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作者：李小亚张浩石倩代明江林松盛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中南大学粉末冶金国家重点实验室

航空发动机服役温度不断提高,对材料的高温防护性能提出了更高的要求,NiAl体系涂层因其具有高熔点、低密度,良好的高温抗氧化性能,因此能够在其表面生成一层致密的氧化铝层,可为高温零部件提供优良的高温防护,有望在1200℃以上使用。在... 详细信息

航空发动机服役温度不断提高,对材料的高温防护性能提出了更高的要求,NiAl体系涂层因其具有高熔点、低密度,良好的高温抗氧化性能,因此能够在其表面生成一层致密的氧化铝层,可为高温零部件提供优良的高温防护,有望在1200℃以上使用。在氧化过程中,涂层元素向表面扩散引起氧化层组织演变及涂层与镍基高温合金因化学成分差异所发生的界面互扩散行为,不仅降低了涂层的高温防护性能,而且影响镍基高温合金的力学性能。针对此问题,本研究通过多弧离子镀技术在镍基单晶合金上制备NiAlHf,NiAlHfY涂层,通过研究高温条件下的组织演变及典型元素互扩散行为,得到Y掺杂在高温氧化后涂层中具有更高的A1的剩余量和较少的TCP析出相,Y掺杂后减弱了Al向基体的内扩散,减缓了TCP相的析出。

关键词： NiAlHf NiAlHfY涂层元素互扩散微观结构演变 TCP相

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NiAl基高温防护涂层成分结构设计与演变

NiAl基高温防护涂层成分结构设计与演变

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第六届粤港澳真空科技创新发展论坛暨先进微纳制造技术与前沿应用高峰论坛

作者：李小亚石倩林松盛代明江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中南大学粉末冶金国家重点实验室

NiAl基防护涂层因在高温环境下易发生氧化皮开裂和剥落,与基体严重互扩散,不耐熔盐腐蚀性能等问题,制约了NiAl基涂层的应用。基于此,我们课题组采用电弧离子镀（AIP）技术制备NiAlHfRu,NiAlHfY,NiCrAlY/NiAlHfY改性的NiAl基高温防护涂层... 详细信息

NiAl基防护涂层因在高温环境下易发生氧化皮开裂和剥落,与基体严重互扩散,不耐熔盐腐蚀性能等问题,制约了NiAl基涂层的应用。基于此,我们课题组采用电弧离子镀（AIP）技术制备NiAlHfRu,NiAlHfY,NiCrAlY/NiAlHfY改性的NiAl基高温防护涂层,研究结果表明:Ru掺杂改变了Al的扩散机制,降低涂层中Al的扩散速率,缓解有害TCP相的析出;Y掺杂提高涂层的抗氧化性能与氧化皮的粘附性能;同时,在不降低高温抗氧化性能的同时,NiCrAlY/NiAlHfY提高了涂层的高温熔盐腐蚀性能。NiAlHfY涂层具有最优的高温抗氧化性能,氧化200h的平均氧化速率约为0.0912g/m·h,NiCrAlY/NiAlHfY涂层具有最优的耐熔盐腐蚀性能,腐蚀100 h的平均腐蚀增重速率为0.3628 g/m·h。

关键词： NiAl基涂层高温抗氧化高温熔盐腐蚀互扩散

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冷喷涂CoNiCrAlY涂层的高温硬度及摩擦磨损性能研究

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热加工工艺 2025年第2期54卷 22-27页

作者：孙训东孙文黄继波黄仁忠郑志刚江柱中云海涛汪云程华南理工大学材料科学与工程学院广东广州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 中国航发南方工业公司湖南株洲412002

研究冷喷涂制备的CoNiCrAlY涂层的显微组织以及高温条件下涂层的硬度和摩檫学性能。采用高压冷喷涂技术,使用氦气制备了CoNiCrAlY涂层,并在1080℃真空环境下热处理4 h。采用光学显微镜、扫描电子显微镜对真空热处理前后涂层组织结构及... 详细信息

研究冷喷涂制备的CoNiCrAlY涂层的显微组织以及高温条件下涂层的硬度和摩檫学性能。采用高压冷喷涂技术,使用氦气制备了CoNiCrAlY涂层,并在1080℃真空环境下热处理4 h。采用光学显微镜、扫描电子显微镜对真空热处理前后涂层组织结构及孔隙率进行了表征。分析了热处理后涂层的高温硬度和高温摩檫学性能。结果表明:冷喷涂可制备界面结合良好、组织致密的CoNiCrAlY涂层,涂层孔隙率约为0.3%,硬度约为600 HV0.3;真空扩散热处理可以有效降低涂层的孔隙率和显微硬度;随着测试温度的升高(800、900和1000℃),涂层的显微硬度逐渐降低;随着测试温度的升高,涂层的摩擦系数与磨损率也逐渐降低。因此,该涂层具有良好的高温耐磨性。

关键词：高压冷喷涂 CoNiCrAlY涂层显微组织高温硬度高温摩擦磨损

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质子交换膜燃料电池不锈钢双极板非晶碳涂层结构及性能

质子交换膜燃料电池不锈钢双极板非晶碳涂层结构及性能

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第六届粤港澳真空科技创新发展论坛暨先进微纳制造技术与前沿应用高峰论坛

作者：李剑微张程林松盛石倩代明江苏一凡唐鹏韦春贝任贝贝张飞宇广东工业大学机电工程学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现代表面工程技术重点实验室

质子交换膜燃料电池（PEMFC）作为一种可持续再生能源装置,具有广泛的应用前景,尤其是在汽车领域。作为PEMFC核心部件之一的双极板,耐腐蚀性始终是制约PEMFC应用的关键问题之一,金属双极板具有机械强度高、厚度易控、适于批量成形等特点... 详细信息

质子交换膜燃料电池（PEMFC）作为一种可持续再生能源装置,具有广泛的应用前景,尤其是在汽车领域。作为PEMFC核心部件之一的双极板,耐腐蚀性始终是制约PEMFC应用的关键问题之一,金属双极板具有机械强度高、厚度易控、适于批量成形等特点,可作为传统石墨双极板的替代材料。然而金属双极板在PEMFC酸性环境中易发生腐蚀,流失的金属离子会污染催化剂,同时金属双极板表面钝化膜导致接触电阻增大,从而降低PEMFC输出性能。为有效解决金属双极板导电性能和抗腐蚀性能。本研究采用真空阴极电弧离子镀技术在316L不锈钢试样表面制备非晶碳涂层,采用扫描电镜（SEM）观察涂层的表面和截面形貌,利用Raman光谱和X射线光电子能谱（XPS）表征涂层结构,采用精密电阻测试仪测量涂层的接触电阻,采用电化学阻抗（EIS）、动电位极化和恒电位极化来评估涂层的耐腐蚀性能,分析涂层腐蚀机理,采用接触角测量仪对涂层的疏水性进行表征。通过优化工艺在316L不锈钢试样表面制备了接触电阻为7.9mΩcm2,腐蚀电流密度为0.17μA/cm,疏水角为97.77°的非晶碳涂层,并在模拟PEMFC阴极环境中进行了0.6V （***）和1.1V （***）恒电位下进行了耐久性测试,腐蚀电流密度均小于lμA/cm。

关键词：质子交换膜燃料电池不锈钢双极板表面改性 ICR 耐腐蚀性腐蚀机理

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电弧离子镀Cr-CrN-Cr-CrAlN多层膜热冲击性能研究

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材料研究与应用 2022年第5期16卷 663-668页

作者：何志良林松盛王迪石倩苏一凡汪云程吕亮刘若愚海军装备部驻长沙地区军事代表室湖南株洲412000 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5106510 中国航发南方工业有限公司湖南株洲412000

为进一步提升航空发动机压气机钛合金部件的服役性能,采用电弧离子镀技术在TC4钛合金表面制备抗砂粒冲蚀Cr-CrN-Cr-CrAlN多层膜。经不同温度热冲击试验后,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、洛氏硬度计及砂粒冲蚀试验... 详细信息

为进一步提升航空发动机压气机钛合金部件的服役性能,采用电弧离子镀技术在TC4钛合金表面制备抗砂粒冲蚀Cr-CrN-Cr-CrAlN多层膜。经不同温度热冲击试验后,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、洛氏硬度计及砂粒冲蚀试验仪分析检测了多层膜的表截面形貌、硬度、结合强度和抗砂粒冲蚀性能等。结果表明:随热冲击温度的升高,多层膜的氧化程度逐级增加,当热冲击温度升至900℃后,多层膜已明显氧化和出现分层剥落;同样地,多层膜的显微硬度和结合强也随着热冲击温度的升高而降低,硬度由热冲击前的3658 HV降低至经900℃冲击后的1930 HV,结合强度则由热冲击前的HF1级降低至经900℃热冲击后的HF4级;在700℃以内,随着热冲击温度的升高多层膜的冲蚀速率上升缓慢,表明膜层的防护作用显著;而经900℃热冲击后,多层膜样品30和90°攻角下的冲蚀速率由冲击前的0.28、0.65μm·g^(-1)分别增大至4.05、5.00μm·g^(-1),表明膜层已失去防护作用。因此,Cr-CrN-Cr-CrAlN多层膜在700℃以内具有冲蚀防护效果,而900℃热冲击后已无抗冲蚀防护性能。

关键词： Cr-CrN-Cr-CrAlN多层膜热冲击性能抗砂粒冲蚀钛合金电弧离子镀

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激光选区熔化镁合金研究进展

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材料研究与应用 2022年第3期16卷 337-352页

作者：易林常成岳术俊解凤宝戴翌龙刘敏闫星辰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 湘潭大学材料科学与工程学院湖南湘潭411105 北京市春立正达医疗器械股份有限公司北京101101

镁合金是最轻的金属结构材料,以其优异的力学性能和生物相容性能在航空航天、生物医疗等领域具有极大的应用潜力。与镁合金的传统制造工艺相比,激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)技术具有成形精度好、空间自由度高且加工周期... 详细信息

镁合金是最轻的金属结构材料,以其优异的力学性能和生物相容性能在航空航天、生物医疗等领域具有极大的应用潜力。与镁合金的传统制造工艺相比,激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)技术具有成形精度好、空间自由度高且加工周期短等优势,尤其是高性能复杂结构的镁合金构件的制造,因此拓宽了镁合金的应用前景。综述了激光选区熔化工艺参数对镁合金成形质量、组织、性能等方面的影响,并讨论了技术难题,最后展望了激光选区熔化成形镁合金的未来发展趋势。

关键词：激光选区熔化技术镁合金微观组织力学性能腐蚀性能

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环境障涂层贯通孔隙的熔渗铝及其原位致密化研究

环境障涂层贯通孔隙的熔渗铝及其原位致密化研究

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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：董琳刘梅军张小锋杨冠军周克崧西安交通大学材料科学与工程学院金属材料强度国家重点实验室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及广东省现代表面工程技术重点实验室

SiC陶瓷基复合材料(SiC-CMC)以其高耐热度、低密度、力学性能优异,成为下一代高推比、低能耗航空发动机热端部件的首选材料。然而,SiC-CMC在苛刻的发动机服役环境中面临着严重的腐蚀问题,解决这一问题的有效途径之一是在其表面制备一层... 详细信息

SiC陶瓷基复合材料(SiC-CMC)以其高耐热度、低密度、力学性能优异,成为下一代高推比、低能耗航空发动机热端部件的首选材料。然而,SiC-CMC在苛刻的发动机服役环境中面临着严重的腐蚀问题,解决这一问题的有效途径之一是在其表面制备一层高温水氧稳定的致密环境障涂层(EBCs)。在涂层制备过程中往往因应力而产生贯通裂纹,为腐蚀介质提供了快速渗透路径,加速涂层和基体的失效。因此,本研究提出了一种渗铝封孔并原位形成致密EBCs的方法。首先采用磁控溅射法在多孔EBCs表面制备铝膜,进一步通过压渗法促使金属铝填堵涂层的贯通孔隙,最后通过铝和涂层材料的原位反应形成高温下相稳定的致密结构。研究结果表明,采用熔渗法实现了熔铝对涂层的贯通孔隙的填充;经过热处理扩散反应后,铝和YbMS面层材料形成了由高熔点含铝化合物组成的原位反应层;渗铝后涂层的气体泄漏率降低两个数量级,贯通孔隙率显著降低。

关键词：致密化压渗法贯通孔隙环境障涂层(EBCs) SiC陶瓷基复合材料(SiC-CMC)

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喷枪阳极结构对等离子射流及粒子行为的影响

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材料研究与应用 2022年第1期16卷 29-39页

作者：文魁刘学璋邵祉谏刘太楷宋琛毛杰范秀娟王先彬邓春明郭伟科刘敏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 江西科技师范大学材料与机电学院江西南昌330013 沈阳工业大学材料科学与工程学院辽宁沈阳110027 广东省科学院智能制造研究所广东广州510070

喷枪阳极是等离子喷涂系统中的关键部件之一,其通过电弧的运动行为直接影响等离子射流流动及粒子的加热加速历程,最终决定了涂层的综合性能.为了深入理解大气条件下锥形Laval和标准圆柱形阳极喷嘴制备涂层性能之间存在较大差异的原因,... 详细信息

喷枪阳极是等离子喷涂系统中的关键部件之一,其通过电弧的运动行为直接影响等离子射流流动及粒子的加热加速历程,最终决定了涂层的综合性能.为了深入理解大气条件下锥形Laval和标准圆柱形阳极喷嘴制备涂层性能之间存在较大差异的原因,在前期制备涂层工作的基础上继续开展相关的数值模拟工作.基于计算流体动力学理论针对等离子喷涂过程建立包括喷枪内外区域的数学物理模型,系统探究两种阳极产生等离子电弧、射流特征及喷涂粒子的飞行行为.结果表明:在相同的喷涂条件下,锥形Laval阳极内产生的等离子电弧电压低、消耗电功率小,大电流密度区和等离子速度明显较标准圆柱形阳极的小;在喷嘴出口处,标准圆柱形阳极具有更高的等离子射流温度和速度,但锥形Laval阳极的等离子射流在喷枪外具有较小的衰减速率和较大的空间尺寸;在相同喷距位置,锥形Laval阳极的喷涂粒子速度要比标准圆柱形的小得多,但相应的升温和降温速率却更大,熔化也更充分.因此,标准圆柱形阳极适合制备致密且结合强度高的涂层,而锥形Laval阳极则更适合用于制备高沉积效率的多孔涂层.

关键词：数值模拟等离子喷涂阳极结构等离子射流喷涂粒子行为

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铝合金机匣抗微动磨损涂层材料及其制备工艺研究进展

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材料研究与应用 2021年第1期15卷 60-70页

作者：史周琨徐丽萍张吉阜胡永俊邓春明宋进兵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

微动磨损在航天航空领域的关键零部件中普遍存在,铝合金机匣作为航空发动机重要组成零件,因工作环境恶劣,易引起微动磨损,影响发动机正常工作,所以提高其抗微动磨损性能成为研究的重点.抗微动磨损材料主要分为软质材料和硬质材料,根据... 详细信息

微动磨损在航天航空领域的关键零部件中普遍存在,铝合金机匣作为航空发动机重要组成零件,因工作环境恶劣,易引起微动磨损,影响发动机正常工作,所以提高其抗微动磨损性能成为研究的重点.抗微动磨损材料主要分为软质材料和硬质材料,根据不同的工况条件选用合适的材料对防护微动磨损极为重要.表面涂覆技术是抗微动磨损的主要防护措施之一,常采用热喷涂、气相沉积和电镀等制备工艺在基体表面制备防护涂层,其制备效率高、涂覆层致密性高、与基体结合力强,在工程领域得到广泛的应用.全文针对抗微动磨损涂层材料及表面涂敷技术进行了阐述,并对抗微动磨损涂层的研究进行了展望.

关键词：铝合金机匣抗微动磨损涂层铝青铜 CuNiIn 热喷涂

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尖端结构对PS-PVD YSZ涂层沉积的影响

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材料研究与应用 2021年第1期15卷 1-8页

作者：李荣久邓畅光胡永俊毛杰邓子谦邵祉谏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

采用等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)技术在设计的尖端结构试样表面制备了YSZ涂层,研究了YSZ涂层在尖端不同区域的形貌、厚度、孔隙率和微区力学性能的差异.结果表明:尖端部位各区域涂层呈现羽柱状结构,在涂层生长过程中柱状晶之间会... 详细信息

采用等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)技术在设计的尖端结构试样表面制备了YSZ涂层,研究了YSZ涂层在尖端不同区域的形貌、厚度、孔隙率和微区力学性能的差异.结果表明:尖端部位各区域涂层呈现羽柱状结构,在涂层生长过程中柱状晶之间会因生长的空间受限而存在“挤压”竞争效应,尖端边角的几何特性会削弱“挤压”竞争效应,因此其涂层厚度远高于尖端其他区域;此外,尖端尖角附近的涂层羽柱状结构呈放射状,并沿基体表面法线方向向上生长;纳米压痕表明涂层硬度由顶部至底部呈现逐渐下降趋势,这与涂层结构和残余应力相关;尖端结构的尖角区域涂层微区硬度,显著高于尖端两侧区域;结合数值模拟分析结果发现,半封闭型面会导致等离子射流紊乱度上升,由于不同方向等离子体存在“卷流”和“冲击”现象,其对应沉积的涂层厚度下降,孔隙率上升.

关键词： PS-PVD 尖端结构羽柱状结构等离子射流纳米压痕

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