等离子喷涂-物理气相沉积热障涂层的表征技术研究进展 被引量：13

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作者 李荣久 邓畅光 +2 位作者 胡永俊 邓子谦 毛杰 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期124-140,共17页

等离子喷涂-物理气相沉积技术(PS-PVD)是一门新型的热障涂层制备技术。概述了PS-PVD的技术优势,包括高的沉积效率、制备不同结构涂层的灵活性和优良的复杂结构工件适用性等。基于此,简单介绍了不同表征手段的测试原理与过程,重点总结了... 等离子喷涂-物理气相沉积技术(PS-PVD)是一门新型的热障涂层制备技术。概述了PS-PVD的技术优势,包括高的沉积效率、制备不同结构涂层的灵活性和优良的复杂结构工件适用性等。基于此,简单介绍了不同表征手段的测试原理与过程,重点总结了近年来应用于PS-PVD涂层表征手段的研究进展。包括组织结构相的表征手段:X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、电子背散射衍射、工业用计算机断层成像技术等;热防护性能的表征手段:隔热性能、静态/循环氧化、抗热震性能、热腐蚀性能测试等;力学性能的表征手段:拉伸性能实验、三点/四点弯曲实验、粒子冲蚀性实验以及纳米压痕实验等;并详细介绍了交流阻抗谱这一电化学无损检测手段。最后,对不同表征手段的准确性、便捷性、客观性等特性进行了总结,根据不同技术的优缺点提出了相应的评价与建议。展望了未来PS-PVD表征手段的三个需要发展的方向:便捷的非接触式诊断方法、高精度的涂层微区结构与性能表征和高效的仿真模拟技术应用。 展开更多

关键词 热障涂层 等离子喷涂-物理气相沉积 表征手段 交流阻抗谱

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镀铝表面改性7YSZ纳米热障涂层热震性能分析 被引量：7

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作者 张小锋 周克崧 +3 位作者 刘敏 邓春明 邓畅光 陈焕涛 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期973-979,共7页

为提高7YSZ纳米热障涂层的热震性能,实验中采用超音速火焰喷涂(HVOF)在涡轮叶片模拟工件上制备了粘结层NiCrCrAlYTa,再使用大气等离子喷涂(APS)在粘结层上制备了7YSZ纳米陶瓷层。采用磁控溅射在7YSZ热障涂层样品表面镀铝,并在不同压力下... 为提高7YSZ纳米热障涂层的热震性能,实验中采用超音速火焰喷涂(HVOF)在涡轮叶片模拟工件上制备了粘结层NiCrCrAlYTa,再使用大气等离子喷涂(APS)在粘结层上制备了7YSZ纳米陶瓷层。采用磁控溅射在7YSZ热障涂层样品表面镀铝,并在不同压力下(200、250、300 Pa)对镀铝样品进行热处理表面改性。对喷涂态样品和镀铝改性后样品进行水淬热震实验,1050℃保温10 min+水冷5 min为一个热循环,观察热障涂层镀铝改性前后样品在水淬热循环过程中形貌和结构演变。实验结果表明,镀铝改性后样品表面存在铝薄膜蒸发、凝固后形成的疏松纳米Al晶粒表层以及由Al和ZrO_2原位反应形成的致密α-Al_2O_3底层。在镀铝样品热处理过程中,随着压力升高,疏松层致密度逐渐增加。不同热处理压力下镀铝表面改性后样品经过73次水淬热循环后剥落面积均小于喷涂态样品,显示出良好的抗热震性。 展开更多

关键词 热障涂层 7YSZ 热震性能 镀铝改性

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表面粗糙度对PS-PVD YSZ陶瓷层性能的影响 被引量：7

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作者 毛杰 马景涛 +4 位作者 邓畅光 邓春明 宋进兵 刘敏 宋鹏 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期144-150,共7页

采用PS-PVD工艺在预制有NiCoCrAlYTa黏结层的K417G高温合金上制备YSZ陶瓷层;采用万能拉伸试验机、粒子冲刷仪、静态氧化炉等设备测试PS-PVD YSZ陶瓷涂层的结合强度、抗粒子冲刷和抗高温氧化性能;采用SEM和EDS分析涂层表面、截面形貌和... 采用PS-PVD工艺在预制有NiCoCrAlYTa黏结层的K417G高温合金上制备YSZ陶瓷层;采用万能拉伸试验机、粒子冲刷仪、静态氧化炉等设备测试PS-PVD YSZ陶瓷涂层的结合强度、抗粒子冲刷和抗高温氧化性能;采用SEM和EDS分析涂层表面、截面形貌和元素分布等。结果表明:表面粗糙度对YSZ陶瓷层拉伸结合强度、抗粒子冲刷和抗高温氧化性能的影响很大。随着粗糙度的增大,结合强度先增大而后减小。Ra=0.40μm表面上沉积的YSZ涂层,其结合强度最高,达到23.5 MPa。拉伸断裂发生在涂层内部,并距离黏结层40~70μm的位置。随着表面粗糙度的增大,冲刷速率先减小而后增大,Ra=0.40μm涂层的抗粒子冲刷性能最好,冲刷速率仅为2.8×10^-3 g/g,表面起伏小和孔隙率低是涂层具有良好抗粒子冲刷性能的重要原因。不同表面粗糙度制备的YSZ涂层均能生成致密连续的热生长氧化物(TGO)层。粗糙度大则生长的TGO起伏大,更容易导致局部增厚和应力集中而失效。 展开更多

关键词 等离子喷涂-物理气相沉积 YSZ陶瓷层 表面粗糙度 结合强度 粒子冲刷 高温氧化

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CrAlSiN涂层与不同材料配副时的摩擦学特性 被引量：9

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作者 韦春贝 唐明 +3 位作者 林松盛 代明江 侯惠君 李洪 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期181-187,共7页

目的研究CrAlSiN涂层分别与304不锈钢、TC4钛合金、Al_2O_3陶瓷和GCr15钢四种不同材料配副时的摩擦学特性。方法采用阴极电弧离子镀技术在M35高速钢上制备了CrAlSiN涂层,采用扫描电镜(SEM)、显微硬度计、划痕仪、球-盘式摩擦磨损试验仪... 目的研究CrAlSiN涂层分别与304不锈钢、TC4钛合金、Al_2O_3陶瓷和GCr15钢四种不同材料配副时的摩擦学特性。方法采用阴极电弧离子镀技术在M35高速钢上制备了CrAlSiN涂层,采用扫描电镜(SEM)、显微硬度计、划痕仪、球-盘式摩擦磨损试验仪和3D轮廓仪分别测试了涂层的结构和性能。结果 CrAlSiN涂层与304不锈钢、TC4钛合金和GCr15钢配副时的磨损形式为粘着磨损和磨粒磨损,其中与亲和性高的304不锈钢、TC4钛合金粘着磨损严重。CrAlSiN涂层与不锈钢对磨时,摩擦系数最高,达到0.71;与GCr15钢对磨时,摩擦系数最低,但摩擦系数波动大;与钛合金对磨时,摩擦系数介于两者之间。CrAlSiN涂层与亲和性较差的Al_2O_3陶瓷之间的磨损形式为磨粒磨损,随着磨损的进行,摩擦系数逐渐降低。结论 CrAlSiN涂层与亲和性较高的材料对磨时,磨损形式为粘着磨损和磨粒磨损,与亲和性较差的Al_2O_3对磨时为磨粒磨损。 展开更多

关键词 CrAlSiN涂层 304不锈钢 TC4钛合金 GCR15钢 AL2O3陶瓷 摩擦磨损特性

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大气等离子喷涂环境障涂层镀Al表面改性 被引量：6

5

作者 张小锋 周克崧 +5 位作者 刘敏 李洪 阳海棠 牛少鹏 邓春明 邓畅光 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2018年第12期978-984,993,共8页

陶瓷基复合材料(CMC)由于具有较低的密度(高温合金的1/3～1/4)、较高的服役温度(比高温合金高200～240℃)以及良好的结构强度(高温合金的2倍),已成为未来大推重比航空发动机热端部件的首选材料。发动机服役过程中,热端部件完全暴露于空... 陶瓷基复合材料(CMC)由于具有较低的密度(高温合金的1/3～1/4)、较高的服役温度(比高温合金高200～240℃)以及良好的结构强度(高温合金的2倍),已成为未来大推重比航空发动机热端部件的首选材料。发动机服役过程中,热端部件完全暴露于空气气氛中,服役环境恶劣,以Si C/Si C为代表的CMC部件直接面临着腐蚀、烧蚀、冲刷等问题,因此急需开展一类高性能CMC热防护涂层即环境障涂层(EBCs)的研究。通过大气等离子喷涂在SiC/SiC CMC基体表面制备硅/莫来石/硅酸镱(Yb2SiO5)三层结构EBCs。为提高EBCs服役性能,对涂层样品进行镀Al表面改性即采用磁控溅射技术在涂层表面镀Al全包覆,然后对其进行真空热处理。在高温低真空下,涂层表面Al膜发生熔融并在毛细管力的作用下往多孔涂层内部渗透并与Yb_2SiO_5发生原位反应,在涂层表面形成一层致密α-Al_2O_3层。对喷涂态及镀Al表面改性涂层进行典型模拟服役环境性能对比实验,发现镀Al表面改性EBCs具有较好的抗高温水氧及耐CMAS(CaO-MgO-Al_2O_3-Si O_2)腐蚀性能。另外,通过实验观察,原位形成的α-Al_2O_3致密层对涂层的热循环性能无明显影响。 展开更多

关键词 环境障涂层 大气等离子喷涂 镀Al改性 水氧腐蚀 CMAS腐蚀 热循环

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过渡层对钕铁硼表面蒸发镀铝涂层耐腐蚀性能的影响 被引量：4

6

作者 林松盛 苏一凡 +6 位作者 宋可为 胡芳 石倩 侯惠君 韦春贝 李洪 代明江 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期218-224,共7页

目的提高钕铁硼磁体表面Al防护涂层的结合强度及耐腐蚀性能。方法通过磁控溅射在钕铁硼磁体表面沉积Al过渡层,用高偏压进行轰击后,使用离子辅助蒸发镀技术沉积Al防护涂层。用扫描电子显微镜观察涂层表面及截面形貌,电化学工作站及盐雾... 目的提高钕铁硼磁体表面Al防护涂层的结合强度及耐腐蚀性能。方法通过磁控溅射在钕铁硼磁体表面沉积Al过渡层,用高偏压进行轰击后,使用离子辅助蒸发镀技术沉积Al防护涂层。用扫描电子显微镜观察涂层表面及截面形貌,电化学工作站及盐雾试验检测涂层腐蚀性能,拉伸试验评价涂层与基体结合强度。结果随着磁控溅射靶电流从10 A提高到25 A,所制备的Al层自腐蚀电压从-0.7367 V递减到-0.9075 V,耐中性盐雾腐蚀性能下降。在用相同工艺制备表面离子辅助蒸发镀Al防护涂层的前提下,磁控溅射靶电流为25 A时制备的100 nm和500 nm过渡层的防护涂层耐盐雾腐蚀时间分别为48 h和36 h,耐腐蚀性能不如无过渡层的纯蒸发镀铝涂层(72 h);磁控溅射靶电流为15 A制备的100 nm和500 nm过渡层的防护涂层耐盐雾腐蚀时间分别为96 h和103 h,其耐腐蚀性能优于无过渡层的纯蒸发镀铝涂层。采用过渡层技术的Al防护涂层结合强度均大于40 MPa,与钕铁硼基体结合良好。结论过渡层技术均可使Al涂层与Nd Fe B基体结合良好,合适的过渡层工艺可提高离子辅助蒸发镀铝涂层的耐腐蚀性能。 展开更多

关键词 钕铁硼 过渡层 离子辅助蒸发镀 铝涂层 耐腐蚀性能

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等离子喷涂-物理气相沉积高温防护涂层研究进展 被引量：18

7

作者 张啸 刘敏 +4 位作者 张小锋 毛杰 邓春明 李润霞 周克崧 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期39-53,共15页

等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)是基于低压等离子喷涂发展起来的一种新型多功能薄膜及涂层制备技术。由于其独特的等离子射流特征,可实现气液固多相涂层沉积,获得非视线沉积。文中首先介绍了国内外PS-PVD技术等离子体数值模拟和在线... 等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)是基于低压等离子喷涂发展起来的一种新型多功能薄膜及涂层制备技术。由于其独特的等离子射流特征,可实现气液固多相涂层沉积,获得非视线沉积。文中首先介绍了国内外PS-PVD技术等离子体数值模拟和在线检测技术的研究现状,其次讨论了PS-PVD羽-柱状结构热障涂层的形成机制及与传统热障涂层在热导率、抗冲蚀等性能方面的差异,阐述了PS-PVD技术制备环境障涂层的研究进展,最后对PS-PVD技术沉积高温防护涂层的优势和存在的问题进行了总结。 展开更多

关键词 等离子喷涂-物理气相沉积 等离子射流模拟 热障涂层 非视线沉积 环境障涂层

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等离子喷涂超高温热障涂层用纳米结构La2(Zr(0.75)Ce(0.25))2O7球形喂料的研究 被引量：8

8

作者 周飞飞 刘敏 +2 位作者 邓春明 张小锋 王铀 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期98-103,112,共7页

目的通过纳米粉体造粒技术制备出适合热喷涂超高温用纳米结构La2(Zr(0.75)Ce(0.25))2O7球形喂料,进而采用热喷涂方法制备出纳米结构的热障涂层,以满足下一代热障涂层服役温度需求。方法以化学共沉淀法合成的纳米La2(Zr(0.75)Ce(0.25))2O... 目的通过纳米粉体造粒技术制备出适合热喷涂超高温用纳米结构La2(Zr(0.75)Ce(0.25))2O7球形喂料,进而采用热喷涂方法制备出纳米结构的热障涂层,以满足下一代热障涂层服役温度需求。方法以化学共沉淀法合成的纳米La2(Zr(0.75)Ce(0.25))2O7粉末为原料,通过球磨、喷雾干燥及热处理工艺制备出纳米结构的La2(Zr(0.75)Ce(0.25))2O7喂料,进而采用大气等离子喷涂方法制备出纳米结构La2(Zr(0.75)Ce(0.25))2O7热障涂层。利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对原始纳米粉体、纳米喂料及喷涂态涂层进行显微形貌和组织结构分析。此外,通过电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)对制备的纳米喂料进行成分分析。结果制备出的纳米结构La2(Zr(0.75)Ce(0.25))2O7喂料表面光滑、呈球形,成分与化学计量比基本一致。相对于原始纳米粉末,喂料晶粒长大并不显著。喷涂态涂层部分晶粒长大,但仍保留纳米结构。结论成功制备出纳米结构La2(Zr(0.75)Ce(0.25))2O7球形喂料及纳米结构热障涂层,有望作为下一代超高温热障涂层材料。 展开更多

关键词 等离子喷涂 超高温 热障涂层 纳米结构 La2(Zr(0.75)Ce(0.25))2O7 球形喂料 造粒

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聚四氟乙烯/Al_3O_2-TiO_2复合涂层的制备及其疏水性能研究 被引量：3

9

作者 庞晓军 邓畅光 +2 位作者 徐丽萍 邓春明 张小锋 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期143-150,共8页

目的在铝合金表面制备耐磨、耐蚀、高结合强度的疏水涂层。方法采用大气等离子喷涂(APS)在铝合金基体上制备AT(Al3O2-Ti O2)涂层,在AT涂层上采用溶胶-凝胶法制备聚四氟乙烯(PTFE)面层,借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪、3D形貌仪、接触... 目的在铝合金表面制备耐磨、耐蚀、高结合强度的疏水涂层。方法采用大气等离子喷涂(APS)在铝合金基体上制备AT(Al3O2-Ti O2)涂层,在AT涂层上采用溶胶-凝胶法制备聚四氟乙烯(PTFE)面层,借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪、3D形貌仪、接触角测试仪等仪器对涂层的显微结构、成分、粗糙度、接触角进行表征。结果喷距为120 mm、电流为680 A、送粉量为18 g/min的条件下,实心AT涂层和空心AT涂层表面粗糙度为6.99μm、6.13μm,孔隙率为5.88%、15.18%,硬度为945.82HV0.3、768.1HV0.3,与基体的结合强度为32 MPa、28 MPa,实心AT涂层与PTFE涂层的结合强度为19 MPa。实心PTFE/AT复合涂层与水的静态接触角最大可达130.9°,PTFE涂层表面含有氟化物和硅化物。结论实心粉末AT涂层表面粗糙度较大,综合性能优于空心粉末AT涂层,因此,将实心AT涂层作为复合涂层的底层。实心PTFE/AT复合涂层具有与荷叶表面相仿的微纳米二元粗糙结构,具有良好的疏水性能,疏水性能与表面含氟物质的疏水基团以及低表面能的二元粗糙结构相关。 展开更多

关键词 大气等离子喷涂 溶胶-凝胶 复合涂层 粗糙度 结合力 疏水性能 二元粗糙结构

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磁控溅射MoS_2-Ni复合膜的结构与性能研究 被引量：6

10

作者 韦春贝 欧文敏 +3 位作者 侯惠君 林松盛 代明江 石倩 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期135-142,共8页

目的提高MoS_2薄膜在大气环境下的摩擦学性能。方法采用离子源复合磁控溅射技术制备了Mo S2-Ni复合膜,通过改变Ni靶功率获得不同Ni掺杂量的复合膜,研究不同Ni掺杂量对复合膜结构及摩擦学性能的影响。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD... 目的提高MoS_2薄膜在大气环境下的摩擦学性能。方法采用离子源复合磁控溅射技术制备了Mo S2-Ni复合膜,通过改变Ni靶功率获得不同Ni掺杂量的复合膜,研究不同Ni掺杂量对复合膜结构及摩擦学性能的影响。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、洛氏硬度计、球-盘式摩擦磨损试验机以及3D轮廓仪,对复合膜显微结构和性能进行研究。结果复合膜以柱状晶结构生长,增加Ni含量可以细化晶粒,使复合膜的结构更加致密。复合膜硬度在250~446HV之间,且随Ni含量的增加,复合膜的硬度提高。复合膜具有良好的膜/基结合力,结合力达到HF1级。MoS_2-Ni复合膜的摩擦系数在0.10~0.23之间,随Ni含量的增加,虽然复合膜的摩擦系数增加,但由于磨损过程形成稳定的转移膜粘着在对磨球表面,因而使得磨损率降低,耐磨寿命提高。结论 Ni掺杂可以提高复合膜的致密度、硬度以及结合力,增强复合膜的耐磨性能。 展开更多

关键词 离子源复合磁控溅射 Ni掺杂 复合膜 硬度 结合力 摩擦磨损

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等离子喷涂-物理气相沉积Si/莫来石/Yb_2SiO_5环境障涂层 被引量：26

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作者 张小锋 周克崧 +3 位作者 刘敏 邓春明 牛少鹏 许世鸣 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期325-330,共6页

采用等离子喷涂–物理气相沉积技术(PS-PVD)在SiC/SiC复合材料表面依次制备了Si(底层)、3Al_2O_3-2SiO_2(中间层)、Yb_2SiO_5(面层)环境障涂层(EBC)。利用扫描电子显微镜(SEM)观察分析EBC涂层表面与界面的微观形貌,X射线衍射仪对喷涂过... 采用等离子喷涂–物理气相沉积技术(PS-PVD)在SiC/SiC复合材料表面依次制备了Si(底层)、3Al_2O_3-2SiO_2(中间层)、Yb_2SiO_5(面层)环境障涂层(EBC)。利用扫描电子显微镜(SEM)观察分析EBC涂层表面与界面的微观形貌,X射线衍射仪对喷涂过程中易非晶化的莫来石涂层进行物相分析,研究了喷涂粉末与高温等离子体的相互作用并探讨了EBC涂层的沉积机制。结果表明:通过PS-PVD技术可制备出低孔隙率、高致密界面的EBC涂层。通过观察EBC涂层表面,Si涂层表面无裂纹,而莫来石和Yb_2SiO_5涂层表面均发现有微裂纹,其中莫来石涂层表面的裂纹尺度大于Yb_2SiO_5涂层。三层结构的致密EBC涂层以液相沉积为主,同时伴随有气、固沉积。在Yb_2SiO_5涂层沉积过程中,液相沉积导致涂层为致密的层状结构,蒸发后气相在等离子焰流中及基体表面发生均匀形核和非均匀形核导致涂层中出现大量的纳米晶粒,而微熔粒子和溅射粒子则形成涂层中亚微米、微米晶粒。 展开更多

关键词 等离子喷涂–物理气相沉积 环境障涂层 硅酸镱

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选区激光熔化及热处理工艺对钴铬合金力学性能的影响 被引量：6

12

作者 许建波 张庆茂 +2 位作者 姚锡禹 郭亮 马文有 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期161-170,共10页

系统研究了选区激光熔化(SLM)及热处理工艺对钴铬合金组织与性能的影响。通过设计正交实验,利用EOS M290选区激光熔化设备,优化钴铬合金成型的工艺参数;利用XRD、扫描电镜(SEM)、硬度仪及万能材料试验机对选区激光熔化钴铬合金的显微组... 系统研究了选区激光熔化(SLM)及热处理工艺对钴铬合金组织与性能的影响。通过设计正交实验,利用EOS M290选区激光熔化设备,优化钴铬合金成型的工艺参数;利用XRD、扫描电镜(SEM)、硬度仪及万能材料试验机对选区激光熔化钴铬合金的显微组织结构、物相组成及力学性能进行观察与测试。研究结果表明,选区激光熔化成型的最佳工艺参数为:扫描间距0.08 mm,扫描速度1110 mm/s,激光功率335 W,能量密度4.8 J/mm2,获得的致密度高达99.18%,且最佳的填充角度为67°。SLM成型的钴铬合金的物相主要由γ相及少量ε相共存,微观组织由细小均匀的胞状晶及柱状晶构成;其硬度、抗拉强度及延伸率分别为41.0HRC,1032 MPa,10%,断裂机制主要为穿晶脆性断裂。热处理后显微组织发生γ→ε相变,主要为ε相及少量γ相,并产生少量强化相M23C6(M=Cr,Mo,W);其硬度、抗拉强度及延伸率分别提升了6.1%,35.9%和17.6%,断裂机制主要为准解理断裂。 展开更多

关键词 选区激光熔化 钴铬合金 热处理 力学性能 微观组织

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等离子喷涂-物理气相沉积的气相沉积机理 被引量：9

13

作者 邓子谦 刘敏 +3 位作者 毛杰 张小锋 陈文龙 陈志坤 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期1285-1291,共7页

以等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)喷涂团聚的Zr O_2-7wt%Y_2O_3(7YSZ)粉末在五个喷距下制备了热障涂层。通过场发射-扫描电镜(FE-SEM)和X射线衍射(XRD)分析了五个涂层样品的微观结构和相成分差异。另外,通过发射光谱(OES)诊断研究了... 以等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)喷涂团聚的Zr O_2-7wt%Y_2O_3(7YSZ)粉末在五个喷距下制备了热障涂层。通过场发射-扫描电镜(FE-SEM)和X射线衍射(XRD)分析了五个涂层样品的微观结构和相成分差异。另外,通过发射光谱(OES)诊断研究了射流中7YSZ粉末气相浓度随喷距的变化。最后,阐述了3种不同的气相沉积涂层生长机制,说明了射流中粉末的状态和气相浓度对涂层结构的影响。研究表明:(1)350 mm和1800 mm喷距下形成的均是致密结构涂层,而650~1250 mm喷距下形成的是典型的PS-PVD柱状结构涂层。(2)350 mm喷距下制备的涂层由四方相(t’)和单斜相(m)氧化锆构成;当喷距大于650 mm时,涂层以四方相(t’)氧化锆为主。(3)350 mm喷距下涂层是由高浓度气相过饱和自发形核形成的新核和液/固粒子共同作用形成的;喷距650~1250 mm下,涂层生长以气相沉积于基体进行非自发形核为主,气相在射流中的自发形核为辅;喷距1800 mm下涂层由气相过冷凝固的粒子堆积而成。 展开更多

关键词 PS-PVD 涂层生长 自发形核 非自发形核 光谱诊断

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退火温度对W-DLC薄膜结构与摩擦学性能的影响 被引量：3

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作者 代明江 韦春贝 +4 位作者 周克崧 朱敏 林松盛 侯惠君 石倩 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期1112-1118,共7页

采用矩形气体离子源复合磁控溅射技术制备W掺杂的类金刚石薄膜,研究了大气下室温到500℃对薄膜结构稳定性及摩擦学性能的影响。利用扫描电镜、X射线衍射仪、拉曼光谱仪、三维表面轮廓仪分析了薄膜的微观结构,采用摩擦磨损试验仪分析了... 采用矩形气体离子源复合磁控溅射技术制备W掺杂的类金刚石薄膜,研究了大气下室温到500℃对薄膜结构稳定性及摩擦学性能的影响。利用扫描电镜、X射线衍射仪、拉曼光谱仪、三维表面轮廓仪分析了薄膜的微观结构,采用摩擦磨损试验仪分析了薄膜的摩擦学性能。结果表明,室温下薄膜结构致密,主要由非晶碳中弥散分布纳米晶WC1-x相组成,薄膜具有良好的耐磨性能。当退火温度达到300℃以上时薄膜发生了氧化,并发生石墨化转变,磨损率增加。随着退火温度进一步升高,薄膜氧化严重,摩擦系数升高,耐磨性能降低,500℃时薄膜已完全失效。 展开更多

关键词 W掺杂的类金刚石薄膜 退火温度 氧化 摩擦磨损

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掺W类金刚石薄膜的高温摩擦学行为 被引量：9

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作者 许伟 代明江 +3 位作者 林松盛 侯惠君 李洪 周克崧 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期379-386,共8页

采用阳极层流型离子源结合非平衡磁控溅射技术制备了含氢掺钨类金刚石(W-DLC)薄膜,利用TEM、SEM、XRD、Raman光谱仪和摩擦磨损试验机等方法分析了薄膜的结构、形貌以及在高温下的摩擦学性能,探讨了W-DLC薄膜在高温下摩擦磨损行为作用机... 采用阳极层流型离子源结合非平衡磁控溅射技术制备了含氢掺钨类金刚石(W-DLC)薄膜,利用TEM、SEM、XRD、Raman光谱仪和摩擦磨损试验机等方法分析了薄膜的结构、形貌以及在高温下的摩擦学性能,探讨了W-DLC薄膜在高温下摩擦磨损行为作用机理.结果表明:W-DLC薄膜中钨原子以WC1-x纳米晶团簇的形式随机分布于碳基质中,增强了薄膜的韧性.W-DLC薄膜在25~200℃范围内的摩擦系数可稳定在0.1以下,在300℃时的摩擦系数则高达0.5,当试验温度进一步升高到400℃时,薄膜的摩擦系数反而降低至0.3左右,当试验温度升高到500℃时,W-DLC薄膜中的W被氧化生成WO_3和摩擦诱导生成的石墨共同作用,使得薄膜的摩擦系数降到0.15左右,说明W-DLC薄膜在高温下仍然具有优异的减摩特性.然而,W-DLC薄膜的磨损率在25~500℃范围内表现出随着温度的升高而不断增大的趋势. 展开更多

关键词 掺杂 类金刚石薄膜 高温摩擦 磨损 氧化

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等离子喷涂-物理气相沉积制备热障涂层对气膜冷却孔的影响 被引量：4

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作者 刘飞 毛杰 +4 位作者 邓子谦 邓春明 张小锋 邓畅光 刘敏 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期21-26,共6页

目的研究等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)制备热障涂层过程中影响气膜冷却孔堵塞情况的因素。方法采用等离子喷涂-物理气相沉积技术,以团聚烧结的ZrO_2-7%Y_2O_3(7YSZ)为原料,在预制有气膜冷却孔的高温合金板基体上制备热障涂层,研究... 目的研究等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)制备热障涂层过程中影响气膜冷却孔堵塞情况的因素。方法采用等离子喷涂-物理气相沉积技术,以团聚烧结的ZrO_2-7%Y_2O_3(7YSZ)为原料,在预制有气膜冷却孔的高温合金板基体上制备热障涂层,研究了气膜冷却孔的孔角度、孔径大小等参数在热障涂层制备过程中对气膜孔堵塞情况的影响。结果当气膜冷却孔的孔径控制为0.85 mm时,30°、60°、90°气膜冷却孔的孔径收缩率分别为19.01%、14.50%、14.86%,孔径收缩率随角度的增大而减小,一定程度后保持稳定。孔内部涂层结构与表面涂层结构一致,都为柱状结构涂层。当气膜冷却孔的角度控制为30°时,孔径为1.0、1.3、15 mm的气膜冷却孔的孔径收缩率分别为36.40%、31.70%、24.45%,孔径收缩率随孔径的增大而减小。涂层在孔内的分布深度随孔径大小的增大而增大。结论气膜冷却孔的角度会影响PS-PVD热障涂层的沉积效率,从而影响孔径收缩率。气膜冷却孔的孔径不影响PS-PVD热障涂层的沉积效率,但会影响孔径收缩率。 展开更多

关键词 等离子喷涂-物理气相沉积 热障涂层 气膜冷却孔 孔径收缩率 柱状涂层 堵孔

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粘结层预处理对PS-PVD沉积7YSZ热障涂层氧化行为的影响 被引量：7

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作者 邝子奇 陈文龙 +2 位作者 刘敏 毛杰 邓子谦 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期84-90,共7页

目的提高PS-PVD沉积7YSZ热障涂层的抗高温氧化性能。方法采用等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)分别在未预处理和预处理(抛光+预氧化)的粘结层表面制备了柱状结构7YSZ热障涂层,并在大气环境下测试了柱状结构7YSZ热障涂层的950℃静态高温... 目的提高PS-PVD沉积7YSZ热障涂层的抗高温氧化性能。方法采用等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)分别在未预处理和预处理(抛光+预氧化)的粘结层表面制备了柱状结构7YSZ热障涂层,并在大气环境下测试了柱状结构7YSZ热障涂层的950℃静态高温氧化性能。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、能谱仪对高温氧化过程中的陶瓷层/粘结层界面形貌、TGO层结构演变进行表征。结果粘结层的抛光处理能够降低表面几何受力不均匀部位,抑制陶瓷层/TGO/粘结层界面处微裂纹的产生,同时粘结层的预氧化处理形成的薄而连续的TGO层能有效降低TGO的生长速度,抑制陶瓷层-粘结层之间的元素互扩散。柱状结构7YSZ涂层的高温氧化动力学曲线符合Wagner抛物线规律,粘结层未预处理和预处理的7YSZ热障涂层的氧化速率常数分别为0.101×10^(-12) cm^2/s和0.115×10^(-13) cm^2/s。结论粘结层预处理能有效改善等离子物理气相沉积7YSZ热障涂层的抗氧化性能。 展开更多

关键词 等离子喷涂-物理气相沉积 7YSZ 粘结层预处理 高温氧化 柱状结构 TGO层 结构演变

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低温反应溅射Al+α-Al2O3复合靶沉积α-Al2O3薄膜 被引量：4

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作者 程奕天 邱万奇 +4 位作者 周克崧 刘仲武 焦东玲 钟喜春 张辉 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期862-866,共5页

低温沉积α-Al2O3薄膜是拓展其实际工程应用的关键。本研究以Al、α-Al2O3和Al+15wt%α-Al2O3为靶材,用射频磁控溅射在Si(100)基体上沉积氧化铝薄膜。用掠入射X射线衍射(GIXRD)、透射电子显微镜(TEM)、能谱仪(EDS)对所沉积薄膜的相结构... 低温沉积α-Al2O3薄膜是拓展其实际工程应用的关键。本研究以Al、α-Al2O3和Al+15wt%α-Al2O3为靶材,用射频磁控溅射在Si(100)基体上沉积氧化铝薄膜。用掠入射X射线衍射(GIXRD)、透射电子显微镜(TEM)、能谱仪(EDS)对所沉积薄膜的相结构和元素含量进行研究,用纳米压痕技术测量薄膜硬度。结果表明,在550℃的基体温度下,反应射频磁控溅射Al+α-Al2O3靶可获得单相α-Al2O3薄膜。靶中的α-Al2O3溅射至基片表面能优先形成α-Al2O3晶核,在550℃及以上的基体温度下可抑制γ相形核,促进α-Al2O3晶核同质外延生长,并最终形成单相α-Al2O3薄膜。 展开更多

关键词 Α-AL2O3 反应溅射 复合靶 低温沉积 纳米压痕

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电弧离子镀偏压对TiAlSiN涂层结构及性能的影响 被引量：13

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作者 宋智辉 代明江 +4 位作者 李洪 洪悦 林松盛 石倩 苏一凡 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期306-314,共9页

目的探究脉冲偏压对TiAlSiN涂层结构及力学性能、耐磨性能、抗氧化性能的影响规律及机制。方法采用阴极电弧离子镀膜技术,调控偏压参数并在M2高速钢上沉积TiAlSiN涂层,利用SEM、XRD、3D轮廓仪、金相显微镜、划痕仪、摩擦磨损试验仪等仪... 目的探究脉冲偏压对TiAlSiN涂层结构及力学性能、耐磨性能、抗氧化性能的影响规律及机制。方法采用阴极电弧离子镀膜技术,调控偏压参数并在M2高速钢上沉积TiAlSiN涂层,利用SEM、XRD、3D轮廓仪、金相显微镜、划痕仪、摩擦磨损试验仪等仪器及高温氧化试验,对涂层结构及性能进行分析表征。结果偏压为50 V时,涂层主要为AlN相;偏压高于75 V时,涂层以固溶的(Ti,Al)N相为主,TiAlSiN涂层存在较强的(200)面择优取向。偏压由50 V增大至150 V时,涂层的致密性增加,表面粗糙度先降低后上升,涂层结合力先增大后降低。TiAlSiN涂层的磨损方式主要是磨粒磨损,受物相结构、涂层致密性的影响,偏压为100~150 V时,涂层的耐磨性能优异。涂层1000℃氧化4 h后,表面氧化程度不同,主要受物相结构、致密性、表面孔隙的多重影响,hcp-AlN相比(Ti,Al)N相更易氧化;偏压增大使得涂层沉积更为致密,氧化层深度变浅;涂层孔隙增加,表面形成的Al2O3团簇增多。结论偏压100 V下TiAlSiN涂层的综合性能最优,涂层结合力为46.7 V,硬度为3276HV0.025,表面粗糙度最低,耐磨性能较好且高温下抗氧化性能最强。 展开更多

关键词 TiAlSiN 离子镀 偏压 结合力 耐磨性 高温氧化

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等离子喷涂用纳米结构T'相8YSZ球形喂料及应用展望 被引量：7

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作者 周飞飞 刘敏 +3 位作者 邓春明 王亮 黄长翔 王铀 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期37-42,共6页

目的通过纳米粉体再造粒技术制备出等离子喷涂用高性能纳米结构非平衡转变四方相ZrO2-8%(8YSZ)球形喂料,以满足高端装备的需求。通过调控再造粒工艺以期应用于"两机"及陶瓷3D打印的耗材。方法以纳米8YSZ粉体为原料,通过纳米... 目的通过纳米粉体再造粒技术制备出等离子喷涂用高性能纳米结构非平衡转变四方相ZrO2-8%(8YSZ)球形喂料,以满足高端装备的需求。通过调控再造粒工艺以期应用于"两机"及陶瓷3D打印的耗材。方法以纳米8YSZ粉体为原料,通过纳米粉体再造粒技术制备出等离子喷涂用纳米结构8YSZ喂料。利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)研究了纳米结构8YSZ喂料的表面形貌、晶粒尺寸以及相结构。同时测定了纳米结构8YSZ喂料的松装密度、振实密度、流动性等物性参数。结果制备的纳米结构8YSZ喂料呈球形形貌,喂料表面光滑且内部致密,喂料处于自由流状态且其粒度满足等离子喷涂要求。在纳米粉体再造粒过程中,纳米结构8YSZ喂料晶粒尺寸没有明显长大,相结构为非平衡转变四方相即T′相。结论通过对纳米粉体再造粒工艺的调控,可以制备出粒度分布与组织结构可控的高性能纳米结构T'相de8YSZ球形喂料。制备出的高性能喂料有望用于航空发动机和燃气轮机(两机)等高端装备以及用于陶瓷3D打印的耗材。 展开更多

关键词 纳米结构 等离子喷涂 8YSZ 球形喂料 T′相 再造粒

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