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310S無(wú)縫管現(xiàn)貨熱障涂層(Thermal Barrier Coatings,簡(jiǎn)稱(chēng)TBCs)因其具有的隔熱功能,同時(shí)能夠發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件的服役溫度及抗高溫腐蝕性能,故與*氣膜冷卻技術(shù)、高溫結(jié)構(gòu)材料一起并稱(chēng)為*空發(fā)動(dòng)機(jī)及高壓渦輪葉片的三大關(guān)鍵技術(shù)。目前制備TBCs的技術(shù)主要包括大氣等離子噴涂技術(shù)(APS)和電子束-物相沉積技術(shù)(EB-PVD),其中APS層狀結(jié)構(gòu)熱障涂層沉積速率較高、隔熱性能,但抗熱震性能較差;而EB-PVD柱狀結(jié)構(gòu)熱障涂層具備優(yōu)異的抗熱震性能和應(yīng)變?nèi)菹?但其隔熱性能較差、沉積速率低且制備成本高。隨著空發(fā)動(dòng)機(jī)推重的不斷,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片TBCs服役綜合性能提出了更為苛刻的要求。為未來(lái)高推重空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片發(fā)展需求,一種新型TBCs制備技術(shù)及新型TBCs體系是必經(jīng)之路。近年來(lái),基于超低壓等離子噴涂而的一種結(jié)構(gòu)可控的新型TBCs制備技術(shù)—等離子噴涂-物相沉積(PS-PVD),利用該技術(shù)有望可制備出融合APS和EB-PVD兩者技術(shù)優(yōu)點(diǎn)的新型TBCs結(jié)構(gòu)體系。

無(wú)錫國(guó)勁合金*生產(chǎn)astelloyG30、G4169、astelloyC-4、NS334、N6、C-276、Incoloy800T、astelloyB-3、Inconel725、TP347、S25073、S31254、1.4529等材質(zhì)。

Csf/AZ91D復(fù)合材料高溫塑性變形機(jī)制中存在明顯的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶征;短碳纖維的加入了形核位置,*地促進(jìn)了復(fù)合材料動(dòng)態(tài)再結(jié)晶行為的發(fā)生,并細(xì)化了其動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒組織。在變形溫度約415460℃、應(yīng)變速率約10-3-10-2s-1范圍內(nèi),Csf/AZ91D復(fù)合材料能量耗散效率因子的值均大于30%,較高變形溫度和低應(yīng)變速率有利于復(fù)合材料基體合金動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的充分進(jìn)行,塑性變形后基體合金的晶粒組織且均勻,因此位于熱加圖右下側(cè)的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶區(qū)域是復(fù)合材料熱加的佳成形參數(shù)取值范圍。Csf/AZ91D復(fù)合材料在流變失穩(wěn)區(qū)變形時(shí),熱加圖顯示存在兩種塑性流變失穩(wěn)機(jī)制:一種是基體合金與纖維局部界面開(kāi)裂,另一種是不均勻動(dòng)態(tài)再結(jié)晶細(xì)晶區(qū)形成的局部剪切帶,并且隨著真應(yīng)變的復(fù)合材料塑性變形失穩(wěn)區(qū)有擴(kuò)大的趨勢(shì)。通過(guò)微觀組織觀察確定,熱變形損傷出現(xiàn)在高溫(>450 ℃)和高應(yīng)變速率(>0.1s-1)參數(shù)下。高溫(>450°C)時(shí)位于晶界處的SiC顆粒阻礙了晶界滑移,因而可沿晶裂紋形成。對(duì)粉末冶金法制備的17 vol.%SiCp/2009Al復(fù)合材料和2009A1合金的熱變形流動(dòng)行為應(yīng)用不同本構(gòu)模型進(jìn)行了描述,分別較了 Johnson-Cook(JC)與改進(jìn)的Khan-uang-Liang模型(M-KL)兩種唯象本構(gòu)模型的計(jì)算誤差。按照溫度區(qū)間350-450°C(動(dòng)態(tài)回復(fù))和450-500°C(晶界軟化及動(dòng)態(tài)再結(jié)晶),由冪函數(shù)型Arrhenius求解未增強(qiáng)合金和復(fù)合材料的變形能,在300-450 °C區(qū)間分別為 64.69 kJ/mol 和 173.65 kJ/mol;在 450-500°C 區(qū)間分別為 276.52 kJ/mol 和449.02 kJ/mol。復(fù)合材料的變形能均高于基體合金。嘗試基于力學(xué)門(mén)檻應(yīng)力(MTS)理論建立了描述熱加軟化行為的物理本構(gòu)模型,計(jì)算結(jié)果表明,SiC顆粒添加的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)程阻礙和短程阻礙作用均增大。

310S無(wú)縫管現(xiàn)貨進(jìn)而揭示了開(kāi)坯鍛棒均勻細(xì)晶組織熱變形后仍保持均勻細(xì)晶的熱變形機(jī)制,從而進(jìn)一步說(shuō)明了均勻化開(kāi)坯藝終均勻細(xì)晶鍛棒對(duì)后續(xù)熱鍛環(huán)節(jié)的重要性。進(jìn)一步通過(guò)建立開(kāi)坯中開(kāi)裂模型和再結(jié)晶模型并經(jīng)雙錐實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其準(zhǔn)確性,引入開(kāi)裂系數(shù)P,耦合有限元計(jì)算,定量不同熱加參數(shù)對(duì)開(kāi)裂傾向、開(kāi)裂位置、再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)及再結(jié)晶晶粒尺寸的影響規(guī)律。可提供更為合理的開(kāi)坯藝制定依據(jù),進(jìn)而開(kāi)坯可靠性?；趯?duì)再結(jié)晶形核控制晶粒尺寸和縮短枝晶間距加快元素?cái)U(kuò)散的研究。提出了經(jīng)濟(jì)型均勻化開(kāi)坯藝,將優(yōu)選范圍前移至慢速下降區(qū)末段與平穩(wěn)區(qū)前段,可顯著縮短均勻化時(shí)間。同時(shí)提出了預(yù)變形均勻化開(kāi)坯藝,小變形量預(yù)變形縮短枝晶間距促進(jìn)元素?cái)U(kuò)散和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶,可大幅度縮短均勻化時(shí)間。從而為建立經(jīng)濟(jì)可靠的均勻化開(kāi)坯藝提供理論和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。總之,本文通過(guò)大量實(shí)驗(yàn),分析了合金鑄錠偏析行為、均勻化中材料征演變規(guī)律以及均勻化程度對(duì)熱變形行為的影響。在討論分析藝間關(guān)聯(lián)性基礎(chǔ)上,建立了開(kāi)坯開(kāi)裂模型和再結(jié)晶模型,提出了均勻化開(kāi)坯的控制原則,為完善高溫合金鑄錠的均勻化開(kāi)坯評(píng)價(jià)體系提供了實(shí)驗(yàn)和理論依據(jù)。結(jié)果表明,Fe83B11C1Si5-xPx（x=0,1,2,3,4 at.%）和Fe83B11Si2P4-xCx（x=0,1,1.5,2,2.5 at.%）這兩個(gè)合金系在熔點(diǎn)至1400°C溫度區(qū)間內(nèi),表面張力均隨溫度的升高先減小,在1325°C附近達(dá)到小值,隨著溫度的進(jìn)一步升高,表面張力異常。角在整個(gè)溫度區(qū)間內(nèi)隨著溫度的升高而減小。P和C元素的添加在一定程度了合金熔體的表面張力,C含量的有助于熔體與基底之間的性?；谡扯葴y(cè)量結(jié)果,確定了Fe85-x(C1B11Si2P3)（15+x）/17（x=0,2,4,6,8 at.%）合金系中粘度隨溫度變化性差異大的兩個(gè)合金。采用平面流藝分別制備了這兩種合金的非晶薄帶,分析了薄帶的厚度和貼輥面表面隨熔體溫度的變化規(guī)律,探討了粘度/表面張力與薄帶厚度/貼輥面表面的相關(guān)性。結(jié)果表明,非晶薄帶的厚度隨熔體溫度的升高而近似線性減小;對(duì)于熔體粘度對(duì)溫度不的合金來(lái)說(shuō),熔體溫度變化對(duì)薄帶厚度的影響也相對(duì)較小;薄帶貼輥面的凹坑平均長(zhǎng)度隨熔體溫度的升高先減小后增大。后,分別從粘度及表面張力對(duì)熔潭的影響角度對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。在較低的大循環(huán)應(yīng)力下,B429和B441鐵素體不銹鋼中均有Fe3Nb3C相析出,而B(niǎo)429Mo鐵素體不銹鋼中則未發(fā)現(xiàn)Fe3Nb3C相。Fe3Nb3C相的析出會(huì)削弱Nb元素的固溶強(qiáng)化效果,對(duì)鐵素體不銹鋼的高溫疲勞性能產(chǎn)生不利影響。在和模擬汽車(chē)尾氣中應(yīng)力保載10s的疲勞-蠕變及疲勞-蠕變-氧化交互作用加載條件下,三種鐵素體不銹鋼中均出現(xiàn)亞晶組織,而亞晶的形成則三種鐵素體不銹鋼的循環(huán)變形抗力和疲勞壽命顯著。此外,Cr元素對(duì)定滑移系的約束作用可增441鐵素體不銹鋼中位錯(cuò)滑移的阻力,使得在疲勞-蠕變交互作用條件下B441鐵素體不銹鋼的循環(huán)變形抗力和疲勞壽命高于B429鐵素體不銹鋼。斷口形貌觀察結(jié)果表明,在800oC不同加載條件下,三種鐵素體不銹鋼的裂紋均是以穿晶萌生于疲勞試樣表面并以穿晶進(jìn)行擴(kuò)展。由應(yīng)力保載引入的蠕變損傷并未改變?nèi)N鐵素體不銹鋼的斷裂,而是加速了疲勞裂紋的擴(kuò)展;由模擬汽車(chē)尾氣引入的高溫氧化損傷同樣也不會(huì)改變?nèi)N鐵素體不銹鋼的斷裂,而是由于剝離氧化的發(fā)生,進(jìn)一步加速了疲勞裂紋的擴(kuò)展。

混合導(dǎo)體透氧膜是一類(lèi)致密的、同時(shí)具有氧離子導(dǎo)電性能和電子導(dǎo)電性能的陶瓷膜。透氧膜在700℃以上溫度時(shí)對(duì)氧的選擇性使其在氧分離、富氧和涉氧化等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而膜成型-燒結(jié)制備存在膜脆性大、機(jī)械強(qiáng)度低、高溫下不易連接密封等缺點(diǎn),透氧膜難以進(jìn)入業(yè)應(yīng)用。為解決這些問(wèn)題,研究者提出制備由致密膜層和多孔金屬支撐體組成的具有復(fù)合結(jié)構(gòu)的擔(dān)載型透氧膜,但由于多孔金屬支撐體與膜材料無(wú)法共燒結(jié),采用則很難制備金屬擔(dān)載型膜。新發(fā)展的超低壓等離子物相沉積技術(shù)（PS-PVD）為制備擔(dān)載型膜提供了有效手段,但由于PS-PVD制備時(shí)需要較高真空度,其制備成本大幅,因此本文擬采用更為廉價(jià)的超音速等離子噴涂技術(shù)（SAPS）來(lái)進(jìn)行膜層制備。應(yīng)變速率增大時(shí),鐵素體動(dòng)態(tài)再結(jié)晶被推遲,奧氏體相塑性變形有所增強(qiáng),熱變形中期能曲線出現(xiàn)平臺(tái)現(xiàn)象。熱加圖結(jié)果表明,在950-1200℃/0.01s-30s-1范圍內(nèi)應(yīng)變速率以及變形溫度可有效合金的流變性,雙相不銹鋼的熱加性能。3.對(duì)實(shí)驗(yàn)鋼分別進(jìn)行高溫拉伸和熱扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn),揭示了不同變形下雙相不銹鋼的熱變形行為和斷裂機(jī)理。在高溫拉伸條件下,雙相不銹鋼的熱塑性主要受兩相動(dòng)態(tài)軟化能力的影響,材料可在1050-1200℃范圍內(nèi)保持近90%的斷面收縮率;在熱扭轉(zhuǎn)條件下,受兩相界面形態(tài)所控制的軟相鐵素體分布連續(xù)性是合金熱扭轉(zhuǎn)塑性的關(guān)鍵性影響因素,材料的斷裂應(yīng)變?cè)?50-1200℃范圍內(nèi)出對(duì)溫度很強(qiáng)的性。熱處理實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)添加納米Y2O3的Ti4822-42合金在1100-1250℃保溫36h就了近γ組織,溫度越低的組織中γ晶尺寸越小,但殘留層片的情況也越嚴(yán)重,溫度越高,近γ轉(zhuǎn)變?cè)匠浞?但部分γ晶會(huì)粗化。近γ轉(zhuǎn)變主要通過(guò)連續(xù)粗化反應(yīng)進(jìn)行的,這是由于合金內(nèi)部的偏析有利于連續(xù)粗化反應(yīng)的進(jìn)行。在熱處理中α相所占體積分?jǐn)?shù),小角晶界的數(shù)量明顯。納米氧化釔的添加促進(jìn)了γ晶的形成,明顯了γ→ɑ相變的溫度,了組織轉(zhuǎn)變的速度。在高溫長(zhǎng)時(shí)間保溫富釔相主要呈現(xiàn)球化和長(zhǎng)大的趨勢(shì),由分散的塊狀、尖銳條狀逐漸形成球狀、骨頭狀和不規(guī)則由塊狀和條狀組成的聚合狀,且球狀顆粒傾向于分布在γ晶晶界處,而大塊富釔相物則大部分分布在晶內(nèi)。本文設(shè)計(jì)的三步熱處理和循環(huán)熱處理藝可以先分別晶粒平均尺寸為15μm、20μm的近γ組織,且后者晶粒尺寸分布均勻,進(jìn)一步熱處理可以全層片組織。