稀土热障涂层材料-锆酸钆镱粉末编制说明.docx
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1、国标稀土热障涂层材料一错酸包镣粉末(送审稿)编制说明一、工作简况1.1 立项目的及意义两机动力装备是一个国家科技、工业、经济和国防实力的重要标志,被誉为现代工业“皇冠上的明珠”。然而,航空发动机的“心脏病问题”却长期困扰着中国航空工业。推重比是衡量航空发动机工作能力的重要指标,提高涡轮前温度则是实现航空发动机高推重比的主要途径。涡轮前温度的提高不可避免的使涡轮部件热负荷增加、热应力增大,从而对材料提出了更苛刻的服役性能要求。于是寻求种新型的耐更高温度的结构材料已成为开发高推重比航空发动机的迫切需求。目前,稀土基热障涂层材料是新材料产业技术中的核心关键技术,是高端装备发展的基础,也是航空航天等国
2、家重器“卡脖子”的核心关键技术之一。随着科技进步和社会发展,材料的服役环境变得极端苛刻,特别是在一些国家重大高端装备中,材料在高温、高速、高压、盐雾等耦合的恶劣环境下服役,传统的材料已经难以满足要求,己逐渐成为制约材料应用和高端装备发展的瓶颈。高性能涂层技术应运而生,它通过在材料表面上涂镀各种不同的功能涂层以提高材料抵御环境的能力(如耐磨耐蚀、抗高温氧化等),赋予材料表面新的或更高的机械、物理、化学等功能及其他特殊功能,使其成为综合性能良好的涂层材料和部件,从而满足各种恶劣工况的应用需求。热障涂层作为“两机”热端防护的关键技术之一,可延长部件寿命,提高发动机效率,目前,我国78wt%氧化铝稳定
3、的氧化错(7-8YSZ)热障涂层在航空发动机中已获得成功应用。但是,YSZ高温稳定性差、长时使用温度上限仅为i2(xrc:YSZ在超过12(XrC长时服役时可能会出现相变失效、烧结严重等问题;同时,YSZ涂层己被证实无法抵御沙层(主要成分CaO,MgO,Al2O3,SiO2,即CMAS)的侵蚀35:附着在叶片表面的CMAS在温度超过1200C时会融化并渗入涂层内部与YSZ反应,导致叶片表面气膜冷却孔堵塞、冷却效率降低,引起热障涂层服役寿命大幅降低。因此,传统的78YSZ热障涂层无法满足“两机”向高推重比、高涡轮进口温度方向发展的趋势,迫切需要寻求具有低热导率、高热膨胀系数和高温相稳定性好的新型
4、热障涂层材料错酸钮镒具有比YSZ更低的热导率,更好的高温相稳定性及更好的抗烧结性,同时倍酸轧链还能有效抑制CMAS渗入侵蚀,是一种理想的稀土基超高温热障涂层材料,而西方发达国家对于稀土基超高温热障涂层材料及制备技术对我国严格封锁并严格限制热障涂层材料销售。目前,稀土热障涂层材料一错酸仇镣粉末尚没有标准可依,该标准的申请立项及制定出台将解决该类产品急需的标准缺失问题,有利于推动我国稀土基超高温热障涂层材料研制,规范产品技术标准,有利于提升我国高端装备的产品性能,突破民用以及军用航天器“卡脖子”的核心关键技术。1.2 任务来源根据稀土标委202235号关于关于召开2022年第七次稀土标准工作会议的
5、通知,稀土热障涂层材料一倍酸钱镜粉末国家标准制定计划正式下达,项目编号为20220747-T-469,完成周期为22个月,预计2024年7月份完成。本标准制定任务由广东省科学院新材料研究所牵头起草,参与起草单位有广东省科学院新材料研究所、广东省科学院资源利用与稀土开发研究所、包头稀土研究院、瑞科稀土冶金及功能材料国家工程研究中心有限公司、赣州湛海新材料科技有限公司、西安交通大学、咸阳瞪羚谷新材料科技有限公司、国营川西机器厂、广东粤科欣发新材料有限公司、有研资源环境技术研究院(北京)有限公司、矿冶科技集团有限公司、赣州稀土矿业有限公司、国合通用测试评价认证股份公司。1.3 起草单位广东省科学院新
6、材料研究所隶属广东省科学院,为其骨干科研院所,公益二类事业单位。研究所承担现代材料表面工程技术国家工程实验室、国家钛及稀有金属粉末冶金工程技术研究中心、广东省现代表面工程技术重点实验室、广东省金属强韧化技术与应用重点实验室等创新平台的建设,开展新材料领域基础性和关键共性技术研究,承担新材料研究开发及工程化验证、新材料领域科技创新平台建设,提供新材料领域的分析测试、产品试制、技术咨询、科技培训、学术交流、人才培养、科学传播等服务。研究所现有职工255人,其中中国工程院院士2人(周克松院士、潘复生院士),长江学者1人,973首席科学家1人,国家高层次人才特殊支持计划(“万人计划”)2人,享受政府津
7、贴6人,广东省杰出青年2人,广东省特支计划科技创新青年拔尖人才1人,教授级高工和高级工程师73人,具有博士学历65人,中级职称以上科技人员占61机此外,研究所与中南大学、华南理工大学、深圳大学、广东工业大学、昆明理工大学、沈阳工业大学等高校共建研究生分院和研究生基地,现有在读研究生近130余人,并已联合培养硕博士310余人,为全国输送了一批优秀的专业科技人才。研究所主要围绕广东省战略新兴产业、重点传统产业和高端装备制造业及国家重大工程对产品开发及装备性能不断提升的需求,面向航空航天、海洋工程、先进装备制造、新能源汽车、机械、电力、矿山、轨道交通、医疗器械等领域,开展热(冷)喷涂技术、铝镁轻金属
8、材料、真空镀膜技术、金属基复合材料、激光制造技术、高性能粉末冶金和表面分析检测技术的研究与应用。先后承担了500多项国家973、863、国家支撑、国际合作、国家重点研发计划、国家自然科学基金以及省市重大、重点科技攻关等项目,开发出多种涂层产品并实现工程化应用,在国内外形成了相当的影响力,为国家、广东省科学技术进步和经济发展作出了突出贡献。迄今,累计取得各类科研成果95项,其中获国家科学技术进步二等奖3项),省级奖励25项(一等奖5项,二等奖12项,科技合作奖1项,专利金奖2项),部级奖励2项(一等奖和三等奖各1项),社会力量奖励56项(一等奖16项,二等奖21项),取得授权专利420多件;累计
9、发表期刊论文1400多篇,出版论著13部;牵头(参与)制修订标准90余项,其中国家标准23项,行业标准11余项,团体标准13项,企业标准60余项。依托研究所建立了国家和省部级科技创新及基础条件平台15个、国际合作平台6个、产学研合作平台20多个,代表性的有:“国家钛及稀有金属粉末冶金工程技术研究中心”“现代材料表面工程技术国家工程实验室”“广东省现代表面工程技术重点实验室”“广东省金属强韧化技术与应用重点实验室”“广东省钢铁基复合材料工程实验室”“有色行业表面工程技术重点实验室”“中法表面工程联合实验室”“中英先进材料与增材制造联合示范基地”“高端动力装备先进涂层制备与验证联合实验室”“航空发
10、动机先进涂层技术联合实验室”等。研究所硬件设施先进完善,拥有国内最齐全、最先进的表面工程技术设备,以及国内金属材料覆盖最广、技术路径最全的金属粉末研制装备,价值30万元以上仪器设备总计115台套,总价值近2亿元。研究所建立了1S0900I质量体系,通过了GB/T33250-2016科研机构知识产权管理体系认证、国家CMA检验检测机构资质认证。现有控股、参股公司9个,开发了300多种新技术产品,目前已形成规模化的科技产业群,部分新技术、新产品出口美国、日本、加拿大、瑞典等多个国家和地区。表1起草并参与制定的标准清单性质标准名称编号国家标准热喷涂低压等离子喷涂锲-钻-铭-铝-钮-铝合金涂层GB/T
11、18681-2002行业标准热喷涂用NiCoCrAlYTa合金粉末YS/T1128-2016国家标准铸造碳化鸽粉GB/T2967-2017国家标准金属粉末有效密度的测定液体浸透法GB/T5161-2014行业标准铝包银复合粉YS/T528-20131.4 工作进度安排根据任务落实会议精神,我公司组建了稀土环境障涂层材料一硅酸镜粉末国标制定小组,主要由生产部门、研发部、品管部、市场部等相关人员组成。具体时间安排如下:(1)征求意见稿:2022年09月22日(2)预审稿:2023年03月28日(3)送审稿:2023年09月15日(4)审定会时间:2023年09月XX日1.5 标准讨论会、预审会和审
12、定会说明全国稀土标准化技术委员会于2022年9月27日采用腾讯会议的方式在线上召开了2022年第七次稀土标准工作会,会上讨论了12项国家标准计划项目和审定、预审5项行业标准和国家标准外文版项目,其中国标稀土热障涂层材料一错酸轧镜粉末制定任务正式下达,计划号20220747-T-469。广东省科学院新材料研究所接到任务后,通过广泛调研、深入了解目前市售和在用稀土热障涂层材料一倍酸轧镜粉末产品情况。调研了土热障涂层材料一倍酸轧镜粉末主要研制和生产的科研院所和大型企业,根据目前市场流通错酸轧镜粉末产品实际现状,起草了稀土热障涂层材料一倍酸轧镜粉末(草案),2022年K)月形成了标准征求意见稿,202
13、3年2月新材料研究所向相关企业单位和科研院所广泛征求意见,根据意见回函做了相应修改形成预审稿,2023年3月28日,在广州召开了2023年第二次稀土标准工作会议,预审了稀土热障涂层材料一格酸轧镜粉末国标,根据预审会到会专家的意见做了相应修改形成送审稿。2023年9月XX日,o二、编制原则和依据及标准主要内容2.1 编制原则和依据标准负责起草单位在任务落实会上广泛地征求了与会专家和代表的意见,确定了制定方案:确定了标准起草原则、主要内容框架和依据: 依据国家相关的法律、法规; 查询相关标准和收集国内外客户的相关技术要求,积极向相关国际标准、世界领头企业的技术标准要求靠拢,做到标准的先进性; 根据
14、目前国内环境障涂层材料生产企业的具体情况及技术水平,结合用户的要求及应用技术的发展趋势,力求做到标准的合理性、实用性,与时俱进; 按照GB/T1.1,稀土标准和国家标准编写示例的要求进行格式和结构编写。2.2 标准主要内容本文件规定了错酸轧镜粉末的技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、贮存及质量证明书。本文件适用于以镒、轧、错的单质或化合物为原料,采用化学法制得的,供航空发动机叶片高温热障涂层等领域用的错酸轧镜粉末。三、主要技术内容说明1、引入了属于和定义(1)粒度分布系数粉末粒度分散性指数。用来衡量产品粒度分布情况的参数,按式(1)计算分布系数(q):。-Dg-90J。(1)“50
15、式中:D90粒径的体积累积分布中对应于90%的粉体的粒径,单位为微米(m);D50粒径的体积累积分布中对应于50%的粉体的粒径,单位为微米(m);Dio粒径的体积累积分布中对应于10%的粉体的粒径,单位为微米(m)。(2)团聚粉末原始粉末经喷雾干燥团聚、热处理及致密化处理得到的粉末。来源:GB/T39530-2020,3.1.22、分类(1)产品分类稀土热障涂层材料一错酸轧镜粉末按照化学成分、产品规格、中心粒径大小、粉末状态及用途分为REMTBC-GYbZ-XYb-OP1、REMTBC-GYbZ-XYb-OP2、REMTBC-GYbZ-XYb-OP12、REMTBC-GYbZ-xYb-API、
16、REMTBC-GYbZ-XYb-AP2、REMTBC-GYbZ-XYb-AP12六个牌号,其中X=O.331.5(2)牌号表示方法稀土热障涂层材料一错酸钱德粉末牌号由稀土热障涂层的英文首字母、错酸轧粮的化学式、产品的规格和粉末状态及用途组成,共分四个层次,其中第一层次表示用于制备稀土热隙涂层用粉末,用“Rareearthmaterialofthermalbarriercoatings”英文首字母REMTBC”表示;第二个层次表示产品锚酸轧镶用元素符号“GYbZ”表示;第三个层次表示产品的规格,X表示Yb2O3在粉末中的名义质量百分含量;第四个层次表示粉末的状态及用途,用XPY表示,分以下六种情
17、况:OPl表示用于制备APl粉末的原始粉末,OP2表示用于制备AP2粉末的原始粉末,0P12表示用于制备APl或AP2或AP12粉末的原始粉末,APl表示适用于等离子喷涂-物理气相沉积技术的团聚粉末,AP2表示适用于大气等离子喷涂技术的团聚粉末,AP12表示适用于等离子喷涂-物理气相沉积技术或大气等离子喷涂技术的团聚粉末。由此产品牌号表示为:REMTBC-GYbZ-XYb-OP1、REMTBC-GYbZ-XYb-OP2、REMTBC-GYbZ-XYb-OP12、REMTBC-GYbZ-xYb-API、REMTBC-GYbZ-XYb-AP2、REMTBC-GYbZ-XYb-AP121具体表示方法
18、如下:REMTBC-GYbZrYb-XPY表示粉末状态及用途表示产品的规格表示钻酸轧镜表示稀土热障涂层3、主要技术指标确定的依据根据目前我国市场流通热障涂层材料产品实际情况制定了稀土热障涂层材料一错酸轧镜粉末标准,其主要内容说明如下:一规定了稀土热障涂层材料一错酸轧镣粉末产品的化学成分以及主相、稀土杂质、非稀土杂质、灼减和水分含量,一些典型牌号的产品的化学成分见表1。表1典型牌号产品化学成分产品牌号REMTBC-GYbZ-OJYb-OPlREMTBC-GYbZ-OJYb-APlREMTBC-GYbZ-5.0Yb-OPlREMTBC-GYbZ-5.0Yb-APlREMTBC-GYbZ-15.0Y
19、b-OPlREMTBC-GYbZ-15.0Yb-APlREMTBC-GYbZ-25.0Yb-OPlREMTBC-GYbZ-25.0Yb-APlREMTBC-GYbZ-31.5Yb-OPlREMTBC-GYbZ-31.5Yb-APlREMTBC-GYbZ-0.3Yb-OP2REMTBC-GYbZ-0.3Yb-AP2REMTBC-GYbZ-5.0Yb-OP2REMTBC-GYbZ-5.0Yb-AP2REMTBC-GYbZ-15.0Yb-OP2REMTBC-GYbZ-15.0Yb-AP2REMTBC-GYbZ-25.0Yb-OP2REMTBC-GYbZ-25.0Yb-AP2REMTBC-GYbZ-3
20、1.5Yb-OP2REMTBC-GYbZ-31.5Yb-AP2REMTBC-GYbZ-OJYb-OPl2REMTBC-GYbZ-OJYb-AP12REMTBC-GYbZ-5.0Yb-OP12REMTBC-GYbZ-5.0Yb-AP12REMTBC-GYbZ-15.0Yb-OP12REMTBC-GYbZ-15.0Yb-AP12REMTBC-GYbZ-25.0Yb-OP12REMTBC-GYbZ-25.OYb-API2REMTBC-GYbZ-31.5Yb-OPl2REMTBC-GYbZ-31.5Yb-AP12化学成分(质量分数)/%Gd2O359.20.554.70.545.00.535.30.5
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