熱障涂層技術的案例
廣東新材料所：PS-PVD熱障涂層沉積機理研究進展(2014-2021年)
傳統熱障涂層制備方法包括大氣等離子噴涂(APS)和電子束-物理氣相沉積(EB-PVD)，近年來由于發動機設計要求不斷提高，發展一種新型熱障涂層制備技術十分迫切。近十年來，國內外逐漸提出并發展了一種等離子噴涂-物理氣相沉積(PS-PVD)新型熱障涂層制備技術，通過工藝調控可實現非視線沉積，并獲得層狀、柱狀及其混合結構涂層，顯示出巨大的應用前景。廣東省科學院新材料研究所以下一代航空發動機渦輪葉片熱障涂層等國家需求為導向，圍繞PS-PVD技術開展了長達8年的基礎研究，在7YSZ熱障涂層沉積機理方面認識不斷加深，總結如下。
研究團隊前期發現，羽毛柱狀7YSZ涂層的形成過程經歷基元形成(晶粒生長)和涂層序構(羽毛柱狀形成)兩個步驟(圖1)。晶粒生長包括非均勻形核和均勻形核，非均勻形核是指當噴涂距離在焰流中部位置時，7YSZ分子、離子或原子以異質基體為表面發生非均勻形核，其涂層結構與基體預熱溫度有關。高基體溫度及高表面能材料使涂層趨向島狀模型生長，涂層呈柱狀結構，相反低基體溫度及低表面能材料時，涂層趨向于層狀模型生長，涂層為柱狀晶和細晶混合結構或完全為細晶結構。均勻形核是指當噴涂距離較遠即在等離子焰流尾端，氣相7YSZ粒子在焰流中依靠能量變化發生均勻形核形成晶胚，晶胚長大形成納米晶粒，納米晶粒在表面能的作用下團聚形成團簇結構，最終在基體上涂層為疏松的細晶結構。(J. Euro Ceram.,2016, 36:697-703; Chinese J. Aero., 2018, 31:820-825; 中國科學：技術科學, 2019, 49:1-12)。
展開 熱障涂層和環境障涂層方向有限元模擬學習收徒！
<p>個人從事熱障涂層和環境障涂層涂層方向近十年，主要研究涂層的破壞機理和結構設計，在國際知名期刊上已發表SCI論文30余篇，主持國自然、博后基金等多項課題，對相關子程序開發、模型建立、程序調試、論文書寫、投稿/修稿/審稿等有一定經驗，現公開收徒自愿學習該方向的涂層研究者，也希望大家共同探討中能解決更多的學術難題，共同進步！下面附上一些論文題目及圖片，<span style="color: rgb(25, 27, 31);">有意向或感興趣的可以扣扣105*75*93*923、唯心132*7927*83*59。</span>與該方向無關者勿擾。</p><div contenteditable="false" width="100%">
<img src="https://img.jishulink.com/upload/202305/c9791b01610242f4b3b9ae74dcd9a794.jpg" title="1.jpg" alt="1.jpg" style="max-width: 760px; width: 385px; height: 228px;" width="385" height="228" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/202305/c9791b01610242f4b3b9ae74dcd9a794.jpg?image_process=/format,webp/resize,w_385" data-pc-src="https://img.jishulink.com/upload/202305/c9791b01610242f4b3b9ae74dcd9a794.jpg?
展開 熱障涂層/環境障涂層/斷裂仿真模擬...長期跟學收徒
收徒
<p>個人長期從事功能涂層/防護涂層設計及失效分析研究，在斷裂仿真方面累積十多年經驗，在熱障涂層和環境障涂層方向研究上取得了很多成果，大家可以參考上兩個帖子，對于材料斷裂仿真、失效機理分析、新結構設計等方面具有獨特見解，在模型調試、分析技巧、收斂性輔助等方面有很多經驗可以教學分享，長期收徒，長期教學，如有想短期內提高斷裂分析技術或長期跟學探討學習的，可以加站內私信我或者加V?，<span style="color: rgb(25, 27, 31);">132</span>另外7927涂層8359方向如果想學習如何設計、計算、分析、發表SCI論文，也可以溝通交流，長期跟學后基本可以保證1年發表1篇SCI論文，模擬需要用到的插件/子程序都免費分享和教學。
展開 兩種不同熱障涂層材料的隔熱特性研究
楊明等[7]對國內外熱障涂層的制備方法進行了歸納分析，并展望了熱障涂層制備方法的發展方向，熱障涂層的制備方法主要包括大氣等離子噴涂、電子束物理氣相沉積、激光熔覆、電泳沉積、液相等離子噴涂、等離子噴涂—物理氣相沉積等，目前實際生產中主要使用大氣等離子噴涂和電子束物理氣相沉積兩種方法。張強等[8]對飛秒激光熱障涂層氣膜加工技術進行了研究，闡述了飛秒激光與涂層和基體材料的作用原理和加工技術的研究過程及發展現狀。趙娟利等[9]對熱障涂層材料的進展進行了研究，并展望了熱障涂層材料的未來發展趨勢，在模擬研究方面，研究多側重于力/熱學性能的預測和機理解釋，且有一定的可靠性，并成功發現了許多潛在的新型TBC材料；模擬研
究需要更多地綜合考慮力/熱學性能、熱膨脹系數和結構/界面穩定性，進行多尺度仿真的集成模擬。在試驗探索方面，開發新的制備方法以提高涂層質量。
熱障涂層沉積在耐高溫金屬或超合金的表面，對基底材料起到隔熱作用，降低基底溫度，使用其制成的產品能夠在高溫下運行，提高產品正常工作時的耐溫性能。熱障涂層熱防護性能的優劣決定了基體器件工作性能的優劣，為了保證航空發動機矢量作動器在高溫惡劣環境下正常工作，可通過增加隔熱材料來提高作動器耐高溫性能[10-11]。本文通過數值仿真和試驗測試的方法研究了兩種不同涂層材料在不同涂層厚度下的耐高溫性能，對作動器進行耐溫優化設計。
1 研究內容及方法
本文首先通過熱仿真軟件FloEFD對涂有不同隔熱涂層的鋼板進行了熱仿真分析，并通過試驗測試，驗證了仿真分析的可靠性，最后對涂有樹脂填充熱障涂層和氧化鋯熱障涂層材料的鋼板進行了熱仿真分析，得到不同涂層材料在不同涂層厚度下的隔熱特性，為進行作動器耐溫優化設計提供技術支撐。
展開 
航空燃氣輪機總體結構設計與動力學分析（二）
渦輪靜子葉片的材料發展歷程如圖所示
在材料滿足的同時，其內部氣流冷卻通道也異常復雜，復雜的設計結構催生出定向結晶、單晶鑄造等工藝技術，在發展結構材料本身的基礎上，同時引進熱障涂層技術，從一開始的鋁化合物到目前較為流行的陶瓷涂層。在材料、涂層工藝上，設計師們又開展了氣膜冷卻技術，冷卻氣流通過內部通道經由葉片上的冷卻孔流出。圖為美國普惠公司的氣體冷卻流路示意圖。
這種新型航發熱障涂層材料最高使用溫度可達1800℃，全世界只有我國在做！
在基體合金表面涂覆熱障涂層是有效提升其抗高溫能力的途徑之一 。昆明理工大學材料科學與工程學院馮晶教授的團隊目前正在研究一種新型陶瓷熱障涂層材料，有望使我國的熱障涂層技術在國際上產生跨越式、領跑式的發展。（結尾有彩蛋?。?航空制造網：熱障涂層對于航空發動機的重要性體現在哪些方面？國內熱障涂層的研究及應用處于怎樣的水平？
馮晶：航空發動機的重要技術是兩盤一片和熱障涂層，熱障涂層是四大關鍵核心技術之一。航空發動機的效率取決于溫度，溫度越高效率也越高，但提高發動機的使用溫度，要考慮材料是否耐受，目前發動機燃氣的燃燒溫度可以達到1500~1600℃，到達材料表面的溫度大概是1100℃左右。未來對于航空發動機的要求將越來越高，其使用溫度可能達到1800℃、2000℃，甚至更高。那面臨的一個問題，就是如何保證材料在這么高的溫度下還能正常運轉。目前發動機最常用的材料是鎳基超高溫合金，其服役的最高溫度是1100℃左右，而且這個指標事實上還很難完成，那就需要使用熱障涂層讓其達到使用要求。
發動機葉片主要通過空冷的方法實現降溫，但我們還希望它能承受更多熱量，那就需要在鎳基高溫合金表面做一層陶瓷熱障涂層。
陶瓷的好處在于：它的熔點和強度比基體材料要更高，熱導率也更低，而低的熱導率會使燃氣和基體之間產生一個溫度梯度，這個溫度梯度值越大，材料所能承受的溫度極限就越高。
傳統的熱障涂層材料一般使用的是氧化鋯基陶瓷，在不同的使用部位和厚度的情況下，可以使材料承受的溫度降低50~150℃。氧化鋯基陶瓷的綜合性能非常好，廣泛應用于民航客機和軍用飛機，它對于航空飛行器的發展非常重要，是航空發動機上重要的熱障涂層材料。
展開 PVD涂層技術——了解一下
相較傳統的表面強化技術，如電鍍、化學鍍及化學熱處理等，PVD鍍層附著性能好、鍍層質量好、可鍍材料廣泛，膜層的厚度為微米級，因此可以在幾乎不影響工件原來尺寸的情況下提高工件表面的各種物理性能和化學性能。除了可以在金屬工件上鍍非金屬或金屬外，PVD也可在非金屬上鍍金屬或非金屬，甚至可鍍塑料、橡膠、石英、陶瓷等，
實現耐磨、減摩、防腐、防銹以及耐熱抗氧化等功能
。
經云涂客戶多方驗證，使用PVD涂層處理后的模具，不僅減少了脫模劑的使用、人工成本和換模時間，也極大地提升了產量和良品率，為企業增效降本、節能減排、減輕污染提供了有效方案。
云涂PVD涂層展示
展開 納米涂層技術到底是什么？怎樣應用在壓鑄模具上？
一、納米材料與納米涂層簡介1、什么是納米材料？ （1）納米（nanometrer）是一個度量單位，1納米（nm）等于10-9米。 （2）納米材料（nano material），就是指用直徑達到納米級（1~100nm）的微小粒子制成的各種材料。2、為何納米材料的性能比普通材料更優？當構成物質的顆粒尺寸進入納米尺度，特別是幾個納米時，因其內部粒子間的結構形態將發生根本性變化，從而使得一系列的物理性能都更加優化，甚至發生本質上的變化，比如硬度、韌性、耐熱性、防腐性能等等。3、納米涂層（也稱納米薄膜）納米薄膜具有的光，電，熱以及機械方面的性能等方面的獨特功能。
二、我們的納米涂層1、我們的納米涂層屬于金屬陶瓷材料，有金屬和陶瓷雙重特性，如下所述： （1）涂層硬度極高，是刀具，模具鋼材硬度的3倍以上，甚至可達5000HV以上（陶瓷特性） （2）涂層細膩光滑，與鋼材之間的摩擦系數?。ㄌ沾商匦裕? （3）涂層與金屬不易粘黏，可以防止積屑，提高被加工件表面質量（陶瓷特性）： （4）良好的韌性，耐沖擊，耐碰撞，可用于壓鑄模具、沖壓模具（金屬特性） （5）良好的熱穩定性，部分涂層甚至可以承受1200℃以上的工作溫度（陶瓷特性） （6）涂層晶粒極其微小，結構極為緊密，故有良好的耐酸堿腐蝕性能 （7）涂層無毒無害，且環保，可用于醫療器械，人工環節食品加工的刀工具（例如：果汁刀片機）等 （8）可導電，導磁（金屬特性）2、應用中表現出的優點主要有： （1）刀具，模具的耐磨性大大增強，使用壽命提高3~10倍，甚至更高，使得客戶成本大大降低； （2）減少換刀，修模的時間，提高生產效率； （3）產品表面質量提高，且不良率下降； （4）涂層的厚度很薄，僅為1-5μm左右（0.001um-0.005mm），故一般不會影響刀具，模具的尺寸精度。
展開 表面處理技術分享（第三講：金屬增加輕度防腐與重度防腐涂層的區別簡述）
</p><p> 例如在某跨海大橋項目中，常見的涂層系統為：環氧富鋅底漆（75μm）+ 環氧云鐵中間漆（125μm）+ 氟碳面漆（50μm），總厚度250μm，設計壽命可達15年以上。</p><p><strong>四、防腐涂料的發展趨勢</strong></p><p> 隨著技術進步和環保要求提高，防腐涂料正在向節能、低污染和高性能方向發展：</p><p>1. 高固體分涂料：體積固含量大于70%，VOC含量低。</p><p>2. 水性涂料：環保性能好，但目前在重防腐市場中占比較?。s6%）。</p><p>3. 無溶劑涂料：環保且防護性能好。</p><p>4. 新型技術應用：如納米防護涂料（僅3-5微米卻能延長耐腐蝕壽命5-8倍）、自修復涂層（能夠自動修復微小損傷）、感應型涂層、多功能一體化(防腐蝕+防污+自清潔復合功能)。</p><p><strong>結語：</strong></p><p> 金屬防腐就像給產品“穿防護服”，輕防腐是“日常外套”，重防腐是“專業防彈衣”。選對類型、做好施工，不僅能夠延長設備和結構的使用壽命，還能降低維護成本，確保安全生產。所以在選擇時，需要綜合考慮使用環境、防護要求、施工條件和預算因素，必要時可咨詢專業的防腐涂料供應商和技術人員。</p><p><br></p><p><br></p><p><br></p>
展開 西格里集團在美國圣瑪麗進一步投資涂層技術
集團將在此新建一條先進涂層生產線，用于相關石墨產品的碳化硅（SiC）涂層。此外，圣瑪麗生產基地的建筑物也會相應進行現代化改建。該升級項目計劃于2016年開始施工，并于2017年完工，總投資額達750萬歐元。這是過去五年內石墨材料與系統業務部繼德國波恩等靜壓機投資項目之后的第二大投資項目。
西格里集團石墨材料與系統業務部主席Burkhard Straube表示： “新的生產系統將提高西格里的涂層產能，并使我們達到更高的工藝水平和產品一致性，以滿足客戶的未來要求。”
西格里的碳化硅涂層產品（商標為SIGRAFINE?SiC）具有高密度和耐磨性、高耐腐蝕性和耐熱性以及優良的導熱性等特點，因此其對于提高石墨材料解決方案的壽命周期起到了重要作用，具有很高的客戶價值。涂層材料主要應用于LED客戶生產晶片的過程中，從而推動著西格里集團在參與數字化等大趨勢下不斷向前發展。未來也會通過涂層的方法對更多的石墨材料解決方案進行強化。
透明環氧樹脂https://www.hongyantu.com/index.php?r=landing/index&id=hysz
展開 中科院攻克電子產品低溫等離子體防水涂層關鍵技術
相關技術綜合指標領先國內外同類企業，突破了國外技術壟斷，形成了具有自主知識產權的系列技術，已為企業節約了大量生產和售后服務成本。”
團隊對比國內外企業的一些同類產品后發現，生產低溫等離子體納米涂層的操作工藝簡便、自動化程度高、只需要2個工人即能管理一條日產數萬個產品的生產線；使用該涂層的電子產品防水性好，無須增加密封件，僅通過涂層即能實現IPX7級防水，“目前未見國內外其他科研單位和企業的量產技術達到這個水平”。曾志翔說。
另外通過密封件實現的防水技術，當產品摔落幾次后，密封件難免出現縫隙，導致防水等級降低。曾志翔說：“我們的涂層防水產品，從1米高處摔落18次后仍然能保持防水性能不降低；涂層產品經過紫外老化測試100小時后，仍然能保持原有防水性能不降低。”
當前，低溫等離子體納米涂層產品已占國內電子產品防水涂層市場的70%，曾志翔認為這項研究本身就是以市場為導向，后續還會采納市場反饋，進一步投入研發，解決客戶提出的問題?！半娮赢a品更新換代非?？?，這要求技術不斷推陳出新，希望能滿足更多客戶的需求。”
《中國科學報》 (2018-07-30 第6版 院所)
展開 
我國開發石墨烯涂層技術！具有巨大價值和發展空間
中國科學院寧波材料技術與工程研究所海洋功能材料團隊指導的有機功能涂層小組通過絕緣封裝、表面鈍化來抑制石墨烯的腐蝕促進行為，開發出一種可自行恢復其原有的防腐作用的石墨烯改性有機涂層技術，可延長涂層使用壽命，具有巨大的經濟價值和發展空間。
石墨烯是一種二維納米材料，具有良好的力學性能、高的長徑比及優異的阻隔性能，近年來在有機腐蝕防護涂層領域得到了廣泛關注。然而，石墨烯和涂層基體樹脂的界面相容性較差，進而導致涂層微孔、微裂紋等缺陷，同時，石墨烯的高導電性可能引起電偶腐蝕也限制了其進一步應用。美國西北大學黃嘉興從電化學電位角度強調石墨烯在腐蝕過程中做正極，會加速金屬的腐蝕。解決這一問題可采取以下應對措施：①研發石墨烯-聚合物復合涂層；② 在石墨烯中添加負極材料；③實現石墨烯涂層的自愈，抑制局部腐蝕（Nat. Nanotechnol., 2017, 12, 834-835.）。
圖1 涂層電化學腐蝕原理及過程（來源：Nat. Nanotech.）
該涂層采用旋涂技術，可在金屬材料表面涂覆，涂層防腐效果明顯，物理化學性能穩定。涂層修復劑采用層狀雙金屬氫氧化物（LDH）將分子體積小的可溶性導電聚合物聚（3,4-乙烯二氧噻吩）-聚苯乙烯磺酸（PEDOT/PSS）固定在層間，同時與石墨烯進行靜電組裝，提高石墨烯的靈活性與分散性。該材料的絕緣表面有效避免了石墨烯-金屬基底及石墨烯片層間接觸所引發的腐蝕促進現象，通過抑制界面處的電荷傳輸，有效提高了涂層的耐腐蝕性能，這將有利于實現復合涂層對金屬基底的長效腐蝕防護。另一方面，當涂層產生缺陷后，缺陷處的腐蝕性介質滲透產生的鎂離子PEDOT/PSS發生離子交聯，在一定程度上修補涂層缺陷，阻止腐蝕反應的進一步發生，具有一定的自修復性能。相關工作發表在Mater. Chem.
展開 廣東哪一家真空鍍膜納米陶瓷涂層技術好？東莞霖晨XR-DLC
●最具專業的陶瓷涂層技術解決方案供應商
針對不同客戶的具體需求，我們提供個性化的解決方案。霖晨公司隨時準備滿足您的特殊需求！“服務、創新、誠信”是霖晨公司的服務核心。
公司簡介:
東莞市霖晨納米科技有限公司是在東莞旭瑞精密工具涂層中心的基礎上,通過引入國外最新涂層工藝組建的陶瓷涂層加工服務公司。
我們是業界領先的PVD陶瓷涂層供應商，有著10年的涂層生產經驗，我們的陶瓷涂層以“XR”為品牌，它超薄并且超硬，能顯著降低摩擦和磨損。能顯著提高各類模具及金屬和塑料加工工具的性能和使用壽命。
我們基于領先的PVD陶瓷涂層技術，重點為壓鑄模具、五金沖壓模具、注塑模具，切削刀具及機械零部件提供高品質標準的陶瓷涂層組合，同時為我們做OEM部件的客戶提供量身定制的涂層解決方案。霖晨公司勇于面對困難，并承擔起專業涂層應用服務，為滿足特定的涂層需求而投入我們的時間及精力。我們與客戶非常密切的合作以確保涂層滿足所有關鍵要求。同時，霖晨公司對一些高要求市場如：航空航天、醫療事業、汽車制作、3C產品等行業的具體要求有深入的理解，在次類應用中，我們取得了可喜的成績，幫助我們的客戶在他們的行業里提高了競爭力，贏得了市場。
展開 材料之殤：從小學知識說起，說說航空發動機
看幾條官方公布的新技術：
1)“低壓渦輪兩級導向葉片空心、三聯整體無余量精鑄結構，與高壓渦輪對轉。”啥意思呢?如果所有的葉盤往一個方向轉，就會帶著發動機也朝一個方向轉，固定支架的壓力就很大;如果一個向左轉，一個向右轉，就可以抵消旋轉產生的力，這個道理很簡單。據說這種設計在此類發動機里很少見，但這對發動機葉片耐高溫沒啥幫助，也不能因此而多倒燃料。
2)“三級風扇為帶進氣可變彎度導向葉片的跨音速氣動設計?！鄙兑馑?氣動是我們的強項嘛，不過這種設計還是提升不了發動機的層次。
3)“借鑒國際上先進的氣膜冷卻技術，大膽采用了復合氣冷空心渦輪葉片?！苯K于說到點子上了，葉片能承受更高的溫度，盡管倒燃料吧!
4)“納米氧化鋯熱障涂層技術應用于高壓渦輪導向葉片以及低壓一、二級導向葉片?！边@個好理解，葉片更耐熱了，不錯不錯。
5)“第Ⅳ級和Ⅷ級高壓壓氣靜子葉片，首次實現高溫合金葉片的冷輥軋。”這個也不錯，同樣的材質，冷輥軋的性能會更好點。
6)“首次采用整體鑄造鈦合金中介機匣?！边@是發動機最重要的承力結構，整體鑄造的強度壽命都會更好些。
總體來看，渦輪前溫度1747K，最大推力13-15噸，推重比大約8，有不少新的設計，估計已經用上那個最新的鈦鋁合金了。如果鎳基材料追上來，性能肯定還能升，現在雖比不上美帝，但也算是合格大流氓了。
二、渦扇-15，WS15，俗稱峨眉發動機。
尚未出世，為J20等四代機定制的小涵道比矢量發動機，“矢量”就是噴口能拐彎的意思。
展開 超高強鋼汽車構件熱沖壓成形技術與裝備
圖5 B柱熱沖壓樣件及關鍵區域的馬氏體組織形貌
圖6 B柱熱沖壓樣件精度檢測結果
梯度力學性能熱沖壓構件設計制造一體化技術
傳統的熱沖壓成形工藝，板料的各個位置變形條件基本相同，所以得到的熱沖壓零件基本為全馬氏體組織，抗拉強度達1500MPa甚至更高。但是延伸率相對較低，造成零件塑性或韌性急劇降低、冷彎性能差。一旦發生碰撞，熱沖壓結構件的碰撞吸能效果大大降低。
為進一步提升熱沖壓構件的碰撞吸能性能，采用側碰吸能分析方法對其進行了梯度力學性能優化設計（圖7），得到了具有合理梯度力學性能分布的B柱構件，相關梯度力學性能設計方案如圖8所示。結果表明，應用梯度力學性能，B柱可以簡化B柱總成結構，達到減重12.1%的輕量化目的，且能夠很好地兼顧強度與碰撞吸能性能。陶瓷熱障涂層專利技術制造的梯度力學性能樣件如圖9所示。
圖7 整車側面碰撞有限元模型
圖8 B柱梯度力學性能區域位置設計方案
圖9 梯度力學性能熱沖壓B柱樣件
具有隨形冷卻水道的超高強度鋼熱沖壓模具
與冷沖壓模具不同，熱沖壓模具除了具有成形功能外，還具有冷卻淬火功能。為了保證其冷卻效果，在其內部設有冷卻管道，模具結構更加復雜，對模具材料的選擇及結構設計等方面要求更為嚴格。
熱沖壓成形模具冷卻系統的設計需要考慮加工方式、冷卻均勻性等方面，因此冷卻管直徑、冷卻管間距、冷卻管距模具型面距離等參數都是設計的關鍵，筆者所在的研究團隊對熱沖壓B柱加強板采用鑲塊式模具結構。為實現構件冷卻效果并保證模具的強度，采用與模具型面相近的隨形冷卻水道。模芯鑲塊內部與鑲塊之間冷卻水管道采用直徑φ10mm的孔，相鄰冷卻水管道中心距約為17～20mm，冷卻水管道中心距最近型面距離為15～20mm。每個鑲塊都配給相對獨立的進出水冷卻系統，相鄰鑲塊之間冷卻水道不連通。
展開 