5月15日上午,2018年度上海市科学技术奖励大会在上海展览中心友谊会堂隆重举行,授奖300项(人)。中国科学院上海硅酸盐研究所作为第一完成单位,由陶顺衍、杨凯、赵华玉、丁传贤、邵芳等完成的《严苛服役环境耐磨抗蚀氧化物陶瓷涂层设计、制备技术及典型应用》项目荣获上海市技术发明一等奖。《严苛服役环境耐磨抗蚀氧化物陶瓷涂层设计、制备技术及典型应用》项目团队主要开展了严苛服役环境耐磨抗蚀氧化物陶瓷涂层设计、制备技术及典型应用研究。发明了涂层孔隙率与孔径分布调控、应力诱导相变、金属Al包覆含量控制、原位异质形核与部分固溶,突破了导热、强韧与耐磨一体化制备以及耐海洋性盐雾腐蚀氧化物陶瓷涂层的无机封孔等关键技术,实现了氧化物陶瓷涂层的耐磨与抗蚀一体化。项目研制的氧化铝基陶瓷涂层满足高承载、富氧、宽温域交变热冲击、盐雾腐蚀条件下的服役考核,成功应用于120吨级和18吨级液氧/煤油高压补燃发动机涡轮端和氧泵密封动环,并在长征六号(CZ-6)、长征七号(CZ-7)和长征五号(CZ-5)新一代运载火箭,以及自润滑关节轴承等领域成功应用,产生了显著的经济、社会效益。 其中,青促会会员杨凯是该获奖项目的第二完成人。主要贡献如下:其一、 首次发现并阐明Al2O3涂层中的原位纳米晶填充微裂纹的“自修复”机制和部分共格界面强韧化机制,提出应力诱导相变原位调控α-Al2O3纳米晶含量进行自增韧涂层的方法,同步优化涂层的导热、力学与耐磨性能。学术思想发表在美国金属学会ASM主办的国际热喷涂领域唯一SCI期刊Journal of Thermal Spray Technology,被评为2016年度20篇优秀论文之一(中国仅2篇文章入选)。应力诱导相变Al2O3涂层成功应用于长征五号、长征六号、长征七号新一代运载火箭的动力心脏“120吨级液氧/煤油高压补燃发动机”涡轮端密封动环和直升机旋翼系统自润滑关节轴承内圈。其二、为抑制Al2O3涂层的导温系数呈负温度系数特征,尤其在500°C以上涂层导热呈衰减趋势,基于异质形核和部分固溶,设计并制备了Al2O3-Cr2O3复合涂层,强化相界面并细化晶粒,改善涂层层间界面结合,获得热导率初值高且400°C后呈现正温度系数特征复合涂层,实现了涂层导热、强韧与耐磨的同步优化,成果在高压补燃液氧/煤油火箭发动机氧泵密封动环中获得成功应用。以上两点分别作为该获奖项目的两个主要发明点,是青促会会员杨凯作为第一作者/第一发明人的研究成果。
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