应力释放槽对等离子喷涂Mo/8YSZ热障涂层残余应力的影响规律研究

为了突破传统双层热障涂层高温易剥离的技术瓶颈,在喷涂构件基体边缘开设应力释放槽,基于热弹塑性有限元理论,利用ANSYS有限元仿真模拟软件,建立了基于应力释放槽结构的等离子喷涂Mo/8YSZ热障涂层的数值模型,模型中考虑了材料不同温度下的热物性参数,研究了喷涂构件基体边缘不同开槽位置对热障涂层残余应力的影响规律。结果表明:改变应力释放槽的位置对基体与涂层界面边缘区域(0～2.4 mm)的径向残余应力影响更为明显;随着应力释放槽与基体和涂层界面距离的增加,基体与涂层界面同一位置的径向残余压应力逐渐减小;随着应力释放槽与基体和涂层界面距离的增加,基体与涂层界面同一位置的轴向残余拉应力逐渐减小;当应力释放槽与基体和涂层界面的距离增加至1.2 mm时,随着应力释放槽与基体和涂层界面距离的增加,轴向残余拉应力变化不明显。通过在喷涂构件基体边缘开设应力释放槽,可减小基体与涂层界面的残余应力。     

冷却方式对等离子喷涂Mo/8YSZ热障涂层残余应力的影响规律研究

为了研究冷却方式对等离子喷涂热障涂层残余应力的影响规律,基于热弹塑性有限元理论,并利用ANSYS有限元软件,建立了等离子喷涂Mo/8YSZ热障涂层的数值模型,模型中考虑了材料不同温度下的热物性参数,研究了在同步冷却和滞后冷却两种冷却方式下喷涂构件残余应力的分布情况及变化趋势。结果表明:伴随着对流换热系数的增加,喷涂构件的最大径向残余拉应力逐渐减小,而最大径向残余压应力呈现先减小后增大的变化趋势;采用空气自然冷却、压缩空气冷却或静水冷却的方式对喷涂构件进行冷却处理时,喷涂构件的最大轴向残余拉应力小于最大轴向残余压应力,当采用循环水冷却时,喷涂构件的轴向残余拉应力大于轴向残余压应力;伴随着滞后冷却时间间隔的增加,喷涂构件的最大轴向残余拉应力增大,最大轴向残余压应力减小,最大径向残余应力与最大剪残余应力的变化不明显;当滞后冷却时间间隔在0～60 s范围时,喷涂构件残余应力影响变化不明显;涂层剥离失效的大概率位置位于相异涂层界面或基体与涂层界面下方0.2～0.4 mm区间范围内,且伴随着滞后冷却时间间隔的增加及对流换热系数的增加,涂层缺陷的萌发位置逐渐向界面边缘转移。通过合理调控等离子喷涂作业的冷却方式,可实现喷涂构件的残余应力合理分布,进一步提升基体与涂层的结合强度。     

喷涂轨迹对铝合金表面等离子喷涂Mo/8YSZ功能梯度热障涂层温度场的影响规律研究

为了突破传统Mo/8YSZ双层热障涂层高温易剥离的技术瓶颈,研究喷涂轨迹对等离子喷涂功能梯度热障涂层温度场的影响规律,利用ANSYS有限元仿真模拟软件,基于"生死单元"的方法,建立了等离子喷涂功能梯度热障涂层的有限元模型,模型中考虑了材料的相变潜热及不同温度下的热物性参数,分析了不同喷涂轨迹下喷涂构件温度及温度梯度的分布情况。结果表明:当喷涂粘结层和过渡层材料时,采用同向的喷涂轨迹时,喷涂构件的温度最高;采用同种材料同向喷涂,异种材料喷涂方向相反的喷涂轨迹时,喷涂构件的温度次之;采用"S"型的喷涂轨迹时,喷涂构件温度最低。当喷涂陶瓷层材料时,采用"S"型的喷涂轨迹时,喷涂构件的温度最高;采用同向的喷涂轨迹时,喷涂构件的温度次之;而采用同种材料同向喷涂,异种材料喷涂方向相反的喷涂轨迹时,喷涂构件的温度最低。采用"S"型喷涂轨迹进行喷涂作业时,喷涂构件左右两端面温度分布的均匀性优于另外两种喷涂方式;采用同向的喷涂轨迹进行喷涂作业时,基体温度的波动幅度较另外两种喷涂方式小。通过设计梯度结构,并调控喷涂轨迹,可减小构件厚度方向的温度梯度,从而提升基体与涂层的结合强度。     

纳米8YSZ粉的热处理对等离子喷涂涂层热震性能的影响

8YSZ纳米粉(晶粒度为20 nm)在800~1200℃范围内煅烧12 h(温度间隔100℃),然后用大气等离子喷涂方法制备相应的涂层。对涂层的相成分、结构、结合强度、弹性模量和热震性能进行了详细分析。分析结果表明:当粉末的煅烧温度高于1000℃时,8YSZ晶粒度明显增大;涂层为双模式结构即熔化区和未熔化区,涂层的密度和熔化程度随温度升高而增加,并导致硬度和弹性模量增大;1200℃煅烧粉末所制备的涂层由于微裂纹或微孔缺陷增加,导致涂层的弹性模量减小。涂层的失效原因主要归因于热膨胀系数不匹配,涂层的热震寿命与其弹性模量呈反比关系。     

气膜孔冷却气流量对等离子喷涂涂层堵孔率及YSZ涂层性能的影响

在等离子喷涂制备涂层的过程中,涂层对气膜孔造成堵塞,影响冷却效果和热障涂层的寿命。通过向带气孔的高温合金基体的背部通入压缩空气,来降低涂层对气膜孔的堵塞作用。采用扫描电镜和X射线衍射对气膜孔的堵塞率和气膜孔周围YSZ涂层的相组成进行了分析,同时研究了气膜孔冷却气流量对涂层热循环寿命的影响。结果表明:随着气膜孔冷却气流量的增加,气膜孔堵塞率明显降低,涂层孔隙率、 t′相以及热循环寿命逐渐增加。然而,当气膜孔冷却气流量过大时(≥8.0m~3·h~(-1)),涂层的热震寿命降低。气膜孔冷却气流量为6.5 m~3·h~(-1),可制备出t′相含量高、孔隙率较大、堵孔率较低和热循环寿命长的涂层。     

CeO2对等离子喷涂Cr2O3涂层抗热震性的影响

在Ｃｒ２Ｏ３陶瓷粉末中添加不同量的ＣｅＯ２,探讨ＣｅＯ２对等离子喷涂涂层抗热震性的影响,认为涂层的热震失效机制是在循环应力作用下发生在陶瓷层／粘结层界面的疲劳失效。在等离子喷涂Ｃｒ２Ｏ３涂层中添加３％ＣｅＯ２后,热震超裂寿命及失效寿命均得到明显提高。适量的ＣｅＯ２使微型裂纹呈现网状分布于涂层薄片内,具有释放涂层内应力的作用,可延缓裂纹的起裂和扩展,并使涂层内贯穿性孔洞减少,从而显著提高涂层的抗热震     

CeO2对等离子喷涂Al2O3涂层抗热震性的影响

研究了不同含量ＣｅＯ２添加剂对等离子喷涂Ａｌ２Ｏ３涂层抗热震性能的影响。结果表明，添加适量的ＣｅＯ２，涂层中会形成细小网状微裂纹，这些微裂纹具有释放涂层应力的作用。ＣｅＯ２的加入起到阻碍αＡｌ２Ｏ３向γＡｌ２Ｏ３转变的作用，并可细化涂层组织、降低涂层中的孔洞数量，因而提高了涂层的抗热震性能。     

含氢聚甲基硅氧烷/丙烯酸丁酯/羟甲基丙烯酰胺复合乳液的研究——原料配比对乳液及胶膜性能的影响

采用含氢聚甲基硅氧烷（ＰＨＭＳ）与丙烯酸酯类单体进行接枝共聚，制得兼具二者优异性能的新型ＰＨＭＳ／丙烯酸丁酯（ＢＡ）／羟甲基丙烯酰胺（ＮＭＡ）复合聚合物乳液．讨论了ＰＨＭＳ、ＮＭＡ和引发剂用量对该复合乳液的聚合反应转化率、稳定性及粘度的影响．采用透射电子显微镜和粒度测试仪对不同反应条件下制备的乳液的粒度进行了测定．同时对聚合反应的机理、产物的结构及胶膜性能作了考察．结果表明：通过乳液聚合，得到了ＰＨＭＳ／ＢＡ／ＮＭＡ共聚物，控制ＰＨＭＳ、ＮＭＡ、引发剂等用量可制得粒度和粘度适中，具有较高转化率的稳定ＰＨＭＳ／ＢＡ／ＮＭＡ复合聚合物乳液，该乳液所制得的胶膜具有优良的性能     

CaCl2添加对热解煤中汞析出规律影响的实验研究

在程序升温热解反应装置上,研究了低氯煤中添加不同氯含量（质量分数0.1%、0.3%、0.5%）的CaCl₂对煤热解过程中汞析出规律的影响。实验结果表明,温度是影响汞析出的关键因素;随着氯添加量的增加,Hg²⁺析出比例呈上升趋势,且汞的最佳析出温度降低,汞的释放率也有所降低;随着热解气氛中O₂比例的增加,Hg²⁺比例也略有增加;较高的升温速率能加快汞的释放,也能提高Hg²⁺的比例。低氯煤中添加氯化钙能够强化单质汞的氧化。     

不同锂盐对超支化/梳状复合型聚合物电解质的性能影响研究

利用PVA侧链上的羟基的化学活性, 采用超支化聚胺-酯对改性纳米SiO₂和PVA接枝改性, 并加入不同锂盐,制备了SiO₂-g-HBPAE/PVA-g-HBPAE超支化/梳状复合型聚合物电解质, 利用SEM观察了纳米粒子在基体中的分散情况, 采用DSC、拉伸实验以及介电谱研究了锂盐种类及添加量对复合体系性能的影响. 结果表明, 超支化接枝改善了SiO₂和基体的界面相容性; 磺酸类锂盐在复合材料中表现出自增塑现象, 材料的玻璃化转变温度(T_g)大幅度下降; LiClO₄在基体中的离解能力强于LiCF₃SO₃和 LiN(SO₃CF₃)₂; 当LiCF₃SO₃添加量为20 %(by mass, 下文同)时, 聚合物电解质的室温电导率达到最大值2.58×10^-6 S•cm^-1.     

型煤燃烧固硫特性的TG/DTG-GC研究Ⅱ不同固硫剂/助燃剂对型煤燃烧性能的影响

采用TGDTG-GC技术研究不同固硫剂助燃剂对型煤燃烧性能的影响。结果表明,助燃剂在对煤燃烧产生助燃作用的同时减少甚至消除燃烧反应后期SO2的释放,进一步证实固硫剂与助燃剂的协同作用。同时,有些固硫剂本身也是一种助燃剂,单一组分助燃剂的助燃作用远不如复合型助燃剂,但二者助燃作用均与固硫剂有关。     

17O-核磁共振法研究不同处理方法对液态水缔合结构的影响

水作为人类重要的生产要素,参与了卷烟生产的多个环节。水在自然条件下以分子簇的形式存在,多种处理方式可以改变水分子团簇的大小。本文以¹⁷O-核磁共振法为水分子团簇的表征手段,以自来水为水源,考察了氢气、远红外辐射陶瓷球、反渗透、磁场四种处理方法对水分子簇的影响。结果表明:四种处理方式均能使一定量水分子由氢键结合态变为自由态,从而使水分子簇变小。不同处理方法对液态水缔合结构的影响大小排序为氢气处理>远红外陶瓷球处理>反渗透处理>磁场处理。同时,对氢气处理效果的时效性进行了考察,随着放置时间增加,部分自由态水分子再次转变为氢键结合态,水分子簇尺寸变大,但三天后仍保留了一定处理效果。本研究表明氢气处理为四种处理方式中最优的水处理方式,具有提升烟草行业生产用水品质的潜在应用价值。     

模拟深海压力环境下有机涂料/基底金属腐蚀电化学行为研究Ⅰ.海水压力对水在涂层中传输行为和涂层防护性能的影响

于实验室模拟深海压力环境,应用电化学阻抗谱(EIS)研究了有机涂料/基底金属的腐蚀电化学行为.分析海水压力对水在涂层中传输行为和涂层防护性能的影响.结果表明,与常压海水相比,在高压海水(3.5MPa)条件下,该涂层具有不同的电化学阻抗特征,主要表现在高压海水加快了涂层的吸水过程,增大了涂层的吸水率,从而加速了涂层的腐蚀失效过程,致使防护性能变差.     

不同P负载量对Co-Mo/γ-Al_2O_3煤焦油加氢脱硫性能影响的研究

以分步浸渍法在固定MoO_3、CoO含量(质量分数)为13.50%、2.11%的条件下,通过改变磷酸浓度,制备了不同P负载量的Co-Mo/γ-Al_2O_3催化剂。考察了不同的P负载量催化剂对内蒙古赤峰中温煤焦油加氢脱硫性能的影响。并以NH3程序升温脱附(NH_3-TPD)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等手段对催化剂的结构性质进行了表征。结果表明,适宜的P负载量可减弱活性组分与载体间的相互作用,利于活性组分均匀分散在载体表面,改善了催化剂的还原、硫化性能和酸性分布,从而提高了催化剂的加氢脱硫活性。当磷酸质量分数为4%时,催化剂表现出最佳的加氢脱硫性能,硫脱除率达到96.98%。不同P负载量Co-Mo/γ-Al_2O_3催化剂加氢脱硫活性对应的磷酸浓度顺序为:4%2%6%1%08%。     

制备方法对负热膨胀性ZrW2O8粉体的颗粒大小以及负热膨胀性能影响的研究

采用共沉淀法、分步固相法和溶胶凝胶法制备负热膨胀性ZrW₂O₈粉体。以XRD、SEM和TEM对产物结构及形貌进行表征，以原位X射线衍射分析粉体的负热膨胀特性。结果表明3种方法所制备的粉体均为单一立方结构的α-ZrW₂O₈相，共沉淀法制备的粉体颗粒较大，平均尺寸约为2.5 μm × 3.0 μm，溶胶凝胶法制备的颗粒最小，平均尺寸达到100 nm。所得粉体均表现为较强的负热膨胀特性，当粉体粒径相差不大时，负热膨胀系数变化很小，当颗粒粒径降低到纳米级时，负热膨胀系数有减小的趋势。     

外电场对不同组分比例的HMX/FOX-7共晶炸药感度影响的理论研究

借助分子动力学方法对不同电场不同组分比例的HMX/FOX-7共晶炸药晶体表面成键能和力学性质进行了研究。在不同外电场作用下,利用B3LYP和MP2(full)方法在6-311++G(d,p)和6-311++G(2df,2p)基组水平上,计算了HMX/FOX-7(1∶1)复合物中HMX的撞击感度h_(50)及其N-NO_2键离解能。结果表明:1∶1比例的共晶炸药最稳定、力学性质较好。共晶主要在HMX(0 2 0)和(1 0 0)晶面上形成。共晶复合物的形成使HMX引发键N-NO_2增强,感度降低。正方向外电场增大了晶面成键能和HMX中N-NO_2键离解能,升高了h_(50)值,降低了HMX的撞击感度;而负方向外电场对其影响正好相反。正方向外电场使G和E值增大,炸药延展性降低;负方向外电场效应正好相反。     

不同助剂对CuO-ZnO/SBA-15催化CO_2加氢制甲醇性能影响的研究

以硅质骨架结构介孔分子筛SBA-15为载体,采用浸渍法合成CuO-ZnO/SBA-15(CZ/SBA-15)、CuO-ZnO-MnO_2/SBA-15(CZM/SBA-15)、CuO-ZnO-ZrO_2/SBA-15(CZZ/SBA-15)三组多孔催化剂,在固定床反应器上评价了各组催化剂催化CO_2加氢合成甲醇的性能,同时结合N_2吸附-脱附(BET)、X射线衍射(XRD)、H_2程序升温还原(H_2-TPR)、程序升温脱附(H_2-TPD、CO_2-TPD)、N_2O滴定、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)等表征研究了不同助剂对CO_2催化加氢制甲醇的影响。结果表明,催化剂中的金属氧化物改变了SBA-15分子筛载体的孔径大小和比表面积;催化剂CuO-ZnO-MnO_2/SBA-15、CuO-Zn O-ZrO_2/SBA-15中铜的分散度(D_(Cu))和比表面积(A_(Cu))更大,表面CuO粒径更小,更易被还原;相比Mn-O簇,Zr-O簇为增强了碱性位点,提高了甲醇选择性。此外,CuO-ZnO-ZrO_2/SBA-15具有更高的氧空位浓度,催化活性更好,其甲醇选择性为25.02%,与CuO-ZnO/SBA-15、CuO-ZnO-Mn O_2/SBA-15相比分别提高了28%和136.9%,催化效果最好。