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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基于YSZ的电镀Pt复合涂层红外发射率探究

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材料研究与应用 2025年第1期19卷 171-179页

作者：张景钦杨文超湛永钟侯振宁张小锋广西大学资源环境与材料学院/省部共建特色金属材料与组合结构全寿命安全国家重点实验室/有色金属及材料加工新技术教育部重点实验室广西南宁530004 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

红外隐身性能是新一代战斗机高温部件设计中的关键指标。高温部件通常采用热障涂层作为面层,通过表面涂覆红外低发射率涂层实现红外隐身。研究了不同涂层制备工艺对复合涂层性能的影响。采用等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)技术和大气... 详细信息

红外隐身性能是新一代战斗机高温部件设计中的关键指标。高温部件通常采用热障涂层作为面层,通过表面涂覆红外低发射率涂层实现红外隐身。研究了不同涂层制备工艺对复合涂层性能的影响。采用等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)技术和大气等离子喷涂(APS)技术,以DZ40M高温合金为基体,通过PS-PVD或APS制备不同厚度的7YSZ陶瓷层,随用电弧离子镀沉积Al中间层以提升表面导电性,并通过电镀法形成Pt红外低发射率层。研究表明,Al层在真空热处理过程中与YSZ发生原位反应生成致密α-Al2O3层,显著增强涂层间结合强度。当采用APS工艺制备YSZ层,Al/Pt的厚度比接近1∶1时,复合涂层在真空热处理后红外发射率可低至0.21,结合强度达41 MPa,通过优化Al/Pt层的厚度比,结合强度可进一步提升至53 MPa。若Al层过薄,Pt层会出现微观翘起,若Al层过厚,则会导致Pt层微观层面产生起伏与空洞,这两种情况均会对复合涂层的红外性能与结合强度造成影响。当采用PS-PVD工艺制备YSZ层,复合涂层在真空热处理后红外发射率低至0.27,结合强度达到68 MPa。为高性能红外隐身涂层的设计与工艺优化提供了重要理论依据。

关键词：大气等离子喷涂等离子喷涂-物理气相沉积热障涂层氧化钇稳定氧化锆电镀红外发射率显微结构结合强度

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热喷涂氧化铝基复合陶瓷涂层的摩擦学与耐腐蚀性能研究

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电镀与涂饰 2025年第2期44卷 112-121页

作者：王传奇吕环祥李双建范秀娟毛杰邓春明海装沈阳局驻哈尔滨地区第一军事代表室黑龙江哈尔滨150060 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

[目的]热喷涂Al_(2)O_(3)陶瓷涂层虽有良好的耐磨性、耐蚀性及化学稳定性,但润滑性差、内部存在缺陷等缺点严重制约其在海洋领域的发展。[方法]以NaAlO_(2)作为造孔剂,通过喷雾造粒后等离子喷涂,制得多孔Al_(2)O_(3)涂层,再真空浸渍环... 详细信息

[目的]热喷涂Al_(2)O_(3)陶瓷涂层虽有良好的耐磨性、耐蚀性及化学稳定性,但润滑性差、内部存在缺陷等缺点严重制约其在海洋领域的发展。[方法]以NaAlO_(2)作为造孔剂,通过喷雾造粒后等离子喷涂,制得多孔Al_(2)O_(3)涂层,再真空浸渍环氧树脂(EP)与全氟聚醚(PFPE),获得拥有梯度润滑相的Al_(2)O_(3)-EP复合涂层。考察了造孔剂添加量对涂层孔隙率和摩擦学性能的影响。利用中性盐雾试验与电化学测试,结合微观形貌分析,研究了封孔润滑相对涂层耐腐蚀性能的影响。[结果]Al_(2)O_(3)涂层的孔隙率随着NaAlO_(2)添加量的增加而升高,能让更多EP与PFPE填充进入涂层的孔隙及微裂纹中,涂层的摩擦学性能显著增强。造孔Al_(2)O_(3)-EP复合涂层的耐腐蚀性能较纯氧化铝涂层大幅增强。如10%造孔剂含量的试样C2,其孔隙率为(28.4±3.3)%,8 N载荷下的摩擦因数为0.12±0.01,较未添加造孔剂的C0试样降低20%,其腐蚀电流密度与纯氧化铝涂层相比则降低了93.5%。[结论]通过控制造孔剂的含量来改变热喷涂氧化铝涂层内部的孔隙率,用以存储EP与PFPE,兼顾了涂层的力学性能、摩擦学性能与耐腐蚀性能,有助于拓宽氧化铝陶瓷涂层在湖泊、海洋等腐蚀环境中的应用。

关键词：氧化铝喷雾造粒热喷涂真空浸渍复合涂层摩擦学耐蚀性

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超音速火焰喷涂碳化钨与磁控溅射掺钨类金刚石膜复合涂层结构及性能

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表面技术 2022年第6期51卷 399-406,415页

作者：杨焜宋进兵林松盛曾威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

目的改善唇形油封与对磨旋转轴的密封效果,提高旋转轴的耐磨减摩性能,并延长唇形油封的使用寿命。方法采用超音速火焰喷涂方法在TC4钛合金试样上制备碳化钨涂层并进行磨削及抛光加工以获得光滑的表面,再利用离子源辅助磁控溅射方法制备... 详细信息

目的改善唇形油封与对磨旋转轴的密封效果,提高旋转轴的耐磨减摩性能,并延长唇形油封的使用寿命。方法采用超音速火焰喷涂方法在TC4钛合金试样上制备碳化钨涂层并进行磨削及抛光加工以获得光滑的表面,再利用离子源辅助磁控溅射方法制备掺钨类金刚石膜。采用扫描电子显微镜、摩擦磨损试验机和油封模拟试验台等手段对复合涂层的显微结构、摩擦磨损和密封性能进行系统表征。结果复合涂层中的超音速火焰喷涂碳化钨涂层显微结构均匀,碳化钨含量梯度变化的掺钨类金刚石膜厚度约为2.1~2.3μm。与超音速火焰喷涂碳化钨涂层相比,复合涂层与F223–15橡胶和石墨的摩擦因数及磨损量均有一定程度的降低,油封模拟试验中润滑油泄漏量显著减少,唇形油封唇口的磨损量更低,但密封试验后旋转轴表面磨痕中部DLC出现局部脱落迹象。结论超音速火焰喷涂碳化钨与磁控溅射掺钨类金刚石膜复合涂层具有优异的耐磨减摩作用,唇形油封的密封效果得到显著加强,具有作为唇形油封对磨转动部件表面强化涂层的潜力。

关键词：碳化钨涂层掺钨类金刚石膜显微结构摩擦磨损密封

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电子束选区熔化增材制造TiAl合金的高温硬度及氧化行为研究

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稀有金属材料与工程 2023年第1期52卷 222-229页

作者：谭宇璐张艳梅卢冰文闫星辰李艳辉代明江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

钛铝合金是航空航天领域具有广阔应用前景的轻质高温合金,电子束选区熔化(EBM)增材制造技术是制备复杂结构TiAl合金有效途径,但目前对其高温性能研究较少。本工作重点研究了电子束选区熔化增材制造Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的显微组织、高温... 详细信息

钛铝合金是航空航天领域具有广阔应用前景的轻质高温合金,电子束选区熔化(EBM)增材制造技术是制备复杂结构TiAl合金有效途径,但目前对其高温性能研究较少。本工作重点研究了电子束选区熔化增材制造Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的显微组织、高温硬度及其高温氧化行为。结果表明,EBM成形Ti-48Al-2Cr-2Nb合金呈现出由等轴γ晶粒和双相区组成的独特层状组织;在800℃下恒温氧化100 h,表现出较低的氧化速率常数,形成的氧化膜主要由TiO_(2)、Al_(2)O_(3)及TiO_(2)/Al_(2)O_(3)混合交替层组成,抗氧化性能优于传统方法制备的Ti-48Al-2Cr-2Nb合金和其他TiAl合金。此外,900℃以下,该合金具有良好的高温硬度,显微硬度随温度的升高未发生明显的下降趋势。

关键词：电子束选区熔化恒温氧化氧化膜高温硬度

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低压等离子喷涂CoNiCrAlY粉末颗粒沉积行为及涂层性能

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中国表面工程 2024年第5期37卷 361-372页

作者：杨焜邓子谦牛少鹏徐丽萍曾威戴红亮宋进兵广东省科学院新材料研究所广州510650 现代材料表面工程技术国家工程实验室广州510650 广东省现代表面工程技术重点实验室广州510650

低压等离子喷涂MCrAlY涂层具有优良的抗高温氧化和热腐蚀性能,广泛应用于涡轮发动机热端部件的防护,但对于喷涂过程中单个熔融MCrAlY粉末颗粒的沉积及堆叠过程与涂层结构及性能之间的关联仍不够清晰。采用低压等离子喷涂方法,在镍基高... 详细信息

低压等离子喷涂MCrAlY涂层具有优良的抗高温氧化和热腐蚀性能,广泛应用于涡轮发动机热端部件的防护,但对于喷涂过程中单个熔融MCrAlY粉末颗粒的沉积及堆叠过程与涂层结构及性能之间的关联仍不够清晰。采用低压等离子喷涂方法,在镍基高温合金GH3536基体及抛光涂层表面收集CoNiCrAlY扁平颗粒沉积物及厚度数百微米的涂层,并对单个及堆叠扁平颗粒沉积物的形貌以及涂层的微观结构和性能进行表征。结果表明,喷涂腔室内保护气氛压强降低时,熔融的CoNiCrAlY粉末颗粒在基体表面快速铺展并凝固沉积为边缘存在一定数量溅射物的扁平化盘状物,而熔融粉末颗粒在已沉积涂层表面铺展得更为充分,大量充分熔化并铺展的扁平颗粒沉积物以机械咬合的方式相互结合并逐层堆垛形成致密涂层。涂层的孔隙率可控制在1%以内,氧含量低至0.32%,结合强度75 MPa以上,涂层经真空热处理后在1050℃时达到完全抗氧化级别,真空热处理还可提高涂层的组织均匀性以及涂层的内聚强度,并在涂层与基体界面处形成厚度数十微米的互扩散层,进一步改善涂层与基体的结合强度。低压等离子喷涂CoNiCrAlY厚涂层的组织均匀致密、综合性能优良,与单个熔融粉末颗粒在基体及已沉积涂层表面的沉积堆垛行为密切相关。研究结果可为基于对熔融粉末颗粒沉积堆叠行为调控以实现涂层结构和性能优化提供依据。

关键词：低压等离子喷涂钴镍铬铝钇沉积行为微观结构涂层性能

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镀铝改性对PS-PVD 7YSZ热障涂层抗CMAS腐蚀影响机制

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无机材料学报 2019年第9期34卷 938-946页

作者：范佳锋张小锋周克崧刘敏邓畅光邓春明牛少鹏邓子谦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

采用等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)方法制备了羽毛柱状结构7YSZ(氧化钇稳定氧化锆,简称YSZ)热障涂层,并对涂层进行了表面镀铝改性研究。在1050℃保温5 min、空冷5 min为一个热循环的条件下,测试了改性前后热障涂层的热循环性能。此外... 详细信息

采用等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)方法制备了羽毛柱状结构7YSZ(氧化钇稳定氧化锆,简称YSZ)热障涂层,并对涂层进行了表面镀铝改性研究。在1050℃保温5 min、空冷5 min为一个热循环的条件下,测试了改性前后热障涂层的热循环性能。此外,在1200℃高温下对涂层进行了CMAS (CaO、MgO、Al2O3、SiO2等硅酸铝盐物质的简称)腐蚀实验。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对涂层显微组织、元素分布及物相组成进行了表征。通过研究喷涂态涂层与镀铝改性涂层的CMAS腐蚀行为,分析了涂层腐蚀机制,并阐述了镀铝改性对涂层耐腐蚀的作用机理。结果表明:镀铝改性后的涂层保持较好的热稳定性,经过5200次热循环后未见涂层剥落。喷涂态涂层受CMAS腐蚀后,产生了"波浪"状形变, CMAS完全渗透了7YSZ涂层;而镀铝改性涂层,由于通过Al与ZrO2原位反应,在涂层表面形成有耐腐蚀的α-Al2O3致密层,涂层腐蚀情况得到了显著改善。研究发现,α-Al2O3致密层不仅对涂层形成机械保护,还影响CMAS在涂层上的热化学反应,使得CaO、Al2O3、SiO2三种氧化物在涂层上的渗入受到抑制,但MgO在涂层中的渗透未受到明显影响。此外,本文还建立了以菲克第二定律为核心的数学模型,以评估镀铝改性技术对涂层耐CMAS腐蚀能力的影响。

关键词：等离子喷涂-物理气相沉积 7YSZ 镀铝改性 CMAS腐蚀

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面向石墨模具精密加工的金刚石涂层结构及性能

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材料导报 2021年第14期35卷 14030-14034页

作者：李洪许伟苏一凡林松盛代明江石倩广东省科学院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

金刚石涂层具有接近天然金刚石的超高硬度及耐磨性,被认为是精密加工石墨模具的理想刀具涂层材料。金刚石涂层与刀具基体间的结合力及涂层表面状态是高速干式切削加工质量及效率的关键,金刚石涂层前处理过程控制及涂层工艺是影响金刚石... 详细信息

金刚石涂层具有接近天然金刚石的超高硬度及耐磨性,被认为是精密加工石墨模具的理想刀具涂层材料。金刚石涂层与刀具基体间的结合力及涂层表面状态是高速干式切削加工质量及效率的关键,金刚石涂层前处理过程控制及涂层工艺是影响金刚石涂层刀具综合性能的重要因素。本工作基于热丝化学气相沉积技术,采用酸-碱-酸三步法对硬质合金材料进行前处理,在涂层沉积过程中采用大气流量及高炉压沉积工艺在刀具基体表面沉积金刚石涂层。采用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、拉曼光谱(Raman)、X射线衍射光谱(XRD)对涂层微观结构及物相结构进行分析表征,利用纳米压痕仪对金刚石涂层硬度进行测试,利用喷砂试验测试金刚石涂层的抗冲刷性能,利用石墨模具切削试验表征金刚石涂层刀具的切削性能。结果表明,金刚石涂层呈典型八面体结构,涂层与基体紧密结合、无明显孔隙,金刚石涂层刀具表面粗糙度为157 nm,sp3键含量大于98%,(涂层硬度大于90 GPa),涂层沿(111)面择优生长,抗冲刷时间大于150 s(0.5 MPa,120目),涂层刀具高速切削石墨模具2 h后,被加工面表面粗糙度小于1μm,达到进口刀具水平。切削完成后刀具前刀面出现少量崩缺,前刀面磨损是此类刀具加工石墨模具的主要磨损形式。

关键词：金刚石涂层刀具石墨模具结构及性能

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Zr、Cr掺杂对铜互连薄膜结构及性能的影响

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稀有金属材料与工程 2024年第9期53卷 2535-2545页

作者：尹振东林松盛付志强苏一凡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 中国地质大学(北京)工程技术学院北京100083

研究了Zr和Cr元素掺杂对Cu互连薄膜的结构及性能的影响。利用直流磁控溅射技术在SiO_(2)/Si衬底上沉积了Cu、Cu(Zr)、Cu(Cr)、Cu(ZrCr)4种薄膜,并在温度400~800℃下对薄膜真空退火1h。通过SEM、XRD和四探针法对不同薄膜的表面形貌、微... 详细信息

研究了Zr和Cr元素掺杂对Cu互连薄膜的结构及性能的影响。利用直流磁控溅射技术在SiO_(2)/Si衬底上沉积了Cu、Cu(Zr)、Cu(Cr)、Cu(ZrCr)4种薄膜,并在温度400~800℃下对薄膜真空退火1h。通过SEM、XRD和四探针法对不同薄膜的表面形貌、微观结构与电学性能进行测试分析。结果表明,Zr或Cr单元素掺杂均能在一定程度上提高Cu互连薄膜的热稳定性。Zr或Cr元素的析出阻止了Cu膜与Si基底的互扩散以及晶粒的长大和团聚,使薄膜层保持良好的性能,经700℃真空退火后,Cu(Zr)和Cu(Cr)薄膜的电阻率小于10μΩ·cm(纯Cu薄膜为74.70μΩ·cm);Zr和Cr元素共掺杂进一步提升Cu互连薄膜的热稳定性,同时保持较低的电阻率和互连可靠性,尤其经800℃退火后,合金薄膜的电阻率低至3.23μΩ·cm(纯Cu薄膜为103.50μΩ·cm)。

关键词：铜互连薄膜掺杂电阻率热稳定性扩散阻挡层

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hBN含量对CuAl/hBN封严涂层高温磨损性能的影响

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表面技术 2023年第4期52卷 192-201页

作者：闫希彦杨焜曾克里邓春明邓畅光赵明纯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 中南大学长沙410083

目的研究hBN含量对CuAl/hBN可磨耗封严涂层在450℃下磨耗性能的影响。方法利用大气等离子喷涂工艺制备原始粉末中hBN质量分数分别为10%、15%、20%、25%的Cu Al/hBN涂层。采用QUALITEST表面洛式硬度仪表征喷涂态涂层表面洛氏硬度。采... 详细信息

目的研究hBN含量对CuAl/hBN可磨耗封严涂层在450℃下磨耗性能的影响。方法利用大气等离子喷涂工艺制备原始粉末中hBN质量分数分别为10%、15%、20%、25%的Cu Al/hBN涂层。采用QUALITEST表面洛式硬度仪表征喷涂态涂层表面洛氏硬度。采用高温摩擦磨损试验机及场发射扫描电镜等方法,表征450℃下涂层及摩擦副的磨损形貌和质量磨损比,探讨涂层的磨损机理。结果随着原始粉末中hBN质量分数由10%增加至25%,所制备喷涂态涂层的表面洛式硬度逐渐降低,分别为69HR15Y、56HR15Y、46HR15Y、36HR15Y。涂层与摩擦副之间的质量磨损比分别为-0.88%、-0.25%、-0.13%、-1.40%,在原始粉末中hBN质量分数为20%时质量磨损比更接近0,涂层磨耗性能更优异。涂层与摩擦副在相对摩擦过程中,主要以涂层的磨损剥落为主。在摩擦销接触面上同时观察到混合转移层,且随着涂层hBN含量的增高,接触面转移层质量先减小后增大,表面涂抹程度更加平缓,形貌起伏更加均匀。结论低线速度条件下,摩擦热效应对涂层及摩擦副形貌及二者间的磨损行为的影响起关键作用。hBN组分理论上存在最优值,保证封严涂层获得最佳的磨耗性能。综合而言,CuAl/20%hBN涂层与摩擦副的摩擦相容性更优异。

关键词： CuAl/hBN封严涂层大气等离子喷涂高温磨损性能 hBN含量

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