力学行为及损伤失效机制亟需明晰.本文从多物理场耦合视角揭示了CMC热结构在循环服役环境中的损伤演化机理,辨识出瞬态热机械载荷是材料结构在重复使用条件下性能退化的主控因素之一,构建了一套完整的高温瞬态大温度温度梯度下热机械诱导裂纹的预测与分析框架.通过建立热传导-力学响应耦合模型,实现了材料内部温度场、应力场及裂纹能量释放率(ERR)时空演化的定量表征.研究表明,瞬态热载荷导致的非均匀温度梯度是诱发亚表层应力状态反转(拉压转换)的核心诱因,其与材料微结构相互作用使得最大ERR出现于迎风面侧的亚表面区域,且弯曲约束条件可使ERR峰值提升至无约束工况的2倍.基于参数化分析,提出了以低ERR为指标的可重复设计准则,明确了梯度模量化、高导热、低热膨胀和薄壁化为CMC热结构的优化方向.通过自主搭建的1500°C/1.5 kN级力热联合试验平台,验证了C/SiC机翼前缘热结构在10次以上的循环加载后仍保持结构完整性,无损检测未发现界面脱黏或基体裂纹.本研究为可重复使用CMC热结构的材料/结构协同优化设计和损伤容限设计提供了理论-实验协同的创新方法论,对突破高超声速飞行器热防护系统设计瓶颈具有重要工程意义. 展开更多
关键词 可重复使用高超声速飞行器 陶瓷基复合材料 能量释放率 大温度梯度 高温瞬态效应
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不同电流密度下电沉积金刚石增强镍基复合涂层的微观结构与耐磨性能 被引量：1
9
作者 陈志翔 赵远涛 +5 位作者 田冉 刘沈强 潘正阳 李文戈 尹莉 刘彦伯 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期90-96,共7页
采用电沉积技术在1,2,5,10 A·dm^(-2)电流密度下制备金刚石增强镍基复合涂层,研究了复合涂层的微观结构和耐磨性能;通过COMSOL软件对阴极表面镍晶粒生长情况进行仿真,分析了不同电流密度下金刚石颗粒对复合涂层微观结构的优化作用... 采用电沉积技术在1,2,5,10 A·dm^(-2)电流密度下制备金刚石增强镍基复合涂层,研究了复合涂层的微观结构和耐磨性能;通过COMSOL软件对阴极表面镍晶粒生长情况进行仿真,分析了不同电流密度下金刚石颗粒对复合涂层微观结构的优化作用。结果表明:在1,2 A·dm^(-2)电流密度下复合涂层的结构致密均匀,金刚石含量较多,随着电流密度的增大,金刚石含量减少,涂层表面出现金字塔结构;复合涂层呈现出明显的[200]丝织构,随着电流密度的减小,织构强度降低,晶粒尺寸减小。小电流密度下更多金刚石颗粒的沉积阻碍了其底部镍晶粒的生长,且金刚石颗粒周边较高的电流密度使得金刚石对镍晶粒的细化作用加强。在干摩擦的条件下,随着电流密度的增大,复合涂层的稳定摩擦因数和磨痕尺寸增大,磨粒磨损程度增大,耐磨性能降低;当电流密度为1 A·dm^(-2)时,复合涂层的稳定摩擦因数最小,磨痕深度和宽度最小,耐磨性能最好。 展开更多
关键词 金刚石增强镍基复合涂层 电沉积 微观结构 耐磨性能
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Ti6Al4V合金激光熔覆镍基高温自润滑耐磨复合涂层研究 被引量：10
10
作者 范红梅 刘海青 +3 位作者 孟祥军 刘秀波 石皋莲 吴少华 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第24期102-105,共4页
为提高Ti6A14V合金的摩擦学性能，以金属陶瓷NiCr-Cr3C2和自润滑颗粒CaF2复合合金粉末为涂覆材料，采用激光熔覆技术在Ti6A14V表面制备出以TiC为增强相、CaFz为自润滑相、NiCr／TiC共晶为增韧相的高温耐磨自润滑复合涂层。采用X射线衍... 为提高Ti6A14V合金的摩擦学性能，以金属陶瓷NiCr-Cr3C2和自润滑颗粒CaF2复合合金粉末为涂覆材料，采用激光熔覆技术在Ti6A14V表面制备出以TiC为增强相、CaFz为自润滑相、NiCr／TiC共晶为增韧相的高温耐磨自润滑复合涂层。采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）分析了涂层的物相组成及显微组织，测试了涂层沿层深方向的硬度分布，分别在室温、300℃和600℃时测试了复合涂层和Ti6A14V合金基体的干滑动磨损性能。结果表明：团絮状NiCr／TiC共晶和球状CaF2分布在TiC基体中，涂层的平均硬度约1150HVo。，为基体的3～4倍。从室温到600℃，激光熔覆镍基高温自润滑耐磨复合涂层的摩擦系数和磨损率均比Ti6A14V合金基体显著降低，该复合涂层具有较好的高温自润滑耐磨性能。 展开更多
关键词 激光熔覆 固体润滑高温耐磨复合涂层
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H13钢表面激光熔覆NbC/Ni60复合涂层组织及高温耐磨损性能 被引量：5
11
作者 常倾城 任利兵 +2 位作者 刘英 谢咏馨 李卫 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期108-114,共7页
目的研究NbC颗粒的加入量对H13钢表面激光熔覆NbC/Ni60复合涂层的组织、硬度和耐磨性的影响。方法将Ni60合金粉末与NbC碳化物粉末球磨混合,采用激光熔覆技术,在H13钢基体表面制备不同NbC含量(质量分数分别为0%、10%、20%、30%)增强的NbC... 目的研究NbC颗粒的加入量对H13钢表面激光熔覆NbC/Ni60复合涂层的组织、硬度和耐磨性的影响。方法将Ni60合金粉末与NbC碳化物粉末球磨混合,采用激光熔覆技术,在H13钢基体表面制备不同NbC含量(质量分数分别为0%、10%、20%、30%)增强的NbC/Ni60合金复合涂层。采用电子扫描显微镜(SEM)、X射线衍射仪对复合涂层的微观组织和物相进行分析。借助显微硬度计,研究复合涂层的截面显微硬度分布规律。采用高温摩擦磨损试验机测试复合涂层在真空400℃下的摩擦磨损性能。结果在激光熔覆NbC/Ni60复合涂层中,物相主要由γ-(Ni,Fe)固溶体、Ni_(2)Si、CrB、Cr23C6、NbC组成;熔覆层以胞晶和枝晶为主,NbC含量对复合熔覆层组织及形态具有显著影响,加入少量NbC可使熔覆层组织细化;在NbC的质量分数为20%时,大量弥散的NbC颗粒在枝晶间呈聚集趋势;在NbC的质量分数为30%时,熔覆层中NbC相呈现块状、花瓣状形貌。NbC/Ni60复合涂层的硬度显著高于H13钢基体,随着NbC含量的增加,NbC/Ni60复合熔覆层的显微硬度逐渐升高,NbC的质量分数为30%的NbC/Ni60复合熔覆层的平均硬度高达848HV。在真空400℃、压力100 N、转速100 r/min、时间7200 s磨损工况下,NbC质量分数为20%的NbC/Ni60复合涂层的磨损量最小,因此其高温耐磨性最好。NbC质量分数为10%的NbC/Ni60复合涂层的摩擦因数最小。随着NbC含量的增加,复合涂层的摩擦因数反而升高。结论NbC/Ni60复合涂层与H13钢基体具有很好的冶金结合,显著提高了高温耐磨性能;NbC颗粒硬质相具有较好的增强作用,能够明显提高NbC/Ni60复合涂层的硬度和耐磨性;粗大NbC相不利于复合涂层耐磨性的进一步提高。NbC/Ni60复合涂层的磨损机制主要为磨粒磨损、疲劳剥落磨损。 展开更多
关键词 激光熔覆 NbC/Ni60复合涂层 微观组织 显微硬度 高温耐磨性能
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等离子熔覆铁基金属陶瓷复合涂层的耐磨性能
12
作者 张虹 刘均波 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第10期61-64,共4页
采用等离子熔覆技术，在调质C级钢表面原位生成铁基金属陶瓷复合材料涂层。利用SEM，XRD和EDS等分析了涂层的显微组织：在室温干滑动磨损及高温滑动磨损条件下测试了涂层的耐磨性，并讨论了磨损机理：结果表明，涂层由Cr7C3增强相和γ-F... 采用等离子熔覆技术，在调质C级钢表面原位生成铁基金属陶瓷复合材料涂层。利用SEM，XRD和EDS等分析了涂层的显微组织：在室温干滑动磨损及高温滑动磨损条件下测试了涂层的耐磨性，并讨论了磨损机理：结果表明，涂层由Cr7C3增强相和γ-Fe固溶体与少量CrC3构成的共晶组成；涂层组织细密，无大的显微孔洞及裂纹。由于占涂层体积分数较高的耐磨增强相Cr7C3的存在，使涂层在室温磨损试验条件下随载荷增加而磨损质量损失增加极为缓慢，对载荷变化不敏感；400～600℃高温滑动磨损条件下，试验温度越高，涂层的耐磨优势越明显。涂层在室温和高温干滑动磨损条件下磨损表面都比较光滑，均具有优良的耐磨性能。 展开更多
关键词 等离子熔覆 金属陶瓷复合涂层 显微组织 耐磨性
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陶瓷基复合材料可磨耗环境障涂层制备及性能
13
作者 袁世峰 郭婧 +3 位作者 郭孟秋 赵春玲 崔永静 焦健 《航空材料学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期82-94,共13页
随着碳化硅陶瓷基复材制备的涡轮外环的逐步应用,与其匹配的可磨耗涂层技术需求迫切。本工作采用大气等离子喷涂技术,制备4层结构的BSAS(Ba_(0.75)Sr_(0.25)Al_2Si_2O_8)-聚酯基可磨耗环境障涂层(A/EBCs),探究工艺参数对可磨耗面层孔隙... 随着碳化硅陶瓷基复材制备的涡轮外环的逐步应用,与其匹配的可磨耗涂层技术需求迫切。本工作采用大气等离子喷涂技术,制备4层结构的BSAS(Ba_(0.75)Sr_(0.25)Al_2Si_2O_8)-聚酯基可磨耗环境障涂层(A/EBCs),探究工艺参数对可磨耗面层孔隙率的影响规律以及涂层在1300℃下的相结构和组织演变。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、透射电镜(TEM)对涂层相结构、微观组织及成分进行分析表征。结果表明:BSAS-聚酯基可磨耗面层的孔隙率为26.4%~36.8%,BSAS-聚酯粒子温度敏感的参量是主气(氩气)流量、辅气(氢气)流量和喷涂距离,速度敏感的参量是主气(氩气)流量;其中主气(氩气)流量同时对BSAS-聚酯的粒子温度和速度具有反向影响作用。该可磨耗面层在1300℃高温氧化300 h保持单斜相结构,组织和成分稳定,局部析出球状非晶氧化硅颗粒。采用高温高速刮削实验对涂层可磨耗性能进行评价,涂层表面发现纳米高温合金微粒黏附,叶片高度磨损比(IDR)为20%,达到可磨耗封严涂层使用要求。 展开更多
关键词 可磨耗环境障涂层 等离子喷涂 碳化硅陶瓷基复合材料 BSAS 高温性能
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高温树脂基复合材料防护用轻质陶瓷涂层的制备 被引量：6
14
作者 张艳良 郭面焕 +1 位作者 刘爱国 赵敏海 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期5-8,共4页
研究了采用Ni-3%Al粉末和纯铝、纯锌作为打底材料在碳纤维增强聚酰亚胺复合材料(PMC)基体上制备Al2O3轻质陶瓷防护涂层的可行性,测试了涂层的剪切结合强度和耐热循环性能。结果表明,等离子喷涂Ni-3%Al粉末会对PMC基体造成破坏,不适合于... 研究了采用Ni-3%Al粉末和纯铝、纯锌作为打底材料在碳纤维增强聚酰亚胺复合材料(PMC)基体上制备Al2O3轻质陶瓷防护涂层的可行性,测试了涂层的剪切结合强度和耐热循环性能。结果表明,等离子喷涂Ni-3%Al粉末会对PMC基体造成破坏,不适合于作为PMC基体上的打底材料。电弧喷铝也会对基体造成一定程度的破坏,结合强度和耐热循环性能较低。采用低电压、小电流电弧喷锌,可以获得和基体结合良好打底涂层,涂层剪切结合强度达10.45MPa。在其上制备的Al2O3陶瓷防护涂层耐热循环性能良好。 展开更多
关键词 高温树脂基复合材料 陶瓷涂层 喷涂 打底涂层
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金属基高温耐磨陶瓷涂层的制备与研究 被引量：7
15
作者 刘峰 于明涛 万隆 《中国陶瓷》 CAS CSCD 北大核心 2008年第3期58-60,57,共4页
针对燃煤火力发电厂锅炉管道的磨损问题,采用改性无机溶胶为粘结剂,高硬度无机颗粒材料为骨料,无机纤维作为增强材料,辅以其他多种陶瓷材料作为填料,研制了一种常温下涂刷、固化,并可以在700℃以下温度中长期稳定使用的环保型金属基陶... 针对燃煤火力发电厂锅炉管道的磨损问题,采用改性无机溶胶为粘结剂,高硬度无机颗粒材料为骨料,无机纤维作为增强材料,辅以其他多种陶瓷材料作为填料,研制了一种常温下涂刷、固化,并可以在700℃以下温度中长期稳定使用的环保型金属基陶瓷高温耐磨涂料。实验对涂料的主要性能进行了测试,并对涂料中的各因素对涂层性能的影响进行了研究和机理分析。 展开更多
关键词 金属基 高温耐磨 骨料 陶瓷涂层
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可计及温度与层状结构影响的超高温陶瓷基复合材料涂层残余热应力理论表征模型 被引量：3
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作者 王如转 罗春希 +3 位作者 李定玉 邢安 贾碧 李卫国 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期43-48,共6页
目的创建可计及温度与层状结构共同影响的超高温陶瓷基复合材料涂层与基体层因热不匹配导致的残余热应力的理论表征模型。方法基于经典的层合板理论与超高温陶瓷基复合材料热物理性能参数对温度的敏感性研究,引入温度和层状结构对涂层... 目的创建可计及温度与层状结构共同影响的超高温陶瓷基复合材料涂层与基体层因热不匹配导致的残余热应力的理论表征模型。方法基于经典的层合板理论与超高温陶瓷基复合材料热物理性能参数对温度的敏感性研究,引入温度和层状结构对涂层与基体层所受残余热应力的影响,形成各层残余热应力温度相关性的理论表征方法,并以ZrB_2-SiC复合材料涂层为例,利用该理论方法系统地研究了各种控制机制对残余热应力的影响及其随温度的演化规律。结果超高温陶瓷基复合材料涂层与基体层所受的残余热应力随着温度的变化而变化,涂层热膨胀系数与基体层热膨胀系数差别越大,变化幅度越大。当涂层材料热膨胀系数大于基体层材料热膨胀系数时,涂层材料遭受残余拉应力,基体层材料遭受残余压应力;随着涂层厚度的增加,涂层所受拉应力减小,而基体层所受压应力增大;当涂层材料热膨胀系数小于基体层材料热膨胀系数时,涂层材料遭受残余压应力,基体层材料遭受残余拉应力;随着涂层厚度的增加,涂层所受压应力减小,而基体层所受拉应力增大。低温下,各层所受残余热应力对层厚与每层材料组成的变化比较敏感,随着温度的升高,敏感性降低。结论对于涂层材料,应设计涂层材料的热膨胀系数小于基体层材料的热膨胀系数,使涂层遭受残余压应力,这不仅能够降低材料表面产生裂纹的危险,同时可以抑制表面已有缺陷的扩展。同时应当设计相对较小的涂层厚度,以增大涂层所受的残余压应力,降低基体层所受的残余拉应力,有效提高整体材料在不同温度下的强度性能。 展开更多
关键词 超高温陶瓷基复合材料涂层 残余热应力 热不匹配 温度 层状结构 理论模型
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C/C复合材料ZrB_(2)基超高温陶瓷涂层的研究进展 被引量：2
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作者 刘子京 樊坤阳 +3 位作者 黄淙 姜文煌 万维财 李玉和 《材料科学与工艺》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期69-81,共13页
ZrB_(2)基超高温陶瓷因其优异的高温抗氧化和烧蚀等性能,成为C/C复合材料理想的热防护涂层材料。本文从以下几个方面对C/C复合材料表面用ZrB_(2)基超高温陶瓷涂层的研究现状进行了综述:介绍了ZrB_(2)基超高温陶瓷涂层体系的主要制备技术... ZrB_(2)基超高温陶瓷因其优异的高温抗氧化和烧蚀等性能,成为C/C复合材料理想的热防护涂层材料。本文从以下几个方面对C/C复合材料表面用ZrB_(2)基超高温陶瓷涂层的研究现状进行了综述:介绍了ZrB_(2)基超高温陶瓷涂层体系的主要制备技术,并对比了其制备的涂层抗氧化性和抗烧蚀性,总结了各制备方法的优点与不足;从单元、双元、三元材料掺杂改性的角度,详述了ZrB_(2)基复合涂层常见的材料体系,总结了其改性思路;介绍了ZrB_(2)基涂层在多层结构设计与开发方面的研究现状。最后简要展望了ZrB_(2)基超高温陶瓷涂层未来的研究方向。 展开更多
关键词 C/C复合材料 超高温陶瓷涂层 ZrB_(2) 抗氧化 多层涂层
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耐磨性金属基陶瓷涂层的制备及其高温抗氧化性能 被引量：5
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作者 卞达 黄国栋 +3 位作者 赵治安 赵永武 王永光 杨大林 《陕西师范大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2013年第6期46-49,共4页
以磷酸二氢铝黏结剂与陶瓷骨料（氧化铝,硅酸锆,氧化锆）结合,制备出高温抗氧化耐磨损的金属基陶瓷涂层.对影响涂层耐磨性能的因素进行了研究,实验得到最优的耐磨金属基陶瓷涂层工艺：硅酸锆微粉和骨料添加量分别为陶瓷涂层总质量的21％... 以磷酸二氢铝黏结剂与陶瓷骨料（氧化铝,硅酸锆,氧化锆）结合,制备出高温抗氧化耐磨损的金属基陶瓷涂层.对影响涂层耐磨性能的因素进行了研究,实验得到最优的耐磨金属基陶瓷涂层工艺：硅酸锆微粉和骨料添加量分别为陶瓷涂层总质量的21％和35％,无机黏结剂中Al/P比在1.3：3～1.4：3之间,骨料粒度中粗颗粒所占质量比为40％.对最佳工艺下的金属基陶瓷涂层进行抗氧化性能研究,涂覆金属基陶瓷涂层的金属的氧化增量比未涂覆的金属的氧化增量降低74 ％,具有很强的抗氧化性能. 展开更多
关键词 金属基 陶瓷涂层 高温抗氧化 耐磨性
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基于激光熔覆SiC/Ni复合涂层的耐磨性 被引量：20
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作者 马世榜 苏彬彬 +3 位作者 王旭 夏振伟 刘敬 徐杨 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期77-82,共6页
采用预置粉末法,在Q235钢表面进行激光熔覆镍基SiC陶瓷涂层的实验研究。使用往复式磨损试验机对不同涂层材料的熔覆层进行干摩擦磨损实验,利用金相显微镜(OM),扫描电镜(SEM)观察和分析熔覆层的显微组织与磨损形貌。结果表明:在重载干滑... 采用预置粉末法,在Q235钢表面进行激光熔覆镍基SiC陶瓷涂层的实验研究。使用往复式磨损试验机对不同涂层材料的熔覆层进行干摩擦磨损实验,利用金相显微镜(OM),扫描电镜(SEM)观察和分析熔覆层的显微组织与磨损形貌。结果表明:在重载干滑动摩擦条件下,Ni基SiC复合涂层耐磨性得到显著提高;当复合粉末SiC含量为25%(质量分数)时,熔覆层耐磨性最佳;熔覆层的磨损机制以磨粒磨损为主,同时伴有黏着磨损特征,且随着SiC含量的增加,黏着磨损的特征愈加明显。 展开更多
关键词 激光熔覆 SiC/Ni基复合涂层 耐磨性 强化机理
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金属基体激光熔覆陶瓷基复合涂层的裂纹成因及控制方法 被引量：18
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作者 刘海青 刘秀波 +4 位作者 孟祥军 郑晨 孙承峰 王明娣 齐龙浩 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期60-63,共4页
参考了较多国内外有关文献,较为系统地分析了金属基体激光熔覆陶瓷基复合涂层裂纹的形成机理,总结出降低裂纹倾向的方法:选择合适的激光熔覆参数;激光熔覆时对金属基体进行预热或后热处理;采用添加中间过渡层或梯度涂层的方法;在金属基... 参考了较多国内外有关文献,较为系统地分析了金属基体激光熔覆陶瓷基复合涂层裂纹的形成机理,总结出降低裂纹倾向的方法:选择合适的激光熔覆参数;激光熔覆时对金属基体进行预热或后热处理;采用添加中间过渡层或梯度涂层的方法;在金属基体激光熔覆陶瓷基复合材料中添加增韧、增塑元素。这些方法为控制金属基体激光熔覆陶瓷基复合涂层的裂纹形成提供了有益参考。 展开更多
关键词 激光熔覆 金属基体 陶瓷基复合涂层 裂纹 控制
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