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电子束物理气相沉积YSZ热障涂层研究

稀土 doi:10.3969/j.issn.1004-0277.2011.03.008

热障涂层陶瓷面层常用的材料为6%～8%(质量分数)Y2O3部分稳定的ZrO2(YSZ).利用电子束物理气相沉积法(EB-PVD)制备了YSZ热障涂层,并对其显微结构、相组成进行了分析.结果表明,YSZ涂层具有典型的EB-PVD制备涂层的柱状晶结构,相成分为t/t'相.

关键词: 热障涂层 , 电子束物理气相沉积 , 显微结构 , 相成分

胶东牟乳成矿带板块碰撞成矿作用及找矿方向

杨喜安 , 赵国春 , 刘家军 , 宋玉波 , 董汉文 , 高建伟

黄金 doi:10.3969/j.issn.1001-1277.2011.02.003

胶东牟乳成矿带位于山东半岛的东部,控矿构造为一系列近似平行且等间距的NNE向的断层.对胶东胶莱盆地、东西向构造、牟乳成矿带及其西部变质核杂岩区的金矿床的控矿构造特征进行了研究,并对牟乳成矿带及其西部变质杂岩区的金矿床的成矿时代、地球化学特征进行了对比.研究表明,胶东胶莱盆地、东西向断裂、牟乳成矿带及其西部变质核杂岩区金矿床的控矿构造是伊佐奈岐板块和欧亚大陆板块碰撞过程产生的一系列构造;胶东牟乳成矿带为拆离断层上盘发育的断层系控矿,预测在牟乳成矿带下部,即在拆离断层附近可能存在品位更高、厚度更大的矿床.

关键词: 胶莱盆地 , 牟乳成矿带 , 拆离断层 , 控矿构造

内爆炸圆管破片初速研究

牟仁德 , 贺世美

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2006.03.029

分析内爆炸圆管膨胀破碎过程的应力,提出确定内爆炸圆管断裂半径的复合判据,从理论上预测不同材料圆管的破片初速度.采用GSJ高速摄影记录仪测试不同材料圆管的破片初速度,并与理论预测值行比较.结果表明,采用复合判据得到的理论预测结果与实验测量结果能够较好吻合.

关键词: 内爆炸圆管 , 破片初速 , 复合判据 , 高速摄影

热障涂层闪光灯激励红外热像检测

刘颖韬 , 牟仁德 , 郭广平 , 杨党纲 , 唐佳

航空材料学报 doi:10.11868/j.issn.1005-5053.2015.6.014

为了跟踪和记录热障涂层缺陷产生、发展直至脱落的过程,对热障涂层试片组进行热循环实验,在实验前和不同实验阶段分别对各个试片进行闪光灯激励红外热像检测;对发现的可疑区进行了解剖分析,识别出微裂纹;利用含有自然缺陷和人工缺陷的试片对红外热像检测的检测能力进行了评价.结果表明:闪光灯激励红外热像检测技术能够检测出直径小于0.5mm的脱粘缺陷,还能够识别出微裂纹态,这种状态用肉眼从涂层表面无法识别;闪光灯激励红外热像检测技术不仅可用于热障涂层的缺陷检测,还有希望用于热障涂层的寿命评估.

关键词: 无损检测 , 热障涂层 , 红外热像检测 , 缺陷检测

NiCoCrAlYHf涂层与一种Ni基单晶高温合金循环氧化行为研究

钟锦岩 , 牟仁德 , 何英 , 何利民

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2013.08.005

在第三代Ni基单晶高温合金上制备NiCoCrAlYHf(HY5)高温抗氧化涂层,采用扫描电镜(SEM),能谱分析(EDS)和X射线衍射(XRD)等手段,对涂层表面及界面进行组织形貌观察和相结构分析,研究涂层试样的循环氧化动力学和元素互扩散行为.结果表明:采用真空电弧镀(AIP)方法制备的HY5涂层,提高了单晶高温合金的循环抗氧化能力;在1100℃大气环境中扩散600h后,涂覆HY5涂层的单晶高温合金基体中形成了互扩散区IDZ,互扩散主要由Cr,Ni元素从基体向高温抗氧化涂层的外扩散以及Al元素从高温抗氧化涂层向基体的内扩散构成;在涂层下方60μm左右有拓扑密堆相TCP析出,并形成二次反应区SRZ.

关键词: 单晶高温合金 , 涂层 , 二次反应区 , 互扩散

EB-PVD非连续沉积对热障涂层热循环氧化性能的影响

贺世美 , 何利民 , 牟仁德 , 陆峰

稀有金属材料与工程

通过EB-PVD非连续沉积工艺方法沉积制备了热障涂层中的YSZ涂层,同时比较研究了非连续沉积与正常沉积热障涂层在1100℃下的循环氧化性能.研究结果表明,在破除真空后继续沉积制备热障涂层过程中形成的横向微裂纹起到了类似微叠层的效果,减缓了O沿柱状晶向TGO的渗透,同时该裂纹也阻止了Ni、Cr、Co等元素通过粘接层向外的扩散速度,延缓了TGO的生长速度.因此,非连续沉积制备的热障涂层在1100℃加热30 min、室温冷却5 min的热循环氧化增重比较缓慢,其对热循环氧化寿命没有明显的影响.

关键词: 非连续沉积 , EB-PVD , 热障涂层 , 循环氧化

微叠层结构EB-PVD热障涂层

牟仁德 , 贺世美 , 何利民 , 许振华

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2009.03.011

采用EB-PVD非连续沉积工艺制备了微叠层结构热障涂层,对涂层结构和晶体形貌进行了SEM观察和分析,采用激光脉冲法测定了涂层的热扩散系数,并采用增重法研究了涂层的氧化动力学特征,分析了氧化后的元素扩散情况.结果表明,非连续EB-PVD沉积工艺制备的涂层具有明显的层状特征,常规EB-PVD热障涂层的柱状晶结构被周期性地打破;但在每一层中,柱状晶结构得以保留,且晶粒更加细化.微叠层热障涂层的热扩散系数比常规热障涂层降低20%～30%,涂层热扩散系数的降低主要与层间界面和晶粒的细化减小了声子的平均自由程有关.微叠层结构热障涂层的氧化增重速率明显低于常规试样,遵循典型的抛物线规律,垂直于元素扩散方向的层间界面和细晶更有效地降低或阻止了O、Al、Ni、Cr等元素的扩散,可能是氧化增重速率较低的主要原因.

关键词: 热障涂层 , 微叠层 , 电子束物理气相沉积 , 热扩散系数 , 激光脉冲

沉积温度对铝化物涂层相结构与微观形貌的影响

许振华 , 戴建伟 , 牛静 , 何利民 , 牟仁德 , 王凯

腐蚀与防护

采用化学气相沉积技术在四种不同沉积温度下制备了铝化物涂层,采用X-射线衍射仪、扫描电子显微镜和能谱仪研究了不同沉积温度下涂层的相结构、微观形貌和成分.结果表明,涂层的相结构、微观形貌和成分受沉积温度的影响明显.沉积温度越高,涂层越趋于形成均质的β-NiAl相,涂层表面多边形网格状形貌越均匀,网格内晶粒生长越密实.扩散区内富集大量的铬、钼和钨元素,其相应的析出物会形成扩散障碍层.

关键词: 化学气相沉积 , 铝化物 , 温度 , 相结构 , 微观形貌

不同温度下沉积TiN/TiCN/Al2O3/TiN复合涂层的物相结构和性能

戴建伟 , 许振华 , 王凯 , 何利民 , 牟仁德

机械工程材料

采用高温化学气相沉积技术,于1 000～1 100℃在WC-6％ Co硬质合金基体表面制备了TiN/TiCN/Al2O3/TiN复合陶瓷涂层,研究了复合涂层的物相、表面和横截面形貌、显微硬度、界面结合强度和耐磨损性能.结果表明:沉积温度为1 000℃时,复合涂层中Al2O3层为K相和α相共存;当沉积温度升至1 050℃和1 100℃时,Al2O3层为单一的α相;1 050℃下沉积复合涂层的表面平整、结构致密,1 000℃沉积复合涂层中的TiCN层存在少量孔洞,1 100℃下沉积复合涂层中TiCN层的柱状晶沿某一方向生长比较明显,较高的沉积温度加速了钛元素向Al2O3层的外扩散;1 050℃下沉积复合涂层的显微硬度最大,为1 828 HV,该涂层的耐磨损性能最佳,其与基体间的结合强度最高,临界载荷为135.2 N.

关键词: 高温化学气相沉积 , α-Al2O3 , 显微硬度 , 界面结合力

高温热处理对带热障涂层DD6单晶高温合金互扩散行为及持久断裂特征的影响

董建民 , 李嘉荣 , 牟仁德 , 赵金乾 , 史振学 , 刘世忠

材料工程 doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2014.06.010

采用电子束物理气相沉积方法在DD6单晶高温合金基体上制备了热障涂层,带涂层试样首先在1100℃空气气氛中分别进行了50h和100h热处理,然后在980℃/250MPa条件下进行持久实验,研究了持久断裂后合金与黏结层界面的互扩散行为、组织形貌以及断裂特征.结果表明:经过1100℃热处理,合金与黏结层之间的元素发生了互扩散,合金基体中Cr含量增加,而Re,Nb,Mo,Ta等元素向黏结层扩散;随热处理时间的增加,析出的不稳定相数量增多,持久断裂试样γ'目粗化程度增加;1100℃热处理带热障涂层持久断口为韧窝断口,与合金标准试样断口特征类似.

关键词: 热障涂层 , 高温热处理 , DD6 , 互扩散行为 , 持久断裂

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