BaZrO₃ 与 Gd₂Zr₂O₇ 用于热障涂层的热学与辐射性能:第一性原理研究
第一性原理研究 BaZrO₃ 与 Gd₂Zr₂O₇ 热障涂层材料的温度依赖热导率,综合晶格(粒子型+相干声子,含三/四声子散射)与辐射传热机制。四声子散射显著降低粒子型晶格热导率;相干贡献随温度升高而增大,高温下与 Gd₂Zr₂O₇ 中的粒子型贡献相当;高温下辐射传热贡献显著。多通道传热框架比纯声子计算更准确描述高温行为。
展开摘要第一性原理研究 BaZrO₃ 与 Gd₂Zr₂O₇ 热障涂层材料的温度依赖热导率,综合晶格(粒子型+相干声子,含三/四声子散射)与辐射传热机制。四声子散射显著降低粒子型晶格热导率;相干贡献随温度升高而增大,高温下与 Gd₂Zr₂O₇ 中的粒子型贡献相当;高温下辐射传热贡献显著。多通道传热框架比纯声子计算更准确描述高温行为。
展开摘要在304不锈钢上采用大气等离子喷涂(APS)与高速悬浮火焰喷涂(HVSFS)制备Al₂O₃、ZrO₂及Al₂O₃/ZrO₂(60/40 wt.%)氧化物涂层,保护容器免受熔融Al-Si与Al-Cu-Si相变材料侵蚀。APS涂层厚度强依赖喷涂角度,HVSFS厚度分布更均匀;两周静态暴露无反应层/溶解/元素互扩散;Al₂O₃/Al-12.3Si体系约300次热循环无退化;液-固界面热接触电阻0.31-0.39×10⁻³ m²K/W。
展开摘要研究煤油泵频率与HVOF喷涂WC–12Co涂层的飞行粒子温度/速度、相组成、孔隙率、粗糙度及力学性能的关系。泵频率30-37Hz(氧气、载气流量、喷距、机器人程序恒定):平均粒子温度1685→1719°C,速度681→754 m/s,W₂C/WC比0.0160→0.0341;孔隙率F30为2.62%,F33/F35降至1.95%/1.88%,F37升至2.45%;F35硬度与压痕模量最高。中间喷涂条件下涂层致密化与力学响应最佳。
展开摘要采用HVOF喷涂从Fe-Ni-Cr(1J38)合金粉末制备软磁涂层。HVOF沉积致密,但快速淬火在涂层内引入富氧的片间边界网络与残余应力;XRD无显著宏观氧化或相变,保留FCC晶格结构。去除基体背景干扰后,低磁场下呈现明显的细腰(wasp-waisted)磁化畸变,归因于易磁化未氧化片层芯与高能垒边界钉扎网络的不同步磁化响应。
展开摘要针对航空发动机钛合金转子-定子系统碰摩导致的局部高温与钛火失效,建立含复合热障涂层的热生成模型(傅里叶热传导+接触模型,考虑涂层对接触刚度与分层热传导的影响)及有限元模型(动态温度-位移显式方法)。分析碰摩温度特性,重点考察复合涂层厚度变化的影响,模型经实验验证 MAPE<2%。
展开摘要在粗晶与等通道转角挤压(ECAP)制备的超细晶 Ti-6Al-4V 基体上真空电弧沉积 (TiZrVCrAl)N 高熵单层氮化物涂层。超细晶基体显著改善涂层性能:显微硬度由 702.1 升至 1283.4 HV,划痕首次开裂临界载荷 Lc1 与局部剥落载荷 Lc2 分别提高约 33% 与 36%;超细晶基体上涂层相干散射区尺寸 6.57 nm(对比粗晶 9.20 nm)。
展开摘要采用 EB-PVD 制备 Yb₂O₃ 掺杂 YSZ(YbYSZ)热障涂层。沉积态 6.5Yb2YSZ 与 4.5Yb4YSZ 涂层四方/四方-prime 相含量 95/97 mol.%,1150°C 6000 次热循环后降至 61/72 mol.%。失效归因于 TGO 波动与陶瓷烧结引起的陶瓷层纵横向裂纹及涂层分层。4.5Yb4YSZ 抗烧结性更优,延迟 Cr₂O₃、NiO 生成与 TGO 生长,4000 次循环后 TGO 厚度 8–10 μm(对比 10–14 μm)。
展开摘要采用太赫兹时域光谱(THz-TDS)与成像技术无损表征热暴露条件下 APS 与 EB-PVD 两种 YSZ 热障涂层的结构变化。APS 涂层呈层状结构、孔隙与散射界面多,二次回波弱;EB-PVD 呈规则柱状结构、多次回波清晰。1100 K 暴露后 APS 二次回波幅度宽度变化、THz 厚度增大、空间不均匀性增强;EB-PVD 在 10/20/40 h 暴露后保持清晰回波与稳定空间均匀性。1300 K 时 APS 波形展宽、界面更不规则,EB-PVD 回波幅度下降、THz 厚度减小。
展开摘要研究碳纤维增强聚合物(CFRP)航空航天结构的金属化多层涂层:电弧丝喷涂(AWS)沉积 Zn、Zn/Al、Zn/Cu 过渡层,配合高压冷喷涂(HPCS)Al 或 Cu 面层。Zn 中间层优于 Zn/Al(约 7 对 4–5 MPa);四层 Zn/Al 中间层上 Al 面层达 8.4 MPa,四层 Zn 中间层上 Cu 面层达 12.1 MPa。Zn/Cu 过渡层将失效位置从 CFRP/涂层界面移开,结合 AWS 柔性中间层与 HPCS 功能面层可实现牢固金属化。
展开摘要采用摩擦堆焊(FS)在 304 不锈钢基体上制备 CoCrFeMnNi 高熵合金涂层并研究其微观组织与腐蚀行为。FS 消除枝晶偏析并促进成分均匀化、细化夹杂物,显著降低钝化膜缺陷密度,腐蚀电流密度由铸态的 0.55 μA/cm² 降至 0.11 μA/cm²,点蚀电位由 −120.3 mV 升至 125.7 mV。
展开摘要设计一系列放电等离子烧结(SPS)AlCoCrFeNiTiSi 高熵合金作为先进热障涂层(TBC)粘结层,面向氢燃料推进的高温氧化与腐蚀防护。通过同一名义成分下不同 SPS 条件获得不同相组成的样品,研究相组成与热力学如何控制 1100°C 下 500 h 氧化皮的演变。
展开摘要综述羟基磷灰石(HAp)基复合体系与表面工程路径:系统比较溶胶-凝胶、浸涂、旋涂、磷酸钙沉积、热/等离子喷涂等涂覆方法在结合力、孔隙率、相稳定性、耐蚀耐磨、生物活性与复杂植入体几何适配等标准下的表现,重点关注微波辅助熔覆与微波混合加热的界面扩散、凝固行为与梯度组织,指出现有定量证据不足以得出微波熔覆优于常规工艺的普适结论。
展开摘要本章系统综述工业金属结构(尤其混凝土钢筋)防腐用金属涂层技术,涵盖有机、无机、金属、陶瓷及混合涂层的屏障保护、牺牲阳极与自修复机理,评述纳米技术、智能涂层与聚合物配方的进展,并比较电镀、热喷涂、PVD、CVD等沉积方法,总结建筑、海洋、航空与生物医学领域应用及性能评价,展望多功能环保涂层方向。
展开摘要采用激光熔覆方法在Ti60高温钛合金表面制备Ti-Hf-Mo-Ta-Nb-B涂层,用销盘式摩擦磨损试验和电化学工作站分别评价涂层与基体的耐磨与耐蚀性能。结果显示涂层磨损率为6.28×10−4 mm3/(N·m),仅为基体6.57×10−3的十分之一;在3.5 wt.% NaCl溶液中腐蚀电位−0.3275 V、腐蚀电流密度4.1801×10−6 A·cm−2,均优于基体,性能提升归因于高熵二硼化物(Ti0.2Hf0.2Mo0.2Ta0.2Nb0.2)B2硬质相的形成。
展开摘要采用冷喷涂在AISI 316L不锈钢基体上沉积Al–Al2O3复合涂层,考察Al2O3含量(70、35、30、20 wt.%)对相组成、显微结构、孔隙率、硬度、粗糙度和摩擦学性能的影响。XRD确认仅存在Al与α-Al2O3相,涂层连续,平均厚度68–103 μm,孔隙率不超过2%;30 wt.% Al2O3涂层性能最佳:孔隙率0.48%、马氏硬度1757.6 N/mm²、维氏硬度211.8 HV、Ra 0.955 μm、摩擦系数0.55–0.60。
展开摘要针对超超临界发电蒸汽管道,提出带热障涂层的双管系统,采用基于元素转换和生长应变施加的TGO非线性生长模拟方法,研究700 °C下TGO生长对界面应力和形貌演化的影响。结果表明非线性TGO生长显著提高界面拉压应力,界面形貌变化小,平行界面的横向生长应变主导界面应力与形貌演化,垂直方向贡献有限。
展开摘要采用激光熔覆在45钢表面制备AlCoCrFeNiTi高熵合金涂层,组织为BCC固溶体基体、B2有序析出相及原位Al2O3@TiC核壳纳米颗粒,核壳界面半共格、错配度仅6.43%。涂层平均显微硬度781 HV0.2,约为基体2.3倍,摩擦系数降低31.25%,磨损率仅为基体57.75%,以磨粒磨损为主,强化源于固溶与第二相强化。
展开摘要采用真空电弧熔炼(VAM)预熔加真空感应重熔(VIM)铸造成型的复合方法,制备Ti-Zr-Al-V-Cr高熵合金铸锭,用作NNV-6.6真空电弧沉积系统的阴极靶。通过氧化物陶瓷衬里、将冷却速率降至5–10 °C/s并采用铜底板定向散热与冒口,获得无缺陷、成分均匀(各元素16–27 at.%,显微硬度768–789 HV)的∅80–85 mm铸锭,并在Ti-6Al-4V基体上沉积单层与多层涂层。
展开摘要在6061铝合金表面经浸锌和化学镀镍后电沉积FeCoNiCrMo高熵合金涂层,考察电流密度、镀液pH、温度及Mo添加对形貌、导电性与耐蚀性的影响。在2 A/dm²、pH 2.5、35 °C下涂层致密,电导率达39.59% IACS,腐蚀电流密度5.253×10⁻⁷ A/cm²,并建立了混合熵与耐蚀性的直接关联。
展开摘要采用APS在Inconel 718上制备多层热障涂层:APS NiCrAlY粘结层、HVOF 8YSZ中间层与APS Gd2Zr2O7面层。变化电弧电流550–600 A、H2流量1.1–1.8 L/min(Ar 40 L/min,喷距100 mm)。结果呈非单调关系:550 A/1.5 L/min时孔隙率最低1.0%、压痕抗力最高,拉拔强度27.66 MPa;600 A时孔隙率16.55%、强度17.92 MPa。未评估热导率与热循环性能。
展开摘要