检索结果-内蒙古大学图书馆

材料导报 2025年第1期39卷 115-121页

作者：王丕宋琛董东东曾德长刘太楷文魁毛杰刘敏华南理工大学材料科学与工程学院广州510641 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

金属支撑型固体氧化物燃料电池(MS-SOFC)因成本低、力学性能好、可快速启停等优点,有望应用于无人机、便携式、移动式电源领域。为提高MS-SOFC性能与寿命,金属支撑体不仅需要与电解质热膨胀系数匹配以减少应力,还需要高透气性以提高燃... 详细信息

金属支撑型固体氧化物燃料电池(MS-SOFC)因成本低、力学性能好、可快速启停等优点,有望应用于无人机、便携式、移动式电源领域。为提高MS-SOFC性能与寿命,金属支撑体不仅需要与电解质热膨胀系数匹配以减少应力,还需要高透气性以提高燃料气体的扩散及反应速度。因此,本工作制备了厚度分别为1 mm、0.8 mm、0.5 mm的三种不同Fe24Cr支撑体,对比研究其与传统430支撑体的热膨胀系数,系统探究了厚度对支撑体透气性和SOFC电化学性能的影响。研究结果表明,Fe24Cr支撑体的热膨胀系数为12.74×10^(-6)K^(-1),比传统430支撑体更加适配氧化锆基电解质。0.5 mm厚Fe24Cr支撑体可明显缩短气体传输路径,相较1 mm厚Fe24Cr支撑体透气量提高约5倍,输出性能增长15%以上;800℃下电池的极化阻抗和欧姆阻抗分别降至0.203Ω·cm^(2)和0.118Ω·cm^(2),峰值功率密度达1.215 W/cm^(2)。采用弛豫时间分布(DRT)方法分析的结果表明,支撑体厚度的减薄对SOFC的欧姆阻抗和H_(2)扩散至三相反应界面的速率有较大贡献,可以和电池的电化学性能规律吻合良好。

关键词：金属支撑型SOFC 支撑体厚度热膨胀系数透气性电化学性能

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用于热障涂层的锆酸钆材料研究进展

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表面技术 2022年第2期51卷 116-128页

作者：赵泓旭邓春明付朗邓子谦陈小龙暨南大学先进耐磨蚀及功能材料研究院广州510632 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 华南理工大学材料科学与工程学院广州510640

为了满足新型航空发动机的性能要求,需要开发出能在超高温条件下服役的热障涂层材料。近年来已有多种陶瓷材料被证实在热障涂层领域具有发展前景,在这之中,稀土锆酸盐材料有着高温下热导率较低与稳定性良好的特点,其中又以锆酸钆材料的... 详细信息

为了满足新型航空发动机的性能要求,需要开发出能在超高温条件下服役的热障涂层材料。近年来已有多种陶瓷材料被证实在热障涂层领域具有发展前景,在这之中,稀土锆酸盐材料有着高温下热导率较低与稳定性良好的特点,其中又以锆酸钆材料的热导率最低,热膨胀系数最高。概述了锆酸钆材料的结构特点,对其在高温下发生的有序无序转变进行了介绍,总结了原因及变化规律。简要分析了与其他材料相比,锆酸钆材料具有良好热性能的原因;归纳了粉末制备过程中常用的两种方法:固相法与液相法,在此基础上,总结了近年来不同制备方法与粉末团聚过程中工艺与参数的研究现状;最后,提出了锆酸钆材料在实际应用到热障涂层时存在的缺陷:断裂韧性与热膨胀系数较低,这就导致了单层锆酸钆涂层成形难度大,热循环寿命低。针对这一问题,重点综述了国内外对锆酸钆材料及热障涂层的改性方法,主要有掺杂改性、材料复合、涂层结构设计以及涂层制备技术,同时展望了新型热障涂层材料结合先进制备技术的发展趋势。

关键词：热障涂层锆酸钆粉末制造材料改性涂层结构等离子喷涂-物理气相沉积

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激光功率对激光熔覆FeCoNiCr高熵合金涂层组织结构及腐蚀性能的影响

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中国表面工程 2022年第1期35卷 116-124页

作者：马清张艳梅卢冰文王岳亮闫星辰马汝成刘敏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510650

针对激光熔覆高熵合金涂层的成分设计已有较多探究,但激光工艺参数对涂层结构与性能的影响尚缺乏系统研究。采用激光熔覆技术在316L不锈钢基体表面制备Fe Co Ni Cr高熵合金涂层,系统探究激光功率(1.2~2.0 kW)对Fe Co Ni Cr高熵合金涂层... 详细信息

针对激光熔覆高熵合金涂层的成分设计已有较多探究,但激光工艺参数对涂层结构与性能的影响尚缺乏系统研究。采用激光熔覆技术在316L不锈钢基体表面制备Fe Co Ni Cr高熵合金涂层,系统探究激光功率(1.2~2.0 kW)对Fe Co Ni Cr高熵合金涂层的组织结构以及耐腐蚀性能的影响规律。不同激光功率制备的Fe Co Ni Cr涂层均由典型的单一面心立方结构(FCC)组成,但随着激光功率的增大,涂层逐渐出现择优取向。Fe Co Ni Cr涂层呈现典型的双层组织结构特征,底部为柱状晶,顶部为等轴晶,但随着激光功率增加,顶部等轴晶逐渐向柱状晶转变。随着激光功率的增加,Fe Co Ni Cr涂层混合熵值逐渐下降。Fe Co Ni Cr涂层具有优异的耐腐蚀性能,但随激光功率的增加而逐渐减弱。其中,当功率为1.2 kW时,涂层的自腐蚀电流密度最小,自腐蚀电压最大且涂层表面无腐蚀坑,具有最佳的耐腐蚀性能,优于316L基体以及Stellite6和Ni60等常规激光熔覆涂层。通过优化激光功率获得具有良好耐腐蚀性能的激光熔覆Fe Co Ni Cr高熵合金涂层,可对该类涂层的开发、制备和应用提供一定的理论指导和技术支持。

关键词：高熵合金激光熔覆激光功率择优取向耐蚀性能

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大气等离子喷涂制备梯度多孔电极及其碱式电解水性能研究

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表面技术 2022年第11期51卷 423-435页

作者：宋嘉薇王先彬姜欣格刘太楷张楠楠宋琛邓畅光邓春明刘敏沈阳工业大学材料学院沈阳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州510650

目的探索电极的梯度多孔结构对碱式电解水析氢性能的影响。方法采用大气等离子喷涂工艺制备不同Al含量的涂层,经化学腐蚀后,得到单一多孔电极和梯度多孔电极。通过SEM/EDS、XPS、XRD和工业CT对样品微观形貌、元素价态、物相等进行表征... 详细信息

目的探索电极的梯度多孔结构对碱式电解水析氢性能的影响。方法采用大气等离子喷涂工艺制备不同Al含量的涂层,经化学腐蚀后,得到单一多孔电极和梯度多孔电极。通过SEM/EDS、XPS、XRD和工业CT对样品微观形貌、元素价态、物相等进行表征和分析,采用线性扫描伏安法(LSV)、循环扫描伏安法(CV)和电化学阻抗谱法(EIS)等手段研究样品的析氢性能。结果通过控制Al的添加量,可以有效控制涂层的孔隙率。通过多组粉末的配合喷涂,成功实现了梯度多孔结构的制备。所制备样品的析氢Tafel斜率都接近于120 mV/dec,其析氢速率控制步骤皆为Volmer过程,即水分子吸附和解离过程。N30A表面最平整,表现出最接近电容的阻抗特性,其电解性能也因此最差;N40A表现出与N50A类似的阻抗特性,但其整体孔隙率较低,因此其电解性能较差;低电流密度下,N50A和N543A表现出十分接近的电解性能,而高电流密度下N543A表现出更加优越的电解性能。结论梯度多孔结构的引入可以促进电解液的输运,同时提供较好的排气能力,又能保证足够的反应活性位点,因此可以有效提升析氢性能。

关键词：电解水大气等离子喷涂梯度多孔三维显微结构电化学阻抗谱

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激光熔覆NbMoTaWV难熔高熵合金涂层的高温氧化行为

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材料导报 2024年第10期38卷 182-189页

作者：陈飞寰蔡召兵董颖辉林广沛张坡卢冰文古乐武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室武汉430081 武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室武汉430081 武汉科技大学精密制造研究院武汉430081 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510650

难熔高熵合金涂层是近年来高熵合金领域的研究热点,有望成为未来重要的高温结构和功能材料。本工作采用激光熔覆技术制备了NbMoTaWV难熔高熵合金涂层,研究了其在800℃下的高温氧化行为,重点分析了不同氧化时间(10、20、30、50、100 h)的... 详细信息

难熔高熵合金涂层是近年来高熵合金领域的研究热点,有望成为未来重要的高温结构和功能材料。本工作采用激光熔覆技术制备了NbMoTaWV难熔高熵合金涂层,研究了其在800℃下的高温氧化行为,重点分析了不同氧化时间(10、20、30、50、100 h)的NbMoTaWV难熔高熵合金涂层组织结构演变、显微硬度变化及界面元素扩散行为。实验结果表明:NbMoTaWV难熔高熵合金涂层主要由Fe_(7)Ta_(3)型HCP固溶体相、(Fe, Ni)基体相及未熔高熵合金粉末相组成,而经不同时间氧化处理后,涂层表面生成了以Fe_(2)O_(3)和Fe_(3)O_(4)为主的氧化物相。800℃高温氧化处理后,NbMoTaWV高熵合金涂层内部组织结构变化不大,仅部分氧元素扩散进入到涂层内部。高温氧化导致NbMoTaWV难熔高熵合金涂层的显微硬度有所提升,但随着氧化时间的延长,NbMoTaWV难熔高熵合金涂层的显微硬度呈现出先增加后降低的趋势,且当氧化时间为20 h时,其显微硬度达到最大,这与高温扩散所导致的固溶强化有关。同时,TG-DSC证实了NbMoTaWV难熔高熵合金涂层在800℃具有优异的高温稳定性。

关键词：激光熔覆 NbMoTaWV 难熔高熵合金涂层高温氧化高温稳定性

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化学复合镀Ni-Mo-P/CeO_(2)镀层结构与摩擦学性能研究

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稀有金属材料与工程 2022年第12期51卷 4602-4609页

作者：王凯杰韦春贝张佳平李浩宇周克崧林松盛刘敏胡永俊李助军刘怡飞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 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司辽宁沈阳110043 广州铁路职业技术学院机电工程学院广东广州510430

为研究CeO_(2)稀土添加对Ni-Mo-P化学镀层结构及性能的影响,采用化学复合镀技术,在GH4169镍基高温合金表面制备Ni-Mo-P镀层、Ni-Mo-P/CeO_(2)复合镀层,并对其进行400℃热处理。利用SEM、EDS、XRD对镀层组织结构、元素组成、相结构进行... 详细信息

为研究CeO_(2)稀土添加对Ni-Mo-P化学镀层结构及性能的影响,采用化学复合镀技术,在GH4169镍基高温合金表面制备Ni-Mo-P镀层、Ni-Mo-P/CeO_(2)复合镀层,并对其进行400℃热处理。利用SEM、EDS、XRD对镀层组织结构、元素组成、相结构进行分析。采用显微硬度计、纳米压痕仪、球-盘式摩擦磨损试验机、三维表面轮廓仪对镀层力学性能和摩擦学性能进行分析。结果表明:Ni-Mo-P镀层分布有典型的球状结构,为纳米晶和非晶混合的混晶态结构,结晶化程度只有16%。加入CeO_(2)颗粒后Ni-Mo-P/CeO_(2)复合镀层内分布有孔洞,镀层粗糙度增加,镀层结晶化程度提高至51%。400℃热处理后镀层内析出纳米晶Ni_(3)P相,镀层结晶度增大,镀层内孔洞消失,组织致密度获得改善。添加CeO_(2)颗粒使镀层的硬度有所降低,热处理可明显提高镀层的硬度;热处理后Ni-Mo-P镀层硬度(HV)从镀态的6321 MPa上升至13504 MPa,Ni-Mo-P/CeO_(2)复合镀层硬度(HV)由镀态的5351 MPa提高至11182 MPa。400℃热处理可以明显提高镀层的耐磨性能;CeO_(2)颗粒的添加提高了镀层的韧性,抑制了磨损过程中裂纹的产生,使得复合镀层具有优良的耐磨性能。

关键词：化学复合镀 Ni-Mo-P/CeO_(2)镀层热处理镀层韧性摩擦学性能

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偏压对四面体非晶碳膜结构和性能的影响

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表面技术 2021年第3期50卷 284-292页

作者：李洪李玉婷林松盛石倩郭朝乾苏一凡代明江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科学院新材料研究所广州510651 广东工业大学材料与能源学院广州510006

目的通过系统研究电弧离子镀偏压对四面体非晶碳膜(ta-C膜)结构及性能的影响规律,阐明偏压对ta-C膜结构及性能的影响机制,为拓展ta-C膜的应用提供一定的理论依据。方法改变电弧离子镀偏压工艺,在硬质合金基体表面沉积ta-C单层膜。采用... 详细信息

目的通过系统研究电弧离子镀偏压对四面体非晶碳膜(ta-C膜)结构及性能的影响规律,阐明偏压对ta-C膜结构及性能的影响机制,为拓展ta-C膜的应用提供一定的理论依据。方法改变电弧离子镀偏压工艺,在硬质合金基体表面沉积ta-C单层膜。采用场发射扫描电子显微镜(SEM)表征ta-C膜表面及截面显微形貌,采用Raman光谱和X射线电子能谱(XPS)表征ta-C膜物相结构,利用划痕仪测量ta-C膜结合力,采用应力仪测试ta-C膜残余应力,利用压痕试验及纳米硬度计测量ta-C膜韧性及硬度,采用摩擦磨损试验机测试ta-C膜摩擦磨损性能。结果随着偏压升高,ta-C膜表面大尺寸碳颗粒数量逐渐增加,小尺寸碳颗粒由于反溅射作用,其数量逐渐减少;ta-C膜硬度、sp^(3)键含量及残余应力先升高后降低,偏压为−180 V时达到最大;ta-C膜与基体结合力先增加后降低,偏压为−140 V时达到最大;耐磨性表现为先升高、后下降的趋势,偏压为−140 V时,磨损率最低,达1.39×10^(−7)mm^(3)/(N·m)。结论随着偏压升高,ta-C膜沉积到基体表面入射能量升高,表面大颗粒数量逐渐增多,膜层内残余应力增加,硬度升高,耐磨性增加;但随着偏压的继续升高,膜层表面小尺寸颗粒由于反溅射作用逐渐减少,膜层内石墨化程度增加,ta-C膜耐磨性下降。

关键词：四面体非晶碳膜偏压电弧离子镀结构性能

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调制比对Cr/CrN/Cr/CrAlN多层膜结构及性能的影响

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表面技术 2021年第12期50卷 320-328页

作者：田甜林松盛王迪柏松曲帅杰郭朝乾代明江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510651

目的探究Cr/CrN/Cr/CrAlN多层膜的最佳调制比。方法利用电弧离子镀技术,在TC4钛合金上制备了不同调制比的Cr/CrN/Cr/CrAlN多层膜。利用扫描电子显微镜观察膜层表面和截面形貌;用Image-Pro分析软件对表面的大颗粒进行定量分析;利用X射线... 详细信息

目的探究Cr/CrN/Cr/CrAlN多层膜的最佳调制比。方法利用电弧离子镀技术,在TC4钛合金上制备了不同调制比的Cr/CrN/Cr/CrAlN多层膜。利用扫描电子显微镜观察膜层表面和截面形貌;用Image-Pro分析软件对表面的大颗粒进行定量分析;利用X射线衍射法表征膜层的晶体结构;采用维氏硬度计测量膜层的显微硬度;采用划痕试验仪测量膜层与基体之间的结合力(临界载荷);通过基片弯曲法测量并计算得到膜层的残余应力;利用根据ASTM G76-05标准特制的AS600-喷砂试验机进行了抗冲蚀性能测试;采用三维表面轮廓仪测量冲蚀坑深度。结果膜层表面质量和生长取向与L_(Cr/CrN):L_(Cr/CrAlN)调制比密切相关,随着Cr/CrN比例的增加,膜层表面质量越来越好,择优取向由(111)晶面转为(200)晶面。多层膜的硬度随Cr/CrN比例的增加,呈下降趋势,结合力、残余应力和韧性则随之呈先升后降的趋势,并在L_(Cr/CrN)∶LCr/Cr Al N为1∶2时,达到最佳。多层膜的抗砂粒冲蚀性能变化与力学性能变化一致,在L_(Cr/CrN)∶L_(Cr/CrAlN)为1∶2时达到最佳,其抗冲蚀能力是TC4基材的3倍以上,多层膜呈典型的脆性断裂失效形式。结论在调制比L_(Cr/CrN)∶L_(Cr/CrAlN)=1∶2时,膜层获得最佳的抗冲蚀性能。

关键词： Cr/CrN/Cr/CrAlN多层膜钛合金电弧离子镀技术调制比抗冲蚀

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物理气相沉积中等离子体参数表征的研究进展

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表面技术 2021年第10期50卷 140-146,185页

作者：曲帅杰郭朝乾代明江杨昭林松盛王迪田甜石倩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510651

物理气相沉积作为制备表面防护薄膜的重要方法,一直是表面薄膜领域研究重点,而物理气相沉积中等离子体作为直接影响薄膜性能的关键因素,其参数的表征对优化沉积工艺和提高薄膜性能具有重要指导意义。概述了常用物理气相沉积方法及其发展... 详细信息

物理气相沉积作为制备表面防护薄膜的重要方法,一直是表面薄膜领域研究重点,而物理气相沉积中等离子体作为直接影响薄膜性能的关键因素,其参数的表征对优化沉积工艺和提高薄膜性能具有重要指导意义。概述了常用物理气相沉积方法及其发展,包括电弧离子镀、磁控溅射和电弧磁控复合技术的原理及发展历程。归纳了目前生产中常用的等离子体参数表征方法——Langmuir探针法、汤姆逊散射法、微波干涉法和发射光谱法,阐明了这些表征方法诊断等离子体参数的原理,分析了不同表征方法的优缺点和存在的主要问题,并对常用物理气相沉积中等离子体参数表征相关研究的发展和现状作了综合论述和总结,分别整理了电弧离子镀和磁控溅射中等离子体参数诊断的发展历程和近期研究。两种物理气相沉积方法最常用的等离子体参数表征方法都是Langmuir探针法和发射光谱法,早期的研究侧重于探索等离子体瞬态参数和薄膜结构性能的关系。随着现代技术的进步,早期诊断方法不断与新技术融合,研究方向也逐渐偏向于研究等离子体参数的时间变化和优化薄膜工艺、性能评价方法。最后分析了当前物理气相沉积中等离子体参数表征存在的问题和不足,展望了等离子体参数未来的研究趋势。

关键词：物理气相沉积薄膜等离子体参数电弧离子镀磁控溅射发射光谱法 Langmuir探针

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冷喷涂IN718涂层组织及性能研究

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表面技术 2022年第10期51卷 361-369页

作者：王皓杰武三栓张科杰孙文黄仁忠余敏谢迎春西南交通大学材料科学与工程学院成都610063 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510650 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510650 中国航发南方工业有限公司湖南株洲412002

目的针对Ti6Al4V耐磨性能较差的问题,利用高压冷喷涂技术在Ti6Al4V基体表面以不同的工艺参数制备了IN718涂层,为在Ti6Al4V基体表面制备高性能IN718涂层提供基础理论依据。方法采用光学显微镜和扫描电子显微镜对涂层组织、断口形貌进行... 详细信息

目的针对Ti6Al4V耐磨性能较差的问题,利用高压冷喷涂技术在Ti6Al4V基体表面以不同的工艺参数制备了IN718涂层,为在Ti6Al4V基体表面制备高性能IN718涂层提供基础理论依据。方法采用光学显微镜和扫描电子显微镜对涂层组织、断口形貌进行观察分析,以便更好地了解不同的工艺参数和工作气体类型(He/N_(2))对IN718涂层组织形貌、力学性能和摩擦磨损性能的影响。结果以N_(2)为推进气体制备的IN718涂层,其结合强度为115 MPa,硬度为557HV0.3,孔隙率约为0.24%,涂层磨损率为5.34×10^(–4) mm^(3)/(N·m);以He为推进气体制备的IN718涂层,其结合强度可高达256 MPa,是以N_(2)为推进气体制备涂层的2倍多,硬度为602HV0.3,明显高于以N_(2)为推进气体制备的涂层,涂层孔隙率和缺陷明显减少,孔隙率测试结果约为0.1%,涂层更加耐磨,磨损率为3.51×10^(–4) mm^(3)/(N·m)。结论相较于以N_(2)为推进气体制备的IN718涂层,以He为工作气体制备的IN718涂层的组织更致密、涂层孔隙率更小,硬度和结合强度更高,耐磨性能更好,所以采用He可以制备出性能更加优异的IN718涂层。

关键词：冷喷涂工作气体 IN718涂层组织结构力学性能

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