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等离子喷涂-物理气相沉积制备纳米复合结构环境障涂层及其热循环性能（英文）

稀有金属材料与工程 2019年第11期48卷 3455-3462页

作者：王超张小锋周克崧刘敏邓畅光邓春明牛少鹏许世鸣陈志坤曾威广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510650 华南理工大学广东广州510640

在SiC/SiC陶瓷基复合材料(CMC)上制备了具有3层结构(Si/Mullite/Yb2SiO5)的环境障涂层(EBCs)。提出了一种新的等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)方法制备EBCs以减少SiC/SiC CMC在水氧腐蚀下的降解。在制备EBCs之前,用喷雾干燥塔制备了团... 详细信息

在SiC/SiC陶瓷基复合材料(CMC)上制备了具有3层结构(Si/Mullite/Yb2SiO5)的环境障涂层(EBCs)。提出了一种新的等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)方法制备EBCs以减少SiC/SiC CMC在水氧腐蚀下的降解。在制备EBCs之前,用喷雾干燥塔制备了团聚的Yb2SiO5粉末。然后通过PS-PVD技术制备了致密的EBCs,得到了具有层状和柱状复合结构的Yb2SiO5涂层,并给出了这种特殊结构的沉积示意图。此外,测试了PS-PVD制备的EBCs在1300℃到室温水中的热循环性能。在30次热循环实验后未出现明显的散裂现象,表明EBCs具有良好的抗热震性能。

关键词：环境障涂层等离子喷涂-物理气相沉积热循环 Yb2SiO5

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激光选区熔化成形YSZ/7075铝合金的显微组织与力学性能

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材料研究与应用 2021年第5期15卷 510-519页

作者：刘新亮胡永俊李艳辉张欣悦王岳亮卢冰文董东东马文有刘敏广东工业大学材料与能源学院广东广州510006 广东省科学院新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510651

以7075铝合金粉末为原料,采用SLM技术制备了7075铝合金和YSZ/7075复合材料试样,并研究了SLM工艺参数及钇稳定氧化锆(YSZ)添加含量对7075铝合金试样微观组织结构和力学性能的影响.试验结果表明:SLM成形7075铝合金试样的相对密度,随着激... 详细信息

以7075铝合金粉末为原料,采用SLM技术制备了7075铝合金和YSZ/7075复合材料试样,并研究了SLM工艺参数及钇稳定氧化锆(YSZ)添加含量对7075铝合金试样微观组织结构和力学性能的影响.试验结果表明:SLM成形7075铝合金试样的相对密度,随着激光能量密度的增加呈先增大后减小的趋势;SLM成形试样沿晶界分布着网状裂纹,添加钇稳定氧化锆(YSZ)纳米粉体能明显抑制SLM成形7075铝合金的裂纹;当YSZ添加量为2%、激光功率为270 W、扫描速度为800 mm/s时,试样相对密度为96.62%,平均晶粒尺寸由20.4μm细化至4.26μm,显微硬度为120 HV,试样的抗拉强度及屈服强度分别为209MPa和196 MPa,是未添加YSZ试样的5.5倍和2倍,延伸率为4%.

关键词：选区激光熔化 7075铝合金钇稳定的氧化锆(YSZ) 显微组织力学性能

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面向航空部件表面防护PVD涂层技术开发

面向航空部件表面防护PVD涂层技术开发

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第五届粤港澳真空科技创新发展论坛暨广东省真空学会2021年学术年会

作者：代明江林松盛石倩韦春贝郭朝乾唐鹏苏一凡王红莉周克崧广东省科学院新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室

随着我国航空工业的快速发展,近年来启动了一批先进新型号飞机的研制任务,且对这些重点型号飞机的先进性、高可靠性和长寿命提出了更高的要求。特别是航空器飞行条件极端且复杂,要满足多因素耦合（氧化、磨损、冲刷、腐蚀等）的服役环... 详细信息

随着我国航空工业的快速发展,近年来启动了一批先进新型号飞机的研制任务,且对这些重点型号飞机的先进性、高可靠性和长寿命提出了更高的要求。特别是航空器飞行条件极端且复杂,要满足多因素耦合（氧化、磨损、冲刷、腐蚀等）的服役环境。传统材料已难以满足这些要求,因此,这些问题逐渐成为制约航空工业发展的瓶颈。而发展先进涂层技术是提升飞机可靠性及满足未来在更为苛刻环境下服役要求的重要途径,涂层在现代飞机性能提升中起着重要作用。本文主要介绍利用物理气相沉积（PVD）技术面向航空部件抗冲蚀多元多层硬质涂层、抗高温氧化腐蚀多元合金涂层、替代电镀层的真空镀铝防腐涂层和耐磨减摩涂层等进行研究开发。结果表明:电弧离子镀制备的Ti-TiN-Zr-ZrN多元多层抗冲刷耐腐蚀涂层,通过多层界面和软硬交替,可显著地提高马氏体不锈钢和钛合金基材的抗砂粒冲刷能力和耐腐蚀性能,相关涂层部件已通过了地面考核。在传统电弧离子镀技术上通过加强永磁场和引入脉冲电磁技术,利用复合磁场调控,解决了导磁昂贵靶材利用率低的技术瓶颈,制备出一系列对提升Ni基高温合金抗高温氧化和燃气热腐蚀的防护涂层,最高可在1200℃环境下为基材提供抗氧化防护,部分MCrAlY涂层在航空发动机叶片上通过考核,实现了工程化应用。开发的离子辅助真空蒸发滚镀技术可实现小尺寸工件表面的100%全涂覆,在高强钢表面进行真空镀铝涂层后耐中性盐雾腐蚀超过1000小时且对基材疲劳性能无负作用,在马氏体不锈钢上镀铝涂层后耐酸性盐雾腐蚀>240小时,该涂层也可用于钛基紧固件上实现防电偶腐蚀,是一种可替代高污染电镀层的环保型涂层。针对航空精密部件耐磨性能差的问题,研发了金属氮化物（MeN）基、碳基和金属硫化物（MeS）等一系列耐磨减摩薄膜,实现的轴承套、减速器、关节轴承和花键等关键部件的工程化应用。所谓一代材料,一代飞机,涂层就是材料的重要组成部分,涂层在现代飞机性能提升中起着重要作用,我国涂层技术在进步,在航空上的应用已越来越多。

关键词：航空部件物理气相沉积抗冲蚀涂层抗高温氧化腐蚀涂层耐磨减摩涂层

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TiB_2-SiC粉末喷雾造粒及其等离子喷涂沉积机理研究

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稀有金属材料与工程 2019年第1期48卷 213-220页

作者：邹柯邓春明刘敏邹俭鹏朱仁波高迪中南大学粉末冶金国家重点实验室湖南长沙410083 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510650

利用喷雾干燥对TiB_2-SiC复合粉末进行造粒,研究了浆料固含量、粘结剂含量及SiC含量对喷雾干燥粉体颗粒形貌等的影响。采用大气等离子喷涂技术,以抛光的石墨为基体,在不同预热温度和不同喷距下对TiB_2-SiC粉末进行粒子收集,研究不同工... 详细信息

利用喷雾干燥对TiB_2-SiC复合粉末进行造粒,研究了浆料固含量、粘结剂含量及SiC含量对喷雾干燥粉体颗粒形貌等的影响。采用大气等离子喷涂技术,以抛光的石墨为基体,在不同预热温度和不同喷距下对TiB_2-SiC粉末进行粒子收集,研究不同工艺参数对TiB_2-SiC粒子铺展形貌的影响,并制备了TiB_2-SiC涂层。结果表明:当浆料固含量为50%,粘结剂含量为5%,SiC含量为10%时,喷雾造粒获得球形度高、流动性好的TiB_2-SiC粉末;随着基体预热温度的升高,喷距的增大,扁平粒子的溅射逐渐减弱,形成规则的圆盘状粒子;在等离子焰流作用下,TiB_2-SiC粒子熔化加速并与基体发生碰撞,熔融粒子扁平化,急速冷却凝固,不断堆叠、搭接为宏观涂层。

关键词：喷雾干燥 TiB2-SiC 大气等离子喷涂粒子收集沉积机理

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大气等离子喷涂MoSi2-30Al2O3电热涂层的组织结构及性能

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无机材料学报 2019年第6期34卷 646-652页

作者：周炎哲刘敏杨焜曾威宋进兵邓春明邓畅光中南大学材料科学与工程学院长沙410083 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广州510650

以MoSi2-30Al2O3混合粉末为原料,利用大气等离子喷涂技术制备MoSi2-Al2O3体系电热涂层。采用XRD、SEM、通电测试、热重-差热分析等对涂层的相组成、组织形貌和热稳定性进行表征。结果表明:MoSi2-30Al2O3电热涂层体系组织均匀致密,添加Al... 详细信息

以MoSi2-30Al2O3混合粉末为原料,利用大气等离子喷涂技术制备MoSi2-Al2O3体系电热涂层。采用XRD、SEM、通电测试、热重-差热分析等对涂层的相组成、组织形貌和热稳定性进行表征。结果表明:MoSi2-30Al2O3电热涂层体系组织均匀致密,添加Al2O3能改善MoSi2的电阻率及低温抗氧化性;MoSi2-30Al2O3涂层电热性能优异,在循环加热测试中,能稳定地加热到320℃并长时间保温,辊面温度分布均匀,中部温差控制在25℃之内;循环加热过程中的氧化及热应力的弛豫会导致涂层产生裂纹及孔隙进而导致涂层电阻率升高。

关键词：电热材料 MoSi2-Al2O3复合涂层等离子喷涂电热性能

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预处理对不同钴含量WC-Co基体的影响

预处理对不同钴含量WC-Co基体的影响

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第五届粤港澳真空科技创新发展论坛暨广东省真空学会2021年学术年会

作者：王倚倩张聿铭范舒瑜石倩林松盛孙志鹏代明江广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东工业大学材料与能源学院

硬质合金金刚石涂层刀具依托金刚石涂层高硬度、耐磨、高弹性模量的技术特性和硬质合金基体良好的抗冲击性、强韧性等优异的加工特性,可显著提高硬质合金工具的综合性能和使用寿命,被广泛应用于切削难加工、高强度、轻质化材料等。然而... 详细信息

硬质合金金刚石涂层刀具依托金刚石涂层高硬度、耐磨、高弹性模量的技术特性和硬质合金基体良好的抗冲击性、强韧性等优异的加工特性,可显著提高硬质合金工具的综合性能和使用寿命,被广泛应用于切削难加工、高强度、轻质化材料等。然而,在沉积过程中金刚石优先固溶于硬质合金的粘结剂Co中,影响其形核的速率,大大降低了金刚石涂层与基体间的结合力,因此需要进行去Co预处理。研究表明,传统酸碱刻蚀法因简单高效、价格低廉成为去除硬质合金表层Co的主要手段,目前最成熟的Co去除工艺主要围绕YG6 (Co含量6wt.%的WC),限制了金刚石涂层刀具的应用范围。本文针对不同钴含量的WC-Co基体开展新型预处理工艺研究,考察不同酸碱刻蚀时间以及刻蚀深度对硬质合金钴含量及膜基结合力影响,开发出适用于不同钴含量的硬质合金沉积CVD金刚石涂层的最佳预处理工艺。结果表明:三步法能有效改善膜基间的结合性能,钴含量越高,基体的脱钴处理时间越长,去钴深度更深。通过揭示钴含量对金刚石颗粒生长成核过程及其对膜/基附着力的作用机理,得到了金刚石涂层刀具在制备过程中钴的演变规律,为不同WC-Co基体表面沉积高结合力金刚石薄膜提供理论依据。

关键词：硬质合金金刚石涂层预处理工艺钴含量结合强度

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基于新型Al3+固态电解质的无机全固态电致变色器件

基于新型Al3+固态电解质的无机全固态电致变色器件

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第五届粤港澳真空科技创新发展论坛暨广东省真空学会2021年学术年会

作者：王镜宇王红莉石倩林松盛谢盛辉代明江广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家实验室广东省现代表面工程技术重点实验室深圳大学材料学院

电致变色材料（Electrochromic）具有低电压下可逆调节宽范围波段光透射率的特性,在智能窗、抗眩光后视镜、红外伪装、全角度信息显示、电子标签、航天器及汽车热控制、超级电容器等领域具有潜在的应用价值,近年来受到广泛的关注。无机... 详细信息

电致变色材料（Electrochromic）具有低电压下可逆调节宽范围波段光透射率的特性,在智能窗、抗眩光后视镜、红外伪装、全角度信息显示、电子标签、航天器及汽车热控制、超级电容器等领域具有潜在的应用价值,近年来受到广泛的关注。无机全固态电致变色器件具有机械性能好、安全性高、不易受紫外辐照老化变质等优点,但是由于离子传导速率低和薄膜制备工艺复杂等因素极大的限制其在智能视窗上的应用。众多研究目前集中在基于Li的固体电解质,主要采用射频磁控溅射技术进行制备,广泛研究了磁控溅射工艺参数对Li+固体电解质性能的影响。然而Li嵌入WO3晶格时容易引起脱出困难进而导致电致变色器件综合性能退化,同时由于Li资源匮乏,Li固体电解质成本颇高。本文采用全新的Al基固态电解质,使用Al作为器件的传导离子,通过改善离子传输速度进一步提升了电致变色器件的着色效率以及光调制幅度等关键性能,为未来新一代无机全固态电致变色器件的构成体系提供新方案。

关键词：固态电解质 Al3 全固态电致变色器件

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基体厚度对PtAl涂层与镍基单晶高温合金互扩散行为的影响

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材料研究与应用 2021年第1期15卷 9-15页

作者：邓鹏倪建洋邓春明尹斌李风姜沃蒋延庆广东工业大学材料与能源学院广东广州510006 现代表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东省科学院新材料研究所广东广州510651 普莱克斯表面技术江苏常州213164

采用电镀Pt气相渗铝的方法,在不同厚度(0.8,1.0和1.3 mm)的镍基单晶高温合金基体表面制备了单相的β-(Ni,Pt)Al涂层.利用SEM/EDS及EPMA等表征方法,研究试样在1100℃热暴露200 h过程中涂层/基体界面的微观结构演变和各组元的元素分布.结... 详细信息

采用电镀Pt气相渗铝的方法,在不同厚度(0.8,1.0和1.3 mm)的镍基单晶高温合金基体表面制备了单相的β-(Ni,Pt)Al涂层.利用SEM/EDS及EPMA等表征方法,研究试样在1100℃热暴露200 h过程中涂层/基体界面的微观结构演变和各组元的元素分布.结果表明:不同基体厚度的PtAl涂层/镍基单晶高温合金试样在1100℃热暴露200 h后截面微观形貌无明显差异,热暴露36 h后在互扩散区下方均形成了分布有TCP相的二次反应区,热暴露200 h后基体厚度为0.8,1.0和1.3 mm的试样中SRZ厚度分别为37,35和34μm;不同基体厚度的PtAl涂层/镍基单晶高温合金试样,在1100℃热暴露200 h后成分分布无明显差异,涂层与基体间主要发生Ni,Co,Cr和Ru的外扩散及Pt和Al的内扩散.

关键词： PtAl涂层镍基单晶高温合金互扩散基体厚度

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镍的激光选区熔化成形工艺、结构与性能研究

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激光与光电子学进展 2020年第17期57卷 178-189页

作者：赵昀赵国瑞马文有郑黎刘敏沈阳工业大学材料科学与工程学院辽宁沈阳110870 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家重点实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510651

以纯镍粉末为原料,通过激光选区熔化探究制备镍实体的优化工艺参数,研究了在一定铺粉层厚和扫描间距下,线能量密度对镍实体的致密度、显微组织、力学性能以及电化学性能的影响。结果显示:在线能量密度为244.8 J/m参数下,激光选区熔化(S... 详细信息

以纯镍粉末为原料,通过激光选区熔化探究制备镍实体的优化工艺参数,研究了在一定铺粉层厚和扫描间距下,线能量密度对镍实体的致密度、显微组织、力学性能以及电化学性能的影响。结果显示:在线能量密度为244.8 J/m参数下,激光选区熔化(SLM)成形镍实体的综合性能最佳。该条件下成形件表面平整,表面粗糙度为10.5μm,致密度为99.7%,维氏硬度为165.4 HV0.2,抗拉强度为420 MPa,屈服强度为321 MPa,伸长率为23.2%,断口为韧性断口。在质量分数ω(NaOH)=20%溶液中析氢反应自腐蚀电位为-1.5×10^-6 mA·cm^-2,其极化钝化区域为-1.038~0.442 V。

关键词：激光光学选区激光熔化镍工艺缺陷显微组织

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大气等离子喷涂制备SOFC连接体铜掺杂锰钴尖晶石涂层

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材料研究与应用 2021年第2期15卷 125-133页

作者：邹建波文魁宋琛刘太楷邓春明刘敏中南大学材料科学与工程学院湖南长沙410083 广东省科学院新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510650

为了进一步提高锰钴尖晶石连接体防护涂层的高温电导率,采用大气等离子喷涂技术制备了铜质量分数占比为5.38%的锰钴尖晶石涂层.通过SEM/EDS,XRD和XPS等方法表征了涂层在不同氧化时间下的微观形貌、物相及元素价态,采用恒定电流为0.2 A... 详细信息

为了进一步提高锰钴尖晶石连接体防护涂层的高温电导率,采用大气等离子喷涂技术制备了铜质量分数占比为5.38%的锰钴尖晶石涂层.通过SEM/EDS,XRD和XPS等方法表征了涂层在不同氧化时间下的微观形貌、物相及元素价态,采用恒定电流为0.2 A的直流四电极法测量涂层的高温电导率.结果表明:氧化四周后的涂层依然保持完整,无开裂及剥落,高温氧化性能良好,在高温条件下保温使涂层与基体中的元素发生了互扩散;750℃下的电导率是20 S/cm,800℃时电导率值稳定在27 S/cm;涂层未检出含Cu尖晶石相,可能是成功掺入尖晶石的Cu元素较少.

关键词：大气等离子喷涂铜掺杂锰钴尖晶石 SOFC 连接体涂层高温电导率

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