Fe基和Al基非晶涂层制备及耐蚀性能研究

为制备性能良好的耐腐蚀涂层,用气雾化方法制备Fe基和Al基两种非晶粉末,然后采用冷喷涂工艺(CS)和大气等离子喷涂工艺(APS)分别制备非晶涂层,并利用扫描电镜(SEM), X射线衍射仪(XRD)和电化学等方法研究两种非晶涂层微观形貌、相组成和耐腐蚀性等性能。实验表明:采用冷喷涂方法制备非晶涂层非常困难,而采用大气等离子喷涂工艺制备涂层容易。因此本研究主要内容是大气等离子喷涂制备非晶涂层及涂层的耐腐蚀性能。对Fe基非晶材料而言,大功率制备的涂层耐腐蚀性能较小功率制备的好,但寿命差别不明显。最终获得7075铝合金、 Fe基和Al基非晶涂层耐3.5%(质量分数)盐水浸泡寿命分别约为1236, 1658和2147 h。从Fe基和Al基非晶材料角度看,尽管Fe基采用几种优化工艺制备,但Fe基非晶涂层耐腐蚀性能依然较Al基非晶差。相对来说,采用大气等离子喷涂工艺制备Al基非晶涂层耐腐性能较好,可对铝合金表面进行腐蚀防护,在航空、航海领域具有广阔的用途。     

大气和真空等离子喷涂钨涂层比较研究

应用大气和真空等离子喷涂技术制备钨涂层,对涂层形貌、氧含量、热导率、结合强度以及抗热冲击性能进行比较研究。研究结果表明,大气喷涂W涂层存在明显的氧化现象,而真空喷涂W涂层几乎没有发生氧化。与大气喷涂W涂层相比,真空喷涂W涂层具有更为致密的显微结构和较少的氧化物杂质,从而具有较高的热导率,与基体的结合也更加良好。通过高能电子束辐照实验,对涂层的抗热冲击性能进行考察,结果表明真空等离子喷涂W涂层具有较好的抗热冲击性能。     

铈基氧化物在固体氧化物燃料电池中的应用

综述了铈基氧化物在固体氧化物燃料电池(SOFCs)中应用的研究进展。基于SOFCs中的不同组件,铈基氧化物在SOFCs中的应用主要分为如下三个部分:铈基氧化物在电解质、阴极、阳极中的应用。通过不同元素的掺杂,铈基氧化物可以具有较高的离子电导率,作为电解质可以减少电池的欧姆电阻,同时也可以提高阴极的催化活性,以及改善阴极与电解质之间的界面性能,此外,还可以应用于阳极之中,能够改善阳极的抗积碳和抗硫中毒性能。为提高SOFCs中低温性能以及改善抗积碳、抗硫中毒性能提供了新的思路。     

液相等离子喷涂涂层研究进展

悬浮液等离子喷涂(SPS)和溶液前驱体等离子喷涂(SPPS)采用悬浮液或溶液前驱体替代传统等离子喷涂中的粉末材料,可制备出由大量细小粒子组成的具有纳米结构及独特性能的涂层,近年来,引起了广泛关注。本文以SPS和SPPS涂层应用方向为线索,介绍了SPS和SPPS涂层研究进展,并与传统等离子喷涂制备的涂层性能进行对比,展示了SPS和SPPS涂层的优点和应用价值。     

高能等离子喷涂TBCs热循环失效机理研究

本文研究了高能等离子喷涂和大气等离子喷涂两种工艺中粉末束流的特点,并采用两种喷涂工艺制备YSZ涂层,通过观察涂层在热循环条件下的微观组织变化,探讨了高能等离子喷涂YSZ涂层的热循环失效机理。结果表明,采用高能等离子喷涂工艺时,粉末粒子的速度可达430m/s,而采用常规大气等离子喷涂时,其速度仅为275m/s;采用高能等离子喷涂工艺制备的YSZ涂层的结合强度可大于60MPa,而大气等离子喷涂的YSZ涂层的结合强度为45MPa;与大气等离子喷涂相比,高能等离子喷涂工艺制备的YSZ涂层的热循环寿命可提高20%;在热循环过程中涂层内可形成垂直裂纹,但两种涂层的热循环失效方式相似。     

等离子喷涂稀土六铝酸盐热障涂层

采用固相法合成了三种稀土六铝酸盐陶瓷粉末即NdMgAl11O19(NMA),SmMgAl11O19(SMA)和GdMgAl11O19(GMA)。采用大气等离子喷涂方法制备了这三种陶瓷涂层。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和维氏硬度计对涂层进行了表征。结果表明,采用等离子喷涂方法制备的涂层具有典型的多孔结构,陶瓷的熔化状态良好,涂层与金属粘结层之间结合致密。MgO掺杂的稀土六铝酸盐在等离子喷涂过程中发生部分分解,涂层结晶不完全。此外,随着稀土离子半径的减小,喷涂后涂层硬度逐步增加。     

高效能超音速等离子喷涂射流与涂层特点

超音速等离子喷涂技术是热喷涂技术发展的重要方向之一。通过简化模型计算,比较了常见热喷涂技术的粒子飞行时间、等离子喷嘴喉口的能量密度,探讨了高效能超音速等离子喷涂典型陶瓷、易氧化纯金属、金属陶瓷复合材料、非晶材料等粒子飞行特征和涂层主要性能。结果表明:高效能超音速等离子喷涂技术(HEPJet)所具有的高温、高速双高特点,使其能够对各种熔点、易氧化、易失碳材料实现低成本、高效率、高质量的涂层制备,是一种非常具有应用潜力的热喷涂技术。     

大气等离子喷涂工艺参数与粉末成分对NiCrCuB涂层成分、组织结构及性能的影响

针对如何降低NiCrCu涂层氧化物含量以改善涂层内粒子层间结合的问题,本研究设计了含B的NiCrCu粉末,以期通过B在高温熔滴飞行中的牺牲氧化并蒸发去除氧化物机制,在大气等离子喷涂条件下获得无氧化物的熔滴制备高致密的金属涂层.为此,采用粒度30～50μm的NiCrCu1.5B和NiCrCu4B喷涂粉末,研究了粉末成分与...     

溶剂类型对液相等离子喷涂涂层性能影响

溶液前驱体等离子喷涂(SPPS)和悬浮液等离子喷涂(SPS)采用溶液前驱体或悬浮液替代传统大气等离子喷涂中的喷涂粉末,可制备出由大量细小粒子组成的具有纳米结构及独特性能的涂层。本文以溶液前驱体和悬浮液的溶剂类型为线索,介绍了采用SPPS和SPS技术制备YSZ、Al2O3、Ti O2涂层的研究进展。     

NiCrAl/ 膨润土阻燃封严复合涂层的 制备对钛合金基体性能的影响

NiCrAl/膨润土是一种可用于航空发动机的中高温封严涂层材料,同时具有一定的阻燃作用,广泛应用于钛合金部件阻燃涂层。本文采用等离子喷涂和火焰喷涂在Ti40钛合金基体材料上制备了NiCrAl+YSZ+NiCrAl/膨润土复合涂层,厚度为2mm,并研究了复合涂层的热喷涂制备过程对钛合金基材组织和基本力学性能的影响。结果表明,NiCrAl/膨润土复合涂层体系对Ti40钛合金基体的组织和力学性能基本无影响,可采用大气等离子喷涂和火焰喷涂制备复合功能涂层的方法对Ti40合金进行防护。     

热喷涂法制备热电发电机技术

热喷涂技术可以应用于热电发电机(TEG)的制备,是一项非常有前景的节能技术,能加强热电发动机大表面和高温服役下的废热回收,但目前受到材料和制备技术方面的限制。制备TEG至少需要四种材料,以热喷涂方法制备成复合涂层。涂层包括电绝缘体层、导电层、p型/n型半导体热电活性材料层。本文应用APS,HVOF和HVAF三种热喷涂方法探讨了TEG的制备技术。技术难点在于达到涂层之间的有效结合,其中以陶瓷涂层上喷涂金属涂层的难度最大。应用热喷涂技术制备TEG时,应保证复合涂层的某些涂层位于同一高度水平,例如n型和p型半导体层。因此,可以通过优化复合涂层中各种材料服役性能,制备适当的模具,以满足TEG制备的各项技术要求。     

铈锆酸镧涂层高温时效行为和热震性能研究

采用等离子喷涂制备了铈锆酸镧涂层,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、图像分析法等研究了喷涂功率对沉积态涂层表面和截面微观结构、孔隙率等的影响规律,研究了涂层在1200℃、1300℃高温100h时效下相稳定性、微观结构、孔隙率的变化,比较了不同喷涂功率涂层的抗热震性能。研究结果表明:随着等离子喷涂功率的增加,喷涂过程中半熔融颗粒比例减小,涂层的孔隙率减小。涂层经1200℃、1300℃高温保温100 h后仍然具有单一的烧绿石结构,随着热处理温度升高,涂层孔隙率减小。研究了不同功率喷涂的涂层从1250℃到冷水中的热震行为,失效机制分析表明:陶瓷层与粘结层热应力不匹配造成陶瓷层底部产生裂纹是导致涂层失效的主要方式。     

阴离子F掺杂SOFCs阴极La1?xSrxCo1?yFeyO3?δ的氧还原性能

固体氧化物燃料电池(SOFC)因其高效、清洁及便携性等优点被认为是当前最具应用前景的新能源技术之一。传统SOFC较高的工作温度（>800 ℃）限制了其商业推广,降低其工作温度成为当前研究的热点。钙钛矿阴极材料La_1?xSr_xCo_1?yFe_yO_3?δ(LSCF)因具有较高的电子离子混合导电性而成为中温SOFC阴极材料的较佳选择,同时实验证明F替代O位能有效提升SOFC稳定性。基于已有实验报道,本文采用第一性原理计算了F掺杂对LSCF电子结构影响、氧气分子在(100)表面吸附能的变化、阴极体内氧空位形成能及氧离子迁移活化能的影响。通过与未掺杂材料性能的比较,证明:适量F掺杂LSCF在有效提升阴极表面对氧气分子吸附能力同时能进一步提高体内氧离子迁移效率,从而提升阴极氧化还原反应能力。      

氧化锆涂层喷涂工艺对涂层显微结构及热物理性能影响

采用大气等离子喷涂(APS)技术制备氧化锆涂层,并以SprayWatch-2i在线监测系统观测喷涂过程中氧化锆粒子的飞行速度和表面温度.采用扫描电镜(SEM)对氧化锆涂层的显微结构进行观察,并测定涂层的部分热物理性能,研究颗粒飞行特性--涂层结构--性能之间的关系.结果表明,采用较大功率制备的涂层,其结构较为致密、气孔...     

超音速火焰喷涂CoCrW涂层的磨损特性

采用超音速火焰喷涂工艺制备了cocrw涂层,利用金刚石锥体为摩擦副,通过往复式磨损试验机测试了涂层在室温和600℃时的磨损性能,分析了涂层的磨损机理。结果表明：在室温和600℃两种温度条件下,磨损量均随着载荷的增大而增加,而涂层在同一载荷作用下,室温和600℃两种温度下的磨损量较为接近。磨损形貌则表现为磨损初期呈现明显的犁削沟槽、小片状残留物、还有小凹坑;磨损较长时间后则显示明显的粘着磨损形貌和涂层颗粒脱落坑特征。     

等离子体喷涂高温抗氧化涂层制备与表征

高温抗氧化涂层是高温结构材料的重要研究内容之一。为了提高抗氧化涂层的性能,人们致力于新的涂层制备工艺和涂层材料开发。近年来,中国科学院上海硅酸盐研究所采用等离子体喷涂技术制备了非氧化物高温抗氧化涂层,并取得了初期结果。本文简要介绍采用大气和真空等离子体喷涂技术制备的MoSi2涂层具有良好的高温抗氧化性能;等离子体喷涂硅...     

HVOF喷涂Cr3C2-NiCr涂层：粉末颗粒形貌和喷涂参数对涂层微观组织、性能和高温耐磨性的影响

热喷涂碳化铬涂层广泛应用于高温耐磨环境。在这样高温的恶劣环境下,许多相会产生分解、氧化以及涂层组织变化,从而影响其耐磨性。尽管可以认为Cr3C2-NiCr涂层在高温条件下的组织分解将取决于喷涂微观结构和喷涂参数,但在这方面的研究较少。本文旨在设计出更好的喷涂参数,以提高碳化铬涂层在高温滑动磨擦磨损条件下的显微结构性能。通过X-射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）观察两种Cr3C2-NiCr相所形成的涂层组织,并且观察飞行颗粒的温度和速度。本文研究了800％下滑动摩擦行为与喷涂参数和涂层微观结构的关系,同时测量涂层在滑动磨擦前后的维氏硬度（300gf）。     

等离子与火焰喷涂镍铝涂层性能研究

采用等离子和火焰两种方法制备NiAl涂层,对比了NiAl复合粉末在这两种喷涂工艺条件下所得涂层的硬度、结合强度和组织结构。实验结果表明采用等离子法制备的NiAl涂层致密,涂层孔隙率低,与基体的结合强度高,且涂层的硬度较高。     

热喷涂铁基材料在印刷业耐磨防护上的应用

与典型的耐磨防护材料（如金属陶瓷）相比,铁基材料不仅对人体更健康、更具有环境友好性,而且在材料成本和加工费用方面,其经济效益也更明显。当喷涂粉末的粒度非常细时（小于15um）,所获得的涂层表面更光滑,而且能获得相对较薄的、致密的、接近净成形的涂层。这就会降低涂层材料及加工的费用。本研究采用大气等离子（APS）喷涂粒度为...     

粉末粒径对真空等离子体喷涂钛涂层的影响

粉末粒径是影响等离子体喷涂涂层结构和性能的主要因素之一。本文采用四种不同粒径分布的钛粉,通过真空等离子体喷涂（VPS）工艺在不锈钢基体上制备了粗糙多孔的钛涂层,研究了粉末粒径与钛涂层表面粗糙度、气孔率和结合强度间的关系。结果表明：在粉末熔融状况良好的情况下,不同粒径分布的钛粉制备的涂层结构均较均匀;钛涂层的表面粗糙度和气孔率随粉末粒径的增大而增大,涂层结合强度随粉末粒径增大而减小。