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第四届粤港澳大湾区真空科技创新发展论坛暨2020年广东省真空学会学术年会

作者：魏梦瑶李小亚石倩代明江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华南理工大学材料科学与工程学院广东省先进储能材料重点实验室中南大学粉末冶金国家重点实验室

采用中频磁控溅射方法,在氧化铟（ITO）玻璃上采用氧化钨（WO）陶瓷靶沉积WO薄膜,研究溅射气压对WO薄膜结构与光学性能的影响规律,并对其电致变色行为进行了探讨。采用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）分析了WO薄膜的成分结构... 详细信息

采用中频磁控溅射方法,在氧化铟（ITO）玻璃上采用氧化钨（WO）陶瓷靶沉积WO薄膜,研究溅射气压对WO薄膜结构与光学性能的影响规律,并对其电致变色行为进行了探讨。采用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）分析了WO薄膜的成分结构和表面形貌,并利用紫外可见分光光度计和电化学工作站对薄膜的光调制性能、电致变色伏安特性、以及循环寿命性能进行了研究。结果表明:随着溅射气压的增大,WO薄膜的形貌结构变得疏松、粗糙,更有利于Li的注入与脱出,响应速度变快、调制幅度增大、电致变色性能优异,但循环寿命性能有所降低。当溅射气压为4Pa时WO薄膜的电致变色综合性能最好,在550nm处的调制幅度可达81.0%,着色、褪色响应时间分别为7.8s、5.85s,且在1500次循环后,仍保持较高的电致变色性能。

关键词： WO3薄膜中频磁控溅射电致变色溅射气压循环寿命

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H_2对等离子喷涂-物理气相沉积热障涂层的结构和抗冲刷性能的影响

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材料研究学报 2018年第9期32卷 641-646页

作者：刘飞刘敏毛杰邓子谦马景涛邓畅光曾德长华南理工大学材料科学与工程学院广州510640 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510651

改变用等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)工艺制备热障涂层时等离子工作气体中H2组分的流量,制备出不同的ZrO_2-7%Y_2O_3(7YSZ)热障涂层并研究了H_2对PS-PVD热障涂层的影响。结果表明:等离子工作气体中的H_2对PS-PVD热障涂层的表面形貌... 详细信息

改变用等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)工艺制备热障涂层时等离子工作气体中H2组分的流量,制备出不同的ZrO_2-7%Y_2O_3(7YSZ)热障涂层并研究了H_2对PS-PVD热障涂层的影响。结果表明:等离子工作气体中的H_2对PS-PVD热障涂层的表面形貌、微观结构、孔隙率、硬度和抗冲蚀性能等性质有显著的影响。H_2流量分别为0、5、10 SLPM时制备的PS-PVD热障涂层,其孔隙率分别为16.7%、20.4%、7.7%;显微硬度分别为224.2 HV0.025、236.6 HV0.025、394.4 HV0.025;固体颗粒冲蚀25 s后的失重量分别为78.5 mg、65.0 mg、17.3 mg。随着H_2组分流量的增大热障涂层的孔隙率先增加后减小,柱状结构逐渐变化,硬度和抗冲蚀性能提高。

关键词：材料表面与界面热障涂层等离子喷涂-物理气相沉积抗冲蚀性能微观结构

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基体偏压对AlCrSiN涂层结构及力学性能的影响

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材料导报 2018年第18期32卷 3099-3103页

作者：唐明代明江韦春贝邱万奇林松盛侯惠君李洪华南理工大学材料科学与工程学院广州510640 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510651

AlCrSiN涂层因具有高硬度、优异的耐磨损性及抗高温氧化性而备受关注。为提高AlCrSiN涂层的性能,采用电弧离子镀技术制备了AlCrSiN涂层,研究了基体偏压对AlCrSiN涂层微观组织及力学性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(S... 详细信息

AlCrSiN涂层因具有高硬度、优异的耐磨损性及抗高温氧化性而备受关注。为提高AlCrSiN涂层的性能,采用电弧离子镀技术制备了AlCrSiN涂层,研究了基体偏压对AlCrSiN涂层微观组织及力学性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计、划痕仪及球-盘式摩擦磨损试验机对AlCrSiN涂层的表面形貌、物相组成和力学性能进行表征。研究结果表明:不同基体偏压的AlCrSiN涂层具有B1-NaCl晶体结构和无柱状晶结构;适当提高基体偏压,可细化AlCrSiN涂层的晶粒,提高涂层的表面质量及致密性,从而提高涂层的性能;基体偏压为150V的涂层致密性最好,具有更高的硬度(3 430HV)、结合力(76N)及更好的耐磨损性能。

关键词：电弧离子镀基体偏压 AlCrSiN涂层力学性能

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电弧离子镀NiCrAlY和NiCoCrAlYHfSi涂层抗高温氧化性能

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材料导报 2018年第13期32卷 2267-2271页

作者：杜伟石倩代明江易健宏林松盛侯惠君昆明理工大学材料科学与工程学院昆明650093 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

采用电弧离子镀技术在镍基高温合金DZ22B表面包覆一层NiCrAlY和NiCoCrAlYHfSi涂层,对比了两种涂层的微观形貌、结构和抗高温氧化性能,并讨论了不同活性元素在氧化中的作用。结果表明:NiCrAlY涂层主要由γ′-Ni3Al/γ-Ni、β-NiAl和α-C... 详细信息

采用电弧离子镀技术在镍基高温合金DZ22B表面包覆一层NiCrAlY和NiCoCrAlYHfSi涂层,对比了两种涂层的微观形貌、结构和抗高温氧化性能,并讨论了不同活性元素在氧化中的作用。结果表明:NiCrAlY涂层主要由γ′-Ni3Al/γ-Ni、β-NiAl和α-Cr相组成,而NiCoCrAlYHfSi除上述组成外还形成了NiCoCr合金相,两种涂层热处理期间均发生β-NiAl向γ′-Ni_3Al的转变过程。NiCrAlY和NiCoCrAlYHfSi涂层1 050℃恒温氧化200h的平均氧化速率分别为0.072 3g/(m^2·h)和0.052 7g/(m^2·h)。NiCrAlY氧化初期直接形成α-Al_2O_3、NiCr_2O_4和Cr_2O_3,随后出现裂纹、孔洞等缺陷,氧化物沿孔洞向涂层内部延伸,同时由于基材中的Ti元素发生外扩散,涂层中还形成了TiO_2。NiCoCrAlYHfSi氧化初期形成了亚稳态的θ-Al_2O_3,随后慢慢转变为α-Al_2O_3,氧化物层比NiCrAlY均匀致密,抗高温氧化性能更优异。

关键词：电弧离子镀镍基高温合金涂层抗高温氧化性能

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等离子喷涂-物理气相沉积高温防护涂层研究进展

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中国表面工程 2018年第5期31卷 39-53页

作者：张啸刘敏张小锋毛杰邓春明李润霞周克崧沈阳工业大学材料科学与工程学院沈阳110870 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

等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)是基于低压等离子喷涂发展起来的一种新型多功能薄膜及涂层制备技术。由于其独特的等离子射流特征,可实现气液固多相涂层沉积,获得非视线沉积。文中首先介绍了国内外PS-PVD技术等离子体数值模拟和在线... 详细信息

等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)是基于低压等离子喷涂发展起来的一种新型多功能薄膜及涂层制备技术。由于其独特的等离子射流特征,可实现气液固多相涂层沉积,获得非视线沉积。文中首先介绍了国内外PS-PVD技术等离子体数值模拟和在线检测技术的研究现状,其次讨论了PS-PVD羽-柱状结构热障涂层的形成机制及与传统热障涂层在热导率、抗冲蚀等性能方面的差异,阐述了PS-PVD技术制备环境障涂层的研究进展,最后对PS-PVD技术沉积高温防护涂层的优势和存在的问题进行了总结。

关键词：等离子喷涂-物理气相沉积等离子射流模拟热障涂层非视线沉积环境障涂层

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电弧离子镀NiCrAlYSi涂层抗高温氧化行为

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中国表面工程 2018年第1期31卷 81-87页

采用电弧离子镀技术,在镍基高温合金DZ22B表面沉积一层NiCrAlYSi抗高温氧化涂层。利用SEM、XRD、EDS和电子探针等,分析了涂层的微观形貌、组织结构、物相和元素分布规律。研究了涂层和基体在1050℃的静态空气环境中恒温氧化200 h的氧化... 详细信息

采用电弧离子镀技术,在镍基高温合金DZ22B表面沉积一层NiCrAlYSi抗高温氧化涂层。利用SEM、XRD、EDS和电子探针等,分析了涂层的微观形貌、组织结构、物相和元素分布规律。研究了涂层和基体在1050℃的静态空气环境中恒温氧化200 h的氧化动力学规律和抗氧化性能。结果表明:沉积态涂层致密均匀,无孔洞等明显缺陷。经热处理后,涂层发生了β-NiAl向γ'-Ni_3Al的转变,主要物相为γ'-Ni_3Al/γ-Ni、β-NiAl和α-Cr相。恒温氧化200 h后,与基体相比,平均氧化速度由0.096 7g/(m^2·h)降到0.0340g/(m^2·h),显著提高了基体的抗高温氧化性能。氧化初期,涂层表面形成了一层均匀致密的α-Al_2O_3保护层,阻止氧向涂层内部扩散,从而大大提高了抗氧化性能。氧化过程中,涂层与基体的界面处发生了元素互扩散现象;主要为Cr元素从涂层向基体的内扩散和Co、W和Y元素从基体向涂层的外扩散。

关键词：电弧离子镀防护涂层抗高温氧化镍基高温合金互扩散

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喷雾干燥法制备PS-PVD用8YSZ纳米团聚粉末

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表面技术 2018年第10期47卷 275-282页

作者：殷建安刘敏张小锋邓春明邓子谦曾德长华南理工大学材料科学与工程学院广州510640 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州510651 广东省新材料研究所广东省现代表面工程技术重点实验室广州510651

目的通过喷雾干燥法制备用于等离子喷涂-物理气相沉积法(Plasma Spray-Physical Vapor Deposition,PS-PVD)多相沉积柱状/致密涂层的Zr O_2-8%Y_2O_3(8YSZ)纳米团聚粉末。方法采用平均粒度为20 nm的8YSZ纳米粉为原料并配制成浆料,球磨后... 详细信息

目的通过喷雾干燥法制备用于等离子喷涂-物理气相沉积法(Plasma Spray-Physical Vapor Deposition,PS-PVD)多相沉积柱状/致密涂层的Zr O_2-8%Y_2O_3(8YSZ)纳米团聚粉末。方法采用平均粒度为20 nm的8YSZ纳米粉为原料并配制成浆料,球磨后通过喷雾干燥法制备出8YSZ的纳米团聚粉末,并研究不同含量粘结剂(NJ-3)对粉末的影响。利用TEM、SEM表征粉末及涂层的微观结构。通过XRD、激光粒度及拉伸试验对粉末及涂层性能进行表征。结果纳米8YSZ粉末在添加适当种类及含量的分散剂、粘结剂并通过喷雾干燥加工后,成功制备出球形度高、粒度小且适用于气/液/固多相沉积的PS-PVD用喷涂粉末。当粘结剂含量低于8%时,粉末球形度低,表面存在明显坑孔。而当粘结剂含量高于12%时,PS-PVD气相沉积效率低,涂层质量差。当粘结剂含量为10%时,粉末球形度高,D90=12.24μm,可气/液/固多相沉积制备形貌良好的柱状涂层及致密涂层。其中气相沉积所制备柱状涂层结合强度可达33 MPa,且原始粉末中的m-ZrO_2完全转变为t-ZrO_2。结论当粘结剂含量为10%时,所制备粉末能够流畅送粉,并进行气/液/固多相沉积,且涂层质量最优。粘结剂在粉末内部分布均匀,并主要起粘结和支撑作用,同时可改善粉末表面形貌。喷雾干燥后粉末粒度随着粘结剂含量增加而增大,但非线性变化。

关键词：喷雾干燥等离子-物理气相沉积 8YSZ 纳米团聚柱状涂层致密涂层多相沉积

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不同稀土掺杂固体渗铬对Cr-RE渗层结构及性能的影响

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表面技术 2018年第10期47卷 157-164页

作者：唐相国代明江韦春贝匡同春林松盛侯惠君华南理工大学材料科学与工程学院广州510640 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州510651 广东省新材料研究所广东省现代表面工程技术重点实验室广州510651

目的改善GCr15轴承钢的表面性能,以满足其在重载恶劣工况下服役的要求。方法采用固体包埋法对GCr15轴承钢进行渗铬处理,通过添加不同的稀土氧化物La_2O_3、Y_2O_3和Ce O_2,获得三种Cr-RE渗层。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD... 详细信息

目的改善GCr15轴承钢的表面性能,以满足其在重载恶劣工况下服役的要求。方法采用固体包埋法对GCr15轴承钢进行渗铬处理,通过添加不同的稀土氧化物La_2O_3、Y_2O_3和Ce O_2,获得三种Cr-RE渗层。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)、显微维氏硬度计、Rockwell-C硬度计及球-盘式摩擦磨损试验机,对Cr-RE渗层的表面形貌、截面形貌、物相组成、渗层成分、显微硬度、结合强度和摩擦磨损性能分别进行表征。结果不同稀土元素添加都能在GCr15轴承钢表面形成一层致密、连续的稀土改性渗铬层,其厚度为10μm,其中Cr-La渗层韧性和结合强度最好,其压痕等级为HF1。Cr-RE渗层主要由Cr_7C_3、Cr_2C和(Cr,Fe)_7C_3等相组成。Cr-RE渗层能显著提高基体表面硬度,其中Cr-Y渗层表面硬度最大可达1520 HV。三种Cr-RE渗层均有提高耐磨性和减摩作用,其中Cr-La渗层具有最好的摩擦学性能,其平均摩擦系数为0.4714,磨损率为4.4806×10^(-7 )mm^3/(N?m),其磨损机理为粘着转移和氧化磨损。结论稀土掺杂渗铬能有效改善渗铬层的韧性和耐磨性,其中Cr-La渗层综合性能最好。

关键词： GCr15轴承钢 Cr-RE渗层稀土氧化物摩擦磨损性能固体包埋法

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大气等离子喷涂环境障涂层镀Al表面改性

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中国材料进展 2018年第12期37卷 978-984,993页

作者：张小锋周克崧刘敏李洪阳海棠牛少鹏邓春明邓畅光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及广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510650 中南大学航空航天学院湖南长沙410083

陶瓷基复合材料(CMC)由于具有较低的密度(高温合金的1/3～1/4)、较高的服役温度(比高温合金高200～240℃)以及良好的结构强度(高温合金的2倍),已成为未来大推重比航空发动机热端部件的首选材料。发动机服役过程中,热端部件完全暴露于空... 详细信息

陶瓷基复合材料(CMC)由于具有较低的密度(高温合金的1/3～1/4)、较高的服役温度(比高温合金高200～240℃)以及良好的结构强度(高温合金的2倍),已成为未来大推重比航空发动机热端部件的首选材料。发动机服役过程中,热端部件完全暴露于空气气氛中,服役环境恶劣,以Si C/Si C为代表的CMC部件直接面临着腐蚀、烧蚀、冲刷等问题,因此急需开展一类高性能CMC热防护涂层即环境障涂层(EBCs)的研究。通过大气等离子喷涂在SiC/SiC CMC基体表面制备硅/莫来石/硅酸镱(Yb2SiO5)三层结构EBCs。为提高EBCs服役性能,对涂层样品进行镀Al表面改性即采用磁控溅射技术在涂层表面镀Al全包覆,然后对其进行真空热处理。在高温低真空下,涂层表面Al膜发生熔融并在毛细管力的作用下往多孔涂层内部渗透并与Yb_2SiO_5发生原位反应,在涂层表面形成一层致密α-Al_2O_3层。对喷涂态及镀Al表面改性涂层进行典型模拟服役环境性能对比实验,发现镀Al表面改性EBCs具有较好的抗高温水氧及耐CMAS(CaO-MgO-Al_2O_3-Si O_2)腐蚀性能。另外,通过实验观察,原位形成的α-Al_2O_3致密层对涂层的热循环性能无明显影响。

关键词：环境障涂层大气等离子喷涂镀Al改性水氧腐蚀 CMAS腐蚀热循环

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APS制备PFA/Al_2O_3复合陶瓷疏水涂层的性能及沉积机制

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表面技术 2018年第4期47卷 64-72页

作者：高硕洪刘建武刘敏张小锋邓春明梁兴华庞晓军广东工业大学材料与能源学院广州510006 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 中国航发湖南动力机械研究所湖南株洲412002

目的在铝合金表面制备含氟疏水涂层,改善其综合性能。方法以Al_2O_3∶PFA质量比为4∶1、3∶1的混合粉末为热喷涂粉末,采用大气等离子喷涂(APS)技术,调整工艺参数,于铝基体上制备不同的PFA/Al_2O_3复合疏水涂层,对涂层的相组成、显微结... 详细信息

目的在铝合金表面制备含氟疏水涂层,改善其综合性能。方法以Al_2O_3∶PFA质量比为4∶1、3∶1的混合粉末为热喷涂粉末,采用大气等离子喷涂(APS)技术,调整工艺参数,于铝基体上制备不同的PFA/Al_2O_3复合疏水涂层,对涂层的相组成、显微结构、结合强度、显微硬度及疏水性能等进行了评价。根据两种粒子在等离子焰流当中的特征及沉积状态,讨论并分析其对疏水性能的影响。结果涂层的相组成均以γ-Al_2O_3为主,其中还含有少量α-Al_2O_3微晶及非晶。涂层表面都有一定的疏水性,其静态水接触角均达到了100°以上,结合强度达到23 MPa以上,显微硬度最高能达到760 HV0.3。结论两种混合粉末制得的涂层相比,Al_2O_3∶PFA质量比为3∶1的混合粉末制备的涂层的疏水性有明显提升,说明表面F元素的含量是影响疏水性的重要因素,但其结合强度、显微硬度有所下降。两种粉末粒子经焰流加热后以熔融或半熔融的状态于基体上沉积,形成了团聚扁平状的复合结构,同时,在扁平状结构的表面与四周也存在着未熔或半熔融的椭球形粒子。

关键词： PFA 氧化铝大气等离子喷涂疏水涂层沉积机理

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