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新型防护涂层的结构优化理论与性能调控机理
发布时间: 2023-12-08 浏览量:21
  • 交易方式:面议
  • 联系电话:0451-82589496
  • 单位名称或姓名:王伟
  • 产业领域:新材料
  • 成果类型:
项目基本情况Basic information of the project
材料表面性能影响工件的使用寿命,先进的涂层技术可以提高工件的综合服役性能,延长使用寿命。相比于块体材料,涂层材料具有高成分复杂性、高结构紊乱性、高自由能及多界面性等特征,这些特殊的结构特征对涂层的寿命及服役安全性具有重要的影响。本项目针对涂层应用领域的不同开发了新型Me-Si-N薄膜、超音速等离子喷涂金属基合金陶瓷涂层、电热爆炸喷涂层及植酸、稀土转化膜等系列涂层,重点研究典型服役环境下的涂层设计优化原则、界面特征及界面演化行为、异质界面的服役匹配性及适应、应力演变及检测等。项目创新性的从涂层“形性”调控角度,明确了涂层结构的优化设计原理、界面适应性及结构调控机制,研究内容不仅丰富了涂层的制备及测试技术内涵,同时对完善涂层基础理论及国家涂层制造领域法规、政策和标准的制定具有重要指导意义。 通过本项目研究,突破了涂层制备及检测方面的一些关键技术瓶颈,并在相关企业的应用中得到验证。 主要完成的技术性能指标如下: ◆研发了适用于镁合金表面的无毒环保植酸类化学转化膜的制备工艺。植酸转化膜覆盖度高,无碎裂现象,表面富含羟基和磷酸基,厚度约为340 nm,与基体的结合好,膜-基界面无明显阶跃元素呈梯度分布,在3.5%NaCl溶液中成膜后自腐蚀电流密度可降低6个数量级;实现了植酸转化膜表面制备化学镀层的工艺复合,所获得镀镍层,结构均匀致密,自腐蚀电流明显降低,自腐蚀电位正移,阳极极化范围内存在明显的钝化现象,钝化区间在400 mV左右;验证了植酸转化膜在镁合金有机涂装工艺中的重要作用及巨大的应用潜力。 ?◆成功的在镁合金表面制备了几类非传统的稀土转化膜(钕、钇、镨、钐)及无水化学转化膜。膜层呈干泥状,主要成分为Re2O3,MgO,MgAl2O4,Al2O3和Mg(OH)2等,该类转化膜性状与其酸根离子的类型有关,具有良好的耐腐蚀性;经过植酸后处理的稀土转化膜表面富含PO43-、HPO42- 和OH-的,膜层完整性和致密度提高,耐蚀性进一步改善。 ?◆系统研究了电热爆炸喷涂层的成形机理与摩擦学性能,发现了电热爆炸喷涂WC/Co涂层的超细晶、纳米晶的组织形成特征,证实了涂层处于亚稳固熔态,减少了偏析现象,揭示了喷涂层中纳米晶的成形机制,指出了喷涂层耐磨、耐蚀性能大幅度提高的材料学机理; ?◆研究了超音速等离子喷涂金属基合金陶瓷涂层成形机理及微观结构、力学性能与喷涂工艺的映射关系。开发了“双通道、双温区”喷涂新工艺制备连续梯度功能梯度涂层;验证了涂层孔隙率、微观力学性能服从概率分布;发现了涂层力学性能与孔隙率呈明显非线性规律的现象;建立了表面涂层在接触应力下的疲劳寿命预测曲线模型。 ? ◆研制了新型Me-Si-N系列薄膜,发现Si元素对薄膜结构、表面能及摩擦学、力学性能的调控原理,验证了该类薄膜在生物医用领域的应用价值及潜力。薄膜的主要相结构均为Si3N4和MeN,随着Si含量的增加,薄膜表面结构逐渐细化,粗糙度降低, MeN相减少,MeN(111)的衍射峰逐渐宽化,摩擦系数先减小后增加,耐腐蚀性能先提高后降低。 ??◆建立基于纳米压痕理论的涂层残余应力检测的技术基础。提出表征涂层残余应力大小的重要特征参量--压头的真实接触面积,并根据涂层残余应力的产生机制对残余应力计算公式进行科学修正;明确涂层成分、结构以及弹性模量和硬度等力学性能与其残余应力间的关系;建立了三维有限元模型,实现对不同应力状态的载荷-位移曲线的仿真模拟。
管理团队与技术团队Management team and technical team
哈尔滨工程大学
效益分析Benefit analysis
该项目为储备库项目资源,暂无效益分析内容。
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