DD5单晶叶片用热障涂层高温防护性能研究

为了提高燃气轮机热端部件的服役寿命,拓展热端部件的高温防护方法及应用,在某燃气轮机涡轮叶片用DD5镍基单晶高温合金表面制备了CoCrAlY+YSZ,(Ni, Pt)Al+YSZ和Zr改性(Ni, Pt)Al+YSZ 3种热障涂层,对比研究了这3种热障涂层的1 100℃循环氧化行为和900℃混合盐热腐蚀行为。结果表明：CoCrAlY+YSZ涂层在循环氧化和热腐蚀过程中均发生严重的YSZ陶瓷面层剥落现象,而铝化物+YSZ涂层的陶瓷面层则完好或仅局部极少量剥落;(Ni, Pt)Al涂层经活性元素Zr改性后抗氧化和耐热腐蚀性能均进一步提高,表现为氧化和腐蚀增重降低,内氧化和内硫化现象明显减轻;(Ni, Pt)Al+YSZ涂层和Zr改性(Ni, Pt)Al+YSZ涂层对DD5镍基单晶高温合金叶片均有较好的适用性。     

超音速火焰喷涂WC涂层组织结构、抗冲刷性能及抗气蚀性能研究

采用超音速火焰喷涂技术制备进口WC-10Co-4Cr和国产WC-10Co-4Cr两种粉末的WC涂层,研究两种涂层的组织结构、抗冲刷性能及抗气蚀性能。结果表明:两种粉末制备的涂层致密,与基材结合良好,孔隙率均小于1%;国产粉末制备的涂层的硬度和开裂韧性均大于进口粉末制备的涂层;抗冲刷能力大小依次为国产粉末制备的涂层、进口粉末制备的涂层、基材;抗气蚀能力大小依次为国产粉末制备的涂层、基材、进口粉末制备的涂层。     

机械混合法制备不同硬度镍基封严涂层的研究

采用火焰喷涂方法制备镍包石墨可磨耗封严涂层,通过改变送粉量及粉末混合比例来制备不同硬度的涂层,并将得到的涂层与采用不同涂覆方法得到的石棉石墨涂层进行压弯对比试验。试验结果表明,相比进口粉末,国产粉末的涂层硬度随送粉量变化较缓慢;将两种硬度差异较大的国产粉末按一定比例混合可制得所需硬度的涂层且涂层与基体结合强度较好,满足使用要求。     

不同方法制备的TBC涂层特性的研究

众所周知,热障涂层（TBC）主要包括粘接层和面层两部分。该文采用空气助燃超音速火焰喷涂（HVAF）和氧气助燃超音速火焰喷涂（HVOF）两种方法制备粘接层,大气等离子喷涂（APS）方法制备面层,来研究不同制备方法对TBC涂层微观结构和性能的影响。试验结果表明,HVAF和APS制备的TBC涂层,粘接层中氧化现象较少,热生长氧化物（TGO）生长相对致密均匀,以α-Al2O3为主,其它复合氧化物（NiO、CrNi、CoNi等）较少,表现出较好的高温性能。YSZ陶瓷面层隔热效果良好,是一种成本低廉的新型制备TBC涂层技术。     

NiCr—Cr3C2和NiCr—TiC高耐磨防护涂层在汽轮机中的应用

评价了用不同热喷涂方法制备各种ＮｉＣｒ－Ｃｒ３Ｃ２粉末的耐磨损表面涂层，还评价了团聚型粉末以及用自扩散生长高温合成法生产的粉末。为了优选喷涂材料和应用工艺系统的最佳参数组合还测定了涂层的性能。试验结果可能引起用于汽轮机的抗水冲蚀表面涂层的改善。     

燃机涂层杯突性能分析研究

文章主要针对不同喷涂工艺制备的燃机涂层所进行的杯突性能检验结果,进行了对比分析研究,确定了适用于燃机涂层最佳工艺方法与粉末材料,从而满足了燃机涂层的质量要求。     

等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)制热障涂层(TBCs)抗燃气热腐蚀性能研究

文章分析了等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)TBCs的抗燃气热腐蚀性能。结果表明:高温合金(Mar 247)直接暴露在燃气热腐蚀环境下腐蚀最严重,平均失重速率达2.035 9 g/m~2·h;涂覆MCrAlY涂层后, MCrAlY涂层腐蚀平均失重速率为0.157 8 g/m~2·h,基材未被腐蚀得到保护;涂覆TBCs(MCrAlY+8YSZ)后, MCrAlY/YSZ涂层未出现腐蚀剥落现象,抗燃气热腐蚀效果最好。     

粉末火焰喷涂法制备黑铬太阳能选择性吸收涂层的实验研究

采用粉末火焰喷涂法制备的黑铬太阳能选择性吸收涂层,工艺简单,成本低,性能稳定,光谱选择性好。其可见光谱区的吸收率为０．９１,红外光谱区的发射率为０．１５。对黑铬涂层和黑板漆作集热板的太阳热水器性能进行了实验比较和讨论。     

轴承用氧化铝涂层结合强度的研究

通过显微镜观察和力学性能测试的方法对不同成分和厚度的氧化铝涂层的结合强度变化规律进行了研究.结果 表明,向纯氧化铝粉末中添加少量的氧化钛粉末或者引入金属粘结层均可以提高涂层的结合强度.随着涂层厚度的增加,涂层和基体之间的结合力逐渐减弱.同时发现,金属粘结层的引入可以提高涂层和基体之间的结合强度.     

La_(2)Zr_(2)O_(7)–8YSZ双陶瓷层热障涂层活塞热–机耦合应力分析北大核心CSCD

以某车用发动机活塞为研究对象,基于有限元法建立La_(2)Zr_(2)O_(7)–8YSZ双陶瓷层热障涂层活塞模型,研究陶瓷面层、底部陶瓷层、基体的热–机耦合应力及其双陶瓷层结构对活塞基体的影响。根据温度场分析,陶瓷面层厚度为0.15 mm时,La_(2)Zr_(2)O_(7)–8YSZ涂层活塞基体、陶瓷面层、底部陶瓷层的最高温度分别是271℃、438℃、363℃。随着陶瓷面层厚度增加,活塞基体温度降低,活塞顶面温度升高。热应力分析表明无涂层活塞的最大热应力出现在环槽处,最大值是64 MPa,而涂层活塞基体的最大热应力出现在燃烧室喉口及其顶部边缘部分。受机械负荷影响,无涂层活塞和涂层活塞基体耦合应力最大值均出现在销座处,陶瓷面层和底部陶瓷层最大热–机耦合应力出现在各自底面。随着陶瓷面层厚度增加,陶瓷面层和底部陶瓷层最大耦合应力缓慢减小,活塞基体耦合应力基本不变。     

Thermal Conductivity Prediction of Thermally Conductive,Electrically Insulating Materials under van der Waals Interactions

The thermal transport phenomenon in small-scale heterogeneous composites is essentially controlled by van der Waals interactions. In this article, thermal conductivity of nanocomposites with 33 wt% crystallized silicon dioxide is four times higher than that of epoxy (EP) resin composites. Nanocomposites with 33 wt% boron carbide exhibit seven times higher thermal conductivity than pure EP. Pal and Lewis-Nielsen multiscale models were used to infer that distance-associated van der Waals interactions vary between composites with different weight fractions. Such variation consequently affects the thermal conductivity of the composites. Scanning electron microscope images of crystallized silicon dioxide/EP composites provide evidence of our reasonable and accurate inferences with regard to the thermal conduction mechanism. Experimental values confirm that the Pal model is superior to the Lewis-Nielsen model. The observed enhancement in thermal conductivity indicates important implications for the development of highly and thermally conductive electrically insulating materials. Results of this study can also be considered to improve modeling for thermal conductivity under van der Waals interactions.     

石墨烯/碳纳米管/环氧树脂复合材料的导热性能的实验研究

在微电子领域中,随着元器件的体积微小化,要求导热材料具备体积小、高导热的特点。高分子导热复合材料能很好的解决器件在不同的工作环境中仍能保持正常的散热问题。以环氧树脂(EP)为基体,石墨烯粉末(GP)和多壁碳纳米管(MWCNTs)为导热填料,采用溶剂和超声分散法,制备出石墨烯/碳纳米管/环氧树脂复合材料。实验采用瞬态电热技术测量其导热系数,结果显示,石墨烯与碳纳米管协同作为导热填料时,复合材料导热性优于单独添加导热填料(GP或MWCNTs),且随着GP所占比例的增大复合材料的导热系数越大。当GP和MWCNTs比例分别为0.7%和0.3%时,复合材料导热系数为0.940 W/(m·K),相比于纯EP导热系数提高了286.83%。     

石墨烯粉末导热性能的研究

采用瞬态电热技术测量了5~6层纯石墨烯粉末中石墨烯的热扩散率,其值为1.15×10-5 m2/s,相应的导热系数为18.000 W/(m·K)。借助导热仪研究了不同密度下石墨烯粉末导热系数的变化情况,发现其导热系数与密度成正比。密度由0.02增加到0.22g/cm3时,导热系数总体提升了8.09%。另通过实验得到了含水率对石墨烯粉末导热性能的影响。实验结果显示,石墨烯粉末含水率由0.0%增加到99.8%的过程中,导热系数先是上升随后下降最终直线降至最低点(约为0.765~1.030 W/(m·K))。其中当含水率达到96.7%时,混合物(石墨烯与水)的导热系数提高了62.80%。该研究为石墨烯热应用及热管理提供了理论支撑。     

聚苯颗粒体积含量对保温浆料导热系数的影响研究

叙述了胶粉聚苯颗粒保温浆料的保温效果达不到要求的直接原因是聚苯颗粒的数量不够,根本原因则是保温浆料的黏结力太差。指出,增多聚苯颗粒的体积,减少导热系数,增加保温性能,提高胶粉料的黏结性能,确保足够的聚苯颗粒含量,可保证保温浆料的保温性能。     

水合物导热系数和热扩散率实验研究

基于Hot Disk热常数分析系统的单面测试功能,建立了一套新的天然气水合物热物性测试系统,并实验研究了I型水合物（甲烷）、H型水合物（甲烷和甲基环己烷）的导热系数和H型水合物的热扩散率。结果显示甲烷水合物样品导热系数随温度的变化非常小,平均导热系数约为0.53 W/(m•K)。结合文献报道和实验分析发现零孔隙率甲烷水合物的导热系数大约为0.7 W/(m•K),水合物样品在压缩过程中虽然减少了孔隙,但是却引起晶体破碎,导致导热系数与理想值差距较大。水合物的导热系数与水合物的类型及客体分子有关,大体顺序为I型 > II型 > H型 > 半笼型水合物。甲烷−甲基环己烷生成的H型水合物热扩散率为0.205 ~ 0.26 mm2/s,和其他类型的水合物相当;水合物的热扩散率大约为水的两倍,而导热系数和水相近。     

基于热辨识技术的硅基防热材料高温热导率测量

硅基防热材料是高超声速飞行器防热系统用重要材料之一,但由于硅基防热材料在高温条件下存在着复杂的物理化学变化,使得高温热导率的获取变得困难,这已成为飞行器防热系统精细化设计的主要制约瓶颈。基于热导率辨识方法,设计了一种能够实现硅基防热材料高温热导率测量的试验测量装置,对硅基防热材料在常温~800℃热导率进行了测量,并将测得的热导率外推应用到其他试验状态。结果表明,测得的硅基防热材料高温热导率合理可靠,具有很高的工程精度。该试验测量装置可实现不同温度下热导率的同步测量,测量成本低,效率高,这对其他防热材料的高温热导率测量具有重要的参考价值。     

The Measurement of Thermal Conductivities of Silica and Carbon Black Powders at Different Pressures by Thermal Conductivity Probe

This investigation was done to study the gas filled powder insulation and thermal conductivity probe for themeasurement of thermal conductivity of powders.The mathematical analysis showed that the heat capacity ofthe probe itself and the thermal resistance between the probe and powder must be considered.The authorsdeveloped a slender probe and measured the effective thermal conductivity of silica and carbon black powdersunder a variety of conditions.     

保温用天然生物质材料的热湿特性

实验分析一些廉价天然材料(椰壳和花生壳)的导热特性。利用同心球稳态测量方法测量确定椰壳和花生壳的导热系数,以及导热系数随温度的变化规律,同时以硅酸铝纤维材料为标准试样,与天然材料的导热性能进行对比分析。还对这些材料的低温吸湿作了初步测试,分析此类材料作为低温绝热材料的吸湿特性。研究结果表明,所有材料的导热系数均随温度的升高而增大,且增大速率都近似相等。影响天然生物质材料导热性质的因素主要有：纤维或多孔固体材料中的导热、孔隙中空气的对流换热,如果温度足够高的话,还有辐射换热。     

纳米粒子与石蜡乳状液复合多相功能热流体的制备与性能

以石蜡乳状液为分散介质,纳米Cu粒子为导热介质,采用相转化乳化法制备了纳米Cu/石蜡复合相变乳状液,研究了纳米Cu粒子对复合相变乳状液的稳定性、流变性、导热性和热循环稳定性的影响。研究结果表明：纳米Cu/石蜡乳状液的密度、粘度和导热系数均随纳米Cu含量的增大而增大,密度变化不太明显,而导热系数则明显提高,当纳米Cu粒子含量为0.05 wt%时,复合相变乳状液的导热系数比纯石蜡乳状液提高了161.96%。由于纳米Cu粒子的添加显著增加了Cu/石蜡乳状液的导热性能,Cu/石蜡乳状液在固−液相变热循环过程中的温度平台表现不明显,但其热循环稳定性很好。     

Subamorphous Thermal Conductivity of Crystalline Half-Heusler Superlattices

The quest to improve the thermoelectric figure of merit has mainly followed the roadmap of lowering the thermal conductivity while keeping unaltered the power factor of the material. Ideally an electron-crystal phonon-glass system is desired. In this work, we report an extraordinary reduction of the cross-plane thermal conductivity in crystalline (TiNiSn):(HfNiSn) half-Heusler superlattices (SLs). We create SLs with thermal conductivities below the effective amorphous limit, which is kept in a large temperature range (120–300 K). We measured thermal conductivity at room temperature values as low as 0.75 W m^?1 K^?1, the lowest thermal conductivity value reported so far for half-Heusler compounds. By changing the deposition conditions, we also demonstrate that the thermal conductivity is highly impacted by the way the single segments of the SL grow. These findings show a huge potential for thermoelectric generators where an extraordinary reduction of the thermal conductivity is required but without losing the crystal quality of the system