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材料保护
材料保护

徐军

月刊

1001-1560

bjb@mat-pro.com

027-83641679

430030

湖北省武汉宝丰二路126号

材料保护/Journal Materials ProtectionCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊创刊于1960年，是由武汉材料保护研究所、中国腐蚀与防护学会、中国表面工程协会，中国机械工程学会表面工程分会主办的全国性表面应用技术杂志，面向国内外公开发行，属中文核心期刊。曾荣获首届国家期刊奖，第二届中国期刊提名奖，入选中国期刊方阵双高期刊。
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    难熔金属表面高温防护涂层抗热震性能研究现状

    梁浩然刘艳明赵科遥汪欣...
    1-14,27页
    查看更多>>摘要：难熔金属及其合金具有高温强度优异、加工塑性好、耐腐蚀性好等优点,在航空、航天和核工业领域中得到了广泛应用,是一种重要的高温结构材料.但难熔金属及其合金因其自身易氧化的缺点,导致材料在未达到服役温度时就发生严重氧化,从而快速失效.目前,高性能高温防护涂层是保障难熔合金服役性能的关键,然而难熔金属及其合金表面高温防护涂层的实际服役工况非常苛刻,往往伴随着强热震,是导致涂层失效的重要原因.因此,难熔金属表面高温防护涂层在具备优异恒温抗氧化性能的前提下,还需具备良好的抗热震性能.综述了难熔金属表面高温防护涂层的热震失效机制,讨论了影响涂层抗热震性能的关键参数;阐述了难熔金属表面硅化物、金属和复合涂层3类主要涂层体系抗热震性能的研究现状,重点回顾了优化涂层结构、添加陶瓷颗粒以及设计复合涂层等提高涂层抗热震性能的方法及其改善效果;最后,从降低涂层与基体间的热膨胀系数失配度、改善基体/涂层界面结合性能以及设计复合梯度涂层3个方面展望了未来难熔金属高温防护涂层的发展方向.

    难熔金属高温防护涂层热震性能失效机制

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    高熵稀土氧化物热障涂层材料研究进展

    张晓东梁逸帆宋艺王昊...
    15-27页
    查看更多>>摘要：热障涂层(Thermal barrier coating,TBC)材料在航空发动机和燃气轮机的热防护中具有保护高温合金基底免受氧化及腐蚀,并降低高温合金的工作温度的重要作用.新型热障涂层材料中存在许多高熵稀土氧化物,能够实现比单一主成分稀土氧化物更优异的热学、力学、高温相稳定性以及抗烧结、耐腐蚀等性能.但是目前对高熵稀土氧化物的研究仍然停留在初步阶段,其中稀土元素对材料性能的作用尚未完全明确,且没有形成统一标准.简要概述了热障涂层的基本结构,并重点总结了高熵锆酸盐、铈酸盐、铪酸盐、钽酸盐和铌酸盐等5种高熵稀土酸盐的晶体结构、热物理性能与力学性能.对比分析了其与相应的单一组分稀土酸盐的差异,并探讨了影响其性能优劣的多种因素.相比于单一组分稀土氧化物,高熵稀土氧化物的热导率、热膨胀系数和相稳定性均有明显改善.最后,展望了未来高熵稀土热障涂层的发展方向.

    热障涂层高熵稀土氧化物热膨胀系数热导率

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    Pt改性梯度NiCrAlY涂层的热腐蚀行为研究

    孙日王铁钢李伟尹霜...
    28-37,49页
    查看更多>>摘要：为了进一步提高NiCrAlY涂层的抗热腐蚀性能,利用电弧离子镀技术在DZ125合金表面分别沉积NiCrAlY/NiAl/Al涂层(coating A)、NiCrAlY/Pt/NiAl/Al涂层(coating B),再经真空扩散退火处理形成成分渐变的梯度涂层结构.在涂层中引入改性元素Pt以改善涂层的抗热腐蚀能力,对比研究了 2种涂层体系在900℃不同混合盐中的热腐蚀行为;利用SEM、EDS、XRD以及EPMA分析了涂层经过热腐蚀后的微观形貌、物相组成和元素分布.结果表明:在900 ℃的K2SO4+Na2SO4混合盐中,coating A表面的氧化膜发生了大面积的剥落,coating B中的Pt抑制了S在涂层/氧化膜界面处的偏析,增强了氧化膜的黏附性.在900 ℃的NaCl+Na2SO4混合盐中,coating A的Cr元素和O元素分别发生了外扩散和内扩散,Cr外扩散易与S反应生成有害相CrxSy.coating B中的Pt抑制了 Cr、O元素的外扩散和内扩散.在NiCrAlY层和NiAl层之间增加Pt层,显著提升了 NiCrAlY涂层在混合盐中的抗热腐蚀能力.

    电弧离子镀梯度NiCrAlY涂层α-CrPt改性热腐蚀

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    热障涂层服役温度测试与隔热机理

    张凯荣徐毅刘梅军杨冠军...
    38-49页
    查看更多>>摘要：热障涂层(TBC)被用于航空发动机涡轮叶片表面的热防护,主要由粘结层和陶瓷层组成,准确测量陶瓷层表面与粘结层/陶瓷层界面温度分布对指导涂层高隔热结构设计与制备具有重要意义.现有非接触式与接触式测温技术可测量表面温度,接触式测温技术可测量界面温度.主要介绍了 3种用于测量航空发动机涡轮叶片表面温度的技术,其中,适用于TBC表面测温的包括以光学原理为主的红外辐射、荧光、晶体、光纤测温技术;以热致变原理为主的示温漆测温技术;适用于TBC界面测温的以热电原理为主的填埋式热电偶、薄膜热电偶测温技术,并介绍了其测温的原理、优势和局限性.进一步对TBC隔热机理及性能优化进行了介绍,并对TBC表/界面测温技术及涂层结构设计方向进行了展望.

    测温方法隔热机理热障涂层热电偶

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    基于热障涂层的La2Zr2O7材料改性研究进展

    张晓东王昊梁逸帆宋艺...
    50-62,69页
    查看更多>>摘要：随着航空发动机不断向高推重比、高性能方向发展,传统、单一的热障涂层(Thermal barrier coating,TBC)已经不能满足热端部件严苛的服役要求.锆酸镧(La2Zr2O7)具有熔点高、高温下结构稳定、低热导率等优点,具有极好的隔热性能,有望成为新一代热障涂层候选材料,但在实际应用中仍存在两大关键问题,即热膨胀系数低和断裂韧性差.因此,La2Zr2O7材料在服役过程中会因热失配而造成局部热应力集中,导致涂层过早剥落失效,严重影响涂层的服役寿命.国内外研究表明,对La2Zr2O7材料进行改性可以有效解决上述问题.为此,系统分析了关于La2Zr2O7材料改性的研究工作,将La2Zr2O7材料改性总结为4类:第二相复合、稀土掺杂、纳米化和高熵化.重点介绍了 4种不同改性方式对La2Zr2O7材料热导率、热膨胀系数的影响及增韧机理,并对La2Zr2O7材料改性研究工作进行总结和展望,以为La2Zr2O7材料在热障涂层领域的应用提供理论支撑.

    La2Zr2O7热物理性能断裂韧性纳米结构高熵

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    双硅酸镱环境障涂层的高温水氧腐蚀机理研究

    胡祥鹏蒋文昊李彪
    63-69页
    查看更多>>摘要：陶瓷基复合材料构件在航空发动机燃气环境中面临严重的水氧腐蚀退化问题,在构件表面采用环境障涂层进行热防护是提高陶瓷基复合材料部件的高温性能、延长其使用寿命的有效措施.环境障涂层的高温稳定性对部件的结构完整性具有重要影响.为了探明环境障涂层在高温下的水氧腐蚀失效行为和机理,针对大气等离子喷涂(APS)Yb2Si207/莫来石/硅体系的环境障涂层系统,开展了其在1 350℃、90％(体积分数)H.O-10％02水/氧蒸汽环境中的静态高温水氧腐蚀试验,采用XRD、SEM、EDS等材料表征分析手段,研究涂层在高温静态水氧腐蚀环境中的失效行为,获得EBCs涂层微观结构及物相在腐蚀过程中的演变规律,揭示EBCs涂层的失效机理.结果表明:表面的Yb2Si2O7与环境中的氧化剂(主要为水)反应生成挥发性物质Si(OH)4,导致Yb2Si207被不断消耗,莫来石层中的Si元素与Yb2Si2O7层中的稀土元素发生互扩散,使得高温化学反应过程和机理十分复杂;在经历500 h腐蚀后,涂层出现鼓包脱落而失效.

    环境障涂层高温水氧腐蚀

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    厚朴酚环氧树脂涂层的制备及综合防护性能研究

    李柱黄橹韩飞安然...
    70-79,97页
    查看更多>>摘要：采用联苯结构的生物质原料厚朴酚合成生物基环氧树脂,以柔性聚醚胺固化剂(D230、D400、D2000及T403)进行固化制备生物基环氧抗冲蚀涂层,探究聚醚胺分子量与官能度对厚朴酚环氧树脂力学性能、防腐性能以及抗冲蚀防护性能的影响,阐述厚朴酚环氧涂层抗冲蚀磨损机理.结果表明:D230固化的厚朴酚环氧涂层在3.5％(质量分数)NaCl溶液中浸泡15 d后仍具有较高的阻抗值(1.25×1011 Ω·cm2);以T403固化可获得高拉伸强度(26.59 MPa)、低摩擦系数(0.373)和磨损率[0.018 3 mm3/(N·m)]涂层;D2000固化的厚朴酚环氧涂层在抗冲蚀测试中表现出较低质量损失(244.74 mg)与体积损失(157 mm3).在固/液/气三相流冲蚀作用下,D2000较长的柔性链段,赋予厚朴酚环氧涂层更好的弹性和柔韧性,降低了冲蚀介质的冲击作用,从而表现出优异的抗冲蚀性能.

    厚朴酚环氧树脂聚醚胺固化剂力学性能抗冲蚀防护性能

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    活塞环表面MoS2薄膜在干摩擦和贫油润滑条件下的摩擦学性能研究

    李楠车银辉王铭昌
    80-87页
    查看更多>>摘要：大功率、长冲程和高爆发压柴油机是交通运输、工程机械、国防装备和核电应急发电机领域的重要动力设备.柴油机关键运动副活塞环-缸套在冷/热启动时,缸套的上下止点位置处于干摩擦或贫油润滑状态,易发生局部异常磨损导致动力性能丧失.为抑制活塞环-缸套运动副的异常磨损,采用磁控溅射技术在活塞环表面制备了 MoS2薄膜;利用SRV-Ⅳ微动摩擦磨损试验机模拟柴油机频繁冷/热启动工况,评价了表面附加MoS2薄膜的活塞环与缸套摩擦副的摩擦学性能;利用扫描电镜(SEM)表征了 MoS2薄膜微观结构和摩擦前后摩擦副的表面形貌.结果表明:相比于原始CKS活塞环-缸套,MoS2薄膜活塞环-缸套在干摩擦条件下的摩擦系数从1.07大幅降低至0.11,缸套磨损率从8.61×10-6 mm3/(N·m)降低至3.71×10-8 mm3/(N·m);在常温贫油条件下摩擦系数从0.18降低至0.11,磨损率从1.43×10-7 mm3/(N·m)降低至3.22×10-8 mm3/(N·m);在高温贫油条件下摩擦系数从0.12降低至0.08,磨损率从7.08×10-8 mm3/(N·m)降低至1.12×10-8 mm3/(N·m);摩擦过程中活塞环表面MoS2薄膜的转移是摩擦副摩擦学性能提升的主要原因.

    活塞环-缸套MoS2薄膜磁控溅射摩擦磨损性能

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    激光熔覆MoSi2颗粒增强Co基涂层的耐磨性能研究

    梁泽芬梁泽忠张继林牛玉艳...
    88-92,156页
    查看更多>>摘要：奥氏体不锈钢因低硬度和较差耐磨性限制了其应用,故改善不锈钢表面性能对于促进其应用有重要的工程意义.利用激光熔覆技术制备了不同质量分数(0,20％,40％)的MoSi2增强Co基合金的复合涂层.采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电子探针显微分析仪(EPMA)等方法研究了 MoSi2的添加量对复合涂层的显微组织、相组成、硬度和摩擦磨损性能的影响.结果表明:MoSi2的加入使复合涂层显微组织柱状晶向等轴晶和平面树枝晶转变,且具有细化组织的效果;随着MoSi2含量的增加,Co基复合涂层的显微硬度和耐磨性能也随着提高.当MoSi2的含量为40％时,MoSi2/Co基复合涂层的显微硬度高达1 455 HV0.2,磨损率为6.9×10-5 mm3/(N·m);在凝固过程中形成的硬质相(Cr5Si3、MoSi2、Mo5Si3和Co2Mo3)和(Fe、Cr、Co)Si2新型固溶体显著提高复合涂层的耐磨性能;MoSi2增强Co基合金涂层的磨损机制随着MoSi2含量的增加发生转变,即由磨粒磨损、黏着磨损和塑性变形的协同作用转变为黏着磨损、脆性微断裂和氧化磨损.

    激光熔覆MoSi2/Co基复合涂层微观结构硬度耐磨性能

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    CO2驱油井环境下N80钢与3Cr13钢的电偶腐蚀行为

    齐宏伟
    93-97页
    查看更多>>摘要：N80钢与3Cr13钢常作为油管和水力锚等的材料使用,在CO2驱油井环境中不可避免偶接使用易产生电偶腐蚀.为此,通过开展CO2环境下N80钢和3Cr13钢的腐蚀速率试验和电偶腐蚀试验,明确了 CO2含量、温度、压力和矿化度等因素作用下2种钢的电偶腐蚀规律.结果表明:CO2驱油井中2种钢产生电偶腐蚀,3Cr13钢为阴极,且不受电偶腐蚀影响,N80钢为阳极,电偶腐蚀速率增大;且N80钢的电偶腐蚀速率随CO2含量、温度、压力和矿化度的增大而增大;电偶腐蚀敏感因子随CO2含量和压力增大而减小,当CO2含量达到20.0％时电偶腐蚀敏感因子为负值,随温度升高先减小后增大,随矿化度增加而增大,电偶腐蚀速率最大可高于常规腐蚀69％.

    CO2驱油井N80钢3Cr13钢电偶腐蚀腐蚀速率电偶腐蚀敏感因子

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