等离子喷涂热障陶瓷涂层冷却累计残余应力的有限元模拟与验证

目的 为有效预测等离子喷涂热障涂层冷却过程中累积的残余应力,降低残余应力对涂层稳定性的影响,需寻求可靠的热障涂层应力检测方法。方法 利用有限元分析软件,采用生死单元法建立了等离子喷涂ZrO₂涂层的有限元模型,高斯热源模拟等离子喷涂热源工况,研究涂层冷却至室温的残余应力及其分布。使用X射线衍射法、拉曼光谱法对等离子喷涂制备的ZrO₂涂层进行残余应力检测。结果 通过有限元模拟结果可以看出,喷涂涂层冷却到室温后其中心区域的残余应力与边缘位置相比较大,主要集中在热流中心区域;每层涂层结合界面处会产生较大应力,致使应力沿涂层厚度方向变化明显。涂层的等效应力为160～220 MPa。采用X射线衍射法检测涂层存在180～185MPa残余应力。标定ZrO₂涂层的拉曼-应力因子为8.33 (cm·GPa)^-1,计算得到涂层存在残余应力为174～180 MPa。对喷涂试样进行拉伸试验后,其残余应力有一定程度的释放。结论 使用有限元能有效模拟等离子喷涂至室温时涂层内部残余应力,与XRD、拉曼光谱检测结果具有良好的匹配性,...     

γ-TiAl合金表面Al2O3/Al复合涂层的抗高温熔盐腐蚀性能研究

采用磁控溅射技术于γ-TiAl合金表面制备Al₂O₃/Al复合涂层。在850 °C下、 100 wt.% Na₂SO₄熔盐中观测Al₂O₃/Al复合涂层的高温腐蚀行为。结果表明,Al₂O₃/Al复合涂层具备由Al₂O₃表层、富Al中间层以及互扩散层组成的梯度结构,因而有效地提高了基体γ-TiAl合金的抗高温腐蚀性能。在腐蚀实验后,涂层试样表面相结构为Al₂O₃,TiO₂和TiAl₃。致密的Al₂O₃/Al复合涂层有效地抑制了O_2-,S_-和Na₊对基体γ-TiAl合金的侵蚀。并且,Al₂O₃/Al复合涂层的梯度结构亦使其表现出了优异的抗开裂和抗剥落性能。     

Ti_2AlNb基合金表面磁控溅射Al/Al_2O_3薄膜及扩散处理对其抗高温氧化性能的影响

为提高Ti2Al Nb合金的抗高温氧化性能,在Ti2AlNb合金表面磁控溅射Al/Al2O3薄膜,于真空退火炉内对其进行600℃,1 h扩散处理后,分别在650,750,850℃下氧化100 h。利用XRD,SEM,EDS技术对基体和扩散试样的相组成、微观形貌进行了分析;研究了Al/Al2O3薄膜扩散层的抗高温氧化性能及扩散处理对Al/Al2O3薄膜氧化动力学曲线的影响。结果表明:Al/Al2O3薄膜扩散层的氧化行为受氧离子渗入薄膜运动过程的控制,在高温条件下表层形成连续致密的Al2O3膜,使薄膜扩散层的氧化系数远低于基体,并且次表层的富铝相能有效阻止氧离子扩散通道的形成,减少基体与氧化性气体接触,从而显著提高Ti2Al Nb基合金的抗高温氧化性能。     

预热温度对机匣等离子喷涂铝硅可磨耗封严涂层应力场影响的数值模拟

目的 为确定机匣等离子喷涂铝硅涂层最佳预热温度,揭示不同预热温度对涂层残余应力的影响,优化基体预热温度,降低由于过大的残余应力导致涂层剥落和失效的可能性,为实际生产提供指导。方法 基于热弹塑性有限元理论,使用ANSYSWORKBENCH中稳态热和结构应力模块,建立双层等离子喷涂有限元模型。采用间接热力耦合方法对不同预热温度下的机匣等离子喷涂温度场和应力场进行模拟,分析不同预热温度对面层/黏结层/基体系统温度和应力分布的影响,重点研究了预热温度为30、50、80、120、150、180、200 ℃时涂层的温度场和应力场分布。结果 随着基体预热温度的升高,基体和涂层的温度梯度逐渐减小,面层等效应力逐渐减小,最大等效应力先减小后增大;y轴环向应力和z轴轴向应力分布及变化趋势基本相同;与y轴环向应力和z轴轴向应力相比,基体预热温度的变化对x轴径向拉应力、径向压应力的影响更大。结论 根据涂层的残余应力的分布和变化规律,等离子喷涂铝硅可磨耗封严涂层时,基体预热温度应控制在150 ℃。     

喷涂功率对等离子喷涂Al2O3-13%TiO2涂层的影响研究

采用等离子热喷涂技术以3种工艺参数在Q235钢基体上制备了Al2O3-13%Ti O2涂层。分别采用X射线衍射仪(XRD)、超三维景深设备(VHX-1000)、扫描电镜(SEM)和Image-Pro Plus软件对以不同功率获得的涂层的相组成、表面微观形貌、组织结构和孔隙率进行了分析。结果表明,随着喷涂功率的增大,涂层中α-Al2O3相向γ-Al2O3相的转变逐渐增多。此外,涂层的孔隙率由1.6%降低到0.38%;涂层表面微裂纹有减少的趋势。     

γ-TiAl合金表面Al_2O_3/Al复合涂层的抗高温熔盐腐蚀性能（英文）

采用磁控溅射技术于γ-TiAl合金表面制备Al_2O_3/Al复合涂层。在850℃下、100%(质量分数)Na_2SO_4熔盐中观测Al_2O_3/Al复合涂层的高温腐蚀行为。结果表明,Al_2O_3/Al复合涂层具备由Al_2O_3表层、富Al中间层以及互扩散层组成的梯度结构,因而有效地提高了基体γ-TiAl合金的抗高温腐蚀性能。在腐蚀实验后,涂层试样表面相结构为Al_2O_3、TiO_2和TiAl_3。致密的Al_2O_3/Al复合涂层有效地抑制了O~(2-)、S~(2-)和Na~+对基体γ-TiAl合金的侵蚀。并且,Al_2O_3/Al复合涂层的梯度结构亦使其表现出了优异的抗开裂和抗剥落性能。     

工业有机污染物治理过程的多目标优化控制EI北大核心CSCD

工业有机污染物具有多相态共存、治理工艺复杂、治理成本高等特点.因此针对有机污染物的临氧裂解/催化氧化治理工艺,研究了一种基于改进的NSGA–Ⅱ的优化控制方法.首先,根据治理过程的工艺要求和设备操作参数,使用Aspen Plus建立了稳态模拟系统,并对关键控制参数进行了灵敏度分析.然后以最低的总能耗和最大的废水治理量为优化目标,使用改进的NSGA–Ⅱ优化处理过程的控制参数,获得一组帕累托最优解.最后,基于能量平衡设计了厂级有机污染物综合处理的能量自平衡控制方案,并进行动态模拟和实验装置测试.模拟和实验结果表明,该系统具有良好的动态响应性能,所设计的实验装置稳定运行状态下能耗低,净化效率高.     

溶胶-凝胶法制备核壳结构MoSi2@Al2O3颗粒及其形成机理

热应力和氧化生长层会导致热障涂层(TBCs)中微裂纹的萌生和扩展。MoSi₂被选为下一代自愈合因子，因为它改善了SiO₂的流动性，并在高温下加速了内部裂缝的愈合。本研究采用溶胶-凝胶法实现MoSi₂@Al₂O₃核壳结构，可提高MoSi₂在氧化性气氛下的抗预氧化性能。选择异丙醇铝作为铝源，通过正交试验研究了温度、pH值和水铝比对增重的影响，得到了最佳参数。通过XRD、SEM、EDS和TEM方法分析了后处理的影响(包括相组成和微观结构)。结果表明，90℃、pH=4和水铝比200的组合是最佳参数。壳层增重最高可达22%。因为可以改变MoSi₂表面的Zeta电位，所以pH值在增重上占据主导地位。在真空炉中热处理3 h后，在1 200℃下得到最大厚度(约200 nm)的α-Al₂O₃壳层。为避免MoSi₂的预氧化，后处理应在真空气氛中进行。