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热浸铝钢等离子体电解氧化陶瓷层的微观力学特性

吴振强 , 夏原 , 李光 , 徐方涛 , 银光耀

金属学报

采用纳米压入方法表征了热浸镀铝钢表面由Al2O3 层、 Al层和FeAl层组成的复合涂层的纳米硬度、弹性模量及断裂韧 性等微观力学性能,采用扫描电镜(SEM)观察了纳米压痕形貌,并 分析了孔洞对陶瓷层的纳米压入行为和压痕裂纹扩展的影响. 结果表明:等离子体电解氧化(PEO)陶瓷层中包含许多微米和 亚微米尺度的细小孔洞,陶瓷层弹性模量约为226.4 GPa,纳米 硬度约为19.6 GPa. 当纳米压入深度为250 nm时,所测得陶瓷层的 力学参数分散性较大. 与FeAl层比较, PEO陶瓷层具有较高的裂 纹扩展阻力. FeAl层纳米压痕顶端产生了沿直线扩展的 径向裂纹;而陶瓷层纳米压痕中除径向裂纹外 出现了侧边裂纹.

关键词: 热浸铝钢 , nanoindentation , nanohardness

Re/Ir高温抗氧化性能

李海庆 , 陈道勇 , 徐方涛 , 贾中华 , 张绪虎

宇航材料工艺

采用电弧离子镀技术在Re金属表面制备Ir涂层,研究沉积态Ir涂层的微观形貌、成分和相结构以及在不同温度区域的高温抗氧化性能.通过分析表明,利用电孤离子镀方法,可以在Re金属基体表面制备出连续、致密和均匀的Ir涂层.Re/Ir试样的抗氧化寿命,1 800℃可达到4h;2 000℃可达到2h.在1 950℃条件下,进行120次热震试验,试验后Ir涂层表面光滑致密,表面没有发现任何剥离现象.

关键词: Ir涂层 , 电弧离子镀 , 微观形貌 , 高温抗氧化性能

FeAl层对钢基铝镀层陶瓷化的影响

吴振强 , 夏原 , 李光 , 徐方涛

稀有金属材料与工程

热浸镀铝钢材在铝铁界面处易产成FeAl冶金结合层.本文就FeAl层对铝镀层等离子体电解氧化(PEO)陶瓷层的表面形貌、截面组织、相结构和元素分布的影响进行了研究.结果表明:由于FeAl参与,PEO陶瓷层局部区域出现了50 μm~80 μm的贯穿性孔洞,在孔洞/FeAl界面处出现了许多微观裂纹.EDS结果显示孔洞周围的Fe、Na元素含量增高了近8倍.陶瓷层主要由γ-Al2O3、莫来石相、α-Al2O3和Fe3O4相组成.与FeAl层相比,PEO陶瓷层具有较高的硬度和塑性变形能力.

关键词: 热浸镀铝层 , 等离子体电解氧化 , 孔洞 , 界面裂纹 , FeAl层

铸态Al-Si合金等离子体电解氧化过程放电特征研究

徐方涛 , 夏原 , 李光 , 吴振强

材料热处理学报

采用等离子体电解氧化技术(Plasma Electrolysis Oxidation,PEO)在铸造铝硅合金表面制备了陶瓷层,电解液为磷酸盐系列.利用PEO自动采集控制系统对工作电流、电压进行实时采集,利用表面轮廓仪、SEM对陶瓷层的粗糙度和表面形貌进行了研究.结果表明:PEO过程中存在四个典型阶段性特征.所制备陶瓷层存在孔洞和微裂纹,尺寸随处理时间延长而增大.瞬态伏安特性研究表明,PEO存在阳极氧化和击穿放电两个重要特征,陶瓷的生长主要在击穿放电阶段,其陶瓷化过程为击穿放电、高温烧结、微弧熄灭、氧化物冷凝.

关键词: 等离子体电解氧化 , 铝硅合金 , 磷酸盐 , 瞬态伏安特征

490N远地点发动机抗氧化涂层厚度对性能的影响

周红玲 , 徐方涛 , 张绪虎 , 贾中华

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2011.05.016

针对用于二代490 N远地点发动机推力室的改性硅化物高温抗氧化涂层,重点研究涂层厚度对性能的影响,对不同厚度涂层进行了1700℃静态氧化试验.结果表明:涂层厚度在100 ~200μm内,涂层寿命随厚度变化呈现抛物线规律,低于150 μm时,厚度较高的涂层能够生产更多的SiO2有利于性能提高;高于150μm后,涂层缺陷过多,导致涂层性能下降.综合考虑,涂层最优厚度为140~160 μm.

关键词: 远地点发动机 , 高温抗氧化 , 涂层 , 硅化物

热浸铝钢等离子体电解氧化陶瓷层的微观力学特性

吴振强 , 夏原 , 李光 , 徐方涛

金属学报 doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2008.01.022

采用纳米压入方法表征了热浸镀铝钢表面由Al2O3层、Al层和FeAl层组成的复合涂层的纳米硬度、弹性模量及断裂韧性等微观力学性能,采用扫描电镜(SEM)观察了纳米压痕形貌,并分析了孔洞对陶瓷层的纳米压入行为和压痕裂纹扩展的影响.结果表明:等离子体电解氧化(PEO)陶瓷层中包含许多微米和亚微米尺度的细小孔洞,陶瓷层弹性模量约为226.4 Gpa,纳米硬度约为19.6 Gpa.当纳米压入深度为250 nm时,所测得陶瓷层的力学参数分散性较大.与FeAl层比较,PEO陶瓷层具有较高的裂纹扩展阻力. FeAl层纳米压痕顶端产生了沿直线扩展的径向裂纹;而陶瓷层纳米压痕中除径向裂纹外出现了侧边裂纹.

关键词: 热浸铝钢 , 陶瓷层 , 纳米压入 , 纳米硬度 , 弹性模量 , 压痕裂纹

铼铱材料在高性能发动机上的应用

张绪虎 , 徐方涛 , 石刚 , 闫旭波 , 李海庆

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2016.01.006

综述了高性能发动机用铼铱材料的基本性能、制备工艺以及应用现状.铼材料具备优异的高温力学性能,作为燃烧室基材使用,铱材料具备优异的高温抗氧化性能,作为铼基材表面防护涂层使用,许用工作温度高达2 200℃,而铱涂层失效主要由于铼扩散至表面发生氧化,因此涂层厚度及致密性是影响涂层寿命的关键因素.铼铱材料制备均有多种工艺可以实现,包括化学气相沉积、物理气相沉积、粉末冶金、熔盐电铸等,其中美国采用CVD工艺制备的铼铱材料445 N发动机R-4D-14成功应用于休斯通讯702卫星,国内采用粉末冶金和物理气相沉积制备的铼铱材料燃烧室通过了25 000 s试车考核.

关键词: , , 发动机推力室 , 化学气相沉积 , 熔盐电铸 , 粉末冶金

姿/轨控液体火箭发动机推力室高温抗氧化涂层

徐方涛 , 张绪虎 , 贾中华

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2012.01.005

概述了国内外姿/轨控液体火箭发动机高温抗氧化涂层的研究和应用进展,研制过程涉及多种材料体系,但仅有几类广泛应用于型号,包括Nb基材表面硅化物材料体系、Pt-Rh合金、Re基材表面Ir涂层.随着对发动机性能要求的提高,Re/Ir材料体系成为目前主要的研究方向.

关键词: 姿/轨控发动机 , 推力室 , 高温抗氧化 , 涂层

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