高温热暴露对等离子喷涂YSZ孔隙结构和力学性能的影响

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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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Cu@rGo添加量对6061铝基复合材料组织与性能的影响

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作者 奚运涛 常玉 +2 位作者 刘璐 蒙敏然 王雷 《热加工工艺》 北大核心 2024年第2期105-108,113,共5页

采用放电等离子烧结(SPS)方法制备了不同Cu@rGo添加量的石墨烯增强6061铝基复合材料,探讨了不同Cu@rGo添加量对Cu@rGo/6061Al复合材料显微组织和力学性能的影响规律。利用维氏显微硬度计和电子万能实验机测试试样的显微硬度和拉伸性能,... 采用放电等离子烧结(SPS)方法制备了不同Cu@rGo添加量的石墨烯增强6061铝基复合材料,探讨了不同Cu@rGo添加量对Cu@rGo/6061Al复合材料显微组织和力学性能的影响规律。利用维氏显微硬度计和电子万能实验机测试试样的显微硬度和拉伸性能,利用扫描电子显微镜(SEM)观察试样断口的微观形貌。结果表明,与6061Al基体相比,添加Cu@rGo显著提高了Cu@rGo/6061Al复合材料的屈服强度和抗拉强度。但伸长率随着Cu@rGo添加量的增加呈先升高后下降趋势,拉伸断口形貌也表明随着Cu@rGo含量的增加,撕裂棱变少,韧窝组织由小而深逐渐向大且浅过渡,说明复合材料的塑性逐渐变差。综合分析表明,当Cu@rGo添加量为0.05wt%和0.1wt%时,Cu@rGo/6061Al复合材料的综合性能较好,抗拉强度和伸长率较6061Al基材的均显著提高。 展开更多

关键词 还原氧化石墨烯 6061铝基复合材料 显微组织 力学性能

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激光功率对316L/Al_(2)O_(3)熔覆层耐磨耐蚀性能的影响

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作者 冯玉坤 董会 +3 位作者 张永杰 李鹏宇 张三齐 杨紫辰 《表面技术》 北大核心 2025年第7期151-161,共11页

目的针对316L不锈钢激光熔覆层存在的耐磨性不足问题,基于激光功率参数及硬质相Al_(2)O_(3)颗粒共同优化熔覆层性能,制备同时具有低稀释率、高耐磨性及高耐腐蚀性的316L熔覆层,为轨道交通、石油石化等领域提供高性能表面改性解决方案。... 目的针对316L不锈钢激光熔覆层存在的耐磨性不足问题,基于激光功率参数及硬质相Al_(2)O_(3)颗粒共同优化熔覆层性能,制备同时具有低稀释率、高耐磨性及高耐腐蚀性的316L熔覆层,为轨道交通、石油石化等领域提供高性能表面改性解决方案。方法通过调整热输入量及添加Al_(2)O_(3)陶瓷颗粒的方式制备复合熔覆层,采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对316L/Al_(2)O_(3)(质量分数为6%)复合熔覆层的微观结构及成分进行观察,使用显微硬度计评估其硬度,采用摩擦磨损试验仪测试其耐磨性能,应用电化学工作站测定其耐蚀性能。通过这些方法,系统分析不同激光功率条件下熔覆层的特性。结果相较于其他功率条件,在激光功率800 W条件下,316L/Al_(2)O_(3)(质量分数为6%)复合熔覆层展现出更佳的综合性能,且显著优于单一的316L熔覆层;该熔覆层内部无明显缺陷,稀释率约为9.6%,仅为316L熔覆层稀释率的50.8%;物相分析结果显示,复合熔覆层主要由铁素体、奥氏体和少量Al_(2)O_(3)组成;在800 W激光功率条件下,Al_(2)O_(3)颗粒的熔化程度最优;其硬度提升了100%以上,摩擦因数降低了25%,耐磨性提升了24倍左右;该熔覆层的电化学自腐蚀电位(Ecorr)为-340 mV,自腐蚀电流密度(Jcorr)为0.96μA/cm^(2),相较于单一316L熔覆层的自腐蚀电位高出151 mV,自腐蚀电流密度(6.64μA/cm^(2))降低了85.4%。结论通过添加Al_(2)O_(3)和调整热输入量,能够有效控制熔覆层的稀释率,显著提升熔覆层的耐磨耐蚀性能。 展开更多

关键词 激光熔覆 316L/Al_(2)O_(3)熔覆层 激光功率 稀释率 耐磨耐蚀性能

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Ti含量对VCrFeTiTa高熵合金组织和硬度的影响

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作者 奚运涛 郭鑫辉 +3 位作者 李欢 杨文飞 刘承泽 徐建平 《热加工工艺》 北大核心 2025年第16期28-33,共6页

通过真空悬浮熔炼方法设计并制备了5种VCrFeTi_(x)Ta_(0.2)(x=0.2,0.4,0.6,0.8,1.0)系列高熵合金,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和维氏显微硬度计,探讨了不同Ti含量对VCrFeTi_(x)Ta_(0.2)系列高熵合金组... 通过真空悬浮熔炼方法设计并制备了5种VCrFeTi_(x)Ta_(0.2)(x=0.2,0.4,0.6,0.8,1.0)系列高熵合金,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和维氏显微硬度计,探讨了不同Ti含量对VCrFeTi_(x)Ta_(0.2)系列高熵合金组织和硬度的影响。结果表明:5种高熵合金均包含BCC1相和BCC2相,BCC1相富集Cr和V两种元素,而BCC2相富集Fe、Ti和Ta三种元素。5种高熵合金经1000℃保温3 h,水冷淬火后,晶粒发生了明显细化。同时,BCC1相所占比例明显增加,元素分布更加均匀,更倾向于形成单一的固溶体结构。各试样的原子半径δ值随着Ti含量的增加而逐渐增大,硬度也随之增大。热处理后,由于发生了固溶强化,形成了更多的单相固溶体,使得高熵合金的硬度进一步提高。 展开更多

关键词 高熵合金 微观组织 显微硬度 核聚变堆用结构材料

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热处理温度对高速激光熔覆Ni/316L涂层组织及摩擦磨损性能的影响 被引量：8

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作者 董会 郭鹏飞 +1 位作者 徐龙 康凯祥 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期111-120,共10页

目的研究海水腐蚀环境中热处理温度对高速激光熔覆Ni/316L涂层耐磨性能的提升作用。方法采用高速激光熔覆设备在Q235钢表面制备Ni/316L涂层,分别在650、700、750、800℃下热处理1.5 h,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱... 目的研究海水腐蚀环境中热处理温度对高速激光熔覆Ni/316L涂层耐磨性能的提升作用。方法采用高速激光熔覆设备在Q235钢表面制备Ni/316L涂层,分别在650、700、750、800℃下热处理1.5 h,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)对Ni/316L熔覆层微观组织结构和相组成进行表征,通过硬度测试和模拟海洋环境摩擦磨损试验,分析热处理温度对Ni/316L熔覆层硬度与耐磨性能的影响。结果Ni/316L熔覆层厚度约为2 mm,过渡层约为50μm。熔覆态涂层晶粒包含枝状晶和等轴晶。随热处理温度升高,涂层等轴晶数量先增加、后减少,第二相含量先升高、后降低,熔覆层硬度先升高、后降低。在750℃时,熔覆层硬度达到最高,约为熔覆态涂层硬度的2.4倍。热处理后的4种熔覆层的摩擦系数约为0.31,稍低于熔覆态涂层摩擦系数(0.33)。熔覆态涂层的磨损率比750℃热处理的涂层约高5倍。5种涂层均以磨粒磨损为主。结论改变热处理温度可以改变高速激光熔覆Ni/316L涂层的组织结构和第二相的数量,进而影响其硬度与耐磨性,但是热处理温度过高会导致晶粒组化等问题。因此,高速激光熔覆Ni/316L涂层的热处理温度应控制在750℃以下。 展开更多

关键词 热处理 高速激光熔覆 Ni/316L涂层 海洋环境 摩擦磨损

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激光熔覆316L涂层晶粒生长取向与形貌对其耐蚀性能的影响 被引量：8

6

作者 周勇 徐龙 +4 位作者 周爽 董会 郭鹏飞 杨紫辰 张三齐 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期378-387,共10页

目的表征316L激光熔覆层的晶粒取向、形貌与其耐蚀性之间的关系,阐明晶粒形态对316L熔覆层耐蚀性能的影响原理。方法在Q235钢板上激光熔覆制备搭接率为20%、35%、50%的316L不锈钢熔覆层,获得具有不同取向与含量柱状晶的熔覆层。采用光... 目的表征316L激光熔覆层的晶粒取向、形貌与其耐蚀性之间的关系,阐明晶粒形态对316L熔覆层耐蚀性能的影响原理。方法在Q235钢板上激光熔覆制备搭接率为20%、35%、50%的316L不锈钢熔覆层,获得具有不同取向与含量柱状晶的熔覆层。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、电化学工作站对熔覆层的显微组织、元素分布、物相组成及耐蚀性能进行表征。结果熔覆层的晶粒形态和耐蚀性能受到搭接率影响。熔覆层因搭接发生部分重熔和回火,产生了横向柱状晶,随着搭接率从20%增大至50%,横向柱状晶含量从25%提升到41%。搭接率不影响熔覆层物相组成,熔覆层主要物相均为γ相。横向柱状晶含量在38%和41%时的熔覆层自腐蚀电流密度较25%含量的熔覆层下降1个数量级,分别为3.73、1.34μA·cm^(-2),熔覆层耐蚀性能随横向柱状晶含量的增加而提升。结论熔覆层物相与搭接率无关,但搭接率会导致熔覆层晶粒生长取向与形貌发生变化:随着搭接率的增大,晶粒由等轴晶转变为横向柱状晶。横向柱状晶降低了腐蚀性介质的传输效率,导致熔覆层耐蚀性大幅度提升。 展开更多

关键词 激光熔覆 搭接率 316L 晶粒取向 耐蚀性能

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高温蒸汽管道支管焊缝应力与模态特性研究 被引量：1

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作者 刘福广 杨二娟 +6 位作者 李勇 米紫昊 王艳松 韩天鹏 董会 张磊 董鹏 《热力发电》 CAS CSCD 北大核心 2021年第7期125-129,共5页

基于高温蒸汽管道与支管尺寸,以温度套管为例建立模型,分析计算了通孔型套管、台阶型套管及结构优化温度套管3种不同结构、材质的温度套管焊缝焊趾处应力与振动模态。结果表明,通孔型套管与台阶型套管结构焊缝焊趾内部整体应力水平相近... 基于高温蒸汽管道与支管尺寸,以温度套管为例建立模型,分析计算了通孔型套管、台阶型套管及结构优化温度套管3种不同结构、材质的温度套管焊缝焊趾处应力与振动模态。结果表明,通孔型套管与台阶型套管结构焊缝焊趾内部整体应力水平相近,均高于结构优化后温度套管,且结构优化温度套管发生疲劳断裂的风险大幅降低;3种结构焊缝焊趾的最高应力均分布在蒸汽主管(母管)圆周最高点,裂纹最易在该处萌生,应力水平以该处为基点成对称分布。结构优化温度套管对母管振动的响应程度较低。因此,支管的结构与材质优化可以减弱母管振动诱发的焊缝振动。 展开更多

关键词 高温蒸汽管道 振动 支管 焊缝 焊趾 应力 模态分析

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新型HFW焊管的耐腐蚀性能

8

作者 李霄 李磊磊 +3 位作者 牛辉 黄晓辉 韦奉 吕祥鸿 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期251-260,共10页

目的 研究采用高频直缝焊接(HFW)制成新型含Cu焊管母材和焊接接头在硫酸盐还原菌(SRB)环境中的腐蚀行为,为含Cu焊管提供基础数据。方法 通过失重法获得含Cu钢母材、接头及对比材料L360在SRB中的腐蚀速率,采用光学电子显微镜(OM)和透射... 目的 研究采用高频直缝焊接(HFW)制成新型含Cu焊管母材和焊接接头在硫酸盐还原菌(SRB)环境中的腐蚀行为,为含Cu焊管提供基础数据。方法 通过失重法获得含Cu钢母材、接头及对比材料L360在SRB中的腐蚀速率,采用光学电子显微镜(OM)和透射电子显微镜(TEM)研究了含Cu钢的微观组织结构和析出相成分。通过扫描电子显微镜、激光共聚焦显微镜对腐蚀后的表面腐蚀形貌、细菌形貌和点蚀深度进行分析,利用EDS区域扫描和面扫描对腐蚀产物成分及元素分布状态进行分析。结果 新型含Cu钢金相组织为粒状贝氏体、多边形铁素体和少量的珠光体,透射电镜观察发现表面析出了大量弥散分布的ε-Cu相。在SRB环境中,含Cu钢母材、焊接接头和L360的腐蚀速率分别为0.007 1、0.0239、0.010 0 mm/a。通过腐蚀产物、细菌分布及形态的扫描电镜观察发现,在含Cu钢母材表面未发现结构完整的生物膜,腐蚀介质中的材料表面水解产生的Cu离子有效破坏腐蚀初期快速附着在金属表面的生物膜,从而形成“包状物”残留在金属表面,附近发现萎缩和组织液溢出的细菌,含Cu钢焊接接头焊缝区域生物膜结构完整,有大量细菌吸附且生物活性良好,微生物膜下产生腐蚀坑造成局部膜层破裂,点蚀严重。结论 在SRB环境中新型HFW焊管材料的平均腐蚀速率、点蚀密度和点蚀深度均低于L360,即Cu合金化处理金属表面析出ε-Cu相具有优良杀菌性能,从而减缓含Cu钢的腐蚀,经过HFW焊接后,接头焊缝区域点蚀敏感性增强,耐蚀性能下降。 展开更多

关键词 HFW焊管 Ε-CU相 抗菌钢 微生物腐蚀 硫酸盐还原菌(SRB)

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钛及钛铝合金的高温氧化行为与防护 被引量：14

9

作者 刘艳明 贾新碌 +2 位作者 张依偲 赵兴兴 汪欣 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期699-721,共23页

钛及钛铝合金在航空航天领域应用广泛,但抗高温氧化性能不足是制约其发展的主要原因之一。基于几种典型钛合金(工业纯钛、近α-Ti合金、α+β钛合金、β钛合金)和钛铝合金(γ-TiAl、Ti_3Al)的高温氧化行为、氧化特点及失效机制,回顾了... 钛及钛铝合金在航空航天领域应用广泛,但抗高温氧化性能不足是制约其发展的主要原因之一。基于几种典型钛合金(工业纯钛、近α-Ti合金、α+β钛合金、β钛合金)和钛铝合金(γ-TiAl、Ti_3Al)的高温氧化行为、氧化特点及失效机制,回顾了改善钛及钛铝合金抗高温氧化性能的主要途径,即合金化及表面改性。合金化需优化合金成分及含量,对钛及钛铝合金的抗高温氧化性能改善有限。表面改性包括涂覆高温防护涂层、表面合金化及表面强化,介绍了钛及钛铝合金表面9种防护涂层的发展现状,即Al涂层、Al-X涂层、Ti-Al-X涂层、MCrAlY涂层、准晶涂层、高熵合金涂层、惰性氧化物陶瓷涂层、搪瓷涂层及氮化物陶瓷涂层,总结了这些涂层的制备方法、高温防护机理、改性手段、失效机制及应用局限。此外,介绍了4种表面合金化技术(热扩散、离子注入、预氧化及激光表面合金化)及表面强化技术在钛及钛铝合金高温防护中的应用现状。现阶段,结合计算机模拟、机器学习等先进手段,设计制备新型高温钛合金结构材料,同时设计和发展具有优异综合性能的高温防护涂层及相应的高效制备方法,是促进钛及钛铝合金高温应用的发展方向。 展开更多

关键词 钛合金 高温氧化 合金化 高温防护涂层 失效机理

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热处理对激光熔覆Ni/316L堆焊层组织与性能的影响 被引量：1

10

作者 王浩 李欣 +1 位作者 曲玉龙 董会 《热加工工艺》 北大核心 2022年第9期40-42,51,共4页

为提升Q235钢的耐磨损性能,采用激光熔覆在Q235基体表面堆焊Ni/316L涂层,并进行了680℃不同保温时间的热处理。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计研究堆焊层的显微组织、硬度和弹性模量。结果表明,激光熔覆层的孔隙率低... 为提升Q235钢的耐磨损性能,采用激光熔覆在Q235基体表面堆焊Ni/316L涂层,并进行了680℃不同保温时间的热处理。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计研究堆焊层的显微组织、硬度和弹性模量。结果表明,激光熔覆层的孔隙率低,其组织主要以垂直于基体的针状树枝晶生长;热处理后组织从针状树枝晶转变为细小等轴晶;不同时间热处理后堆焊层最大硬度均出现在熔合区;热处理可以在一定程度上提升堆焊层的弹性模量。 展开更多

关键词 激光熔覆层 Ni/316L堆焊层 热处理 显微硬度 弹性模量

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镁基层状复合板材微观组织与性能研究

11

作者 赵惠 赵佳怡 +3 位作者 王艺卓 白一凡 宋辰灏 杨坤 《热加工工艺》 北大核心 2023年第10期59-63,共5页

实验采用轧制的方法制备了镁基层状复合板材。轧制、退火后,得到尺寸为0.87 mm/200 mm×630 mm的镁/铝(LA103Z/6013-T4)复合板。复合板材边部存在边裂,约10~15 mm,其余区域结合良好,无裂纹、分层、鼓包等缺陷。采用金相显微镜、SEM... 实验采用轧制的方法制备了镁基层状复合板材。轧制、退火后,得到尺寸为0.87 mm/200 mm×630 mm的镁/铝(LA103Z/6013-T4)复合板。复合板材边部存在边裂,约10~15 mm,其余区域结合良好,无裂纹、分层、鼓包等缺陷。采用金相显微镜、SEM对LA103Z/6013-T4的界面进行微观检验,并通过拉伸实验和剪切实验检测复合板的强度和结合情况。实验结果表明,LA103Z与6013-T4的界面均匀一致,无分层、裂纹、熔化块等缺陷。Al、Mg元素的线扫描谱线呈现“X”形状,说明界面元素发生了扩散。拉伸实验结果显示复合材料的屈服强度为243 MPa,抗拉强度为273 MPa,伸长率为5%,说明该材料具有较高强度。剪切实验结果显示复合板的结合强度≥59 MPa。上述研究结果表明,LA103Z/6013-T4轧制复合板具有优良的强度和结合质量,可以进行工程应用。 展开更多

关键词 镁基复合板材 镁锂合金 铝合金 轧制

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抽油光杆低温脆断机理及合金化增韧研究

12

作者 奚运涛 姜东波 +3 位作者 齐志翔 周超 赵培豪 伊丕丽 《热加工工艺》 北大核心 2024年第16期73-77,共5页

针对胜利油田东胜公司CO_(2)驱油生产中受效油井出现的抽油光杆低温脆裂问题,采用电火花元素分析、金相分析、夏比冲击实验等方法,开展了抽油光杆脆断机理研究,重点分析了合金成分和微观结构对抽油光杆冲击韧性的影响。结果表明,抽油光... 针对胜利油田东胜公司CO_(2)驱油生产中受效油井出现的抽油光杆低温脆裂问题,采用电火花元素分析、金相分析、夏比冲击实验等方法,开展了抽油光杆脆断机理研究,重点分析了合金成分和微观结构对抽油光杆冲击韧性的影响。结果表明,抽油光杆的韧脆转变温度在-40~-20℃之间,正好处于液态CO_(2)注采工况下的温度敏感区间,导致脆断发生。通过添加Ni、Ti、N等合金元素、表面淬火及形变强化等方法对抽油光杆进行合金化增韧,改进后抽油光杆的微观组织发生明显变化,韧脆转变温度降至-60℃左右,低温冲击韧性显著提高,满足了液态CO_(2)驱油生产需求。 展开更多

关键词 抽油光杆 冲击韧性 低温 合金化

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X100管线钢焊接热影响区不同区域的显微组织与冲击韧性 被引量：5

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作者 李光 徐学利 +1 位作者 张骁勇 王洪铎 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期41-45,56,共6页

采用Gleeble-3500型热模拟试验机在不同峰值温度下对X100管线钢进行单道焊热模拟试验,研究了X100管线钢热影响区粗晶区(峰值温度1 300℃)、细晶区(峰值温度950℃)、临界区(峰值温度850℃)和亚临界区(峰值温度650℃)的组织和冲击韧性。... 采用Gleeble-3500型热模拟试验机在不同峰值温度下对X100管线钢进行单道焊热模拟试验,研究了X100管线钢热影响区粗晶区(峰值温度1 300℃)、细晶区(峰值温度950℃)、临界区(峰值温度850℃)和亚临界区(峰值温度650℃)的组织和冲击韧性。结果表明:粗晶区的奥氏体晶粒严重长大,晶界处存在块状马氏体-奥氏体(M-A)组元,与母材相比,其冲击吸收功下降了42.6%;细晶区的晶粒发生完全再结晶,晶粒尺寸均匀,晶粒中弥散分布着点状M-A组元,冲击吸收功损失不大;临界区的晶粒发生部分再结晶,晶粒大小不一,冲击吸收功下降了16.4%;亚临界区经历了一次短时高温回火,冲击韧性与母材相比变化不大。 展开更多

关键词 X100管线钢 热影响区 冲击韧性 显微组织 热模拟

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脱粘裂纹形状与尺寸对热障涂层陶瓷层温度场的影响 被引量：1

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作者 董会 周攀虎 +3 位作者 周勇 韩燕 王鹤屿 华万超 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2021年第10期14-18,共5页

采用有限元模拟表征了热障涂层陶瓷层内部不同裂纹形状与涂层表面亮斑形状及尺寸的关系。结果表明,裂纹长度小于1mm时,裂纹的形状效应对陶瓷层表面温度分布和温度高低影响不明显;当裂纹长度超过1mm时,陶瓷层表面亮斑的形状逐渐遵循其内... 采用有限元模拟表征了热障涂层陶瓷层内部不同裂纹形状与涂层表面亮斑形状及尺寸的关系。结果表明,裂纹长度小于1mm时,裂纹的形状效应对陶瓷层表面温度分布和温度高低影响不明显;当裂纹长度超过1mm时,陶瓷层表面亮斑的形状逐渐遵循其内部脱粘裂纹的形状,且裂纹边缘效应(角度越小)越大,其上方陶瓷层表面亮斑形状变化越趋于内部脱粘裂纹形状。不同形状裂纹尺寸和面积对其上方陶瓷层表面最高温度值影响不同,随着裂纹尺寸和面积增加,3种形状裂纹上方陶瓷层表面最高温度也会增加,裂纹尺寸超过0.5mm后,3种裂纹表面温度差值也逐渐增大,圆形裂纹表面温度升高最为显著。因此陶瓷层表面亮斑的尺寸能反映其内部裂纹的实际尺寸大小,且亮斑尺寸与其内部裂纹尺寸之间的关系不受裂纹形状、位置等因素影响。 展开更多

关键词 热障涂层 裂纹形状 温度分布 亮斑 氧化钇稳定氧化锆(YSZ)

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热障涂层NiAl黏结层掺杂改性研究现状 被引量：2

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作者 董会 王鹤屿 +1 位作者 周攀虎 杜永祺 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2022年第3期44-50,共7页

目前,航空发动机和燃气轮机的使用温度均已超过1000℃,传统黏结层材料MCrAlY的性能逐渐无法满足需求。NiAl具有熔点高、密度低、成本低和抗氧化性能优异等特点,因此有很大的应用潜力。然而NiAl高温强度低,氧化层附着性较差,需要对其掺... 目前,航空发动机和燃气轮机的使用温度均已超过1000℃,传统黏结层材料MCrAlY的性能逐渐无法满足需求。NiAl具有熔点高、密度低、成本低和抗氧化性能优异等特点,因此有很大的应用潜力。然而NiAl高温强度低,氧化层附着性较差,需要对其掺杂改性以提高NiAl的高温性能,主要包括掺杂铂族元素(Pt、Ru、Pd等)和活性元素(Hf、Zr、Dy等)以及纳米晶颗粒(CeO_(2)、Al_(2)O_(3)、ZrC等)。简要概述了掺杂的不同作用,通过单独或共同掺杂,可以减缓TGO的生长,降低互扩散系数,增加氧化层黏附性,提高NiAl涂层的使用性能。 展开更多

关键词 NIAL 改性 活性元素 热障涂层 掺杂

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脱粘裂纹扩展诱发热障涂层陶瓷层温度场演变与烧结行为研究

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作者 董会 周攀虎 +3 位作者 周勇 韩燕 杜永祺 麻宁绪 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期340-347,共8页

目的研究等离子喷涂热障涂层(APS-TBCs)内部脱粘裂纹尺寸对陶瓷层温度场与烧结行为的影响。方法采用有限元模型研究不同尺寸脱粘裂纹对其上方陶瓷层温度场变化规律的影响,并通过梯度热循环试验对裂纹上方陶瓷层烧结行为进行研究,采用扫... 目的研究等离子喷涂热障涂层(APS-TBCs)内部脱粘裂纹尺寸对陶瓷层温度场与烧结行为的影响。方法采用有限元模型研究不同尺寸脱粘裂纹对其上方陶瓷层温度场变化规律的影响,并通过梯度热循环试验对裂纹上方陶瓷层烧结行为进行研究,采用扫描电子显微镜(SEM)分析陶瓷层表面和断面的组织形貌,并使用图片法对裂纹上方陶瓷层不同区域的孔隙率进行分析。结果裂纹上方陶瓷层温度变化区域的面积取决于裂纹尺寸,且最高温度始终位于裂纹中心的上方陶瓷层表面,随着裂纹宽度向两端依次递减,其对应的上方温度依次递减。在本试验条件下,随着脱粘裂纹尺寸的增加,涂层厚度方向的最高温度以线性形式增加,裂纹尺寸每增加0.5mm,其上方陶瓷层同一位置处的温度增加约30℃,且最高温度区域随之增大。裂纹长度超过3 mm时,在脱粘裂纹热阻效应下,裂纹上方陶瓷层区域的温度升高。裂纹越长,上方陶瓷层整体温度提升越高,不仅导致陶瓷层发生相变和烧结的区域增大,还使得相变和烧结速率升高。不同梯度热循环次数下,陶瓷层表面和内部均出现了数量和长度不等的脱粘、垂直裂纹,烧结面积逐渐增大。脱粘裂纹长度为4mm时,其最大宽度约40μm。结论脱粘裂纹上方陶瓷层温度变化以表面最高温度处为中心向四周呈放射性递减。越靠近陶瓷层表面,层状组织信息越少,相应区域的孔隙率越小,烧结和相变程度逐渐增加,使涂层发生脱落失效的可能性进一步增加。 展开更多

关键词 热障涂层 脱粘裂纹扩展 温度分布 烧结

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矩形金属波纹管机械胀形工艺仿真分析 被引量：9

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作者 高亚东 刘静 +1 位作者 左星煜 李兰云 《压力容器》 北大核心 2022年第2期42-51,共10页

针对矩形金属波纹管不易成形的问题,采用数值模拟的方法,研究了不同成形工艺下波纹管的变形特点。建立了纯机械胀形、外加固定模具机械胀形、内加固定模具机械胀形三种矩形金属波纹管成形工艺有限元模型,对比了不同工艺下波纹管的应力... 针对矩形金属波纹管不易成形的问题,采用数值模拟的方法,研究了不同成形工艺下波纹管的变形特点。建立了纯机械胀形、外加固定模具机械胀形、内加固定模具机械胀形三种矩形金属波纹管成形工艺有限元模型,对比了不同工艺下波纹管的应力应变、壁厚、轮廓等变形特征,分析了成形过程中的变形机理。研究发现,采用纯机械胀形工艺的波纹管波纹形状呈V形,且在成形下一个波纹时被拉变形;采用外加固定模具机械胀形的波纹会出现在成形下一个波纹时被拉变形;而采用内加固定模具机械胀形的成形工艺可以解决圆角处波高不足的问题,并且其波纹形状满足设计要求。 展开更多

关键词 矩形波纹管 机械胀形工艺 成形特征 有限元分析

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HVOF热喷WC-12Co和Ni60涂层在不同攻角下的固体粒子冲蚀行为 被引量：1

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作者 奚运涛 贾毛 +2 位作者 张军 黄雪萍 乔玉龙 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期109-115,共7页

目的解决输气管线弯头冲蚀损伤而导致的刺漏问题。方法采用超音速火焰喷涂(HVOF)方法在20#钢基材上分别制备WC-12Co和Ni60涂层。采用显微硬度计测试基材及涂层截面显微硬度。采用X射线衍射仪(XRD)分析涂层表面成分。采用自制喷射式气固... 目的解决输气管线弯头冲蚀损伤而导致的刺漏问题。方法采用超音速火焰喷涂(HVOF)方法在20#钢基材上分别制备WC-12Co和Ni60涂层。采用显微硬度计测试基材及涂层截面显微硬度。采用X射线衍射仪(XRD)分析涂层表面成分。采用自制喷射式气固冲蚀试验机开展30°、50°、90°3种攻角下固体粒子冲蚀(SPE)试验。采用扫描电子显微镜(SEM)观察SPE试验前后表面和截面的微观形貌,开展基材和2种涂层的SPE机理及冲蚀速率研究。结果在30°攻角下,SPE机理以犁削为主,冲蚀速率受表面硬度的影响较大,20#钢冲蚀速率最大,而WC-12Co涂层的冲蚀速率最小;在50°攻角下,SPE机理为犁削和多冲疲劳混合机理,20#钢的冲蚀速率仍然最大,Ni60涂层和WC-12Co涂层的冲蚀速率相当,均较小;在90°攻角下,冲蚀机理以多冲疲劳损伤为主,WC-12Co涂层的缺陷较少,界面无裂纹,冲蚀速率最小,而Ni60涂层界面处存在裂纹,内部缺陷较多,抗疲劳性能差,冲蚀速率最高。结论WC-12Co涂层在3种不同攻角下都表现出优异的抗冲蚀性能,为提升输气管线弯头抗冲蚀损伤提供了有力的保障。 展开更多

关键词 WC-12CO涂层 NI60涂层 冲蚀 攻角 弯头

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304L/Q235B不锈钢层状复合板热处理工艺优化研究 被引量：2

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作者 赵惠 王艺卓 +2 位作者 白一凡 朱磊 邢立伟 《热加工工艺》 北大核心 2023年第16期69-73,共5页

采用爆炸焊接法制备304L/Q235B不锈钢层状复合材料。为确定最佳热处理工艺制度,试验设计了4种热处理工艺。通过SEM和EDX能谱观察和分析304L/Q235B界面微观组织及元素扩散情况。采用显微硬度试验检测界面加工硬化现象改善程度,结果表明,... 采用爆炸焊接法制备304L/Q235B不锈钢层状复合材料。为确定最佳热处理工艺制度,试验设计了4种热处理工艺。通过SEM和EDX能谱观察和分析304L/Q235B界面微观组织及元素扩散情况。采用显微硬度试验检测界面加工硬化现象改善程度,结果表明,在不同热处理工艺下,复合材料界面结合良好无分层,但在热处理的保温温度为620~700℃的条件下,复合材料界面附近区域发生Fe或Cr元素的扩散,保温温度达到700℃时元素扩散程度最大,且此时Q235B侧近界面区域晶粒尺寸最大,达到9~14μm。当热处理工艺的保温温度为660℃时,304L/Q235B加工硬化现象得到了明显改善,且能保证钢板硬度较高。当保温温度为660℃时,热处理后试样的晶间腐蚀试验结果显示,试样具有良好耐蚀性,未发生腐蚀。因此,保温温度为660℃是304L/Q235B复合材料的最佳热处理工艺。 展开更多

关键词 不锈钢复合板 热处理 爆炸焊接 显微硬度 晶间腐蚀

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