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HCPEB表面改性对镀铝CoCrAlY涂层显微组织及氧化性能的影响

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材料导报 2019年第14期33卷 2392-2396页

作者：韩志勇史文新王者丁坤英程涛涛中国民航大学天津市民用航空器适航与维修重点实验室

利用大气等离子喷涂技术在镍基高温合金基体上制备CoCrAlY涂层,使用EBVD技术蒸镀纯铝薄膜,并利用强流脉冲电子束改性镀铝涂层,通过改变轰击次数以达到改变入射能量的目的。将轰击后的镀铝涂层进行高温氧化实验,观察并分析轰击后镀铝涂... 详细信息

利用大气等离子喷涂技术在镍基高温合金基体上制备CoCrAlY涂层,使用EBVD技术蒸镀纯铝薄膜,并利用强流脉冲电子束改性镀铝涂层,通过改变轰击次数以达到改变入射能量的目的。将轰击后的镀铝涂层进行高温氧化实验,观察并分析轰击后镀铝涂层的氧化行为以及显微形貌的变化,研究HCPEB脉冲次数对涂层表面相成分的影响。与APS喷涂涂层相比,改性涂层的氧化动力学曲线更趋近于抛物线,且在氧化后期增重缓慢。XRD结果显示,经不同次数轰击后的涂层相成分基本一致,累计脉冲次数越多,α-Al2O3含量越高。SEM结果显示,经HCPEB轰击后的涂层的表面重熔,形成细胞状凸起结构。经30次轰击后的改性涂层表面氧化0.5h后,出现氧化铝和Co/Cr-O类氧化物;氧化20h后生成横向连续致密的α-Al2O3膜;氧化100h后,在小范围内生成尖晶石类氧化物,α-Al2O3膜仍起保护作用。

关键词：热障涂层强流脉冲电子束热生长氧化物氧化行为相组成显微形貌

基于多重分形的可磨耗涂层相结构表征及高速刮磨行为分析

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表面技术 2020年第2期49卷 165-171页

作者：纪朝辉张帅马祥丁坤英程涛涛中国民航大学天津市民用航空器适航与维修重点实验室天津300300 北京飞机维修工程有限公司北京100621

目的研究不同结构铝硅聚苯酯(AlSi-PHB)低温封严涂层中聚苯酯相的分布在高速刮磨条件下与涂层刮削力的关系。方法利用大气等离子喷涂方法制备三种不同结构的AlSi-PHB封严涂层,采用扫描电镜和激光共聚焦设备获得涂层截面形貌的金相照片,... 详细信息

目的研究不同结构铝硅聚苯酯(AlSi-PHB)低温封严涂层中聚苯酯相的分布在高速刮磨条件下与涂层刮削力的关系。方法利用大气等离子喷涂方法制备三种不同结构的AlSi-PHB封严涂层,采用扫描电镜和激光共聚焦设备获得涂层截面形貌的金相照片,通过Matlab软件得出表征聚苯酯相分布的多重分形谱。采用UMT-2微摩擦磨损实验机得到摩擦系数。通过高速转子试验台测得涂层在给定高速刮磨条件下的刮削力,并分析涂层的摩擦磨损机制。结果多重分形谱可以定量表征聚苯酯相的分布及大小颗粒数目比例。三种摩擦副得到的摩擦系数分别为0.64、0.56、0.55,高速刮磨过程中的刮削力分别为104、154、90 N。三种涂层都发生了微观切削和粘着磨损的摩擦磨损机制。结论在聚苯酯相含量相差不多的情况下,平均摩擦系数与聚苯酯相含量、分布均匀程度及颗粒大小数目比例有关:聚苯酯含量越多,平均摩擦系数越小;在聚苯酯相含量相差不多的情况下,聚苯酯相分布越均匀,颗粒越细小,摩擦系数越小。同时,聚苯酯相的分布均匀程度会影响高速刮磨过程中的刮削力,聚苯酯相分布越均匀,涂层结合强度越高,刮削力越大,涂层越不容易发生脱落。

关键词：铝硅聚苯酯封严涂层多重分形谱摩擦系数高速刮磨刮削力

超音速喷涂粘结层对热障涂层抗氧化性能的影响

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机械工程学报 2010年第20期46卷 86-91页

作者：董允任志敏林晓娉王志平丁坤英东北大学秦皇岛分校秦皇岛066000 河北工业大学材料学院天津300130 中国民航大学理学院天津300300

采用超音速喷涂工艺在Ni基高温合金GH99上制备NiCoCrAlY粘结层,研究超音速火焰喷涂工艺对热障涂层抗氧化性能的影响。结果表明:等离子喷涂粘结层表面存在着大量的尖角和钩状的突出颗粒,而超音速喷涂粘结层表面较为平整,内部黑色氧化物... 详细信息

采用超音速喷涂工艺在Ni基高温合金GH99上制备NiCoCrAlY粘结层,研究超音速火焰喷涂工艺对热障涂层抗氧化性能的影响。结果表明:等离子喷涂粘结层表面存在着大量的尖角和钩状的突出颗粒,而超音速喷涂粘结层表面较为平整,内部黑色氧化物较少。超音速喷涂涂层在氧化15min后表面生成一层较为致密的颗粒状氧化物。超音速喷涂试样在前40min氧化增重速率快于等离子喷涂试样,此后变得缓慢,而等离子喷涂试样氧化速率依然较高。超音速喷涂的涂层在氧化300h后热生长氧化物(Thermally grown oxide,TGO)出现分层,TGO内层组织致密,TGO外层组织存在大量的孔洞和间隙。超音速喷涂工艺使热生长氧化物瞬态氧化阶段时间缩短,稳态氧化阶段时间延长,减少了氧化缺陷的产生,有效地提高了涂层抗高温氧化性能。

关键词：超音速火焰喷涂热障涂层高温氧化热生长氧化物

大气等离子喷涂YSZ涂层中CMAS渗透行为分析

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表面技术 2022年第10期51卷 370-379页

作者：丁坤英李志远王璐璐董仲伸中国民航大学天津市民用航空器适航与维修重点实验室天津300300 中国南方航空股份有限公司工程技术分公司沈阳110100

目的建立大气等离子制备的热障涂层的结构特征与高温环境中CMAS渗透速率之间的定量关系,分析微裂纹、孔洞等缺陷对渗透行为的影响。方法利用大气等离子喷涂方法制备ZrO_(2)-8%Y_(2)O_(3)(YSZ)涂层。用摩尔比为45SiO_(2)︰33CaO︰13AlO_(... 详细信息

目的建立大气等离子制备的热障涂层的结构特征与高温环境中CMAS渗透速率之间的定量关系,分析微裂纹、孔洞等缺陷对渗透行为的影响。方法利用大气等离子喷涂方法制备ZrO_(2)-8%Y_(2)O_(3)(YSZ)涂层。用摩尔比为45SiO_(2)︰33CaO︰13AlO_(1.5)︰9MgO的CMAS涂覆涂层表面,在1200℃条件下进行CMAS渗透试验。通过SEM、EDS、XRD对涂层微观结构和物相进行测试,并通过图像分析处理软件计算涂层的孔隙率,分析孔径的分布规律。测量CMAS渗透速率,分析涂层结构对渗透速率的影响,改进CMAS理论渗透速率计算方法。结果熔融态的CMAS能够快速渗透涂层,使得涂层的孔隙率由12.8%降至4%。YSZ涂层中直径大于3μm的孔隙不易被填充。把有效孔隙率引入到CMAS渗透速率的计算中,可以将计算结果与实测结果之间的偏差降至5%以内。CMAS渗透后30 min内,YSZ未发生明显的相变,40 min后发现涂层出现腐蚀现象。结论大气等离子喷涂YSZ涂层中微裂纹的直径尺寸影响CMAS渗透速率,而曲折程度对渗透速率的影响较小。直径较小的裂纹能够加速渗透,直径较大的孔洞可以阻碍CMAS的渗透。由于大气等离子喷涂YSZ中存在大量直径较小的微裂纹,使得高温环境中CMAS能够在较短时间内渗透YSZ涂层,使涂层出现致密化。

关键词：大气等离子喷涂热障涂层 CMAS 渗透行为微观结构孔隙直径

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镍基多孔材料压缩性能的研究

焊接 2015年第3期 56-59,72页

作者：王志平江云飞丁坤英中国民航大学天津市民用飞行器适航与维修重点实验室 300300

镍基合金的弹性模量、弹性范围大小及在弹性范围内弹性模量的变化情况等是评价其在某些工程应用中使用价值的重要参数。使用镍基合金和造孔剂的混合粉末制备多孔性镍基合金试件,利用激光共聚焦显微镜、拉伸-压缩试验机、数据采集仪器等... 详细信息

镍基合金的弹性模量、弹性范围大小及在弹性范围内弹性模量的变化情况等是评价其在某些工程应用中使用价值的重要参数。使用镍基合金和造孔剂的混合粉末制备多孔性镍基合金试件,利用激光共聚焦显微镜、拉伸-压缩试验机、数据采集仪器等对试样的微观形貌、弹性模量、压缩-回弹性能等进行表征,与镍基合金实体金属相比较,结果表明:多孔性镍基合金具有更低的弹性模量,在达到相同的应变的情况下,其所受到的应力更小,并且,多孔性镍基合金材料所能达到的最大可恢复应变更大,即其弹性范围更大。

关键词：弹性模量弹性范围多孔性镍基合金

基于赫兹接触模型的发动机封严涂层碰磨力计算与优化

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表面技术 2024年第5期53卷 184-193页

作者：丁坤英裴祥忠刘子剑王梦潇贾治豪中国民航大学天津市民用航空器适航与维修重点试验室天津300300

目的提高航空发动机的推进效率,在压气机机匣上喷涂可以减少叶尖径向间隙的封严涂层。叶尖与涂层之间的碰磨力会导致涂层脱落,且会击伤叶片,需要对碰磨力进行分析。方法采用大气等离子喷涂技术制备4种不同硬度的AlSi-PHB(聚苯酯)封严涂... 详细信息

目的提高航空发动机的推进效率,在压气机机匣上喷涂可以减少叶尖径向间隙的封严涂层。叶尖与涂层之间的碰磨力会导致涂层脱落,且会击伤叶片,需要对碰磨力进行分析。方法采用大气等离子喷涂技术制备4种不同硬度的AlSi-PHB(聚苯酯)封严涂层,通过表面硬度测试、弹性模量测试和高速碰磨试验,分别评价封严涂层的硬度、弹性模量,以及在高速碰磨过程中不同工况下涂层受到的碰磨力;基于赫兹接触模型对叶尖与涂层之间的碰磨力进行计算,通过激光共聚焦显微镜和扫描电子显微镜对碰磨后的涂层和叶尖进行分析,同时根据接触面形态特征和温度特征对赫兹模型进行优化。结果碰磨力与涂层的硬度、叶尖转速、叶尖切入速率有关,复杂的接触表面形貌和摩擦升温会导致理论计算值与实验值之间出现偏差。结论通过优化叶尖和涂层的接触系数,同时考虑摩擦升温对涂层弹性模量的影响,可将不同工况下碰磨力计算值与测量值之间的偏差控制在1%~11%,这项研究对于指导航空发动机封严涂层的设计具有重要意义。

关键词：封严涂层大气等离子喷涂高速碰磨赫兹模型摩擦升温优化系数

基于刮磨温度的封严涂层刮磨形貌和黏附形态分析

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中国表面工程 2022年第1期35卷 155-161页

作者：邹慧孙铭阳王璐璐董仲伸丁坤英中国民航大学天津市民用航空器适航与维修重点实验室天津300300 中国南方航空股份有限公司工程技术分公司沈阳110170

为了探究航空发动机可磨耗封严涂层与叶片在高速刮磨过程中磨损和黏附情况,使用大气等离子喷涂方法制备Al Si-PHB中低温封严涂层,对其进行高速刮磨试验,并对涂层和叶尖形貌和黏附形态进行研究。通过高速转子试验台测得刮磨过程中径向力... 详细信息

为了探究航空发动机可磨耗封严涂层与叶片在高速刮磨过程中磨损和黏附情况,使用大气等离子喷涂方法制备Al Si-PHB中低温封严涂层,对其进行高速刮磨试验,并对涂层和叶尖形貌和黏附形态进行研究。通过高速转子试验台测得刮磨过程中径向力和切向力并拟合刮磨温度曲线。采用共聚焦显微镜和扫描电镜设备获取涂层和叶尖表截面形貌、EDS面扫描能谱以及涂层表面粗糙度,采用高精度电子秤测得涂层和叶尖失重量并计算失重速率,进一步佐证刮磨温度变化趋势。结果表明:高速刮磨时的单次切削量影响涂层失重速率,且产生不同的刮磨温度,刮磨温度影响叶尖黏附物状态;叶尖黏附物形态进一步影响刮磨后的涂层表面形貌,最终影响涂层封严性能。对高速刮磨过程中涂层刮磨形貌和叶尖黏附形态进行定性和定量分析,可为判断不同刮磨形态对涂层使用性能影响提供参考。

关键词：封严涂层高速刮磨黏附转移刮磨温度

Fe-Mn-Si形状记忆合金马氏体相变宏观形状应变特征

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材料热处理学报 2007年第6期28卷 27-32页

作者：董允林晓娉丁坤英李海鹏梁春勇河北工业大学材料科学与工程学院天津300130 中国民航大学理学院天津300300

利用原子力显微镜(AFM)研究了Fe-20Mn-5Si-8Cr-5Ni-0.05N合金马氏体相变、逆相变宏观形状应变。结果表明:应力诱发γ→ε马氏体相变表面浮凸为单倾"N"型;预变形量小于6%时浮凸呈平行态分布,大于6%时出现交叉态分布,且其高度、宽度远小... 详细信息

利用原子力显微镜(AFM)研究了Fe-20Mn-5Si-8Cr-5Ni-0.05N合金马氏体相变、逆相变宏观形状应变。结果表明:应力诱发γ→ε马氏体相变表面浮凸为单倾"N"型;预变形量小于6%时浮凸呈平行态分布,大于6%时出现交叉态分布,且其高度、宽度远小于同变形量条件下平行态分布的浮凸。平行态表面浮凸呈现良好的热恢复性能,交叉态表面浮凸的逆转变量很小。

关键词：马氏体相变宏观形状应变表面浮凸形状回复率

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航空发动机钎焊管件氟离子检测技术

焊接技术 2011年第9期40卷 46-49页

作者：陈亚军白云邹慧丁坤英中国民航大学中欧航空工程师学院天津300300 中国民航大学理学院天津300300

将ASTM D 1179氟离子检测标准应用在航空发动机的钎焊接头氟化物检测中。对ASTM中的离子选择性电极法的试验测试方法、原理进行了深入地研究,对标准相关的检测范围、检测限、干扰、测量结果的误差处理等方面进行了详细论述。通过试验,... 详细信息

将ASTM D 1179氟离子检测标准应用在航空发动机的钎焊接头氟化物检测中。对ASTM中的离子选择性电极法的试验测试方法、原理进行了深入地研究,对标准相关的检测范围、检测限、干扰、测量结果的误差处理等方面进行了详细论述。通过试验,证明其精确度和可操作性均十分理想,检测结果满足航空发动机维修手册的质量要求。

关键词：发动机管件性能检测氟离子 ASTM标准