电子束物理气相沉积热障涂层技术研究进展_郭洪波

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新一代超高温热障涂层研究_郑蕾

新一代超高温热障涂层研究_郑蕾
氧化钇稳定氧化锆( YSZ) 是目前应用最广泛的 热障涂层陶瓷层材料,但在 1250℃ 以上长期使用会 发生相变 和 烧 结[2,3]。 相 变 伴 随 着 体 积 膨 胀,导 致 涂层内部应力集中而产生裂纹; 烧结引起涂层微观 结构以及热物理和机械性能的变化,例如导致涂层 孔 隙 率 下 降,热 导 率 升 高,涂 层 隔 热 性 能 下 降。 此 外,附着 在 涡 轮 叶 片 表 面 的 沙 尘 等 ( 主 要 成 分 是 CaO,MgO,Al2 O3 和 SiO2 ,即 CMAS ) 在 温 度 超 过 1200℃ 时会融化而渗入涂层内部与稳定剂 Y2 O3 反 应,引起 YSZ 涂层相变,加速涂层的失效。
第6 期
新一代超高温热障涂层研究
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发展提出的迫切要求。本文综述了国内外对新一代 超高温热障涂层的研究进展,分析了 CMAS 环境下 热障涂层的失效机理及防护技术。
1 热障涂层结构和制备技术
1. 1 热障涂层结构
热障涂层主要有双层、多层和梯度三种结构形
式,应用最广泛的是双层结构热障涂层。双层结构
热障涂层表层为陶瓷层,底层为黏结层。陶瓷层主
的发展及应用来Байду номын сангаас,制备技术以 PS 和 EB-PVD 两
种为主。
目前,制备热障涂层的等离子喷涂技术主要有
大气等离子喷涂( APS) ,低压等离子喷涂( LPPS) ,
真空等离子喷涂( VPS) ,保护气氛( 氩气) 等离子喷 涂等[12]。通 常,黏 结 层 采 用 LPPS 或 VPS 工 艺 制
热障涂层( TBCs) 是将耐高温、低导热、抗腐蚀 的陶瓷材料以涂层的形式与基体合金相复合,以降 低金属热端部件表面温度、提高基体合金抗高温氧 化腐蚀性能的一种热防护技术。TBCs 主要应用在 航空发动机热端部件包括高压涡轮导向叶片、涡轮

电子束粉床熔融制备镍基高温合金构件的研究进展

电子束粉床熔融制备镍基高温合金构件的研究进展

2024 年第 44 卷航 空 材 料 学 报2024,Vol. 44第 1 期第 46 – 58 页JOURNAL OF AERONAUTICAL MATERIALS No.1 pp.46 – 58引用格式:钱虎虓,梁啸宇,李阳,等. 电子束粉床熔融制备镍基高温合金构件的研究进展[J]. 航空材料学报,2024,44(1):46-58.QIAN Huxiao,LIANG Xiaoyu,LI Yang,et al. Research progress in fabrication of nickel-based superalloy components by electron beam powder bed fusion[J]. Journal of Aeronautical Materials,2024,44(1):46-58.电子束粉床熔融制备镍基高温合金构件的研究进展钱虎虓1*, 梁啸宇2*, 李 阳2, 阚文斌3, 林 峰2(1.中国航发动力股份有限公司,西安 710021;2.清华大学 机械工程系 清洁高效透平动力装备全国重点实验室 先进成形制造教育部重点实验室 生物制造与快速成形技术北京市重点实验室,北京 100084;3.清研智束科技有限公司,北京102600)摘要:镍基高温合金是涡轮发动机和燃气轮机中的重要结构材料,然而其制件传统加工过程复杂、成本高昂且原材料利用率不高。

电子束粉末床熔融(electron beam powder bed fusion,EBPBF)技术能够实现复杂结构制件近净成形,是一种高温合金成形的新方案。

EBPBF技术实现了以Inconel 718、Inconel 625为代表的高温合金材料构件的成形,并且发展至能够成形无裂纹的高比例γ′相难焊镍基高温合金,甚至直接制备单晶体镍基高温合金构件,材料的性能达到了传统铸锻件的水平。

本文回顾近年来以EBPBF镍基高温合金作为研究对象的相关文献,从工艺过程、组织调控、力学性能等角度对EBPBF制备镍基高温合金构件研究现状进行分析总结,并对未来的研究工作提出了展望。

高温防腐涂料与热障防腐涂层技术的研究进展

高温防腐涂料与热障防腐涂层技术的研究进展
无机富锌涂料主要采用大量的高纯度颗粒极 细的锌粉作为基料,以硅酸酯为主要成膜物质。具 有优良的防锈性能,耐海水、耐油、耐盐、耐大气腐 蚀,可长期在 400℃以上高温环境中使用。其防腐机 理主要有四种:屏蔽作用、电化学防护、涂膜自修复 和钝化作用。广泛应用于船舶、热力管道、石油化工 设备管线及高架铁塔的防腐。澳大利亚、美国等成 功发展了后固化型无机富锌漆,所得到的涂层无需 烘干,而是喷磷酸溶液或氯化镁溶液而获得干燥。 我国在 20 世纪 60 年代广泛推广这种涂料,铁路栓 焊梁的栓接板处的防锈防滑涂料,就是使用的这种 无机富锌漆。目前应用最广泛的无机富锌涂料主要 有以下三类:热固性水性无机富锌涂料,后固化水
摘要:综述了国内外耐高温防腐有机、无机和有机 - 无机复合涂料和热障防腐涂层技术的研究与应用的新进展,介绍了有
机硅树脂、有机氟树脂、无机硅酸盐基涂料、无机磷酸盐基涂料、陶瓷涂层和搪瓷涂层的发展现状和前景。
关键词:防腐涂料;热障涂层;耐高温
中图分类号:TQ 637.3
文献标识码:A
文章编号:1001- 0017(2011)06- 0060- 04
1.1 有机耐高温防腐涂料 有机耐高温防腐涂料品种繁多,包括杂环聚合
物如聚酰亚胺类、聚酰胺酰亚胺类、杂链聚合物如 聚醚砜类、聚苯硫醚类等和元素有机聚合物如有机 硅类、有机氟类和有机钛类等。其中,杂环和杂链类 有机耐高温涂料因价格昂贵,制备工艺复杂,贮存 性不好,对颜料要求严格等限制了其应用。有机钛 涂料发展较晚,制备工艺复杂,应用还处在起始阶 段,所以通常使用的高温防腐涂料为有机硅和有机 氟类涂料。 1.1.1 有机硅耐高温防腐涂料
有机氟耐高温涂料具有非常优良的耐蚀性和 耐热性能,除熔融于锂、钠、钾,高温下的三氟化氧, 高流速的液氟外,它几乎可以耐所有化学介质的侵 蚀,有机氟涂料高温防腐性能优越,具有超强的耐 候性、耐化学腐蚀性、耐沾污性等特点,其中的水性 氟涂料还具有安全、环保的优点,符合涂料的发展 趋势,在建筑、化工、船舶、机械等诸多领域得到成 功应用。其主要不足之处是不容易溶解于溶剂,涂 料固体含量低,成膜薄,施工不方便,而且有机氟涂 料机械性能不太理想。有机氟涂料在国内尚处于理

三种热障涂层的组织性能

三种热障涂层的组织性能

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焊 接 学 报
第 28 卷
陶瓷层与打底层之间也产生了较多的热生成氧化 物 ,如图 6c 所示 。从图 6d 热震 13 次后试样横截面 的二次电子像中可以看出 ,陶瓷层内产生了大量裂 纹 ,涂层已完全失效 。 2. 4 氧化物层对涂层裂纹的影响
1 试验条件
1. 1 试验材料 试件为 GH536 镍基高温合金 。打底层材料均
为 NiCoCrAl Y 粉末材料 。工作层分别选用牌号为 Al - 1075进口的 ZrO2 + 13 % Y2O3 , 牌号为 KF - 230 自行研制的 ZrO2 + 8 %Y2O3 和牌号为 L G - 210 国产 的 ZrO2 + 24 %MgO 三种陶瓷粉末材料 ,粉末粒度均 为 70~50μm。 1. 2 试验设备及试验方法
图 2 不同涂层的显微组织 Fig. 2 Micro structure s of different ceramic coatings
表 2 不同陶瓷涂层的热震试验结果 Table 2 Thermal shocking re sults of different TBCs
陶瓷工作层
出现微裂纹的
潘可耕
0 序 言
热障涂层 ( TBC) 的作用是将基体金属和高温环 境隔离开来 ,以便在不提高基体金属耐温能力的情况 下提高整体结构的使用温度 。基于这种使用条件的 特点 ,热障涂层应具有耐高温、绝热、抗热震、高的化 学稳定性 、低的涂层密度 、高的结合强度和长的使用 寿命的特点[1 ,2] 。热障涂层通常是由两层涂层组成 , 底层为 MCrAl Y粘结层 ,工作面层为陶瓷涂层。
涂层的制备选用瑞士生产的 R 750C 等离子喷 涂设备 ,喷涂工艺参数如表 1 所示。试件表面先进行 喷砂处理 ,然后进行打底层的喷涂 ,涂层厚度 100μm , 最后进行工作层涂层的喷涂 ,涂层厚度 300μm。

电子束焊接技术研究及进展

电子束焊接技术研究及进展
锁红波等人 通 [14-15] 过对 1Cr18Ni9Ti 不锈钢板 材和 Q235 钢的填丝焊接实验得出:当参数选择合 适、装配间隙不大于 0.4 mm 时,均可获得外观成形 良好、内部无缺陷的焊缝。电子束填丝焊接时,焊 缝截面几何特征在聚焦电流变化时,以表面焦点 处的聚集电流为中心,均存在一定程度的对称性。 利用这一结果可较为方便地估计工艺裕度区间,优化 参数。
参考文献:
[1] 李林贺,陈芙蓉,郭桂芳.电子束焊接数值模拟技术的研究 进展[J].内蒙古石油化工,2005,31(7):9-10.
Electric Welding Machine
Vol.42 No.4 Apr.2012
电子束焊接技术研究及进展
马正斌 1,刘金合 1,卢施宇 2,王世清 1
(1.西北工业大学 材料学院,陕西 西安 710072;2.新兴铸管股份有限公司,河北 邯郸 056003)
摘要:简要介绍了电子束焊接技术的发展、基本原理以及应用范围。着重介绍了电子束钎焊、活性剂电
子束焊接、电子束复合焊接、电子束填丝焊、局部真空电子束焊接、电子束扫描焊接等电子束焊接新
技术在国内的研究现状,并对电子束焊接未来的发展做研究进展
中图分类号:TG48
文献标识码:C
文章编号:10 01-2303(2012)04-0093-04
Research and development of electron beam welding
焊接能量密度高10容易实现金属材料的深熔透焊接焊缝窄深宽比大焊缝热影响区小焊接工艺参数容易精确控制重复性和稳定性好随着该技术的日趋成熟和广泛应用电子束焊接在技术和工艺电子束钎焊电子束填丝焊电子束扫描焊接活性剂电子束焊接局部电子束真空焊接电子束焊钎焊复合焊电子束等离子弧复合焊接方面都取得了重要进展

U75V钢轨TTT曲线_CCT曲线及感应热处理的显微组织分析_张建国

U75V钢轨TTT曲线_CCT曲线及感应热处理的显微组织分析_张建国
U75V 是微合金共析钢, 其化学成分与共析碳 钢相比,主要是增加了 Mn、Si 和 V 的含量。 它们对 TTT 曲线和 CCT 曲线的影 响如下[6]: Mn 降低 珠光 体转变和贝氏体转变的速度, 使 TTT 曲线右移;但 对 TTT 曲线的形状影响不大;并使 TTT 曲线的“鼻 子”略向上移。 Si 的影响与 Mn 相似,但效果极小。 V 降低珠光体转变的速度,同时还使珠光体转变 TTT 曲 线 向 高 温 移 动 , 贝 氏 体 转 变 “C” 曲 线 向 低 温 移 动 。 但含量较低时 珠光体转变 TTT 曲线和贝 氏体转变 曲线不会分离。 由于 V 在 U75V 中含量极小,故其 对 TTT 曲线影响不大。
发生此类不期望的组织转变, 乃是过冷奥氏体 在 T0 温度以上和 T0 温度 (见图 4) 左右冷却速度太 快,使奥氏体在高温转变区域转变不充分而有残留, 在继续冷却时即生成了贝氏体。 如果在 Ms 点时仍 有残留的未转变的奥氏体, 在继续冷却时即可能产 生马氏体。 出现此类组织时其宏观形貌见图 7,典型 的马氏体见图 8,其中马氏体略有回火,马氏体与正 常组织的过渡区间局部组织见图 9。 其过渡区间为 马氏体、细珠光体、上贝氏体的混合组织。
×0.75 图 7 异常组织的宏观形貌 Fig.7 Macro-morphology of abnormal microstructure
4.5 先共析铁素体 先共析铁素体表现为沿晶界生长的网状和晶
界、晶内长成的等轴状[5]组织。 先共析铁素体形成网 状组织的条件是:碳含量靠近共析成分、奥氏体晶粒 较粗大、冷却速度较慢。远离共析成分的则较倾向于 长成块状先共析铁素体[5]。 在 U75V 的热处理中,则 可能是在奥氏体化状态时保温时间过长和奥氏体转 变为珠光体之前冷却速度过慢所致。 典型的先共析 铁素体见图 10。

热障涂层的制备工艺及研究进展

热障涂层的制备工艺及研究进展

的冷热循环 ,部件会发生 氧化腐蚀 、热疲 劳、磨损脱落等 现象 ,使用寿命 因此而缩短 ,工 作效能受到制 约 。为 了对 热端部件进行 防护 ,需要对其 进行表面处理来 改善其抗高温氧 化性能 。常用 的处理技术有表 面变形强化 、元素扩散渗 入、热障涂层 、镀 覆等 。其 中热 障涂层是 目前普 遍使用 的一种表 面处理方法 , 因具有独特 的高温层合结 构 以及 良好 的高温稳定性 ,故在 航空发动机 、燃 气轮机 、石油裂 解管道 、机动
we r e i n t r o d u c e d f r o m t h e a s pe c t o f c e r a mi c t o p l a y e r a n d me t a l b o n d i n g l a ye r .Th e f u t u r e r e s e a r c h di r e c t i o ns of n e w
g e n e r a t i o n u l t r a — hi g h t e mp e r a t u r e TBCs wa s f o r e c a s t e d .
Ke y wo r d s : t h e r ma l b a r r i e r c o a t i n g ; c e r a mi c l a y e r ; me t a l b o n d i n g l a y e r ; p r e p a r a t i o n ; r e v i e w Fi r s t - a u t ho r ’ S a dd r e s s :De p a r t me m o f Ch e mi s t r y a n d Ma t e r i a l s ,P L A L o g i s t i c E n g i n e e r i n g Un i v e r s i t y , Ch o n g q i n g

纳米结构热障涂层研究进展

纳米结构热障涂层研究进展

研究发现,原料颗粒粒径分布范围越宽,喷涂得到的涂 层越能保持其纳米结构;相反,颗粒粒径分布窄,将失 去大部分纳米结构特征。细小的颗粒发生熔融并围绕
万方数据
第8期
纳米结构热障涂层研究进展
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构YSZ在1200℃下暴露不同时间后发现,涂层的烧 结过程可分为两个过程:第一阶段,随着涂层的致密化 和晶粒长大,硬度和弹性模量快速增加,且弹性模量和 纳米硬度的双峰分布现象开始消失,裂纹开始愈合;第 二阶段,由于微裂纹和气孔维持在了一个基本不变的 水平,YSZ的结构并未发生根本性的变化,硬度和弹 性模量略有增加。纳米结构YSZ的热导率仅为传统 涂层的90%,氧化动力学遵从抛物线规律,较传统结 构涂层具有更优良的抗氧化性、热稳定性和抗热腐蚀 性能[5乳”]。热循环过程中,垂直裂纹、晶问断裂的形 成及四方相向单斜相的转变导致了纳米结构YSZ具 有更好的抗热震性能[5 5。”。6…。与传统涂层的失效机理 相同,纳米结构涂层的失效主要发生于表面陶瓷层和 YSZ/TGO界面附近[61_6。I,金属黏结层和表层陶瓷层 的热膨胀系数不匹配而产生的热应力是造成TBCS失 效的主要原因[6 0。6“,有限元分析表明纳米结构YSZ TBCs中应力较低是导致其热循环寿命高于传统结构 涂层的直接原因[6 5。6…。在其他TBCs材料方面,Wang 等[6 71研究了纳米结构La。Zr。O,涂层,Gong等邸…,Yu 等[6 9。7叩研究了CeO。,纳米A1。O。掺杂YSZTBCs,发现 这些纳米结构TBCs均具有“双模结构”特征,较传统 TBCs具有更优良的热循环寿命。Chen等口阳研究发现 激光后处理能提高纳米结构TBCs的抗热震性能。 倍的更细小液滴;(3)在热的等离子体射流中,溶剂被 蒸发,细小液滴浓度提高并发生沉淀,形成凝胶状的物 质;(4)凝胶状颗粒进一步受热升温并发生热解反应; (5)热解反应产物受热形成纳米固态颗粒;(6)在几毫 秒的时问内固态颗粒发生部分或完全熔融;(7)熔融的 颗粒撞击金属基板形成板条状涂层。
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