预浸涂对航空刹车副用C/C 复合材料抗氧化性能的影响

C/C复合材料在高于450℃的空气(氧化气氛)中会显著氧化,可采用基体抗氧化和涂层抗氧化来防止其氧化.作者采用在基体材料表面预先浸涂浸渍剂,再涂刷涂层并将涂层固化处理制备涂层的工艺方法,制备出抗氧化性能良好的抗氧化涂层.预浸涂处理可使材料的起始氧化温度提高近200℃.单独预浸涂以硼酸、TEOS为主的浸渍剂抗氧化效果不明显,而预浸涂以磷酸+硼酸混合液、磷酸为主的浸渍剂效果较好.其最佳抗氧化效果为900℃×2 h静态氧化失重率为0.33%,900℃×4 h静态氧化失重率为1.13%.对以硼酸、磷酸和TEOS及其混合液为主的浸渍剂的抗氧化机理进行了探讨.     

SiO2表面改性炭纤维的抗氧化性能与微波吸收性能

通过SiO2溶胶浸渍和热处理,在炭纤维表面制备SiO2涂层。采用扫描电镜、X射线衍射仪观察和分析SiO2改性炭纤维的表面形貌及涂层成分,通过热重分析研究纤维样品的氧化行为,用数字电桥测试样品的电阻并计算电阻率,用微波矢量网络分析仪测试纤维的电磁参数并计算微波反射系数。结果表明:表面涂覆SiO2使炭纤维起始氧化温度提高近200℃,改性炭纤维的复合电阻率为纯炭纤维电阻率的2.6倍。SiO2涂层厚度为3 mm的炭纤维环形试样在7~15 GHz频率范围内的反射系数低于5 dB,反射系数小于10 dB的吸收带宽为5 GHz,在8.7 GHz频率位置具有最大吸收峰,反射率为26.2 dB。表面涂层SiO2有利于增强炭纤维的微波吸收性能。     

非晶SiO_2涂层的制备及其对Ti-22Al-26Nb合金的高温防护

:以商业硅胶为原料,采用溶胶-凝胶法在Ti-22Al-26Nb合金表面浸涂制备非晶氧化硅涂层.涂层样品和空白样品在800和900 ℃静态空气中进行等温氧化实验,900 ℃静态空气中进行循环氧化实验.采用热重分析(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对结果进行分析,研究涂层对Ti-22Al-26Nb合金氧化行为的影响.结果表明:涂层样品的氧化抛物线速率常数较空白样品降低,涂层提高了合金在空气中的抗氧化能力.合金表面生成氧化膜主要由TiO2,Nb2TiO7和AlNbO4组成,涂层抑制了氧化物的生长.探讨了涂层的作用机制.     

热处理温度对Ti-6Al-4V耐腐蚀性及力学性能的影响

为了改善Ti-6Al-4V合金的性能,将Ti-6Al-4V合金在90％氮气和10％氧气组成的气氛中进行化学热处理以达到表面强化的目的.试验通过扫描电子显微镜(SEM)对涂层形貌进行表征、X射线衍射(XRD)确定涂层的化学组成、利用极化曲线(Tafel)和显微硬度(HV)测试涂层的耐腐蚀性能和力学性能.测试结果显示涂层和基体结合良好,涂层由TiO2和TiN构成,在800℃处理时具有最高的硬度和最强的耐腐蚀性能.     

C/C复合材料抗氧化复合涂层的制备及其性能

设计并制备了一种工作温度不大于1373 K的C/C复合材料抗氧化复合涂层,其基本结构为浸溃过渡层,陶瓷相阻挡层/玻璃相封填层,涂覆有复合涂层的C/C复合材料试样在空气中于1173 K下氧化10 h的失重率仅为10.37％,氧化失重速率为5.67×10~(-5)g/(cm~2·min);1173 K←→室温空气中急冷急热10 h循环100次后,失重率为8.41％,涂层没有剥落,说明整个涂层具有良好的高温抗氧化性和抗热震性能,该种复合涂层可在中低温(不大于1373 K)氧化性气氛中长时间工作,适合作C/C复合材料航空刹车副等部件的抗氧化涂层,能够大大提高C/C复合材料的使用寿命和性能。     

含P,B,Si化合物涂层对C/C复合材料抗氧化性能的影响

以P,B和Si等的化合物为主要组元的涂层对C/C复合材料进行表面抗氧化处理,在700,900℃时进行氧化实验,用SEM观察涂层在氧化前、后形貌的变化,用样品的失重分析成分对涂层抗氧化性能的影响。研究结果表明:浸涂次数对涂层抗氧化性能影响较大,浸涂2次的样品比只浸涂1次的样品的氧化失重低;具有最佳抗氧化效果的涂层在700℃,氧化10h时氧化失重率为0.26％,在900℃,6h时的氧化失重率不超过2％。通过SEM检测发现,涂层在氧化前与涂层具有良好的结合性,没有产生大的缺陷,涂层内低熔点物质在氧化过程中逐步偏聚、挥发导致其抗氧化能力降低。     

热喷涂铝青铜 - 聚苯酯涂层耐磨性能研究

本文采用大气等离子喷涂工艺在典型零件支承环上制备了铝青铜 - 聚苯酯耐磨涂层, 测试了涂层硬度、 结合强度、 微观组织等性能, 重点考核了在转速 20000 r/min, 输入扭矩 800 N?m, 滑油温度 90~100℃, 滑油压 力 0.2~0.3 MPa, 运行时间 50 h 条件下的支撑环涂层整机台架试验后的耐磨性能; 试验结果表明, 制备的铝青铜 - 聚苯酯耐磨涂层硬度 89.6 HR15Y, 结合强度 25.5 MPa, 涂层组织均匀、 孔隙率为 15.18%, 采用目视和体视显微 镜检查台架试验后的典型件涂层外观状态, 通过高精度三坐标测量方法计算涂层的磨损量, 台架考核试验结果表 明, 典型件铝青铜 - 聚苯酯涂层完整、 光滑, 无开裂、 剥离、 剥落, 涂层磨损最严重位置的磨损量为 0.006 mm, 涂层耐磨性能优异。     

TiB_2-50Ni金属陶瓷热喷涂层抗热震性能研究

采用超音速火焰喷涂技术在不同丙烷流量下制备了3种TiB_2-50Ni金属陶瓷涂层,并采用水淬法将3种TiB_2-50Ni涂层在600和800℃条件下进行热震试验。通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对在不同条件下热震后的涂层进行表面和截面形貌观察及物相结构分析。研究结果表明,在600℃热震条件下,随着热震次数的增加,不同丙烷流量制备的3种涂层的裂纹扩展更为严重,且在热震循环次数为150次时,3种涂层表面和截面中均出现了扩展较为严重的交叉裂纹。在800℃热震条件下,3种涂层热震失效的热震循环次数明显减少,并且涂层的表面和截面产生的裂纹更长更宽。通过3种涂层的热震试验进一步发现,随着丙烷流量的增加,涂层的抗热震性能逐渐降低,其中以No.3涂层(丙烷流量为42 L·min~(-1))抗热震性能最差。通过对3种涂层热震后的XRD分析发现,3种涂层热震后的主要物相为TiB_2和Ni两相,且随着在600℃热震循环次数的增加和热震温度的增加(800℃),涂层热震后产生的氧化物含量逐渐增多。     

热处理条件对WC-Co涂层性能的影响

采用喷雾转化法制备WC-Co复合粉末,再经超音速火焰(HVOF)喷涂制备WC-Co耐磨涂层,并分别在N_2和真空气氛中进行550、750、950℃热处理。研究了热处理条件对涂层物相、显微组织、硬度和耐磨性能的影响。结果表明:真空气氛热处理涂层较N_2气氛热处理涂层的脱碳程度更低,且孔隙率也更低;真空热处理工艺可显著提高涂层硬度,改善涂层耐磨性,750℃真空热处理涂层磨损率可降至喷涂态涂层的47%,HV_(0.3)硬度达到1 550。     

等离子喷涂Cr_2O_3-TiO_2基高发射率涂层微观结构及性能研究

本文以Cr_2O_3、TiO_2、NiO、稀土氧化物为原料,经喷雾干燥及烧结致密化处理制备成具有尖晶石结构的Cr_2O_3-TiO_2基复合团聚型粉体,采用大气等离子喷涂在钛合金表面制备了Cr_2O_3-TiO_2基高发射率涂层,分析测试了涂层显微组织结构、结合强度、抗热震性能及辐射性能。研究结果表明:所制备的Cr_2O_3-TiO_2基高发射率涂层孔隙率为1.51%,结合强度达33.1MPa,在400~800℃温度范围内,其法向全发射率可达0.88~0.89;涂层经600℃至室温热震30次后未发生开裂、剥落现象,涂层抗热震性能良好。     

热处理温度对300M钢表面WC-10Co4Cr涂层结构及磨损特性的影响

采用高速火焰喷涂法(HVAF)在300M钢表面制备WC-10Co4Cr涂层,在真空炉中分别进行900,1 000和1 100℃保温1 h的热处理。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计和UMT-3摩擦试验机等手段对热处理后涂层相结构、显微组织、显微硬度和滑动磨损特性进行表征。研究结果表明:在三种温度下热处理时,涂层中WC、W_2C和Co逐渐转变为Co_3W_3C和Co_6W_6C两种η相;随着热处理温度从900℃提升到1 100℃,Co_6W_6C相逐渐增多,涂层显微硬度先升高后降低;经过1 000℃保温1 h热处理后的涂层硬度达到1 342 HV,在实验载荷20 N,滑动速度600 r/min条件下滑动磨损1 800 s后磨损质量损失为2.93 mg。涂层经1 000℃保温1 h的热处理后拥有最佳的综合性能。     

有机硅高温涂料耐热性及其影响因素研究

以有机硅296和聚碳硅烷为基料,低熔点玻璃粉、BN、SiC、ZrO2和Al2O3为填料,制备了耐高温涂料。通过正交试验,考核了填料体系设计对涂层耐热性的影响规律,制备了耐温达700℃的有机硅高温涂层。结果表明,影响涂料耐热性和附着力的主要因素为低熔点玻璃粉和BN,其次为ZrO2和Al2O3。低熔点玻璃粉在高温下的"二次成膜"作用可以有效提高涂层的耐热性、改善粉化现象,但过多的用量会造成涂层开裂和脱落。BN作为导热填料,与其他填料按一定比例加入到涂料中,可以提高涂层的耐热温度到700℃。ZrO2和Al2O3较大的热膨胀系数减少了涂层和基体的热失配,利于提高其耐热性。     

普通石墨材料高温抗氧化涂层研究

设计并制备出了一种普通石墨材料抗氧化涂层,其基本结构为浸渍过渡层陶瓷相阻挡层玻璃相封填层。涂覆有复合涂层的普通石墨材料试样在空气中于900℃下氧化10h的失重率仅为006gcm2,氧化失重速率为101×10-4g(cm2·min);900℃←→室温空气中急冷急热10h循环100次后,失重率为874%,涂层没有剥落。     

爆炸喷涂Cr_3C_2-35NiCr涂层的组织及性能研究

采用爆炸喷涂技术(D-gun)制备Cr3C2-35NiCr涂层。采用扫描电子显微镜(SEM)、电子探针(EPMA)、X射线衍射仪(XRD)对涂层微观结构、成分和相组成进行了分析,此外采用光学显微镜、显微硬度仪、拉伸试验机、摩擦磨损试验机等设备分别对涂层的孔隙率、硬度、断裂韧度、结合强度、磨损性能和热震性能进行了测试分析。试验结果表明:爆炸喷涂制备的Cr3C2-35NiCr涂层孔隙率为0.52%,显微硬度为HV803,断裂韧度为4.55MPa?m0.5,结合强度大于87.5MPa;涂层磨损性能和热震性能的测试结果表明,Cr3C2-35NiCr涂层室温摩擦系数为0.6,经受750℃下50次热震(水冷试验)无剥落。     

冷轧无取向电工钢环保绝缘涂层性能评价试验研究

基于用户加工工艺,通过实验室对比试验,并结合产品实际使用情况,研究了冷轧无取向电工钢环保绝缘涂层的耐蚀性、耐高温性及涂层附着性的评价试验方法及指标。结果表明:1涂层耐蚀性的评价试验方法宜采用"NSST/6h,锈蚀面积小于5%;NSST/12h,锈蚀面积小于20%";2涂层耐高温性适宜的评价试验方法为"将试样叠置于氮气保护气氛下经750℃加热保温2h,涂层无起泡、脱落、掉粉";3对于涂层附着性,较为适宜的评价试验方法为"试样依次经0T弯曲变形、采用3M胶带粘贴弯曲变形部位并撕离和浸入5%CuSO4溶液浸泡5s,涂层均无开裂、剥落或变色"。     

氧化钆改性铈酸镧热障涂层材料设计 及涂层抗热震性能研究

La2Ce2O7(LC) 由于具有比 YSZ 更低的热导率、 更高的热膨胀系数和良好的高温相稳定性, 是一种极具前 景的热障涂层陶瓷材料。 但该材料热膨胀系数在 200~400℃温度区间存在异常下降现象, 从而引起涂层过早失效 的问题。 目前, 通过掺杂 Gd2O3 可有效解决 LC 低温段热膨胀系数下降的问题, 但是, Gd2O3 改性 La2Ce2O7 热障 涂层最优掺杂浓度及涂层性能还未见报道。 本文采用化学共沉淀法制备了三种不同浓度 Gd2O3 改性 La2Ce2O7 材 料 ((LaxGd1-x)2Ce2O7(x=0,0.1,0.2,0.3)), 研究了掺杂浓度对其热物理性能及相稳定性的影响, 采用等离子喷涂工艺 制备了(La0.8Gd0.2)2Ce2O7 (LGC)涂层, 研究了涂层的抗热震性能和涂层的失效机理。 研究结果表明： (La0.8Gd0.2)2Ce2O7 (LGC) 材料具有较低的热导率, 室温到 1400℃无相变, 并且经 1400℃长时间热处理无相变; 其制备的双陶瓷结 构 LGC/YSZ 热障涂层 1100℃热震次数可达到 109 次, 较未改性 LC/YSZ 热障涂层提升了大约 60%; 两种涂层的 失效模式相似, 均为陶瓷顶层烧结引起的片状剥落失效。     

耐腐蚀涂层Cr_2N在质子交换膜燃料电池中的应用性能研究

采用固体粉末包埋工艺在316L不锈钢双极板上沉积Cr_2N涂层,通过动电位和恒电位极化测试研究了Cr_2N涂层的耐腐蚀性,并测量了界面接触电阻(ICR)和接触角。结果表明,与316L不锈钢相比,在1 100℃下沉积的Cr_2N涂层表现出较好的物相形貌、耐腐蚀性和较低的ICR值;Cr_2N涂层的腐蚀电流密度在0.84 V(vs.SHE)下约5.01×10~(-8) A/cm~2,比316L不锈钢低了三个数量级;Cr_2N涂层的ICR值在150 N/cm~2时为8.7 mΩ·cm~2,约为316L不锈钢的1/8;Cr_2N涂层致密、平滑、连续,其阻抗和相位角在电解质溶液中变化较小,能够阻止SO■、F~-向基底渗透,起到有效的防腐作用。此外,Cr_2N涂层还可以改善双极板的疏水性,在沉积Cr_2N涂层后,不锈钢双极板的接触角从79.7°提升到105.7°。Cr_2N涂层是用于质子交换膜燃料电池的316L不锈钢双极板的理想保护层。     

溶胶-凝胶法制备Al_2O_3涂层及其对Ti6Al4V基合金的高温氧化防护性能

以Al(OC3H7)3(异丙醇铝)为原料,采用溶胶-凝胶法于Ti6Al4V基合金表面制备了不同厚度的Al2O3涂层。经SEM和XRD分析表明,涂层表面均匀、无裂纹,主要由非晶态Al2O3组成。研究了涂层对Ti6Al4V基合金等温(600℃和700℃)氧化行为的影响。结果表明,0.8μm厚涂层对合金的高温氧化防护性能最优。于700℃空气中等温氧化20 h,涂层样和空白样抛物线氧化速率常数分别为7.60×10-11、1.46×10-10g2/(cm4.s);涂层样氧化膜TiO2含量明显低于空白样;Al2O3涂层有效抑制了合金表面氧化膜的剥落和开裂;涂层样氧化膜厚度仅为空白样的1/2。     

镍铬铁铝氮化硼可磨耗封严涂层与Ti_2AlNb基材及叶片的匹配性研究

本文采用氧-乙炔火焰喷涂技术在Ti_2AlNb表面制备了镍铬铁铝氮化硼(NiCrFeAl/BN)涂层,对涂层的表面硬度、结合强度、高温热稳定性、与Ti_2AlNb基材的热循环匹配性、与Ti_2AlNb叶片的对磨匹配性进行了表征和研究。研究表明:镍铬铁铝氮化硼涂层在650℃下保温500h后涂层组织与性能稳定性良好,在室温~650℃冷热循环实验40次后涂层依然与Ti_2AlNb基材结合完好,在650℃、线速度300m/s、进给速率5~480μm/s下涂层与Ti_2AlNb叶片对磨的可磨耗性优异,可以满足发动机Ti_2AlNb材质的高压压气机对最高工作温度650℃的封严涂层的使用要求。     

ZrO2-MoSi2/Ni-Si-Mo FGM浸涂成形工艺

对采用粉浆浸涂工艺制备ZrO2-MoSi2／Ni-Si-Mo FGM进行了研究。研究结果表明，采用粉浆浸涂成形ZrO2-MoSi2／Ni-Si-Mo FGM时，每层预涂层的临界厚度为250μm，临界提出速度为0．05mm／s。脱脂、烧结工艺为：5℃／min升温到280℃保温10min，1℃／min升温到500℃保温4h，10℃／min升温到1300℃，5MPa热压1h；脱脂和烧结气氛为氩气气氛。