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中国表面工程 2018年第4期31卷 20-45页

作者：王亚明邹永纯王树棋陈国梁欧阳家虎魏大庆贾德昌周玉哈尔滨工业大学特种陶瓷研究所哈尔滨150080 哈尔滨工业大学先进结构功能一体化材料与绿色制造技术工业和信息化部重点实验室哈尔滨150001

从微弧氧化技术的基本原理、功能陶瓷涂层设计制备与使役性能角度综述了最新的研究进展:介绍了微弧氧化涂层的生长过程与形成机理;讨论了关键工艺参数(电解液组成、电参数)及金属基体成分对涂层生长及膜基结合强度的影响;基于抗磨减摩... 详细信息

从微弧氧化技术的基本原理、功能陶瓷涂层设计制备与使役性能角度综述了最新的研究进展:介绍了微弧氧化涂层的生长过程与形成机理;讨论了关键工艺参数(电解液组成、电参数)及金属基体成分对涂层生长及膜基结合强度的影响;基于抗磨减摩、耐腐蚀、热防护、热控、介电绝缘、催化、生物等特殊功能化需求,探讨了涂层成分/结构设计,以及如何控制工艺/组成/结构获取高性能功能化涂层。最后,指出了微弧氧化技术面临的挑战,并从基础理论、涂层工艺和工程应用等方面展望了其未来的发展方向。

关键词：微弧氧化功能化涂层抗磨减摩耐腐蚀热防护介电催化

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微弧氧化涂层微纳米孔调控及功能化应用研究进展

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表面技术 2021年第6期50卷 1-22页

作者：王树棋王亚明邹永纯陈国梁王钊欧阳家虎贾德昌周玉哈尔滨工业大学材料科学与工程学院特种陶瓷研究所哈尔滨150001 哈尔滨工业大学先进结构功能一体化材料与绿色制造技术工业和信息化部重点实验室哈尔滨150001

从膜层特征孔结构形成的基本原理、影响因素和控制策略以及功能性陶瓷涂层设计制备的角度,综述了微弧氧化工艺调控多级微纳米孔结构的最新研究进展。从微纳米孔产生的本质与形成机理出发,阐述了微纳米孔结构的分类以及表征方法。在综述... 详细信息

从膜层特征孔结构形成的基本原理、影响因素和控制策略以及功能性陶瓷涂层设计制备的角度,综述了微弧氧化工艺调控多级微纳米孔结构的最新研究进展。从微纳米孔产生的本质与形成机理出发,阐述了微纳米孔结构的分类以及表征方法。在综述电解液成分、电源模式以及电参数对微纳米孔的尺寸、形状以及分布的影响基础上,从微纳米孔的构建、消减(甚至消除)和利用角度,给出了微弧氧化涂层多级微纳米孔的调控策略,进而讨论了如何构建适应不同应用服役环境下的特殊功能化涂层。此外,探索了微纳米孔结构调控的新途径,并给出了未来发展的研究方向。

关键词：微弧氧化功能化涂层微纳米孔结构调控

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选区激光熔化3D打印钛合金及其复合材料研究进展

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材料科学与工艺 2019年第2期27卷 1-15页

作者：李海亮贾德昌杨治华段小明蔡德龙周玉特种陶瓷研究所(哈尔滨工业大学) 先进结构功能一体化材料与绿色制造技术工业和信息化部重点实验室(哈尔滨工业大学) 先进焊接与连接国家重点实验室(哈尔滨工业大学)

选区激光熔化(SLM)3D打印技术作为近年来快速兴起的增材制造技术,在航空航天、国防和生物医疗用高性能钛合金及其复合材料关键及复杂结构件方面具有显著优势、发展潜力巨大.SLM 3D钛合金晶粒细小且常含有大量的α′马氏体,而SLM 3D钛基... 详细信息

选区激光熔化(SLM)3D打印技术作为近年来快速兴起的增材制造技术,在航空航天、国防和生物医疗用高性能钛合金及其复合材料关键及复杂结构件方面具有显著优势、发展潜力巨大.SLM 3D钛合金晶粒细小且常含有大量的α′马氏体,而SLM 3D钛基复合材料中则通常可以原位生成纳米尺度的TiBw和TiCp等陶瓷增强相,使得成形构件的力学性能显著优于铸件和粉末冶金制品水平.本文在介绍SLM 3D打印技术的原理与特点基础上,着重评述了其在钛合金及其复合材料的应用基础研究及工程应用进展,并对未来相关关键基础科学与技术问题进行了展望.

关键词：选区激光熔化3D打印钛合金马氏体钛基复合材料 TiBw TiCp 陶瓷增强相力学性能

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镶嵌结构Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_(3)-CoFe_(2)O_(4)复相多铁性陶瓷的制备与界面阻抗特性

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稀有金属材料与工程 2022年第3期51卷 1063-1071页

作者：李方喆柯华张洪军邢苗田晶鑫唐晓慧贾德昌周玉哈尔滨工业大学材料科学与工程学院特种陶瓷研究所黑龙江哈尔滨150080 先进结构功能一体化材料与绿色制造技术工业和信息化部重点实验室黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工业大学仪器科学与工程学院黑龙江哈尔滨150080

使用溶胶-凝胶法原位制备了具有镶嵌结构的0-3型Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_(3)-CoFe_(2)O_(4)(NBT-CFO)复相多铁性陶瓷,并研究其电、磁性能。通过TG-DTA、XRD等表征手段研究了干凝胶的结晶过程,利用CFO与NBT的差异化结晶温度设计了分步煅烧... 详细信息

使用溶胶-凝胶法原位制备了具有镶嵌结构的0-3型Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_(3)-CoFe_(2)O_(4)(NBT-CFO)复相多铁性陶瓷,并研究其电、磁性能。通过TG-DTA、XRD等表征手段研究了干凝胶的结晶过程,利用CFO与NBT的差异化结晶温度设计了分步煅烧结晶工艺并得到粒径45 nm的NBT-CFO纳米粉体,并烧结得到具有镶嵌结构的0.9NBT-0.1CFO(0.1CFO-SG)复相陶瓷,陶瓷中CFO晶粒均匀分布在NBT晶粒内部。与使用机械混合法制备的复相陶瓷(0.1CFO-MM)相比,具有镶嵌结构的0.1CFO-SG复相陶瓷在250 Hz~1 MHz频率范围内的室温介电损耗均更低,250 Hz时其损耗只有前者的30%。介电温谱、阻抗谱与模谱分析表明,0.1CFO-SG复相陶瓷在350~650℃温区内表现出由铁电-铁磁相界面极化造成的介电弛豫行为,其激活能为0.77 eV。镶嵌结构使0.1CFO-SG复相陶瓷在室温下具有更大的剩余极化和更高的抗击穿场强,提高了其铁电性能。

关键词：复合材料多铁性陶瓷界面介电弛豫阻抗谱

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GH4061高温合金表面钙锰共掺杂铬酸镧高发射率涂层制备与性能

GH4061高温合金表面钙锰共掺杂铬酸镧高发射率涂层制备与性能

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中国稀土学会2021学术年会

作者：王亚明张海鹏邹永纯欧阳家虎贾德昌周玉哈尔滨工业大学材料科学与工程学院特种陶瓷研究所哈尔滨工业大学先进结构功能一体化材料与绿色制造技术工业和信息化部重点实验室

针对高速飞行器金属热防护系统高温辐射热防护的需求[1],在GH4061高温合金表面设计制备钙锰共掺杂铬酸镧高发射率涂层。铬酸镧陶瓷具有优异的高温稳定性,并且由于过渡元素Cr独特的3d电子结构和稀土元素La独特的4f电子结构,容易电子跃迁... 详细信息

针对高速飞行器金属热防护系统高温辐射热防护的需求[1],在GH4061高温合金表面设计制备钙锰共掺杂铬酸镧高发射率涂层。铬酸镧陶瓷具有优异的高温稳定性,并且由于过渡元素Cr独特的3d电子结构和稀土元素La独特的4f电子结构,容易电子跃迁产生光吸收而具有较高发射率[2-5];但因其禁带宽度较大,导致在1-3μm近红外波段内发射率较低[6-7]。因此,本文提出采用钙锰共掺杂引入杂质能级,减小其禁带宽度,增强电子跃迁从而提高其在近红外发射率。本文采用喷雾和静电喷雾两种造粒方法制备喂料,通过大气等离子喷涂在GH4061合金表面制备200μm厚的钙锰共掺杂铬酸镧高发射率陶瓷涂层,分别命名为P-LCCM涂层和D-LCCM涂层。P-LCCM涂层和D-LCCM涂层孔隙率分为12.2%和17.7%,表面粗糙度(Ra)分别为2.83μm和4.60μm,内部结构均为熔融态和半融态的陶瓷颗粒。研究了两种涂层在室温、300℃、500℃、700℃、900℃、1100℃和1200℃的红外发射率变化规律:相比较,P-LCCM涂层具有更高发射率,在室温时、1-3μm波长范围内的发射率可达0.95左右;但随温度的升高,涂层的发射率逐渐降低;在1200℃时,发射率仍能保持在0.6以上。涂层表面粗糙度和内部结构的耦合作用有利于提高发射率。涂层在1100℃时,具有良好的抗氧化及抗热震性能。

关键词：铬酸镧掺杂发射率抗热震性能抗氧化性能

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APS制备钙锰共掺杂铬酸镧高发射率涂层与性能评价

APS制备钙锰共掺杂铬酸镧高发射率涂层与性能评价

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第十一届全国腐蚀与防护大会

作者：张海鹏王亚明欧阳家虎贾德昌周玉哈尔滨工业大学材料科学与工程学院特种陶瓷研究所哈尔滨工业大学先进结构功能一体化材料与绿色制造技术工业和信息化部重点实验室

镍合金广泛应用于航空航天高温部件,但其在900℃以上服役时会发生严重的氧化表面变黑、力学性能急剧降低以致失效,因此需要涂层防护。在高温工作时,主要存在热传导、热辐射和热对流三种传热方式,随着温度升高,热辐射比例逐渐增加,因此... 详细信息

镍合金广泛应用于航空航天高温部件,但其在900℃以上服役时会发生严重的氧化表面变黑、力学性能急剧降低以致失效,因此需要涂层防护。在高温工作时,主要存在热传导、热辐射和热对流三种传热方式,随着温度升高,热辐射比例逐渐增加,因此增强零件的辐射散热比例成为一种重要的热防护方法。铬酸镧陶瓷具有优异的高温稳定性,并且由于过渡元素Cr独特的3d电子结构和稀土元素La独特的4f电子结构,极易电子跃迁产生光吸收而具有较高发射率,但由于其禁带宽度较大,在1-3μm近红外波段发射率较低。因此,我们提出采用钙锰共掺杂引入杂质能级,减小其禁带宽度,增强电子跃迁从而提高其在近红外发射率,并采用大气等离子喷涂方法在GH4061合金表面制备200μm厚的钙锰共掺杂铬酸镧高发射率陶瓷涂层。涂层孔隙率为12.2%,表面粗糙度(Ra)为2.83μm,内部结构为熔融态和半融态的陶瓷颗粒。测试了涂层在室温、300℃、 500℃、700℃、900℃、1100℃和1200度的红外发射率,涂层室温在1-3μm发射率可达0.95以上,在1200℃仍能保持在0.6以上。此外,采用纳米压痕表征了涂层力学性能;采用XRD、SEM、XPS、Raman表征了涂层结构;采用FT-IR、UV-VIS-NIR spectrophotometer表征涂层光学性能。此外,也对涂层在1100℃抗氧化及室温水淬热震性能做出了评价。

关键词：铬酸镧发射率掺杂抗热震性能抗氧化性能

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铌合金表面包埋渗-微弧氧化高发射率NbSi2/Nb2O5-SiO2-MoSi2复合涂层制备与高温性能

铌合金表面包埋渗-微弧氧化高发射率NbSi2/Nb2O5-SiO2-MoSi2复合...

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第十四届中国包头·稀土产业论坛、中国稀土学会2022学术年会

作者：王钊王亚明王树棋邹永纯欧阳家虎贾德昌周玉哈尔滨工业大学材料科学与工程学院特种陶瓷研究所哈尔滨工业大学先进结构功能一体化材料与绿色制造技术工业和信息化部重点实验室

铌合金熔点高、密度适中,具有优异的高温力学性能,是高速飞行器金属热防护系统的重要候选材料,但铌合金发射率低、抗高温氧化性能差。通过单一硅化物涂层对提高抗氧化性能已达到瓶颈,而且单一硅化物涂层的发射率低,无法满足高温辐射热... 详细信息

铌合金熔点高、密度适中,具有优异的高温力学性能,是高速飞行器金属热防护系统的重要候选材料,但铌合金发射率低、抗高温氧化性能差。通过单一硅化物涂层对提高抗氧化性能已达到瓶颈,而且单一硅化物涂层的发射率低,无法满足高温辐射热防护的需求。本文提出采用包埋渗工艺在Nb521合金上制备NbSi抗氧化底层,然后通过微弧诱导MoSi粒子沉积烧结在NbSi底层生长NbO-SiO-MoSi外层,设计出兼具抗高温氧化-高发射率辐射热防护的多功能涂层。单一NbSi底层室温下发射率在0.4左右,复合陶瓷涂层通过多化学键合的匹配振动吸收显著提高发射率,NbSi/NbO-SiO涂层在3～8 μm和8～20 μm波段范围内的发射率分别提高到0.6和0.85,NbSi/NbO-SiO-MoSi涂层将3～20 μm波段的发射率提高到0.9左右（图1a）。高温(700 C)下复合涂层的发射率降低,但NbSi/NbO-SiO-MoSi复合涂层发射率仍高于0.8以上（图1b）。NbSi涂层氧化100 h后增重为13.408 mg/cm,氧化40 h后由于孔洞和NbO含量增多,氧化层厚度显著增加,防护能力下降;NbSi/NbO-SiO涂层100 h氧化增重为9.946 mg/cm,氧化后期由于NbO生长导致体积膨胀,内应力增加,表面发生大面积开裂,加剧涂层失效;NbSi/NbO-SiO-MoSi涂层含有大量的纳米MoSi颗粒以及非晶态SiO,提高了涂层抗氧化性,100 h氧化增重仅为5.71 mg/cm。在铌合金NbSi层表面通过微弧诱导MoSi粒子沉积烧结制备的NbSi/NbO-SiO/MoSi高发射率复合涂层,实现了高温抗氧化-高发射率辐射热防护双重功能。

关键词： Nb合金微弧氧化 MoSi2 发射率抗氧化性能

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轻金属表面微弧氧化PTFE同步沉积复合涂层制备与性能研究

轻金属表面微弧氧化PTFE同步沉积复合涂层制备与性能研究

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第十一届全国腐蚀与防护大会

作者：王亚明王树棋邹永纯贾德昌周玉哈尔滨工业大学材料科学与工程学院特种陶瓷研究所哈尔滨工业大学先进结构功能一体化材料与绿色制造技术工业和信息化部重点实验室

高比强轻量化金属(铝、镁及钛合金)在航空航天、武器装备、汽车船舶等领域有巨大应用潜力,但其抗腐蚀、耐磨性差限制了其扩大应用。微弧氧化涂层是提高抗腐蚀与耐磨性能的重要途径,但传统微弧氧化陶瓷涂层表面存在孔隙和微裂纹,对抗腐... 详细信息

高比强轻量化金属(铝、镁及钛合金)在航空航天、武器装备、汽车船舶等领域有巨大应用潜力,但其抗腐蚀、耐磨性差限制了其扩大应用。微弧氧化涂层是提高抗腐蚀与耐磨性能的重要途径,但传统微弧氧化陶瓷涂层表面存在孔隙和微裂纹,对抗腐蚀与耐磨性能产生不利影响。我们提出采用PTFE改性溶液匹配特殊微弧氧化条件,利用热场和梯度压力场增强微弧氧化技术(TGEMAO)一步法高效制备具有自调节性的有机-无机双层涂层,外层PTFE对陶瓷内层表面缺陷进行封闭,并获得疏水或超疏水表面[1-3]。微弧氧化实现原位生长陶瓷内层的同时,热场和梯度压力场辅助PTFE纳米粒子的迁移、化学键合和交联固化,使PTFE外层原位沉积交联聚合在多孔陶瓷内层上,形成原位生长陶瓷内层与PTFE封孔外层的双层结构复合涂层;微弧氧化过程中,由于自调节的微纳米结构引起的特殊超疏水表面,使接触角高达156.1°,结合PTFE外层良好的封闭效应,使得涂层具有优异的耐蚀性。与单一微弧氧化涂层相比,复合涂层表现出低的腐蚀电流和高的腐蚀电位;更重要的是,由于腐蚀离子的积累-再沉积和网状微通道在受损区域的封闭,使复合涂层的微观结构在长期浸泡过程中进行自我调节,从而提高了长期化学稳定性。

关键词：微弧氧化 PTFE同步沉积双层复合涂层疏水性耐蚀性

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镍基高温合金硅化物改性铬酸镧高发射率复合涂层制备与性能

镍基高温合金硅化物改性铬酸镧高发射率复合涂层制备与性能

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第十四届中国包头·稀土产业论坛、中国稀土学会2022学术年会

作者：王亚明张海鹏王树棋邹永纯欧阳家虎贾德昌周玉哈尔滨工业大学材料科学与工程学院特种陶瓷研究所哈尔滨工业大学先进结构功能一体化材料与绿色制造技术工业和信息化部重点实验室

针对高速飞行器金属热防护系统用耐高温抗氧化辐射热防护涂层的需求,采用大气等离子喷涂设计制备出以铬酸镧为底层、硅化物（MoSi、SiC和SiBx）改性铬酸镧为外层的双层复合涂层,揭示涂层的组织结构与发射率、热导率的关系。结果表明,复... 详细信息

针对高速飞行器金属热防护系统用耐高温抗氧化辐射热防护涂层的需求,采用大气等离子喷涂设计制备出以铬酸镧为底层、硅化物（MoSi、SiC和SiBx）改性铬酸镧为外层的双层复合涂层,揭示涂层的组织结构与发射率、热导率的关系。结果表明,复合涂层在室温下1-14μm波段的平均发射率高于0.85。当温度从300℃升至1200℃时,在3-14μm波段的发射率保持在0.8以上;特别在1-3μm短波段,温度升至1200℃时,其平均发射率值仍高于0.76。复合涂层在1-3μm波段的高发射率归因于硅化物陶瓷中Si-M（M=B、C和Mo）键在1-3μm处的强振动吸收。复合涂层在1200℃时1-14μm波段的综合发射率高于0.75,同时热导率低于1W/m·k,具有优异的隔热与热辐射散热综合性能。

关键词：铬酸镧硅化物复合涂层热导率发射率

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渗硅铌合金微弧氧化纳米MoSi2粒子同步沉积烧结复合涂层制备及热腐蚀性能

渗硅铌合金微弧氧化纳米MoSi2粒子同步沉积烧结复合涂层制备及热...

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第十一届全国腐蚀与防护大会

作者：王钊王亚明欧阳家虎贾德昌周玉哈尔滨工业大学材料科学与工程学院特种陶瓷研究所哈尔滨工业大学先进结构功能一体化材料与绿色制造技术工业和信息化部重点实验室

针对涡轮发动机用铌合金热端部件在高温熔盐环境工作时抗热腐蚀能力差,单一的硅化物涂层防护能力有限等问题,提出在铌合金包埋渗硅层表面通过微弧氧化MoSi粒子同步沉积烧结构建NbSi/NbO-SiO/MoSi复合涂层。对比研究铌合金包埋渗涂层、... 详细信息

针对涡轮发动机用铌合金热端部件在高温熔盐环境工作时抗热腐蚀能力差,单一的硅化物涂层防护能力有限等问题,提出在铌合金包埋渗硅层表面通过微弧氧化MoSi粒子同步沉积烧结构建NbSi/NbO-SiO/MoSi复合涂层。对比研究铌合金包埋渗涂层、微弧氧化涂层和微弧氧化纳米MoSi粒子同步沉积烧结复合涂层的组织结构,及在900℃下75wt.%NaSO+25wt.%NaCl混合盐作用下的热腐蚀行为。铌合金包埋渗硅层主要由100μm厚NbSi组成（NbSi涂层）;NbSi层经微弧氧化处理后得到15μm厚NbO-SiO涂层（NbSi/NbO-SiO涂层）;而NbSi层表面微弧氧化纳米MoSi粒子同步沉积烧结复合涂层厚度显著增加至50μm,形成NbSi/NbO-SiO/MoSi复合涂层（NbSi/NbO-SiO/MoSi涂层）。单一NbSi涂层100h后增重20.539 mg/cm,继续增加腐蚀时间涂层遭到破坏丧失保护能力;NbSi/NbO-SiO涂层前100h腐蚀速率较慢,增重5.097 mg/cm,随着腐蚀时间延长,氧化速率加快,200h后增重22.451 mg/cm;NbSi/NbO-SiO/MoSi涂层表现出优异的抗热腐蚀能力,热腐蚀200h仅增重3.204 mg/cm,这主要归因于陶瓷层转变为以SiO为主的腐蚀层,增加溶解腐蚀盐能力的同时,降低了氧在腐蚀层内的扩散速率。

关键词：铌合金微弧氧化 MoSi2粒子同步沉积烧结复合涂层热腐蚀

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