脉冲电子束作用下MCrAlY激光熔覆层组织结构调控及高温服役性能

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    U1810112
  • 项目类别：
    联合基金项目
  • 资助金额：
    61.0万
  • 负责人：
    李玉新
  • 依托单位：
    中北大学
  • 学科分类：
    E0103.金属材料使役行为与表面工程
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

In order to improve the high temperature resistance and service life of heat-resisting stainless steel that are used as key components of turbine, the MCrAlY coatings prepared by laser cladding technique are deposited on the surface of stainless steel. To solve the challenge of high roughness of MCrAlY cladding coatings and uncontrolled grown of thermally grown oxide (TGO) generated during the process of high temperature service, this project is devoted to present a new route to polish and purify the surface of cladding coatings by high current pulsed electron beam (HCPEB). Based on this, surface alloying induced by HCPEB irradiation is also studied. The research can realize the controlled grown of TGO by reducing the surface roughness and adjusting the microstructures and component distribution. The influence of the microstructures of cladding coatings on the grown of TGO by systematical structure characterization will be investigated. Additionally, the mechanism of the service performance at high temperature by adjusting the microstructures of cladding coatings after HCPEB treatment will be also explored. Subsequently, we are planning to develop a new method to prepare laser cladding coatings with improved high temperature performances by establishing the relationships among microstructures, controlled grown of TGO and the performance of cladding coatings.This research can present some necessary theoretical and technical supports for improving the service life, reliability and comprehensive performance of laser cladding coatings.
本项目以提高汽轮机关键部件高强度耐热钢抗高温能力及使用寿命为主要目标，利用激光熔覆技术在其表面制备MCrAlY涂层，针对MCrAlY熔覆层表面粗糙度大及高温服役过程中热生长氧化物(TGO)非受控生长的难题，拟利用强流脉冲电子束(HCPEB)技术对其表面进行抛光及净化处理，并在此基础上进行脉冲电子束表面合金化研究。通过在微观层面上有目的地调控熔覆层表面粗糙度、组织结构及成分分布，实现对TGO生长行为的有效控制；通过精细的结构表征，探寻HCPEB改性熔覆层微观结构对TGO层生长与演化行为的影响规律，在此基础上重点研究TGO微观控制生长对涂层性能的改善机制，建立HCPEB改性熔覆层微观结构-TGO受控生长-高温氧化与热腐蚀性能三者之间的关系，进而提出一种新的提高激光熔覆层高温服役寿命的制备方法，为设计寿命更长、可靠性更好、综合性能更强的MCrAlY高温保护涂层提供必要的实验依据和理论基础。

结项摘要

针对激光熔覆MCrAlY涂层表面粗糙度大及高温服役过程中热生长氧化物(TGO)非受控生长的难题，本课题采用激光熔覆技术在304奥氏体不锈钢、17-4PH马氏体不锈钢基体上制备了组织致密、无宏观缺陷 (如裂纹、气孔等) 的MCrAlY涂层，利用强流脉冲电子束(HCPEB)技术对其表面进行抛光及净化处理，并在此基础上研究了强流脉冲电子束作用前后涂层的高温氧化与热腐蚀性能。. 微观结构分析表明：NiCoCrAlY激光熔覆层主要由γ/γ’相构成，表面存在典型的枝晶偏析现象；HCPEB 辐照处理后熔覆层的冶金缺陷消失，表面发生重熔，且重熔层厚度随辐照次数的增加而逐渐增加，与此同时，HCPEB 辐照处理后熔覆层表面机械性能得到了显著提高。. 高温氧化行为分析表明：高温环境下，辐照前后的NiCoCrAlY均形成了热生长氧化层（TGO），氧化前期，原始涂层表面形成了疏松多孔且有微裂纹的TGO，其成分与厚度都不均匀，熔覆层内部出现了点状内氧化现象；氧化中期熔覆层出现了尖晶石团簇现象；氧化后期主要以混合氧化物为主，并伴随着严重内氧化，表层出现大面积的开裂与深层次的剥落，局部区域基体裸露在外，氧化膜完全失效。HCPEB辐照后涂层表面形成一个相当平坦且连续的TGO，而且 TGO主要呈双层结构，即表层的Cr2O3和次表层的Al2O3。随着氧化反应的进行，TGO层逐渐增厚且生长均匀，有效延长了涂层在高温下的服役寿命。. 热腐蚀性能分析表明：NiCoCrAlY涂层在650℃、75wt.%Na2SO4+25wt.% NaCl熔融盐进行热腐蚀反应过程中，TGO起着重要作用。HCPEB辐照前，涂层热腐蚀产物主要是Al2O3和Cr2O3的混合氧化物。随着腐蚀时间的增加，涂层表面保护膜逐渐被破坏，出现了内氧化并且涂层内部发生了硫化反应。HCPEB辐照后，涂层产生的TGO连续、致密，几乎没有产生严重的内氧化腐蚀。随着腐蚀时间的增加，TGO由厚变薄再变厚，当腐蚀时间为70h和100h时，TGO发生部分脱落，但依旧连续、致密的覆盖于涂层表面，没有产生严重的内氧化腐蚀。 . 本项目的研究结果可为揭示各种激光熔覆工艺和HCPEB表面处理条件MCrAlY 涂层的失效机制、提高MCrAlY 涂层的高温氧化和腐蚀抗力提供必要的实验和理论储备。

项目成果

期刊论文数量（13）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（13）
激光能量密度对激光熔覆NiCoCrAlY涂层组织与性能的影响
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    兵工学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    聂金浩;杨宜鑫;李玉新;张宏建;魏守征;蔡杰;关庆丰
  • 通讯作者：
    关庆丰
Microstructure and transient oxidation behavior of NiCoCrAlYSiHf coating modified via high-current pulsed electron beam
高电流脉冲电子束改性NiCoCrAlYSiHf涂层的显微组织和瞬态氧化行为
  • DOI：
    10.1016/j.surfcoat.2021.127499
  • 发表时间：
    2021-09
  • 期刊：
    Surface & Coatings Technology
  • 影响因子：
    5.4
  • 作者：
    J. Cai;Y. M. Yao;J. Z. Wei;Q. F. Guan;P. Lyu;Y. X. Ye;Y. X. Li
  • 通讯作者：
    Y. X. Li
Evolution of microstructure of Al particle-reinforced NiCoCrAlY coatings fabricated on 304 stainless steel using laser cladding
激光熔覆在 304 不锈钢上制备 Al 颗粒增强 NiCoCrAlY 涂层微观结构的演变
  • DOI：
    10.1016/j.matlet.2021.129431
  • 发表时间：
    2021-02-09
  • 期刊：
    MATERIALS LETTERS
  • 影响因子：
    3
  • 作者：
    Nie, Jinhao;Li, Yuxin;Guan, Qingfeng
  • 通讯作者：
    Guan, Qingfeng
Effect of irradiation pulses on the microstructure and phase composition of a NiCoCrAlY laser cladding coating under the action of a high-current pulsed electron beam
大电流脉冲电子束作用下辐照脉冲对NiCoCrAlY激光熔覆层显微组织和物相组成的影响
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Applied Optics
  • 影响因子：
    1.9
  • 作者：
    Yuxin Li;Bowen Chen;Peikang Bai;Ruibin Duan;Zhiguo Liang;Shouzheng Wei;Jie Cai;Qingfeng Guan
  • 通讯作者：
    Qingfeng Guan
激光工艺参数对NiCoCrAlYSi熔覆层微观组织及性能的影响
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    兵工学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    沈浩;蔡杰;吕鹏;张从林;李玉新;关庆丰
  • 通讯作者：
    关庆丰

数据更新时间：{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI：
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间：
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊：
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子：
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者：
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者：
    {{ item.author }}

数据更新时间：{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ patent.updateTime }}

其他文献

A Regularization SAA Scheme for a Stochastic Mathematical Program with Complementarity Constraints
具有互补性约束的随机数学规划的正则化SAA方案
  • DOI：
    10.1155/2014/321010
  • 发表时间：
    2014-02
  • 期刊：
    Journal of Applied Mathematics
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李玉新;张杰;夏尊铨
  • 通讯作者：
    夏尊铨
吡喃二酮衍生物的活性及吡喃并吡
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    精细化工中间体，2004，35（3）：1
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李玉新;王有名
  • 通讯作者：
    王有名
5，6-二氢-6-烷基（芳基）-2H-吡
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    精细化工中间体，2004，35（4）：15
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李玉新;王有名
  • 通讯作者：
    王有名
Azobenzene-diamides as Photopharmacological Ligands for Insect Ryanodine Receptor
偶氮苯二酰胺作为昆虫兰尼定受体的光药理学配体
  • DOI：
    10.1021/acs.jafc.0c03272
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Journal of Agricultural and Food Chemistry
  • 影响因子：
    6.1
  • 作者：
    王龙;陈美君;夏珊珊;须志平;李玉新;邵旭升
  • 通讯作者：
    邵旭升
N-苯甲酰基-12-硝基脱氢枞胺-7-酮，一种新颖的脱氢枞胺衍生物，对HepG2细胞的诱导凋亡和抑制增殖作用
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    Chemico-Biological Interactions
  • 影响因子：
    5.1
  • 作者：
    张玉伟;于春雷;乌垠;李玉新
  • 通讯作者：
    李玉新

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI：
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间：
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊：
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子：
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者：
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败，请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题，我已根据课题信息分析并撰写以下内容，帮您拓宽课题思路：

AI项目思路

AI技术路线图

李玉新的其他基金

基于快速凝固和晶体缺陷协同调控的二元Cu基互不相溶体系合金化研究
  • 批准号：
    52371079
  • 批准年份：
    2023
  • 资助金额：
    51 万元
  • 项目类别：
    面上项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号：
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份：
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额：
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别：
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号：
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份：
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额：
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别：
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者：{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
关闭
close
客服二维码