检索结果-内蒙古大学图书馆

材料研究与应用 2025年第1期19卷 180-189页

作者：文魁李忠燚刘香刘太楷刘敏宋琛毛杰张梦婷叶云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 广东工业大学材料与能源学院广东广州510006

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种高效、环保的能源转换设备。连接体作为SOFC电堆的关键核心部件,负责实现电连接、分隔阳极燃料气和阴极空气及支撑电池堆的重要作用,其性能优劣直接影响电堆系统的衰减和稳定性。铁素体不锈钢因具有良好... 详细信息

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种高效、环保的能源转换设备。连接体作为SOFC电堆的关键核心部件,负责实现电连接、分隔阳极燃料气和阴极空气及支撑电池堆的重要作用,其性能优劣直接影响电堆系统的衰减和稳定性。铁素体不锈钢因具有良好的抗氧化性、合适的热膨胀系数等性质,而成为最具希望的连接体材料。但是,其在服役过程中存在抗氧化性能不足,以及铬挥发造成的阴极铬中毒等问题。因此,需在其表面制备一层防护涂层。尖晶石氧化物具有较高的电导率和良好的阻Cr扩散能力,被认为是最有潜力的金属连接体防护涂层材料。采用大气等离子喷涂技术,在不同的喷涂工作电流下于430不锈钢基体的表面制备MnCoCuFeNi高熵合金涂层,随后经800℃热转化处理,最终得到尖晶石高熵氧化物涂层。同时,系统分析了涂层在热转化过程中的相组成、表面和截面形貌、元素扩散和电性能的演变行为。结果表明:增大喷涂电流可以提高合金涂层的致密度,但也会在涂层内部生成更多的金属氧化物;经热转化处理后,Mn、Co和Cu元素优先扩散至涂层表层形成浅灰色CuO和深灰色(Mn,Co,Cu)3O4尖晶石氧化物,这种元素偏聚随着热转化时间的延长而逐渐均匀化。热转化初期在靠近基体/涂层界面的涂层内部形成了富Cr扩散带,但表面形成的热转化层可有效遏制Cr扩散带向外的进一步扩展。高熵合金热转化层的电导率并未受喷涂电流的影响,其最终电导率约为10.1 S·cm^(-1)。相反,面比电阻却随喷涂电流的增加而增大,其中涂层最佳面比电阻值(14.95 mΩ·cm^(2))比无涂层不锈钢的要小。通过高熵合金原位转化策略构建了兼具高导电性和Cr阻隔性能的防护涂层,为开发长寿命SOFC连接体提供了新思路。

关键词：固体氧化物燃料电池金属连接体等离子喷涂热转化涂层尖晶石高熵氧化物涂层元素扩散电学性能面比电阻

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大气等离子喷涂CuAl/hBN涂层的高温磨损性能

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电镀与涂饰 2022年第12期41卷 844-851页

作者：闫希彦杨焜曾克里邓春明邓畅光赵明纯中南大学湖南长沙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

利用大气等离子喷涂工艺制备了铝−六方氮化硼(Al/hBN)和铜铝−六方氮化硼(CuAl/hBN)可磨耗封严涂层,表征了两种涂层的形貌、物相、硬度、结合强度、hBN烧损及450°C下的磨损性能。结果表明,相较于Al/hBN涂层,CuAl/hBN涂层的hBN烧损... 详细信息

利用大气等离子喷涂工艺制备了铝−六方氮化硼(Al/hBN)和铜铝−六方氮化硼(CuAl/hBN)可磨耗封严涂层,表征了两种涂层的形貌、物相、硬度、结合强度、hBN烧损及450°C下的磨损性能。结果表明,相较于Al/hBN涂层,CuAl/hBN涂层的hBN烧损比例降低了20.2%,hBN相与孔隙更加细小及分布均匀,洛氏硬度小幅度升高且在不同部位上的差异更小,结合强度虽降低了2.67 MPa,但仍符合工程应用标准。在高温磨损试验中,CuAl/hBN涂层的质量损失不到Al/hBN的1/10,Al/hBN涂层的磨损机制以黏着磨损为主,而CuAl/hBN涂层以磨粒磨损为主,同时伴有少量的氧化磨损。CuAl/hBN涂层的摩擦副质量略有减小,其表面粘附的涂层极少;Al/hBN涂层的摩擦副则因涂层转移而导致质量增加。在Al/hBN可磨耗封严涂层中添加枝晶Cu能够明显抑制喷涂过程中非金属相的烧损,令非金属相的含量及分布得到明显改善,从而提高涂层的硬度及耐磨耗性能,以及与对磨部件的摩擦相容性。

关键词：可磨耗封严涂层铜铝六方氮化硼大气等离子喷涂摩擦磨损行为

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Cu对SLM成形CoCrMoW合金的力学行为及抗菌性能的影响机制

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材料科学与工艺 2023年

作者：张雯谢文强邵龙泉阿不都沙特·阿不都热西提刘环闫星辰陶宏伟常成田晶广东省第二中医院口腔科南方医科大学口腔医院喀什地区第一人民医院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科学院新材料研究所广东省现代表面工程技术重点实验室中山大学孙逸仙纪念医院

为了解决义齿口腔开放环境、血管支架类假体植入后可能带来的术后感染和炎症，本文基于Cu元素作为一种良好的广谱抗菌剂，结合激光选区熔化技术(SLM)的高自由成形度，在CoCrMoW合金中选择添加了不同比例的Cu元素(2%、4%、6%，质量分数)... 详细信息

为了解决义齿口腔开放环境、血管支架类假体植入后可能带来的术后感染和炎症，本文基于Cu元素作为一种良好的广谱抗菌剂，结合激光选区熔化技术(SLM)的高自由成形度，在CoCrMoW合金中选择添加了不同比例的Cu元素(2%、4%、6%，质量分数)，开发出了力学性能优异且兼具抗菌性能的CoCrMoW-xCu合金。对比了CoCrMoW-xCu合金的显微组织、力学性能及抗菌行为，结果表明：Cu元素的引入对其物相种类影响不大，仍由高温γ-Co相和ε-Co相组成，Cu的引入抑制了高韧γ-Co向硬脆ε-Co相的马氏体转变，导致强硬度提升有限。通过CoCrMoW-xCu合金对金黄色葡萄球菌的抗菌测定，微小的α-Cu相有助于增强抗菌活性。优选综合性能良好的CoCrMoW-2Cu合金(抗拉强度为(1100±21.5) MPa，断后伸长率为9.5%±0.84%，抗菌率为34.75%)成分进行了SLM抗菌牙冠的仿形制造，为临床用SLM成形的抗菌植入体提供了强有力的理论基础和数据支撑。

关键词：激光选区熔化 CoCrMoW-xCu合金力学行为抗菌性能生物医用

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沉积温度对等离子喷涂金属支撑型固体氧化物燃料电池结构及电化学性能的影响

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材料导报 2022年第S01期36卷 15-19页

作者：陈丹宋琛杜柯郭宇刘志义刘太楷刘敏中南大学材料科学与工程学院长沙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州510650

为提高大气等离子喷涂(APS)制备金属支撑型固体氧化物燃料电池在中低温下的输出性能,本工作采用APS在不锈钢基体上制备基于氧化钪稳定氧化锆(ScSZ)电解质的固体氧化物燃料电池,控制喷涂时的沉积温度分别为100℃、300℃和600℃,通过扫描... 详细信息

为提高大气等离子喷涂(APS)制备金属支撑型固体氧化物燃料电池在中低温下的输出性能,本工作采用APS在不锈钢基体上制备基于氧化钪稳定氧化锆(ScSZ)电解质的固体氧化物燃料电池,控制喷涂时的沉积温度分别为100℃、300℃和600℃,通过扫描电子显微镜(SEM)观察单个ScSZ粒子沉积状态和涂层微观形貌,并用电化学工作站测试单电池的输出性能和交流阻抗谱。结果表明,随着沉积温度升高,ScSZ沉积粒子由溅射状铺展转变为圆盘状铺展,单个粒子中的裂纹密度逐渐减小,裂纹所占面积比从9.75%降低到5.73%。组装成单电池后,电解质涂层与阳极和阴极结合良好。ScSZ涂层内部片层结合情况随沉积温度的升高而得到改善,裂纹减少且孔隙尺寸减小,涂层孔隙率从12.29%降低到7.72%。电化学测试结果表明,当沉积温度从100℃升高到600℃,电解质的欧姆电阻降低了1/2,电池的输出性能显著提升。600℃的沉积温度制备的单电池在800℃时的最大功率密度为0.998 W/cm^(2),欧姆阻抗为0.076Ω·cm^(2)。

关键词：金属支撑固体氧化物燃料电池大气等离子喷涂沉积温度氧化钪掺杂氧化锆电解质涂层

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Cr-CrN-Cr-CrAlN多层膜对TC4钛合金力学性能的影响

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材料保护 2024年第7期57卷 14-22页

作者：张东波林松盛蔡伟通苏一凡林凯生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510650

为了提高钛合金基体的表面抗冲蚀性能,并研究Cr基多层膜对钛合金基体的疲劳力学性能的影响,采用真空阴极电弧沉积技术在TC4钛合金表面沉积3.99,6.85,9.62μm 3种厚度的Cr-CrN-Cr-CrAlN多层膜。主要通过拉伸试验和轴向加载疲劳试验,研究... 详细信息

为了提高钛合金基体的表面抗冲蚀性能,并研究Cr基多层膜对钛合金基体的疲劳力学性能的影响,采用真空阴极电弧沉积技术在TC4钛合金表面沉积3.99,6.85,9.62μm 3种厚度的Cr-CrN-Cr-CrAlN多层膜。主要通过拉伸试验和轴向加载疲劳试验,研究对比了室温下TC4钛合金基体与膜层试样的轴向拉伸性能和轴向高低周疲劳性能。结果表明:在TC4钛合金表面所制备的3种Cr-CrN-Cr-CrAlN多层膜的厚度分别约为3.99、6.85和9.62μm,硬度分别为2455、3024和3578 HV,膜基结合力则分别为12.4、15.2和20.1 N。镀多层膜后提高了TC4钛合金的拉伸屈服强度、抗拉强度和弹性模量,而降低了断裂伸长率。经镀6.85μm的多层膜后,TC4钛合金的轴向高周疲劳极限下降了4.15%,镀膜对高周疲劳性能影响较小;而低周疲劳性能影响则较大,50000次寿命对应的疲劳强度降低了约21.04%。

关键词： Cr-CrN-Cr-CrAlN多层膜钛合金拉伸性能疲劳性能电弧离子镀

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强韧一体化金属/氮化物耐磨涂层及其在航空部件的应用

强韧一体化金属/氮化物耐磨涂层及其在航空部件的应用

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第八届粤港澳真空科技创新发展论坛暨2024年广东省真空学会学术年会

作者：林松盛石倩唐鹏周克崧苏一凡韦春贝张程代明江李小亚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

随着我国航空工业高速发展,新研制的重点型号对飞机先进性、可靠性和寿命提出了更高的要求,且服役条件更为恶劣和复杂,传统材料已难以满足多因素耦合的服役要求,这也是制约航空工业发展的主要瓶颈技术之一。而发展先进涂层技术是提升飞... 详细信息

随着我国航空工业高速发展,新研制的重点型号对飞机先进性、可靠性和寿命提出了更高的要求,且服役条件更为恶劣和复杂,传统材料已难以满足多因素耦合的服役要求,这也是制约航空工业发展的主要瓶颈技术之一。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之一。本文主要面向航空部件进行强韧一体化金属/氮化物耐磨陶瓷涂层设计及制备关键技术研究。通过成分调制、多层融合梯度结构止裂、膜基界面梯度化的结合力增强及变形能力的有机协调设计,实现了涂层的硬度、韧性及耐磨损最佳匹配。涂层厚度220m可调,硬度约HV3000,结合力HF1级,磨损量较钛合金降低了1个数量级以上。所研制的软硬交替多元多层涂层可提升钛合金叶盘抗砂粒冲刷性能3倍以上,涂层叶盘实现了装机考核。并实现了一系列航空精密部件表面金属氮化物耐磨涂层工程化应用:①钛合金衬套/轴承座镀表面TiN基耐磨涂层,部件耐磨性提高1-2个数量级,在新研制的型号中已完全替代传统电镀Ni涂层。②航空作动器复杂形状零部件表面局部区域耐磨涂层,经涂层处理后部件耐磨性呈数量级提升,在新研制的型号中已普遍采用该涂层技术。③航空用钛合金芯轴表面耐磨涂层,解决了涂层脱落和易变形的问题,已进入工程化应用阶段。相关技术正在推广至航空关节轴承表面强化处理。

关键词：航空部件强韧一体化金属/氮化物耐磨涂层抗冲刷涂层

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PS-PVD制备锆酸钆热障涂层及其性能研究

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表面技术 2021年第10期50卷 293-300页

作者：付朗毛杰邓子谦邓春明刘敏曾德长华南理工大学材料科学与工程学院广州510640 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州510651

目的采用等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)工艺制备出柱状结构完整、力学性能优异的锆酸钆热障涂层。方法以纳米团聚的8YSZ、Gd_(2)Zr_(2)O_(7)(GZO)及(Gd_(0.9)Yb_(0.1))_(2)Zr_(2)O_(7)(GYbZ)粉末为原料,采用PS-PVD工艺在镍基高温合... 详细信息

目的采用等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)工艺制备出柱状结构完整、力学性能优异的锆酸钆热障涂层。方法以纳米团聚的8YSZ、Gd_(2)Zr_(2)O_(7)(GZO)及(Gd_(0.9)Yb_(0.1))_(2)Zr_(2)O_(7)(GYbZ)粉末为原料,采用PS-PVD工艺在镍基高温合金表面分别制备单层GZO涂层、GZO/YSZ双层结构涂层及GYbZ/YSZ双层结构涂层。采用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱分析等检测手段,表征了热障涂层的相组成、微观结构及化学成分变化。采用纳米压痕试验仪测试了涂层的力学性能。采用电子万能试验机测试涂层的结合强度。结果GZO涂层与GYbZ涂层均为缺陷萤石相,涂层均呈现典型的羽毛柱状结构,且柱晶间隙存在大量的未熔粒子。在制备过程中,单层GZO涂层便出现了剥落,双陶瓷层结构中的GZO涂层未剥落但内部存在大量微裂纹,而Yb掺杂的GZO涂层((Gd_(0.9)Yb_(0.1))_(2)Zr_(2)O_(7),GYbZ)内无裂纹存在;和GZO涂层相比,GYbZ涂层具有更高的硬度(5.4 GPa)、杨氏模量(111.6 GPa)和结合强度(41.3 MPa)。结论采用现有的PS-PVD工艺参数,成功制备出柱状结构的单层GZO涂层、GZO/YSZ及GYbZ/YSZ双陶瓷层热障涂层,YSZ作为中间过渡层能改善GZO涂层与粘结层的热膨胀不匹配,而Yb元素的加入,可以有效提高GZO涂层的硬度和结合强度,但同时也会造成涂层的杨氏模量升高。

关键词：热障涂层双陶瓷层体系锆酸钆等离子喷涂-物理气相沉积杨氏模量

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AlO改性PS-PVD热障涂层的异物损伤行为及失效机理(英文)

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2023年

作者：王梓帆范佳峰康楷雯吴健刘敏周克崧张乾张志波李小强张小锋西安理工大学应用化学系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华南理工大学国家金属材料近净成形工程技术研究中心广东省先进金属材料制造与成型重点实验室

由外来异物损伤引起的颗粒冲蚀是制约热障涂层使用的重要因素。为了提高PS-PVD热障涂层的耐冲蚀性能，采用磁控溅射和真空热处理的方法在PS-PVD喷涂的7YSZ热障涂层表面制备了一层致密的α-Al2O3。系统研究了热障涂层的异物损伤行为，并... 详细信息

由外来异物损伤引起的颗粒冲蚀是制约热障涂层使用的重要因素。为了提高PS-PVD热障涂层的耐冲蚀性能，采用磁控溅射和真空热处理的方法在PS-PVD喷涂的7YSZ热障涂层表面制备了一层致密的α-Al2O3。系统研究了热障涂层的异物损伤行为，并采用第一性原理计算对α-Al2O3/c-ZrO2界面进行了研究。实验结果表明，PS-PVD、APS和EB-PVD热障涂层的冲蚀失重率分别为324、248和139 μg/g，而Al2O3改性的PS-PVD热障涂层的冲蚀失重率降至199 μg/g。此外，在Al2O3/ZrO2-O的顶部构型模型中观察到的界面结合能最高(3.88 J/m2)，远高于ZrO2/Ni(2.011 J/m2)。

关键词：热障涂层等离子喷涂-物理气相沉积 Al O 改性外来异物损伤第一性原理

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温度对电弧离子镀CrN过程等离子体状态及涂层结构和力学性能的影响

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电镀与涂饰 2022年第13期41卷 934-941页

作者：曲帅杰郭朝乾杨昭代明江林松盛石倩苏一凡韦春贝唐鹏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510651

先采用发射光谱法分析了在不同温度下电弧离子镀CrN涂层过程中的等离子体状态,并在假设局部热力学平衡的条件下计算了等离子体密度,用玻尔兹曼作图法计算了等离子体温度。根据Cr靶弧光放电特点选择镀膜工艺,在不同温度下制备了CrN涂层,... 详细信息

先采用发射光谱法分析了在不同温度下电弧离子镀CrN涂层过程中的等离子体状态,并在假设局部热力学平衡的条件下计算了等离子体密度,用玻尔兹曼作图法计算了等离子体温度。根据Cr靶弧光放电特点选择镀膜工艺,在不同温度下制备了CrN涂层,并研究了其微观结构和力学性能。结果表明:随着温度升高,光谱强度先升高后降低,在350℃下电弧离子镀时等离子体光谱强度、等离子体密度及等离子体温度均最高,所得CrN涂层最致密。450℃时所得CrN涂层的纳米硬度和弹性模量都最高,力学性能最优。

关键词：氮化铬电弧离子镀温度等离子体发射光谱

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铁基非晶合金增强碳化钨基涂层的结构和性能

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稀有金属材料与工程 2020年第5期49卷 1546-1552页

作者：徐丽萍宋进兵邓畅光刘敏周克崧广东省现代表面工程技术重点实验室现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省新材料研究所广东广州510651

采用超音速火焰喷涂(HVDF)技术制备了WC-CoCr/铁基非晶复合涂层。比较研究了复合涂层和WC-CoCr的微观形貌、硬度、耐磨性能、高温氧化性能和腐蚀性能。XRD分析和SEM观察表明,复合涂层主要由WC相、W2C相和铁基非晶相组成。与WC-CoCr涂层... 详细信息

采用超音速火焰喷涂(HVDF)技术制备了WC-CoCr/铁基非晶复合涂层。比较研究了复合涂层和WC-CoCr的微观形貌、硬度、耐磨性能、高温氧化性能和腐蚀性能。XRD分析和SEM观察表明,复合涂层主要由WC相、W2C相和铁基非晶相组成。与WC-CoCr涂层相比,复合涂层的硬度有所降低,但是两者没有显著性差异。由于硬度下降,导致复合涂层的耐磨性能略低于WCCoCr涂层。800℃高温氧化测试表明,复合涂层在800℃具有良好的热稳定性,这归因于氧化过程中生成了一层致密的氧化膜。此外,复合涂层在3.5%氯化钠溶液中的耐腐蚀性能也优于WC-CoCr涂层。

关键词：碳化钨基涂层非晶超音速火焰喷涂耐磨性能耐腐蚀性能

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