热障涂层的形貌和相结构特征

热障涂层的形貌和相结构特征

一、一种热障涂层的形貌和相结构特征研究(论文文献综述)

解曦宇[1](2021)在《多相非均质材料微观结构表征与重建方法探究》文中研究表明材料微观结构表征与重建(Microstructure Characterization and Reconstruction,MCR)可用于建立加工-结构-属性(Processing-Structure-Property,PSP)关系,是计算材料学与材料设计的研究重点。多相非均质材料广泛应用于航空、电气、地质、医学等领域中,利用MCR方法能够获得该材料的大量统计等效模型,为构建材料的PSP关系提供有效途径。航空发动机铝硅-聚苯酯(AlSi-PHB)封严涂层是一种典型的多相非均质材料,涂层中基体AlSi的体积分数为51.5%~52.5%,PHB和孔隙的总体积分数为47.5%~48.5%,孔隙率为1%~7%,PHB和孔隙随机分布在AlSi基体上。涂层组成相尺寸变化范围大、各相形貌不规则且边界粗糙、分布具有随机性,同时包含独特的蜂窝网状结构,其微观结构表征与重建具有一定难度。本文针对AlSi-PHB封严涂层开展随机场、纹理合成、物理描述符三种表征与重建方法的研究,改进随机场方法重建图像自相关参数误差较大的不足,解决纹理合成方法无法准确控制重建图像成分的问题,并通过结合物理描述符方法与纹理合成方法提出了一种MCR新方法,最后利用两点相关函数与两点聚类相关函数对上述不同方法得到的重建模型进行表征与评价。主要研究结果如下:(1)针对随机场方法使用阈值分割将连续型随机介质转换为离散型随机介质,导致重建图像的自相关参数与实际参数存在误差的问题,通过对自相关参数a与b进行迭代优化,重建出参数准确、微观结构一致性高的多相非均质模型。分别利用改进前后随机场方法,在相同自相关参数a与b的条件下进行表征与重建,与原始图像相比结果表明,改进前方法重建图像的a与b相对误差分别为39.0%、40.1%,改进后相对误差分别降低至8.6%、0.0%,证明了改进后随机场方法重建多相非均质模型的有效性。(2)针对纹理合成方法无法控制重建图像各相成分的问题,利用轮廓识别算法搜索各相边缘并调控像素来实现成分控制与迭代优化,提出了一种成分可控的纹理合成方法。研究表明,与原始图像相比,优化前方法重建图像中AlSi相成分误差为3.2%,PHB相为8.2%,孔隙为5.0%,优化后各相误差均减小至0.01%以内,表明本文提出的纹理合成方法可实现多相非均质材料成分的准确重建。(3)针对物理描述符方法难以重建高含量、具有不规则形貌的微观结构的局限性,将其与优化后的纹理合成方法相结合,提出了适用于多相非均质AlSi-PHB封严涂层的MCR新方法。利用物理描述符方法重建材料中含量较低、几何结构较为规则的孔隙,利用优化后纹理合成方法重建含量较高、形貌复杂的PHB相,组合后得到最终重建图像。该方法兼具了物理描述符和纹理合成两种MCR方法的优势,可在物理意义参数化的基础上重建多相非均质材料。(4)利用两点相关函数与两点聚类相关函数对MCR结果进行评价。首先评价每种方法重建结果的一致性,对于孔隙相的重建,物理描述符结合纹理合成方法与随机场方法较优,对于PHB相,随机场方法较优但难以重建其聚集特性。其次,对重建结果中不同相的尺寸、分布均匀性及周期性进行参数化评价。研究表明,纹理合成方法可准确描述PHB相的聚集分布,组合的新方法对于孔隙相的描述整体优于随机场方法。随机场方法对于重建对象的成分控制较为简单,适用于研究涂层各相含量与整体性能的关系。纹理合成方法针对PHB相的复杂网状结构建模较优,适用于研究PHB相对涂层性质性能的影响。物理描述符结合纹理合成方法更适用于构建孔隙尺寸、数量等结构特征与涂层性能的关系。

于越[2](2021)在《新型高熵陶瓷热障涂层设计及性能研究》文中提出随着我国燃气轮机进一步的发展,朝着更高的热效率和推重比迈进,燃烧室表面温度持续提高。为了保持合金基体在高温下的机械性能,需要加上一层热障涂层(Thermal barrier coating,TBC)。传统的 TBC 材料如 YSZ 和 La2Zr2O7 已经不能满足越来越高的温度需求,急需开发新的TBC材料。近年来,高熵材料表现出许多出色的热物理性能,例如热导率低,优良的热稳定性能,已开发出众多的材料体系,高熵材料逐渐成为研究热点。为了获得热导率更低以及抗热震性能优良的TBC,选择合适的单组分材料,结合离子半径、缺陷形成因素进行元素选择,通过固相合成法合成了La2(Ce0.2Hf0.2Zr0.2Ti0.2Sn0.2)2O7高熵陶瓷,呈烧绿石晶体结构特征,形貌为多孔隙,较为均匀,孔隙率P=24.7%。差示扫描量热法(DSC)曲线未产生明显吸热或放热峰,表明该材料热稳定性较好。比热容数据呈抛物线状形式,测得1000℃时的热导率仅为0.54 W-m-1·K-1。为了检验这种新材料在高温下能否长期使用,进行了静态氧化和钙镁铝硅酸盐(CMAS)腐蚀实验。在1100℃下保温100h静态氧化数据表明,X射线衍射(XRD)显示各主峰强与烧绿石结构对应,有趣的是杂相的消失和各主峰强发生改变,通过分析可能是由于高熵无序的晶体结构造成较粗糙的布拉格衍射面,以及不同的原子半径对X射线信号造成影响,形成不同的衍射峰强。扫描电子显微镜(SEM)表明该材料为多孔高熵陶瓷形貌,孔隙率几乎没有变化。CMAS腐蚀实验表明CMAS与材料不发生化学反应,不会渗透进入涂层破坏微观结构。采用大气等离子喷涂(APS)方法制备了厚度约为100μm的高熵陶瓷涂层。通过XRD对涂层表面进行研究分析,呈单相烧绿石结构特征,无杂相。SEM表明形成了典型的喷涂态表面形貌,涂层硬度数据表明具有较高的机械性能。热循环实验前后XRD图谱表明该过程未发生相变,对剥落后的粘结层XRD分析表明该过程未形成如Al2O3的热生长氧化物(TGO),说明所制备涂层氧不透过。100h静态氧化实验表明,该过程不发生相变和分解,但形成了类似结晶态的小晶粒,组织结构变得松散,导致涂层剥离。为了探索激光熔覆制备高熵陶瓷涂层的可行性,使用Fluent软件对熔覆过程不同扫描速度、不同功率下的温度场进行数值模拟。模拟结果表明在激光功率700W,扫描速度1.8cm/s,激光半径0.5mm工艺下进行熔覆较为合理,开展实验验证表明高熵陶瓷均匀的熔覆在了基体上,存在不足的是基体受到了一定损伤。

付正一[3](2021)在《探究小原子C、N的加入对高熵合金性能的影响》文中提出海洋运输在国际贸易总运量中占比超过2/3。海洋资源开发战略的提出进一步扩大了海洋服役设备的需求。在海洋的高湿、高盐环境下,关键摩擦副零部件受到电化学和摩擦的双重作用,加速了零部件的损伤失效,致使其服役寿命大幅缩减。因此,研究海洋苛刻环境下具有耐腐蚀、耐磨损的零部件表面防护材料成为重中之重。本论文利用高熵合金四大效应和非金属小原子改性机理,通过磁控溅射的方式在Ar气保护下分别沉积了C、N改性的VAlTiCrSi和VAlTiMoSi涂层。研究了具有不同C、N含量涂层的微观结构及其在人工海水环境的摩擦磨蚀性能,并通过对不同涂层化学成分、显微结构、纳米硬度和弹性模量的测试分析,阐明了涂层具有良好摩擦磨蚀性能的内在本质。随后通过对摩擦试验后的磨痕进行更深入地分析表征,分析了不同C、N含量涂层的摩擦学机理。最后通过对材料进行700℃热处理,弄清了高熵合金涂层热处理后微观结构变化规律、摩擦磨蚀和电化学性能特征。基于C、N原子尺寸小,便于用于调控物质微观结构,且碳化物具有较好的摩擦性能,氮化物能够显着提升材料的力学性能,制备出了VAlTiCrSi、VAlTiCrSiCx(x=1000w,2500 w)和VAlTiCrSi N涂层。通过调控镀膜功率调整涂层中C、N原子的百分比含量,研究了不同C、N含量高熵合金涂层的显微结构、硬度、弹性模量及摩擦学性能。结果表明,VAlTiCrSi和VAlTiCrSiCx涂层都为非晶结构,VAlTiCrSiCx涂层呈柱状生长,碳的引入使得涂层表面变得光滑和致密,VAlTiCrSi N涂层磨损率和摩擦系数相对较高,通过摩擦、电化学进一步研究了C、N调控涂层磨损、电化学机理。为探究C、N原子影响高熵合金涂层微观结构是否具有一致性,制备出了VAlTiMoSi、VAlTiMoSiCx(x=1000 w,2500 w)和VAlTiMoSi N涂层,通过调控镀膜功率调整涂层中C、N原子的百分比含量,研究了不同C、N含量高熵合金涂层的显微结构、硬度、弹性模量及摩擦学性能。结果表明,VAlTiMoSi、VAlTiMoSiCx和VAlTiMoSi N涂层均为柱状生长,VAlTiMoSi N涂层为FCC结构。通过在3.5 wt%NaCl溶液环境中的电化学测试研究了涂层的耐腐蚀机理。热处理常用于提升材料的性能,对制备的不同涂层进行热处理,探究了退火处理对涂层微观结构、电化学、摩擦磨蚀的影响。结果表明,涂层经过退火后,柱状结构变得不明显甚至消失,涂层变得更加致密。热处理为涂层的晶体结构转变提供了能量,通过纵横向比较两种体系涂层研究了热处理后涂层的摩擦和腐蚀机理。

胡国顺[4](2020)在《汽车铝合金制动件微弧氧化层处理工艺及性能研究》文中研究指明新一代绿色节能电动汽车采用铝合金制动件,用以解决驻车状态下制动件间的锈死或粘连现象。但铝合金制动件硬度低,耐磨性和耐蚀性差,耐高温性能及耐热冲击性能薄弱。为了提高其使用寿命和服役安全性,本文利用微弧氧化(MAO)技术在A356材料表面成功制备了MAO层,并对MAO层的抗热震性能及其与合成闸片材料的摩擦匹配性进行了研究,并取得了以下主要研究成果。以A356铝合金作为基体,试验电解液配方和电参数为优化因素,以MAO层厚度、表面粗糙度、截面显微硬度综合状况作为优化目标,试验采用正交试验法,研究了试验优化因素与优化目标的关系,试验找到了较优的电解液配方和电参数。通过热震试验的方法,以MAO层裂纹与剥落作为热震性能的评判标准,研究了MAO层在不同热震温度区间、不同厚度的MAO层、不同热震循环次数下的热震性能。结果表明,MAO层具有良好的抗热震性能,在30℃~300℃热循环条件下,60μm厚的MAO层循环1000次无微观剥落。基于缩比摩擦试验,研究了干燥工况下MAO层与合成闸片材料的摩擦匹配性。结果表明,MAO层可以起到保护基体,缓和基体温升,稳定摩擦系数的作用。结合不同试验条件下的摩擦表面形貌,探讨了MAO层的摩擦磨损机理。本文的研究成果能够为汽车用A356铝合金制动件的服役安全提供科学的指导,并对其产业化应用产生积极的推动作用。

唐春华,李广荣,刘梅军,杨冠军,李长久[5](2020)在《等离子喷涂La2Zr2O7热障涂层高温烧结的硬化行为》文中指出热障涂层在高温服役过程中发生烧结和硬化,是引发涂层开裂和剥离失效的主要因素,因此掌握涂层烧结规律是进行涂层设计制备、寿命预测和工艺优化的前提。文中采用等离子喷涂技术制备La2Zr2O7热障涂层,在1250℃条件下进行涂层高温热暴露试验,表征了涂层高温烧结过程中力学性能的变化规律,从孔隙结构的角度揭示了涂层高温烧结硬化机理。研究结果表明,喷涂态La2Zr2O7涂层为典型的层状结构,硬度为(405±20) HV0.3,高温热暴露后涂层呈现先快后慢的硬化趋势,热暴露200 h后涂层硬度提高了80%。涂层结构分析表明,涂层物相保持不变,但涂层孔隙率呈现出先快后慢的下降规律。坐标轴变换处理后发现,硬度和孔隙率均呈现以10 h为临界的双阶段特性。通过对涂层孔隙结构的高温准原位观察,发现涂层孔隙初期多点桥接超快愈合、后期以边界推进方式缓慢烧结的双阶段烧结现象,从而揭示了La2Zr2O7热障涂层分阶段硬化的烧结机理,从而为发展抗烧结高性能热障涂层提供了新的理论依据。

曹洋[6](2020)在《超音速等离子喷涂镍铬—莫来石涂层组织及性能研究》文中研究指明莫来石具有耐高温,抗氧化,高强度,热膨胀系数、热导系数较小等良好的物理和化学性能,而且莫来石原料丰富、制备简单、价格便宜。研究使用莫来石陶瓷涂层应用于工业烟气轮机叶片、转炉炼钢氧枪喷头及大量的各种炉内受热零件基材作为功能涂层,进一步提高其表面性能,更好的保护基材现实意义重大。本文采用超音速等离子喷涂工艺制备了五组不同镍铬-莫来石配比的镍铬-莫来石陶瓷复合涂层,分别对涂层性能进行测试、对微观形貌结构及物相组织进行表征,研究了不同成分配比对涂层结构和性能的影响规律。采用QM-3SP04行星式球磨机混制了五组不同镍铬-莫来石配比的复合粉末,使用DH-X2超音速等离子喷涂设备,以相同喷涂工艺参数在45钢基材表面制备了陶瓷复合涂层。分别使用DRE-Ⅲ导热系数测试仪、HT-1000型球盘式高温摩擦磨损试验机、FEG-450热场发射扫描电子显微镜、D8 ADVANCE X射线衍射仪等对涂层的硬度、孔隙率、抗热震性、热障性和摩擦磨损性能进行了测试,对涂层表面和截面的微观形貌组织进行了表征分析。涂层截面形貌以及XRD物相表明:五组涂层均表现出较为简单的相结构特征,晶体衍射峰以镍铬固溶体相和莫来石增强相为主,同时也存在部分AlNi3、AlNi4、AlNi2Si等化合物相特征峰。复合涂层的截面形貌,呈叠层堆砌的层状结构,涂层结合紧密,层间及涂层与基材结合均有冶金结合。涂层硬度结果表明:五组涂层的显微硬度值均高于基材45钢,且硬度值随莫来石增强相的增加而增大,当莫来石体积分数达到75%时,涂层显微硬度值达到最大,为339.2HV。涂层孔隙率结果表明:涂层中随着莫来石增强相的加入,孔隙率逐渐减小,当莫来石体积分数为75%时,孔隙率最小为0.9858%。五组涂层的抗热震性试验表明:随着涂层中莫来石增强相的增加,涂层抗热震性表现越来越好,当莫来石体积分数达到75%时,涂层抗热震性最好,直至35次热震试验后才出现起皮现象。涂层热导率测试结果表明:五组涂层隔热性能较好,且随莫来石含量的增加,涂层中陶瓷颗粒物增多,以及多种化合物的产生,明显阻隔热传导,故涂层热导率随之降低,当涂层中莫来石体积分数为75%时,涂层热导率达到最低为6.162W·m-1·K-1,涂层隔热性能最佳。摩擦性能测试结果与分析表明:五组涂层的磨损量随着莫来石含量的增大而减小,且涂层的摩擦系数也随着莫来石含量的增大而逐渐减小,当莫来石含量为75%时,涂层的综合高温摩擦性能最佳。磨损形貌显示,五组涂层的摩擦磨损形式主要以磨粒磨损为主、粘着磨损为辅。涂层喷涂工艺性分析表明:实际涂层中的莫来石上粉率与球磨混制复合粉末中莫来石的体积分数在一定区间呈反比。涂层表面SEM及EDS显示,随复合粉末中镍铬的增加,涂层中莫来石的体积分数随之升高,当镍铬粉末含量达到20%时,实际涂层莫来石含量最多,为75%,直到镍铬粉末含量达到22%时实际涂层中莫来石含量又下降至61%。通过综合性能测试结果与分析认为,采用超音速等离子喷涂工艺制备镍铬-莫来石复合涂层具有显着的抗热震性能和热障性能,以及较高的硬度和耐磨性,且在莫来石体积分数达到为75%时,可获得综合力学性能最佳的金属陶瓷涂层。

张盼盼[7](2019)在《激光仿生耦合改性热障涂层的组织与性能研究》文中进行了进一步梳理广泛用于航空发动机叶片上的热障涂层作为一种先进的高温防护涂层,可显着降低涡轮叶片的表面温度,大幅延长叶片的服役寿命,提高发动机的推力和效率。因此,热障涂层与高温结构材料、高效气膜冷却技术并列为先进航空发动机涡轮叶片的三大关键技术。飞机在频繁起飞、续航和降落的循环过程中,发动机叶片将承受高温高速燃气、高应力、交变载荷、外来物冲击和腐蚀介质等多种因素的交互作用,热障涂层极易出现热疲劳剥落、高温氧化、冲蚀和热腐蚀等突出问题,最终使热障涂层过早失效。其中,热疲劳剥落是热障涂层失效的最主要形式,也是大气等离子喷涂制备氧化锆基热障涂层在服役过程中的瓶颈问题。因此,改善等离子喷涂制备热障涂层的抗热疲劳性能成为提高航空发动机叶片服役寿命的首要任务。本文基于自然界生物耦合止裂和抗疲劳功能原理,面向大气等离子喷涂制备的氧化锆基热障涂层,进行了仿生耦合抗热疲劳设计,采用激光表面改性技术在热障涂层表面制备仿生耦合结构,并通过优化激光加工参数、改进后热处理工艺,有效拓展了仿生耦合热障涂层的制备技术;研究了单元体形态耦元和材料耦元对仿生耦合热障涂层性能的影响规律,揭示了激光仿生耦合热障涂层抗热疲劳、抗冲蚀、抗热腐蚀性能的作用机理;在此基础上,采用激光合金化技术进一步强化单元体,显着改善了仿生耦合热障涂层的抗热震性能。主要研究结果如下:(1)形态耦元对仿生耦合热障涂层的性能有显着影响。点状仿生耦合热障涂层的结合强度和抗热震性能最佳,网格状仿生耦合热障涂层的隔热性能和抗固体颗粒冲蚀性能最优。优化单元体间距可进一步提高抗热震性能,单元体间距为3 mm时仿生涂层的抗热震性能更优,其热循环寿命是常规涂层的2.5倍。仿生单元体内微观柱状晶结构和宏观网状裂纹,使得涂层具有较高的应变容限能力,能够释放冷热循环过程中的热应力,降低了裂纹扩展驱动力,从而增强了仿生耦合涂层的热裂纹扩展抗力,提高了涂层的抗热震性能。(2)基于不同的陶瓷层母材,制备获得的仿生耦合热障涂层的性能提高比不同。相同陶瓷层母材下,仿生耦合热障涂层的结合强度、抗热震和抗热腐蚀性能均显着优于常规涂层。通过激光仿生耦合改性,结合强度提高比为CYSZ涂层(16%)>7YSZ涂层(11%),隔热性能降低比为CYSZ涂层(15%)>7YSZ涂层(12%),抗热震性能提高比为7YSZ涂层(150%)>CYSZ涂层(26%),抗热腐蚀性能提高比为CYSZ涂层(13.8%)>7YSZ涂层(8.5%)。(3)利用激光合金化技术制备的组织和材料均不同于陶瓷层母材的仿生单元体,可进一步提升仿生耦合涂层的抗热震效果。含有不同质量分数TiAl3的仿生耦合热障涂层的抗热震性能均显着优于常规涂层,抗热震性能排序依次为10%TiAl3>15%TiAl3>5%TiAl3>20%TiAl3>25%TiAl3。其中,含有10%TiAl3的仿生耦合热障涂层的抗热震性能是常规涂层的3.1倍。在热震试验后期,仿生单元体中的TiAl3在高温下发生氧化反应,实现了裂纹的自愈合,延缓了垂直裂纹与水平裂纹的联接,推迟了涂层的剥落,从而导致抗热震性能进一步提高。(4)仿生耦合热障涂层的冲蚀失效过程主要经历了两个阶段:在冲蚀过程早期,具有孔隙结构的未改性区更易受到冲刷,导致涂层单个扁平粒子的断裂和破碎;在冲蚀过程后期,结构致密且高硬度的仿生单元体逐渐凸出,明显抵御了固体颗粒的冲蚀。仿生耦合热障涂层的冲蚀失效机制是脆性和部分塑性冲蚀。(5)熔盐和氧化锆稳定剂(Y2O3和CeO2)之间的热腐蚀反应,在7YSZ涂层表面形成了YVO4,在CYSZ涂层表面生成了YVO4和CeVO4热腐蚀产物并发生了CeO2的矿化。稳定剂的消耗导致t-ZrO2向有害相m-ZrO2转变。最终,由相变和热腐蚀产物产生的应力以及粘结层的氧化导致7YSZ和CYSZ涂层失效。而仿生单元体的致密结构和更低的表面粗糙度是仿生耦合热障涂层抗热腐蚀性能提高的主要原因。

康军卫,程玉贤[8](2018)在《航空发动机涡轮叶片缩孔问题及控制研究》文中研究指明热障涂层广泛应用于航空发动机涡轮叶片以提高其服役寿命和可靠性,但在热障涂层涂敷过程中涂层不可避免地沉积在气膜孔内表面,导致气膜孔孔径减小,影响涡轮叶片气膜冷却降温效果。考查了预先放大气膜孔孔径,涂敷涂层后打孔,涂敷涂层后对气膜孔进行后续加工等方法对气膜孔径大小的影响,并研究解决热障涂层导致的缩孔问题的控制措施。

王春杰,张爱华,王月[9](2018)在《Sm2(Zr0.7Ce0.3)2O7纳米热障涂层材料的制备及其热物性能研究》文中研究表明Sm2(Zr0.7Ce0.3)2O7是一种三元稀土氧化物材料,具有耐腐蚀性能好、熔点高、热导率低、热稳定性良好等优点,在热障涂层领域有着潜在的应用前景.以Sm2O3,ZrOCl2·8H2O和Ce(NO3)3·6H2O为原材料,通过水热合成法制备了Sm2(Zr0.7Ce0.3)2O7是纳米材料,并与同样方法制备的Sm2Zr2O7的相关性能进行了对比.通过TG-DSC、XRD、Raman、SEM等测试手段对材料的热行为、相结构、晶粒尺寸和形貌等参数进行了表征.结果表明:Sm2(Zr0.7Ce0.3)2O7纳米材料在高温热处理后为烧绿石结构,初始样品的晶粒尺寸为5.43 nm,比表面积为103.11 m2g-1.同时对热导率、热膨胀系数等热物性能进行了研究,其热导率为1.04 W m-1K-1,热膨胀系数为10.86×10-6K-1,这些性能均满足热障涂层的标准.与Sm2Zr2O7相比,Sm2(Zr0.7Ce0.3)2O7具有更优异的性能,是一种具有广泛应用前景的纳米热障涂层材料.

孙忠祥[10](2017)在《Ca/Si变化的CMAS腐蚀作用下EB-PVD热障涂层微结构演变规律》文中研究说明随着涡轮发动机推重比的提高,其工作温度不断提升。热障涂层(TBCs)由于能显着提高航空发动机的工作温度从而提高其工作效率,因此被广泛应用于航空发动机的热端部件。熔融的钙镁铝硅(CMAS)很容易沿着陶瓷层的孔隙向基底方向渗透,发生复杂的相互作用,导致TBCs剥落失效。CMAS的组分复杂多变,其与TBCs中YSZ发生相互作用后的微结构特征也多种多样,而其中起主要作用的是Ca和Si。然而,目前人们在CMAS中Ca/Si变化对YSZ TBCs微结构演变方面的认识还非常有限。基于此,本文以采用电子束物理气相沉积(EB-PVD)法在氧化铝(Al2O3)基底上沉积的,主要成分为氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)TBCs为研究对象,通过运用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等表征手段,对比研究了三种代表性组分其对应Ca/Si比值分别为0.33,0.73,1.78的CMAS高温腐蚀对TBCs微结构的影响。主要研究结果如下:当Ca/Si的比值为0.33时,在陶瓷层表面YSZ和CMAS发生化学反应,形成ZrSiO4。陶瓷层上层“羽毛状”柱状晶结构变成了颗粒状结构。在颗粒之间的间隙充满了非晶态的CMAS。陶瓷层下层柱状晶结构仍然存在,但“羽毛状”柱状晶结构退化,同时柱状晶上有一些腐蚀坑。柱状晶间隙充满了非晶态的CMAS。陶瓷层上层和下层除了t-ZrO2外,也都还有ZrSiO4新相出现。当Ca/Si的比值为0.73时,陶瓷层上部柱状晶结构退化,径向尺寸减小,部分柱状晶断裂,柱状晶间隙内充满了非晶态的CMAS。陶瓷层下部柱状晶“羽毛状”结构退化,柱状晶上有大量的腐蚀坑。柱状晶之间充满了非晶态的CMAS。整个陶瓷层中除了t-ZrO2外,在陶瓷层和氧化铝基底界面处还有钙长石(CaAl2Si2O8)和尖晶石(MgAl2O4)形成,并且在钙长石和尖晶石附近出现裂纹,有可能是制备TEM制备时所致,但至少可以说明这些物质的形成容易导致裂纹萌生。当Ca/Si比值为1.78时,整个陶瓷层柱状晶结构完全消失,YSZ溶解再沉淀析出等轴晶,这些颗粒仍为t-ZrO2。另外颗粒间充满了填充物,有些填充物为非晶态的CMAS,有些为镁铝尖晶石(MgAl2O4)。通过对比分析不同Ca/Si的比值下的CMAS腐蚀特征,总结了YSZ热障涂层在Ca/Si变化的CMAS腐蚀作用下的微结构演变规律:随着CMAS中Ca/Si的比值增加,CMAS对YSZ热障涂层的破坏性更强,t-ZrO2更容易发生相变转化成m-ZrO2。

二、一种热障涂层的形貌和相结构特征研究(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、一种热障涂层的形貌和相结构特征研究(论文提纲范文)

(1)多相非均质材料微观结构表征与重建方法探究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 MCR方法简介
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 MCR方法国内外研究现状
        1.3.2 MCR应用现状
        1.3.3 非均质材料MCR研究现状
    1.4 MCR重建结果评价方法
    1.5 论文主要研究内容
2 研究样本
    2.1 样本材料
    2.2 样本图像
        2.2.1 试样制备
        2.2.2 显微观测
        2.2.3 样本图像筛选
3 基于随机场方法的微观结构表征与重建
    3.1 随机场原理
        3.1.1 随机介质理论
        3.1.2 随机多相介质重建
    3.2 随机场方法改进
        3.2.1 方法误差来源
        3.2.2 方法改进过程
    3.3 样本图像表征与重建结果
        3.3.1 表征与重建参数
        3.3.2 重建结果
4 基于纹理合成方法的微观结构表征与重建
    4.1 纹理合成原理
        4.1.1 纹理合成模型
        4.1.2 邻域
        4.1.3 多分辨率合成
    4.2 纹理合成方法
        4.2.1 纹理合成方法步骤
        4.2.2 纹理合成算法优化
    4.3 样本图像纹理合成重建结果
        4.3.1 参数选择
        4.3.2 重建结果
5 基于物理描述符方法的微观结构表征与重建
    5.1 物理描述符原理
        5.1.1 物理描述符分类
        5.1.2 物理描述符筛选与降维
    5.2 物理描述符重建方法
        5.2.1 针对二值图像的重建
        5.2.2 针对三相材料的重建
    5.3 样本图像物理描述符重建结果
        5.3.1 参数选择
        5.3.2 重建结果
6 表征与重建结果评价
    6.1 相关函数
        6.1.1 两点相关函数
        6.1.2 两点聚类相关函数
        6.1.3 相关函数物理意义
    6.2 相关函数表征结果
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢

(2)新型高熵陶瓷热障涂层设计及性能研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 热障涂层(TBC)
    1.3 热障涂层材料体系
    1.4 高熵陶瓷研究进展
        1.4.1 高熵陶瓷的概念
        1.4.2 高熵效应
        1.4.3 高熵陶瓷材料体系
        1.4.4 高熵陶瓷的应用
    1.5 热障涂层制备技术
    1.6 激光熔覆涂层数值模拟
    1.7 热障涂层失效研究进展
    1.8 本文研究目的与主要内容
第2章 实验方法与性能表征
    2.1 实验材料与设备
        2.1.1 实验材料
        2.1.2 实验设备
    2.2 实验流程
        2.2.1 样品合成
        2.2.2 涂层制备
        2.2.3 激光熔覆
    2.3 微观结构表征
    2.4 性能测试
        2.4.1 差示扫描量热法(DSC)与比热容
        2.4.2 硬度与机械性能
        2.4.3 热循环测试
        2.4.4 CMAS腐蚀
第3章 La_2(Ce_(0.2)Hf_(0.2)Zr_(0.2)Ti_(0.2)Sn_(0.2))_2O_7高熵陶瓷材料性能研究
    3.1 元素选择
    3.2 陶瓷粉体及陶瓷片制备
    3.3 结构及形貌分析
        3.3.1 粉体相结构及形貌分析
        3.3.2 陶瓷片相结构及形貌分析
    3.4 热物理性能分析
        3.4.1 DSC和比热容分析
        3.4.2 热导率分析
    3.5 本章小结
第4章 静态氧化及抗CMAS腐蚀实验
    4.1 静态氧化实验
        4.1.1 静态氧化实验过程
        4.1.2 相结构及形貌分析
    4.2 抗CMAS腐蚀实验
        4.2.1 抗CMAS腐蚀实验过程
        4.2.2 相结构及形貌分析
    4.3 本章小结
第5章 等离子喷涂高熵陶瓷涂层及性能研究
    5.1 涂层制备
    5.2 涂层相结构分析
    5.3 涂层形貌分析
    5.4 涂层力学性能分析
    5.5 热循环实验
        5.5.1 热循环后相结构分析
        5.5.2 热循环后形貌及EDS分析
    5.6 涂层静态氧化实验
    5.7 本章小结
第6章 激光熔覆高熵陶瓷涂层温度场数值模拟
    6.1 温度场模拟理论
        6.1.1 模型假设
        6.1.2 控制方程介绍
    6.2 热源模型
    6.3 温度场数值模拟过程
    6.4 模拟结果分析
    6.5 本章小结
第7章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢

(3)探究小原子C、N的加入对高熵合金性能的影响(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 高熵合金定义及特征
    1.3 高熵合金腐蚀磨蚀性能研究
        1.3.1 高熵块体合金
        1.3.2 高熵合金涂层
        1.3.3 高熵合金热处理
    1.4 选题依据及研究内容
        1.4.1 选题依据
        1.4.2 研究内容
2 C、N调控VAlTiCrSi涂层结构及性能研究
    2.1 引言
    2.2 涂层的制备方法及表征方式
        2.2.1 涂层的制备方法
        2.2.2 涂层的测试表征
        2.2.3 涂层电化学测试
        2.2.4 涂层磨蚀测试
    2.3 涂层微观结构的分析
    2.4 涂层力学性能
    2.5 涂层摩擦性能
    2.6 涂层的电化学性能
    2.7 本章小结
3 C、N调控VAlTiMoSi涂层结构及性能研究
    3.1 引言
    3.2 涂层微观结构的分析
    3.3 涂层力学性能
    3.4 涂层摩擦性能
    3.5 涂层电化学性能
    3.6 本章小结
4.热处理对涂层结构及性能的影响
    4.1 引言
    4.2 热处理过程及表征
    4.3 C调控VAlTiCrSi涂层
        4.3.1 涂层微观结构的分析
        4.3.2 热处理涂层力学性能
        4.3.3 热处理涂层摩擦性能
    4.4 C调控VAlTiMoSi涂层
        4.4.1 涂层微观分析
        4.4.2 涂层力学性能
        4.4.3 涂层摩擦性能
    4.5 本章小结
5.结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间研究成果

(4)汽车铝合金制动件微弧氧化层处理工艺及性能研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 选题背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 MAO技术的研究
        1.2.2 MAO处理工艺研究
        1.2.3 MAO层热震性能研究
        1.2.4 缩比试验的研究
        1.2.5 MAO 层摩擦磨损性能研究
    1.3 本文研究的主要内容及技术路线
2 铸造铝合金MAO成膜工艺研究
    2.1 试验材料和试验方法
        2.1.1 试验材料
        2.1.2 MAO处理方法
        2.1.3 MAO层性能测试方法
    2.2 工艺参数的选择
        2.2.1 电解液体系的选择
        2.2.2 供电参数的选择
    2.3 优选工艺参数下的MAO层特征研究
        2.3.1 MAO层膜厚随时间的变化特征
        2.3.2 MAO层表面形貌特征
        2.3.3 MAO层相结构特征
        2.3.4 MAO层截面形貌特征
    2.4 本章小结
3 MAO层热震性能研究
    3.1 有限元温度场模拟分析
        3.1.1 汽车的基本参数及制动工况
        3.1.2 模型建立与网格划分
        3.1.3 模拟计算材料参数
        3.1.4 温度场模拟计算结果分析
    3.2 试验设备与试验材料
    3.3 MAO层在不同温度区间范围内的热震性能研究
    3.4 不同厚度的MAO层热震性能研究
    3.5 不同热震循环次数下MAO层热震性能研究
    3.6 MAO层热震损伤演变
    3.7 本章小结
4 铝合金制动件MAO层与合成闸片的摩擦匹配性研究
    4.1 摩擦试验设备和试验材料
    4.2 缩比试验设计
        4.2.1 缩比试验的模拟准则
        4.2.2 缩比试验参数的确定
        4.2.3 缩比试样的设计
        4.2.4 缩比试样的制备
    4.3 试验过程及性能测试
    4.4 干燥工况下摩擦匹配性研究
        4.4.1 不同转速下的摩擦磨损性能分析
        4.4.2 不同载荷下的摩擦磨损性能分析
        4.4.3 不同闸片材料下的摩擦磨损性能分析
    4.5 摩擦表面形貌观察及摩擦机理讨论
    4.6 本章小结
5 结论
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集

(5)等离子喷涂La2Zr2O7热障涂层高温烧结的硬化行为(论文提纲范文)

0 引言
1 试验
    1.1 涂层的制备与处理
    1.2 结构与性能表征
2 结果与讨论
    2.1 喷涂态涂层形貌
    2.2 高温烧结引起的涂层硬度变化
    2.3 涂层的物相分析
    2.4 高温烧结过程中涂层的显微组织变化
3 展望
4 结论

(6)超音速等离子喷涂镍铬—莫来石涂层组织及性能研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 热喷涂技术
        1.2.1 热喷涂技术的发展
        1.2.2 超音速等离子喷涂技术
        1.2.3 超音速等离子喷涂原理
        1.2.4 超音速等离子喷涂的应用
    1.3 热喷涂材料
        1.3.1 金属基材料
        1.3.2 陶瓷材料
        1.3.3 金属基陶瓷复合材料
    1.4 镍铬-莫来石金属陶瓷涂层的研究
        1.4.1 研究目标
        1.4.2 研究内容
第2章 试验方法
    2.1 实验技术路线
    2.2 试验材料
        2.2.1 基材材料
        2.2.2 喷涂粉末材料
    2.3 试验设备及工艺
        2.3.1 试验设备
        2.3.2 超音速等离子喷涂工艺
    2.4 试样及性能测试
        2.4.1 试样制备
        2.4.2 涂层结构形貌及物相分析
        2.4.3 涂层硬度测试
        2.4.4 涂层孔隙率测定
        2.4.5 涂层抗热震性能测定
        2.4.6 涂层热障性能测试
        2.4.7 涂层高温摩擦磨损性能测试
第3章 镍铬-莫来石涂层微观组织分析
    3.1 涂层的微观组织
        3.1.1 涂层表面形貌
        3.1.2 涂层截面形貌分析
        3.1.3 涂层物相分析
    3.2 涂层的性能
        3.2.1 涂层硬度结果分析
        3.2.2 涂层孔隙率测定分析
    3.3 本章小结
第4章 镍铬-莫来石涂层的抗热震及热障性能分析
    4.1 涂层抗热震性能结果及分析
        4.1.1 抗热震性能概述
        4.1.2 试验方法
        4.1.3 实验结果及分析
    4.2 涂层热障性能结果及分析
        4.2.1 热障性能概述
        4.2.2 瞬态平面热源法
        4.2.3 实验结果及分析
    4.3 本章小结
第5章 镍铬-莫来石涂层的高温摩擦磨损性能分析
    5.1 基材和涂层磨损量分析
        5.1.1 基材和涂层磨损量结果分析
        5.1.2 涂层成分配比对涂层磨损量的影响
    5.2 基材和涂层摩擦系数分析
    5.3 基材和涂层摩擦形貌分析
    5.5 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录

(7)激光仿生耦合改性热障涂层的组织与性能研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 热障涂层的研究现状
        1.2.1 热障涂层的结构体系
        1.2.2 热障涂层的材料体系
        1.2.3 热障涂层的制备技术
        1.2.4 热障涂层的失效形式
        1.2.5 改善热障涂层性能的方法与手段
    1.3 生物耦合止裂原理及其仿生抗疲劳设计
        1.3.1 生物耦合止裂功能原理
        1.3.2 多元耦合仿生
        1.3.3 仿生耦合抗热疲劳设计
    1.4 激光仿生耦合改性技术
    1.5 本文的主要研究内容
第二章 试验材料与研究方法
    2.1 热障涂层仿生结构设计
    2.2 试验材料
        2.2.1 基体材料
        2.2.2 涂层材料
    2.3 热障涂层制备方法
        2.3.1 基体预处理
        2.3.2 粘结层制备
        2.3.3 陶瓷层制备
    2.4 激光仿生耦合改性热障涂层的制备
        2.4.1 激光加工制备系统
        2.4.2 制备的部分激光仿生耦合改性热障涂层
    2.5 涂层组织与性能表征
        2.5.1 显微组织、表面形貌与粗糙度测量
        2.5.2 显微硬度测量
        2.5.3 物相分析
        2.5.4 残余应力测量
        2.5.5 结合强度测试
        2.5.6 隔热性能测试
        2.5.7 热震性能测试
        2.5.8 抗固体颗粒冲蚀性能测试
        2.5.9 抗热腐蚀性能测试
第三章 仿生耦合热障涂层的工艺参数优化及后热处理
    3.1 引言
    3.2 激光加工工艺参数优化及分析
        3.2.1 正交试验设计方案
        3.2.2 正交试验结果与分析
        3.2.3 试验因素对单元体宽度及深度的影响规律及分析
        3.2.4 激光加工参数的选择
    3.3 仿生耦合热障涂层的后热处理
        3.3.1 仿生耦合热障涂层的宏观残余应力
        3.3.2 仿生耦合热障涂层的整体去应力退火
        3.3.3 去应力退火对仿生耦合热障涂层残余应力的影响
    3.4 本章小节
第四章 单元体形态对仿生耦合热障涂层的组织与性能影响
    4.1 引言
    4.2 仿生耦合单元体的微观组织与形貌
        4.2.1 表面形貌
        4.2.2 显微组织
        4.2.3 相结构
        4.2.4 显微硬度
    4.3 单元体形状对仿生耦合热障涂层性能的影响
        4.3.1 不同形状仿生单元体的表面形貌与显微组织
        4.3.2 不同单元体形状仿生耦合热障涂层的结合强度
        4.3.3 不同单元体形状仿生耦合热障涂层的隔热性能
        4.3.4 不同单元体形状仿生耦合热障涂层的抗热震性能
        4.3.5 不同单元体形状仿生耦合热障涂层的抗固体颗粒冲蚀性能
    4.4 单元体间距对仿生耦合热障涂层性能的影响规律研究
        4.4.1 不同单元体间距仿生耦合热障涂层的隔热性能
        4.4.2 不同单元体间距仿生耦合热障涂层的抗热震性能
    4.5 本章小节
第五章 陶瓷层母材对仿生耦合热障涂层的组织与性能影响
    5.1 引言
    5.2 陶瓷层材料及其影响规律
        5.2.1 不同陶瓷层母体材料的显微组织
        5.2.2 陶瓷层母体材料对单元体表面形貌与显微组织的影响
    5.3 陶瓷层材料对仿生耦合热障涂层性能的影响
        5.3.1 对仿生耦合热障涂层结合强度的影响及分析
        5.3.2 对仿生耦合热障涂层隔热性能的影响及分析
        5.3.3 对仿生耦合热障涂层抗热震性能的影响及分析
        5.3.4 对仿生耦合热障涂层抗热腐蚀性能的影响及分析
    5.4 本章小节
第六章 单元体材料对仿生耦合热障涂层的组织与性能影响
    6.1 引言
    6.2 不同Ti Al3含量仿生单元体的微观组织与形貌
        6.2.1 表面形貌
        6.2.2 显微组织
        6.2.3 相结构分析
    6.3 单元体材料对仿生耦合热障涂层抗热震性能的影响
    6.4 本章小节
第七章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 创新点
    7.3 展望
参考文献
作者简介及在学期间所取得的科研成果
致谢

(8)航空发动机涡轮叶片缩孔问题及控制研究(论文提纲范文)

1 实验
2 结果与讨论
    2.1 沉积态热障涂层结构
    2.2 预先放大气膜孔孔径
    2.3 涂敷涂层后对气膜孔进行后续加工
    2.4 涂敷涂层后打孔
3 结论

(9)Sm2(Zr0.7Ce0.3)2O7纳米热障涂层材料的制备及其热物性能研究(论文提纲范文)

0 引言
1 实验部分
    1.1 主要试剂
    1.2 Sm2 (Zr0.7Ce0.3) 2O7纳米材料的制备
    1.3 性能测试及仪器
2 结果与讨论
    2.1 热行为和相结构研究
    2.2 热物性能研究
3 结论

(10)Ca/Si变化的CMAS腐蚀作用下EB-PVD热障涂层微结构演变规律(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 热障涂层概述
    1.3 热障涂层的发展历程
    1.4 氧化锆基热障涂层材料的制备方法
        1.4.1 陶瓷粉末的制备方法
        1.4.2 典型热障涂层的制备方法
    1.5 热障涂层的失效研究
        1.5.1 热障涂层的失效类型
        1.5.2 热障涂层的CMAS腐蚀
        1.5.3 CMAS对热障涂层影响的研究现状
    1.6 选题依据和研究内容
第2章 Ca/Si变化的CMAS腐蚀实验和表征方法
    2.1 实验材料准备
        2.1.1 CMAS组分的选择
        2.1.2 CMAS粉末的制备过程
        2.1.3 电子束物理气相沉积制备YSZ热障涂层
        2.1.4 CMAS在热障涂层上的涂覆
    2.2 Ca/Si变化的CMAS腐蚀实验
    2.3 热障涂层腐蚀特征的表征方法
        2.3.1 样品相鉴定的X射线衍射
        2.3.2 样品相鉴定的拉曼光谱分析
        2.3.3 样品形貌观测的扫描电子显微镜
        2.3.4 样品形貌、结构分析的透射电子显微镜
    2.4 本章小结
第3章 Ca/Si变化的CMAS腐蚀作用下EB-PVD热障涂层物相的演变规律
    3.1 引言
    3.2 结果及分析
        3.2.1 测定CMAS熔点的DSC分析
        3.2.2 CMAS腐蚀作用下YSZ热障涂层的XRD分析
        3.2.3 CMAS腐蚀作用下YSZ热障涂层的Raman分析
        3.2.4 讨论
    3.3 本章小结
第4章 Ca/Si变化的CMAS腐蚀作用下EB-PVD热障涂层微结构的演变规律
    4.1 引言
    4.2 结果分析与讨论
        4.2.1 CMAS腐蚀作用下YSZ热障涂层的SEM分析
        4.2.2 CMAS腐蚀作用下YSZ热障涂层的TEM分析
        4.2.3 讨论
    4.3 本章小结
第5章 结论和展望
    5.1 工作总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
个人简介、攻读硕士学位期间发表的学术论文

四、一种热障涂层的形貌和相结构特征研究(论文参考文献)

  • [1]多相非均质材料微观结构表征与重建方法探究[D]. 解曦宇. 大连理工大学, 2021(01)
  • [2]新型高熵陶瓷热障涂层设计及性能研究[D]. 于越. 华北电力大学(北京), 2021(01)
  • [3]探究小原子C、N的加入对高熵合金性能的影响[D]. 付正一. 兰州交通大学, 2021
  • [4]汽车铝合金制动件微弧氧化层处理工艺及性能研究[D]. 胡国顺. 北京交通大学, 2020(03)
  • [5]等离子喷涂La2Zr2O7热障涂层高温烧结的硬化行为[J]. 唐春华,李广荣,刘梅军,杨冠军,李长久. 中国表面工程, 2020(02)
  • [6]超音速等离子喷涂镍铬—莫来石涂层组织及性能研究[D]. 曹洋. 兰州理工大学, 2020(12)
  • [7]激光仿生耦合改性热障涂层的组织与性能研究[D]. 张盼盼. 吉林大学, 2019(02)
  • [8]航空发动机涡轮叶片缩孔问题及控制研究[J]. 康军卫,程玉贤. 沈阳航空航天大学学报, 2018(04)
  • [9]Sm2(Zr0.7Ce0.3)2O7纳米热障涂层材料的制备及其热物性能研究[J]. 王春杰,张爱华,王月. 渤海大学学报(自然科学版), 2018(02)
  • [10]Ca/Si变化的CMAS腐蚀作用下EB-PVD热障涂层微结构演变规律[D]. 孙忠祥. 湘潭大学, 2017(02)

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热障涂层的形貌和相结构特征
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