德国弗劳恩霍夫应用研究促进协会北京代表处
使用激光技术密封陶瓷纤维复合材料

氧化物陶瓷纤维复合材料(OCMC: Oxide Ceramic Matrix Composites)是一种在1200℃环境下具有极佳高温稳定性并且十分耐损的材料。这种材料对许多化学介质具有高度耐受性并且密度很低。因此OCMC材料十分适合燃烧技术(燃气轮机,引擎,炉心)、钢的热处理(充电架,篮子)和化学工业(反应堆,热交换器,旋涡泵)中颇高的应用要求。

 

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多孔结构多用于阻隔

为了获得材料的极限损伤性能,材料必须是多孔的,只有这样液体和气体才能浸入或者渗透材料。除此之外这些孔也让材料更易磨损。

 

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为什么不直接做涂层呢?

常见的涂层工艺比如等离子喷涂实现了OCMC的密封,但在机械应力或者热冲击下这种涂层要么会破裂要么会剥落。零件的寿命也因此大大受限。

 

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激光增加涂层附着力

为了增强密封涂层的使用寿命,弗劳恩霍夫IKTS研究所正在研发一种新型涂层工艺:借助激光熔化涂在表层上的陶瓷粉末然后浸入到OCMC的表层中。涂层材料不仅仅停留在表面,还与基材连接。这样涂层的附着力显著增强,材料的密封效果也更好。

工艺方案:激光只加热涂层材料

新工艺利用了物理原理,高温耐受的涂层材料可以进行局部加热和熔化,零件却不至于过热。微光学优化的二极管激光器阵列充当高性价比的激光光源,提供线性的聚焦光束(Focuslight/LIMO GmbH)。与传统的点状聚焦激光光束相比,线性聚焦光束能够对更大的平面做出更快的加工,并且确保了更高的能量效率。与此同时,IKTS研究所也在研究如何像密封OCMC那样对零件属性进行量化(像是密度,力度等等)。

均匀涂层(左侧的明亮区域)

 

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提供的合作与服务

 

 

表层密封:液体与气体不再浸入材料中,没有材料的传输也能有压力差。

 

根据应用需求调整涂层系统:抗腐蚀或者抗磨损?恰当的涂层材料选择至关重要。

 

材料性能的测量和评估:研究耐热性和耐腐蚀性以及机械和结构性能.

 

涂层后的结构,OCMC被涂层材料渗透