Inconel601不锈钢板现货慢速冲刷阶段,即致密陶瓷层底部的磨粒磨损过程。失重和厚度损失法测试均表明羽-柱状结构7YSZ涂层抗冲刷性能不如层状结构7YSZ涂层,单根羽-柱状结构涂层显微硬度是影响羽-柱状7YSZ涂层抗冲刷性能的主要因素,因此喷距1250 mm涂层抗冲刷性能好。采用PS-PVD+APS复合工艺能有效改善羽-柱状7YSZ涂层的抗冲刷性能,厚度约为20 μm致密7YSZ涂层在被冲破后,复合涂层仍然保持慢速冲刷速率,抗冲刷性能相对于羽-柱状结构7YSZ涂层提高了约4倍。4.羽-柱状结构7YSZ涂层在1050℃热震过程中,涂层失效主要以点蚀剥落为主,点蚀剥落的主要原因是淬火应力以及陶瓷层与基体之间的热膨胀系数差异所形成的热不匹配热应力(拉应力)。在这两种热应力下,单个羽-柱状结构陶瓷层内将形成微裂纹,随着热震次数的增加,微裂纹贯穿整个单根羽-柱状结构,从而发生点蚀剥落,当相邻羽-柱状结构不断发生点蚀剥落时,将形成大面积的点蚀剥落区,导致涂层失效。
羽-柱状7YSZ涂层平均热震寿命(208次)是层状7YSZ涂层(139次)的1.5倍。随着喷距增加,羽-柱状7YSZ涂层孔隙率增加,应变容限提高,从而改善涂层的抗热震性能。5.羽-柱状结构7YSZ涂层等效电路由四个串联的R-C电路组成。对喷涂态涂层阻抗谱分析表明,随着温度的升高,阻抗谱中容抗弧数量减少,YSZ晶界电阻值(y)与孔隙率(x)存在指数关系y=(1.3)x+1.43×103。高温氧化阻抗谱分析表明TGO层在高温氧化50h后发生致密化使得TGO层电阻率增加,氧化过程中涂层表面形成的烧结收缩裂纹是导致YSZ晶界电容值不断下降、电阻值不断增加的主要原因;而二次柱状晶的熔融烧结(即二次柱状晶界减小),是抑制YSZ层电容值下降、电阻值增加的主要因素。热冲击阻抗谱分析表明,随着热冲击次数的增加,TGO层电阻值增大,电容值减小,表明TGO层在热冲击过程中不断生长。热冲击对二次柱状纳米晶粒内部结构无明显影响,但在涂层表面烧结而成的收缩裂纹会造成YSZ晶界电阻值增加和电容值减小。研究指出微米颗粒能够提高铝基复合材料的强度和弹性模量,但会降低其塑性和韧性,而纳米颗粒可以增强铝基复合材料的室温强度而不降低塑性,并显著提高其高温力学性能等,因此纳米颗粒增强铝基复合材料已逐渐成为发展高性能,轻量化*结构材料的。根据纳米颗粒加入方式不同,纳米颗粒增强铝基复合材料的制备方法分为内生法和外加法。外加法制备的复合材料具有颗粒表面易污染,且分散不均匀等缺点,难以达到预期增强效果。而内生法制备的纳米颗粒尺寸细小、表面无污染物、颗粒与基体界面结合好且分散相对均匀。
其中,燃烧合成法因具有设备工艺简单、产物纯净、合成速度快等突出优点而备受关注。但该方法存在制备复合材料致密度低、难于合成尺寸小于100 nm的颗粒、合成纳米颗粒不易分散等一系列亟待解决的关键科学与技术难题,同时关于该方法制备的复合材料组织和力学性能的研究较少且不够深入。因此,需要进一步探索和揭示燃烧合成法制备纳米颗粒增强铝基复合材料的工艺、组织和室温高温力学性能及其强化机制。本论文针对上述存在问题,采用Al-Ti-C(碳源:碳纳米管(CNTs)、石墨(graphite)、碳(C-black))体系燃烧合成+真空热压+热挤压成型的一体化技术,制备纳米TiC_p/Al-Cu-Mg复合材料的佳工艺。揭示出佳碳源为CNTs,成功制备出致密的性能优异的纳米TiC_p/Al-Cu-Mg复合材料。研究了纳米TiC_p体积分数、颗粒分散行为、界面结合等因素对内生纳米TiC_p/Al-Cu-Mg复合材料组织、室温高温力学性能、抗高温蠕变和抗干摩擦磨损性能的影响规律和作用机制,揭示出内生纳米TiC_p/Al-Cu-Mg复合材料室温高温的强化机制、抗高温蠕变机制和抗干摩擦磨损机制。本文主要研究结果如下:1)*采用Al-Ti-CNTs体系燃烧合成+真空热压+热挤压一体化技术,成功制备出组织致密的纳米TiC_p/Al-Cu-Mg复合材料。i)揭示出CNTs与石墨、炭相比,具有小的尺寸和大的比表面积,增加了碳源与反应物的接触面积,同时CNTs在反应过程中溶解扩散速度快,碳原子供应充足,反应时间短,从而制备的TiC_p颗粒尺寸小且形貌为近球形。ii)揭示出CNTs球磨预处理2 h对促进纳米TiC_p分散、促进反应*和减少有害中间产物相的机制为:球磨剪短处理后CNTs获得更大的比表面积和更小的尺寸,增大了CNTs与Al-Ti二元液相的接触面积,促进了CNTs的溶解,使反应析出纳米TiC_p的几率增多,提高了合成的纳米TiC_p在基体中的分散,同时促进了反应的进行,燃烧合成反应更*,减少了Al3Ti中间相。iii)发现采用球磨2 h后的CNTs制备的9 vol.%纳米TiC_p/Al-Cu-Mg复合材料具有高的屈服强度、抗拉强度、断裂应变,分别为404 MPa、601 MPa和8.1%,比采用未处理CNTs制备的9 vol.%纳米TiC_p/Al-Cu-Mg复合材料分别提高了66MPa、82 MPa和0.4%;相对于基体合金的屈服强度和抗拉强度(269 MPa和441MPa)分别提高135 MPa和160 MPa,但断裂应变(19.8%)降低。
iv)揭示出纳米TiCp/Al-Cu-Mg复合材料室温强化机制:相对均匀分散的纳米TiCp阻碍位错运动、纳米TiC_p与α-Al基体良好的界面结合以及Al3Ti脆性相含量的大幅降低。2)提出了内生纳米TiCp/Al-Cu-Mg复合材料制备的佳工艺:a)CNTs球磨预处理工艺:球磨速度300 r/min、时间2 h;b)球磨预分散Al、Ti、CNTs复合粉体工艺:球磨速度50 r/min、球磨时间48 h;c)复合粉体的冷压工艺:冷压成尺寸为45 mm×35 mm的圆柱形预制坯体,施加压力20-30 MPa;d)燃烧合成+热压工艺:加热温度到900℃,燃烧合成反应开始后,施加压力;e)热挤压成型工艺:挤压温度为500℃、挤压比16:1-19:1;f)T4热处理工艺:固溶温度510 oC、时间1 h、自然时效96 h。3)揭示出内生纳米TiC_p对Al-Cu-Mg复合材料再结晶组织的影响规律、提高高温强塑性和抗蠕变性能的机制。i)发现纳米TiC_p能够钉扎亚晶界,稳定亚结构以及阻碍再结晶晶粒长大,形成由亚结构区域、变形区域和*再结晶的等轴晶粒区域组成的不*再结晶组织,而基体合金为*再结晶的等轴晶粒(18.8μm)组织。基体合金和5 vol.%、7vol.%、9 vol.%纳米TiC_p/Al-Cu-Mg复合材料再结晶区域面积百分比分别约为96%、81%、69%、44%。ii)揭示出内生纳米TiCp/Al-Cu-Mg复合材料高温强塑性同时提高,其中在573 K温度下,9 vol.%纳米TiC_p/Al-Cu-Mg复合材料的屈服强度、抗拉强度、断裂应变分别为139 MPa、157 MPa、17.2%,比基体合金分别提高29.9%、26.6%、73.7%。iii)发现在相同条件下,9 vol.%内生纳米TiC_p/Al-Cu-Mg复合材料抗高温蠕变性能是基体合金的4-15倍,其中在493 K、40 MPa下,复合材料抗高温蠕变性能是基体合金的15倍。揭示出复合材料的表观应力指数和表观激活能均高于基体合金,它们的蠕变变形均是受高温位错攀移机制所控制。iv)揭示出内生纳米TiC_p/Al-Cu-Mg复合材料高温强化机制为:(a)纳米TiC_p阻碍位错滑移或攀移;(b)纳米TiC_p钉扎晶界扩散迁移,从而强化晶界(包括大角度晶界和小角度晶界);(c)纳米TiC_p钉扎亚晶界,稳定亚结构以及阻碍再结晶形核和再结晶晶粒的长大,获得数量多且尺寸细小的θ′和S′析出相,更有效地阻碍位错运动。
发现内生纳米TiC_p/Al-Cu-Mg复合材料比Al-Cu-Mg基体合金具有更优异的室温和高温耐磨损性能:i)揭示出在滑动速度0.63 m/s-1.26 m/s和载荷20 N-50 N范围内时,与基体合金相比,复合材料的室温耐磨性提高了40%-110%,其中在滑动速度0.94 m/s,载荷40 N下,15 vol.%纳米TiC_p/Al-Cu-Mg复合材料的耐磨损性能相对于基体合金提高了110%。发现随着滑动速度、载荷的增加,复合材料和基体合金的耐磨性均降低,但复合材料降低的程度远小于基体合金,主要原因是复合材料表面形成了纳米TiC_p与Al2O3混合耐磨层。ii)揭示出在载荷20 N、滑动速度0.63 m/s和温度为433 K-493 K范围内时,复合材料的高温耐磨性比基体合金提高了70%-530%,其中在493 K下,20 vol.%纳米TiC_p/Al-Cu-Mg复合材料的耐磨性比基体合金提高了530%。发现随着温度增加,复合材料和基体合金的耐磨性均降低,但复合材料降低的程度远小于基体合金。20 vol.%纳米TiC_p/Al-Cu-Mg复合材料在433 K-493 K温度范围内的耐磨损性能几乎不变。原因是温度提高在复合材料表面形成了更加致密的纳米TiC_p与Al2O3混合耐磨层。上述结果表明,复合材料在高温下耐磨性提高的程度显著高于其在室温提高的程度。iii)揭示纳米TiC_p/Al-Cu-Mg复合材料室温和高温耐磨损性能提高机制:(a)纳米TiC_p钉扎位错和有效阻碍位错的运动,抵抗材料的塑性变形;(b)有效的传递载荷,阻碍摩擦副之间的粘着磨损;(c)纳米TiC_p钉扎晶界,提高复合材料室温和高温强度、硬度,同时减少晶界微裂纹,降低层状剥落;(d)在复合材料表面形成了致密的纳米TiC_p与Al2O3混合耐磨层。本论文所取得的成果为开发高强韧、高抗蠕变、高耐磨的纳米颗粒增强铝基复合材料及其制备方法提供了新的技术途径和实验依据与理论参考。Inconel601不锈钢板现货光谱仪是将成分复杂的光分解成光谱线的科学仪器,通过对光信息的采集来测知物品中含有何种元素。这种仪器被广泛地应用于空气污染、水污染、食品重金属污染、金属工业等的检测中。进入21世纪以来,仪器的数字控制技术已经取代模拟控制技术,使仪器向小型化、精密化发展。其中激光诱导击穿(Laser-induced breakdown spectroscopy简称LIBS)光谱仪是目前材料分析行业的前瞻技术,它具有分析速度快,精度高,可遥测,测量范围广等优点。因此,LIBS光谱仪已在更多领域得到了广泛的应用。目前,虽然国内一些企业和高校机构已经对LIBS光谱仪的研发和产业化作了大量工作,以此来缩小与国外的差距并推动国内LIBS的发展,但是它的核心部件制造技术和系统仍然依赖于国外。LIBS光谱仪研制过程中需要的关键材料及核心理论问题主要表现在以下三个方面:一是影响光学系统稳定性的关键材料及材料匹配问题;二是光栅制造镀膜关键技术及表面润湿性问题;三是镀膜技术对光栅性能的影响。