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材料研究与应用 2022年第1期16卷 19-28页

作者：邓畅光张小锋邓春明毛杰况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510650

运用场发射扫描电镜、能量色散光谱仪和金相显微镜等测试表征手段,详细检查退役高温发动机涡轮叶片表面涂层残存状况,发现带气膜孔的高温发动机涡轮叶片经服役2000 h后,表面各部位EB-PVD涂层承受CMAS攻击、硬质物撞击和冷热应力冲击程... 详细信息

运用场发射扫描电镜、能量色散光谱仪和金相显微镜等测试表征手段,详细检查退役高温发动机涡轮叶片表面涂层残存状况,发现带气膜孔的高温发动机涡轮叶片经服役2000 h后,表面各部位EB-PVD涂层承受CMAS攻击、硬质物撞击和冷热应力冲击程度各异,导致退役叶片表面共存多种损伤.通过对这些损伤现象的分析,了解使役环境下叶片各部位的失效模式和失效机理.研究结果表明:叶棱为受CMAS攻击最严重处,同时也是受硬质点撞击最密集处,存在大面积涂层脱落;气膜孔周围的TBCs涂层受CMAS攻击发生本质性固化,受交变热应力和机械应力共同作用而呈规律性脱落;叶棱周围气膜孔表面(无论是叶背或是叶盆)均存在硬质物碾压划过叶片表面而压实CMAS,引起表面TBCs脱落的现象,同时在气膜孔内发现飞落的TBCs柱和CMAS块,从侧面反应对叶片表面造成实质性伤害的硬质物可能为脱落的TBCs柱或固化的CMAS块.

关键词：发动机涡轮叶片 CMAS腐蚀侵蚀 EB-PVD涂层柱状结构

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HVOF制备铝青铜涂层工艺优化及工艺参数对涂层性能的影响

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表面技术 2021年第8期50卷 101-108页

作者：史周琨徐丽萍张吉阜肖根升邓春明宋进兵刘敏胡永俊广东工业大学材料与能源学院广州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州510651 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广州510651 中国航发湖南动力机械研究所湖南株洲412002

目的利用超音速火焰喷涂技术,在铸铝表面沉积质量优良的铝青铜涂层。方法基于正交实验,研究煤油流量、氧气流量、送粉速率和喷涂距离对涂层厚度、孔隙率、显微硬度和结合强度的影响。通过XRD图谱,对喷涂粉末和涂层相结构组成进行分析。... 详细信息

目的利用超音速火焰喷涂技术,在铸铝表面沉积质量优良的铝青铜涂层。方法基于正交实验,研究煤油流量、氧气流量、送粉速率和喷涂距离对涂层厚度、孔隙率、显微硬度和结合强度的影响。通过XRD图谱,对喷涂粉末和涂层相结构组成进行分析。利用场发射扫描电子显微镜,观察涂层截面形貌,测量涂层厚度。使用ImageJ软件测量孔隙率。采用显微硬度计和电子万能试验机,测量涂层的显微硬度和结合强度。针对正交实验结果,采用极差分析法进行分析,确定最优的工艺参数。结果由极差法分析得到最优工艺参数:煤油流量为22 L/h,氧气流量为900 L/min,送粉速率为80 g/min,喷涂距离为200 mm。采用最优工艺参数制备涂层,测得涂层厚度为405.43μm,孔隙率为0.10%,结合强度为61.63 MPa,显微硬度为330.33HV0.3。结论与粉末相比,涂层的相组成未发生改变,均为α相和β′相。通过极差分析可知,不同工艺参数对涂层孔隙率、厚度、显微硬度和结合强度的影响程度不同。在本实验选取的主要工艺参数中,送粉速率对涂层孔隙率和厚度的影响程度最大,喷涂距离对涂层显微硬度的影响程度最大,煤油流量对结合强度的影响程度最大。

关键词：铝青铜涂层铝合金超音速火焰喷涂工艺优化极差分析法正交实验

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基于全固态复合电致变色阻挡层的性能研究

基于全固态复合电致变色阻挡层的性能研究

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第七届粤港澳真空科技创新发展论坛暨2023年广东省真空学会学术年会

作者：王晓萌苏一凡张程唐鹏石倩林松盛中国地质大学(北京)工程技术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

在全固态电解质器件中,电解质层作为传导离子的载体起着重要的作用,影响着电致变色器件的转换速率、记忆效应等关键性能。针对全固态电解质器件存在的电流泄漏、电子击穿和循环性能等问题,创新的全固态电解质体系和器件结构是提高性能... 详细信息

在全固态电解质器件中,电解质层作为传导离子的载体起着重要的作用,影响着电致变色器件的转换速率、记忆效应等关键性能。针对全固态电解质器件存在的电流泄漏、电子击穿和循环性能等问题,创新的全固态电解质体系和器件结构是提高性能的关键。在全固态电致变色器件中添加电子阻挡层的方法是一种有效的改善电致变色漏电现象的方法,采用介电性能较好的Al作为锂盐电解质的阻挡层,设置不同厚度梯度的铝盐阻挡层,新型的七层结构有效的阻挡了电解质层电流泄漏的问题,实现更好的电解质层的性能调控,器件的光调制率为52.31%,着色时间为9s,退色时间为4s,着色效率为59.67cm/C,具有良好的光电性能。通过改进电解质阻挡层的性能,可以实现更高的转换速率、更好的记忆效应以及更稳定的循环性能,从而推动全固态电致变色器件的应用和发展。

关键词：全固态电致变色器件阻挡层电流泄漏电致变色 Al3+/Li+

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超音速火焰喷涂铝青铜涂层微动磨损行为

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表面技术 2021年第11期50卷 226-232,278页

作者：史周琨徐丽萍张吉阜肖根升邓春明宋进兵刘敏胡永俊文魁广东工业大学材料与能源学院广州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州510651 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广州510651 中国航发湖南动力机械研究所湖南株洲412002

目的改善铝合金的抗微动磨损性能。方法采用超音速火焰喷涂技术在ZL114A铝合金表面制备铝青铜涂层,在不同温度(25、200、300℃)下对有、无涂层的ZL114A铝合金样品进行微动磨损测试,通过对涂层性能和磨痕形貌进行表征分析,探索铝青铜涂... 详细信息

目的改善铝合金的抗微动磨损性能。方法采用超音速火焰喷涂技术在ZL114A铝合金表面制备铝青铜涂层,在不同温度(25、200、300℃)下对有、无涂层的ZL114A铝合金样品进行微动磨损测试,通过对涂层性能和磨痕形貌进行表征分析,探索铝青铜涂层的抗磨损性能。结果铝青铜涂层均匀致密,与铝合金基体结合良好,显微硬度为279HV0.3,结合强度为74 MPa。不同温度(25、200、300℃)下,涂覆铝青铜涂层样品的平均微动摩擦系数分别为0.898、0.886、0.744,磨损率分别为10.249×10^(-7)、0.035×10^(-7)、0.207×10^(-7) m^(3)/(N·m),相比基体的平均微动摩擦系数和磨损率,3种温度下分别下降了34.5%、42.9%和58.9%。对磨痕的形貌和三维轮廓的分析表明,在25、200、300℃下,铝青铜涂层的磨损机制不相同,25℃下为磨粒磨损和剥层,200℃下为磨粒磨损、剥层、氧化磨损和粘着磨损,300℃下为塑性变形、氧化磨损和粘着磨损。结论制备的铝青铜涂层改善了基体的抗微动磨损性能。

关键词：铝青铜铝合金超音速火焰喷涂微动磨损磨损机制

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基于DIW工艺的PDMS+SiC浆料性能研究

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当代化工研究 2023年第9期 154-156页

作者：王志岳廷谱徐兵张美烨周圣辉张光磊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510651 石家庄铁道大学材料科学与工程学院河北050043

本文采用SiC粉、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、固化剂为原料制备浆料,研究了SiC含量对浆料黏度、流动性和悬浮稳定性的影响规律;采用气动式墨水直写打印设备,探索SiC含量、挤出压力和喷嘴直径对浆料挤出性能的影响规律。结果表明,随着SiC含量... 详细信息

本文采用SiC粉、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、固化剂为原料制备浆料,研究了SiC含量对浆料黏度、流动性和悬浮稳定性的影响规律;采用气动式墨水直写打印设备,探索SiC含量、挤出压力和喷嘴直径对浆料挤出性能的影响规律。结果表明,随着SiC含量的增加,浆料的黏度逐渐增加、流动性逐渐降低。不同SiC含量的浆料在实验范围内均具有较好的沉降稳定性。增大喷嘴直径以及提高挤出压力均使得浆料挤出量增加。当喷嘴直径为0.33mm时,浆料能够稳定挤出。

关键词： SiC PDMS 墨水直写技术浆料性能

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Re扩散障厚度对铂改性铝化物涂层1200℃氧化行为影响

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材料研究与应用 2024年第4期18卷 633-642页

作者：梁晋铭尹斌李伟洲赵小莲邓春明广西大学资源环境与材料学院广西南宁530004 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 厦门理工学院材料科学与工程学院福建厦门361024

铂改性铝化物(PtAl)涂层具有良好的抗高温氧化和抗热腐蚀综合性能,被广泛用于单晶航空发动机高温合金叶片的高温防护。添加扩散障可阻止高温合金中难熔元素(W,Mo)向外扩散,提高涂层/基体结构稳定性,以及PtAl涂层抗氧化和高温力学性能。... 详细信息

铂改性铝化物(PtAl)涂层具有良好的抗高温氧化和抗热腐蚀综合性能,被广泛用于单晶航空发动机高温合金叶片的高温防护。添加扩散障可阻止高温合金中难熔元素(W,Mo)向外扩散,提高涂层/基体结构稳定性,以及PtAl涂层抗氧化和高温力学性能。为探究Re扩散障厚度对PtAl涂层性能的影响,采用电镀与高温低活性渗铝技术,在Ni3Al基单晶高温合金表面制备了无Re扩散障和3种不同厚度Re扩散障的PtAl涂层,开展了1200℃恒温氧化实验,对比分析了PtAl涂层的抗高温氧化性能。利用场发射-扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪,对涂层微观组织结构和成分进行了详细表征,对其氧化行为及失效机制进行了深入探讨。研究表明,未添加Re扩散障的制备态PtAl涂层呈现双层结构,包括外层和互扩散区。添加Re扩散障后,PtAl涂层转变为3层结构,包括外层、扩散障层和互扩散区。添加了Re扩散障的PtAl涂层,经1200℃氧化后涂层表面呈现出更少的剥落面积,氧化膜相对致密完整,表明Re扩散障的添加可以显著提升PtAl涂层的抗高温氧化性能。随着Re扩散障厚度的增加,涂层的氧化增重进一步降低;然而,当Re扩散障厚度超过一定程度后,涂层抗氧化性能的提升并不明显。其原因是过厚的电镀Ni-Re层在氧化过程中导致了Re扩散障致密度和连续性的下降,降低了扩散障对Al元素的阻扩散效果。本研究深入揭示了Re扩散障厚度对PtAl涂层抗氧化性能的影响机理,为含Re扩散障的PtAl涂层的设计提供了重要理论基础。

关键词： PtAl 扩散障厚度抗高温氧化性能单晶高温合金元素互扩散渗铝航空发动机

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激光选区熔化制备梯度多孔镍电极及其电解水制氢性能

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材料研究与应用 2024年第3期18卷 487-494页

作者：王见宋嘉薇董东东刘太楷王先彬闫星辰毛杰邓春明张楠楠沈阳化工大学化学工程学院辽宁沈阳110870 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 沈阳工业大学材料学院辽宁沈阳110870

镍是目前应用最广泛的碱式电解水制氢电极材料之一。对镍电极进行多孔化处理,可有效提高其析氢效率并降低制氢能耗。然而,现有报道仅研究了孔隙率、平均孔径等对电极析氢性能的影响,缺乏针对梯度多孔电极孔隙尺寸和分布等影响的研究。为... 详细信息

镍是目前应用最广泛的碱式电解水制氢电极材料之一。对镍电极进行多孔化处理,可有效提高其析氢效率并降低制氢能耗。然而,现有报道仅研究了孔隙率、平均孔径等对电极析氢性能的影响,缺乏针对梯度多孔电极孔隙尺寸和分布等影响的研究。为此,设计了4组具有不同孔隙尺寸和排布方式的多孔电极模型,并且采用激光选区熔化技术制备高精度成型电极样品,表征了样品的表面形貌、截面微观组织、电化学性能及稳定性,深入分析和研究了样品的析氢性能。结果表明,4组样品均呈现出粗糙微观表面,为析氢反应提供更多的活性位点。所有样品均表现出优异的电解稳定性,经测试后未见明显的性能衰减。梯度多孔结构有利于气液传质,减小气泡层电阻,降低析氢过电位。当电流密度为10 mA∙cm^(−2)时,梯度多孔样品的析氢过电位虽仅为406 mV,但气液传质效果较差,而气泡层电阻较大的均匀多孔样品的析氢过电位却高达766 mV。梯度多孔结构的构筑可显著提高镍电极的析氢动力学特性,梯度多孔样品的Tafel斜率最低为129 mV∙dec^(−1),明显低于均匀多孔电极的Tafel斜率168和211 mV∙dec^(−1)。析氢过程受Volmer步骤控制,尽管镍电极析氢动力学特性得到提升,但并未改变镍电极的析氢机理,所有样品的Tafel斜率均高于120 mV∙dec^(−1)。因此,引入梯度多孔结构可有效降低镍电极材料的析氢过电位,提升析氢性能。本研究为镍电极的结构优化设计及析氢性能的提升,提供了新思路。

关键词：碱式电解水激光选区熔化梯度多孔结构孔隙尺寸电解性能析氢动力学气液传质析氢性能

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激光选区熔化甲烷水蒸气催化重整器的结构与催化效率研究

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材料导报 2022年第S01期36卷 43-48页

作者：王文旋刘敏邱克强董东东刘太楷李艳辉闫星辰沈阳工业大学材料科学与工程学院沈阳110000 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州510630

氢气是新一代清洁能源的代表,甲烷重整制氢是获得氢气的重要技术。激光选区熔化技术可实现重整器的结构功能一体化,简化制备流程,因此本工作通过计算机辅助软件进行设计并建模得到具有极小曲面结构的蜂窝式催化重整器模型,采用激光选区... 详细信息

氢气是新一代清洁能源的代表,甲烷重整制氢是获得氢气的重要技术。激光选区熔化技术可实现重整器的结构功能一体化,简化制备流程,因此本工作通过计算机辅助软件进行设计并建模得到具有极小曲面结构的蜂窝式催化重整器模型,采用激光选区熔化技术制备了具有不同壁厚及不同孔径的催化重整器,研究了负载催化剂前后重整器表面宏观、微观形貌及物相组成的变化,并结合甲烷水蒸气催化重整机理研究分析得出重整器壁厚、孔径、比表面积及催化温度对氢气转化率的影响规律及机理。结果表明:重整器壁厚对氢气转化效率的影响并不显著;反应温度的升高可提高氢气转化率,当温度为900℃时,氢气转化率最高;同时,当孔径过小时,由于反应过程中产生积碳、流速过快导致氢气转化率降低,适当地增大孔径可使转化率提升,在此适当的孔径前提下,氢气的转化率随着重整器的比表面积增大而提高。

关键词：甲烷水蒸气催化重整器催化剂氢气浓度

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冷喷涂前驱体-热等静压制备致密TiAl金属间化合物

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材料研究与应用 2024年第4期18卷 649-655页

作者：孙忠武马佳艳褚欣谢迎春刘敏黄继武中国航发哈尔滨东安发动机(集团)有限公司黑龙江哈尔滨150060 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

TiAl基合金作为一种可替代传统高温镍基合金的高温轻质材料,因优异特性被作为高推重比先进军用飞机发动机高压压气机及低压涡轮叶片的首选材料,可在高温环境下长期服役。然而,TiAl基合金的传统制备方法如精密铸造、铸锭冶金、粉末冶金... 详细信息

TiAl基合金作为一种可替代传统高温镍基合金的高温轻质材料,因优异特性被作为高推重比先进军用飞机发动机高压压气机及低压涡轮叶片的首选材料,可在高温环境下长期服役。然而,TiAl基合金的传统制备方法如精密铸造、铸锭冶金、粉末冶金、激光增材技术等,均存在成品性能差、加工难度大、工艺复杂和成本高等问题。为克服这些问题,高效制备满足新一代航空发动机轻量化、耐高温服役需求的优异性能TiAl基合金,基于元素粉末冶金法,提出了一种新的制备方法。选用Ti和Al混合粉末,采用冷喷涂法制备TiAl基合金预制体,再结合热等静压烧结技术实现TiAl基合金的复合制备。同时,探究了沉积参数对沉积效率和TiAl基合金涂层成分的影响,研究了不同热等静压参数对TiAl基合金的组织性能的调控作用。结果表明,所制备的TiAl基合金涂层致密无明显缺陷,在压力为5 MPa和温度为500℃的冷喷涂工艺参数下,获得了75%的较高的沉积效率和4%的较小的涂层成分偏差。通过合理调控后续热等静压工艺的温度、压力和升温升压方式等参数,最终实现了组织致密的TiAl基合金制备。该复合制备新方法,避免了TiAl合金粉末本征脆性难以直接冷喷涂成形的缺点,充分发挥了冷喷涂和热等静压技术的优势,有效解决了传统TiAl合金成形难题,为冷喷涂-热等静压近净成形TiAl基合金提供了参考。

关键词： TiAl合金冷喷涂热等静压前驱体沉积效率孔隙率扩散相变

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激光熔覆铁基非晶合金复合涂层韧性和塑性研究进展

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中国材料进展 2024年

作者：张凯毛鹏展霍嘉翔刘伟张磊伏利陈小明水利部产品质量标准研究所浙江省水利水电装备表面工程技术研究重点实验室水利部杭州机械设计研究所水利机械及其再制造技术浙江省工程实验室北京科技大学新金属材料国家重点实验室

铁基非晶合金因为优异的力学、化学和物理性能，以及较低的成本，在工业上非常有应用前景。但铁基非晶合金韧性和塑性欠缺一直制约着其在涂层应用领域的发展。为解决这个问题，研究学者们在激光熔覆制备工艺和元素配方方面进行了大量了... 详细信息

铁基非晶合金因为优异的力学、化学和物理性能，以及较低的成本，在工业上非常有应用前景。但铁基非晶合金韧性和塑性欠缺一直制约着其在涂层应用领域的发展。为解决这个问题，研究学者们在激光熔覆制备工艺和元素配方方面进行了大量了研究，取得了丰硕的成果。非晶相和晶体相双相共存能有效提高铁基非晶合金复合涂层的韧性或塑性，晶体相的晶粒尺寸、结构和分布情况都对铁基非晶合金复合涂层的韧性或塑性有较大的影响，并探究双相增塑增韧的作用机理。对近年来激光熔覆铁基非晶合金复合涂层增塑增韧在激光工艺参数、元素配方和辅助方法方面的研究进展进行了归纳和总结，分析了目前存在的主要问题，并展望了未来的发展方向。

关键词：铁基非晶激光熔覆合金复合涂层韧性塑性

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