车用AZ80合金表面磁控溅射MAO-ZrO2涂层组织和划痕测试分析

利用闭合场磁控溅射镀膜技术在AZ80合金基材表面进行沉积得到一层Zr涂层,并进行微弧氧化得到MAO-ZrO2涂层。对其进行组织和划痕实验测试研究得到:ZrO2涂层具有光滑的表面并具有银白色金属光泽,在ZrO2涂层表面上形成了很多细小的胞状晶粒。试样截面上形成了具有均匀结构的ZrO2涂层,同时涂层中的Zr元素也形成了均匀分布状态,最终得到厚度约5μm的涂层。当火花放电过程结束后,试样表面形成了更大的火花亮点同时数量有明显增加。在ZrO2-AZ80试样中主要以四方ZrO2为主,还有部分强度较小的MgO与Mg组成的衍射峰,根据存在MgO的情况可以推断基材已被氧化。采用微弧氧化方法进行处理后可以使涂层硬度增加。在采用微弧氧化方式生成的MAO-ZrO2涂层中所有划痕轨迹内没有出现脱落的涂层,采用微弧氧化方法可以制备得到和基体形成更强结合能力的涂层。

纳米ZrO2微粒对TC4合金表面微弧氧化陶瓷膜层耐蚀及耐磨性能的影响

目的提高TC4微弧氧化表面陶瓷涂层的耐蚀性与耐磨性,并研究ZrO2微粒对涂层性能的影响。方法在不同配比的硅酸钠、磷酸钠、氢氧化钠混合电解液中,通过微弧氧化技术在TC4钛合金表面制备陶瓷涂层,得到最佳电解液配比。将纳米ZrO2微粒添加到电解液中,以制备复合涂层。通过SEM、XRD、电化学工作站以及往复摩擦磨损试验机,研究不同含量ZrO2对膜层的形貌、相结构、耐腐蚀及耐磨性的影响。结果随着纳米ZrO2浓度的增加,涂层微孔数量和尺寸都减小,膜层的主要组成相为ZrO2、ZrTiO4、TiO2、Ti2O、Al2O3和SiO2。0.9%NaCl溶液中的电化学极化曲线表明,随着ZrO2浓度的增加,涂层的自腐蚀电位不断提高,但当添加剂的含量达到12g/L时,自腐蚀电位降低。摩擦磨损实验显示,不含ZrO2陶瓷膜层的比磨损率为1.082×10^-3mm^3/(N·m),当ZrO2含量为9g/L时,其比磨损率为3.489×10^-4mm^3/(N·m),是未添加颗粒的32.24%。结论纳米ZrO2微粒的加入有效提高了陶瓷涂层的耐蚀、耐磨性,特别地,当添加量为9g/L时,涂层的耐蚀性耐磨性最好。

ZrO2颗粒填充Ti5111合金微弧氧化膜的耐蚀性研究

在Ti-5Al-1Sn-1Zr-1V-0.8Mo合金微弧氧化电解液中添加ZrO2颗粒,获得含ZrO2的微弧氧化膜。采用扫描电子显微镜、衍射仪和电化学工作站等对氧化膜的厚度、粗糙度、表面形貌、组成及耐蚀性进行了研究。结果表明,随着ZrO2加入量的增加,微弧氧化膜的厚度增加,粗糙度降低。当ZrO2加入量为1.25 g/L时,氧化膜厚度达到106μm,其粗糙度也小于未加ZrO2的膜层的粗糙度。氧化膜形貌观察结果显示,ZrO2的加入可以有效填充膜层中的孔洞,并能减少裂纹,有利于获得更为致密的氧化膜。膜层主要由金红石相TiO2和锐钛矿相TiO2组成。电化学腐蚀测试结果表明,含ZrO2浓度为1.00 g/L的微弧氧化膜的阻抗值最大,当ZrO2加入量为1.25 g/L时的腐蚀电位最高,腐蚀电流密度最小。

ZrO2包覆对LiNi0.8Co0.2O2结构和性能的影响

为提高锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2O2的综合电化学性能,采用高温固相法对其表面进行ZrO2包覆。以X射线衍射、扫描电子显微镜、电化学阻抗和电化学充放电等方法对材料进行表征。结果显示,ZrO2可均匀分布在LiNi0.8Co0.2O2表面而不影响其晶体结构,但对电化学性能影响明显,即首次放电容量略有降低,由168.25 mAh/g降到157.43 mAh/g;1C、2C倍率性能有较大改善,循环性能的提高尤其突出,在100周循环内,LiNi0.8Co0.2O2的容量保持率从90.68%提高到97.70%。其原因是:(1)包覆层有效避免了电解液与正极材料直接接触、抑制副反应的发生;(2)包覆过程中生成的Li2ZrO3提高了材料的离子导电性。该研究结果为改善锂离子电池正极材料综合电化学性能提供了简便、有效的方法。

电压对TiAl合金含ZrO2微弧氧化膜生长特性的影响

目的在TiAl合金表面制备较厚的含ZrO_2相的微弧氧化膜层,并研究电压对微弧氧化膜层生长特性的影响。方法采用可溶性锆盐电解液体系,分别在480、500、520 V电压下对TiAl合金试样进行微弧氧化处理。分别采用涡流测厚仪、扫描电子显微镜和X射线衍射仪,检测膜层的厚度、微观形貌和物相组成。结果在480、500、520 V电压下制备的膜层厚度分别为18、28、48μm,电压小幅度的增加使膜层厚度大幅度增加。膜层的主晶相为t-ZrO_2,并含有m-ZrO_2、Al2O3和Ti O2相,随着电压的升高,m-ZrO_2相的含量略有增加。膜层表面有许多大小不一的类似于＂火山口＂的微孔和一些陶瓷颗粒,随着电压的升高,微孔孔径增加,膜层表面粗糙度增加。结论电压对膜层相组成的影响较小,对膜层微观形貌和厚度具有显著影响。较高电压有利于提高膜层的厚度,同时会增加膜层的粗糙度和表面微孔孔径。

ZrO2含量对Al2O3／ZrO2复相陶瓷微观结构和力学性能的影响

本研究以耐磨结构陶瓷的应用为目标,研究了Al2O3-ZrO2复相陶瓷中加入不同的ZrO2陶瓷材料对微观结构及其力学性能的影响,分析了ZrO2在复相陶瓷中所起的作用。结果表明:随ZrO2含量的增加,在相同烧结温度下,晶粒变小,材料的力学性能提高。当ZrO2加入量为55%时,复相材料的抗折强度503 MPa,断裂韧性12.80 MPa·m1/2,密度4.88 g·cm-3,硬度(HV)为1432 kg·mm-2。探讨了Al2O3/ZrO2复相陶瓷的增韧机理。

Adhesive strength and structure of micro-arc oxidation ceramic coatings grown in-situ on LY12 aluminum alloy

The ceramic coatings containing zirconium dioxide were grown in-situ on LY12 aluminium alloy by micro-arc oxidation in mixed zirconate and phosphate solution. The phase composition and morphology of the coatings were studied by XRD and SEM. The adhesive strength of ceramic coatings was assessed by thermal shock test and tensile test. The results show that the coating is composed of m-ZrO2,t-ZrO2, and a littleγ-Al2O3. Along the section of the coating, t-ZrO2 is more on both sides than that in the middle, while m-ZrO2 is more in the middle than that on both sides. Meantime the coating is also composed of a dense layer and a loose layer. The coating has excellent thermal shock resistance under 550℃and 600℃. And tensile tests show the adhesive strength of the dense layer of the coating with the substrate is more than 17.5 MPa.

Preparation of ZrO_2-Al_2O_3 micro-laminated coatings on stainless steel and their high temperature oxidation resistance

Micro-laminated ZrO2-Al2O3 coatings were prepared by electrochemical depositing ZrO2 film and Al2O3 film alternatively in ethanol solutions containing aluminum nitrate and zirconium nitrate, with small amounts of （yttrium） nitrate added respectively into both solutions. The micro-laminated ZrO2-Al2O3 coating is of nanostructure. FE-SEM analyses show that the cross section of the micro-laminated coatings has alternate six-layer films of ZrO2 and Al2O3, with the thickness of each layer in the range of nanometer or submicron. The surface of the （micro-）（laminated） coatings is composed of nano-particles. SEM, XRD and mass gain measurement were adopted to study the oxidation resistance of coatings on stainless steel. It has been found that all the coatings are effective in protecting the substrate from oxidation, and micro-laminated coatings exhibit more excellent protectiveness performance. Mechanisms accounting for such effects have been discussed.

不同电解液对2A12铝合金微弧氧化膜耐磨性能的影响

研究在40g/L Na2Si O3溶液中添加8g/LNa2WO4,并在混合电解液中加入ZrO2颗粒,在2A12铝合金基体上原位生长微弧氧化陶瓷膜。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)对陶瓷氧化膜微观形貌、元素含量、相组成进行分析,通过摩擦磨损实验检测微弧氧化膜的耐磨性。实验结果表明,添加8g/L Na2WO4生长的陶瓷膜由α-Al2O3和mullite相组成;10N载荷下摩擦,氧化膜致密层完好耐磨;在40g/L Na2Si O3、8g/L Na2WO4混合电解液中添加150g ZrO2制备ZrO2-Al2O3复合陶瓷膜,由α-Al2O3、t-ZrO2和m-ZrO2相组成,30N载荷下摩擦4200s致密层未见脱落。

多台阶光栅结构的溶胶凝胶法制备工艺

采用溶胶凝胶法制备一种具有光敏性的ZrO2薄膜,通过紫外分光光度计对薄膜曝光前后的结构变化进行分析。结果表明,该薄膜具有良好的光敏性。采用紫外曝光结合图形转移工艺,制备了具有多台阶结构的复杂微细图形。测量结果表明,该结构为周期性三台阶结构,周期为210μm,每个台阶的高度约为325 nm。

纳米增韧牙科复合树脂显微结构的研究

目的:考察表面处理过的纳米二氧化钛和纳米二氧化锆加入牙科复合树脂后显微结构的变化。方法:采用溶胶-凝胶法制备纳米二氧化钛和纳米二氧化锆并进行表面处理,在牙科复合树脂中分别加入纳米二氧化钛和纳米二氧化锆,应用扫描电镜观察其显微结构并用X-线能谱分析其成分。结果:扫描电镜显示纳米二氧化钛和纳米二氧化锆均匀分布在牙科复合树脂中,X-线能谱分析显示纳米材料含量分别为8.59%和7.55%。结论:经过表面处理的纳米二氧化钛和纳米二氧化锆能够均匀的渗入牙科复合树脂中。

Al_2O_3/ZrO_2复合金属陶瓷模具材料的研究

以微米Al2O3、ZrO2、W、Cr、Ni以及Co为原料,采用热压烧结工艺制备了Al2O3/ZrO2复合金属陶瓷模具材料。测试和分析了烧结样品的相对密度、弯曲强度、断裂韧性以及硬度性能。结果表明,当微米Al2O3添加量(质量百分数)为35%,ZrO2为10%、W为20%、Cr为20%、Ni为10%以及Co为5%时,所制备的复合金属陶瓷模具材料性能最佳,相对密度值为98.2%,弯曲强度575 MPa,断裂韧性为8.16 MPa·m1/2,硬度值为9.06 GPa。适量的微米ZrO2在金属陶瓷模具材料中起微裂纹增韧的作用。

阳极电压对医用锆材微弧氧化膜层的影响

采用恒压模式微弧氧化在纯锆表面制备出含Ca和P的ZrO2复合膜层,研究了当阳极电压为300V、350V、400V时微弧氧化膜层的厚度、表面形貌、相组成、表面Ca和P含量及分布的状况。结果表明,膜层呈多孔状,主要由含Ca和P的四方相氧化锆(t-ZrO2)和少量单斜相氧化锆(m-ZrO2)构成,膜层微孔内的Ca、P含量低于膜层表面基体和微孔边缘的Ca、P含量。随着阳极电压的升高,膜层厚度增加,微孔孔径增大,膜层中的t-ZrO2的含量增多,m-ZrO2的含量稍有减少,膜层表面Ca和P的含量逐渐升高,且Ca含量的增长速度高于P含量的增长速度,Ca和P的质量比增大。

激光重熔对Fe-ZrO_2复合镀层形貌及性能的影响

目的进一步提高电沉积Fe-ZrO2纳米复合镀层的性能。方法在45#钢基体表面电沉积FeZrO2纳米复合镀层,并进行激光重熔后处理。通过正交实验分析激光重熔参数对镀层显微硬度、结合力和表面形貌的影响,并优化重熔工艺。结果优化的工艺为:电流150 A,脉宽8 ms,频率15 Hz,扫描速率250 mm/min,负离焦量2 mm。镀层经激光重熔后,硬度提高,纳米颗粒得到了细化,与基体形成了冶金结合。结论激光重熔可以改善Fe-ZrO2纳米复合镀层的微观形貌,提高其性能。

Al_2O_3/ZrO_2复相金属陶瓷模具材料的抗热震性能研究

以纳米Al2O3和纳米ZrO2以及微米级W、Cr和Ni粉为原料,采用热压烧结工艺制备了Al2O3/ZrO2复相金属陶瓷模具材料。分别采用急冷-强度法和压痕-急冷法研究了烧结样品的抗热震性能。结果表明,当纳米Al2O3添加量为35 wt%,ZrO2为10 wt%、W为20 wt%、Cr为20 wt%以及Ni为15 wt%时,所制备的复相金属陶瓷模具材料性能最佳,其热震临界温度为510℃,在400℃热震循环50次后裂纹扩展值为1.5 mm。

AM60压铸镁合金表面ZrO_2微弧氧化陶瓷层的制备方法研究

为了改善镁合金的微弧氧化膜层的性能,利用两步法在AM60压铸镁合金表面制备了ZrO2微弧氧化膜层。研究了膜层在恒电压控制方式下的生长规律,测量了膜层在w(NaCl)=3.5%溶液中的极化曲线,分析了膜层的物相组成。结果表明:在400 V恒压微弧氧化处理时,微弧氧化膜层的平均生长速度最高可达3.5μm/min;试样在w(NaCl)=3.5%溶液中的极化曲线显示,镁合金经过两步法在锆盐溶液中微弧氧化后,其腐蚀电位正移,腐蚀电流降低,腐蚀速度大幅降低,其耐蚀性得到了大幅度提高。两步法制备微弧氧化膜层主要由ZrO2、ZrP2、Mg3(PO4)2、MgF2相组成,在溶液中添加的Zr元素可以通过微弧氧化处理时的复杂反应进入膜层中,膜层表现出的优异耐蚀性主要源于膜层中存在ZrO2陶瓷。

氧化铝基金属陶瓷挤压模具材料的制备及分析

以微米Al_2O_3、W以及Cr为主要原料,采用热压烧结工艺制备了Al_2O_3基金属陶瓷挤压模具材料。分析了烧结样品的致密度、弯曲强度、断裂韧性、硬度以及摩擦性能。结果表明:当微米Al_2O_3添加量为70.5wt%,W为14wt%以及Cr为14wt%,同时当烧结温度为1600℃时,所制备的金属陶瓷挤压模具材料性能最佳,致密度为99.6%,弯曲强度890 MPa,断裂韧性为15.72 MPa·m^(1/2),硬度为78.8 HRA,载荷为120N时的摩擦系数为0.53。适量的微米W粉和Cr粉在金属陶瓷挤压模具材料中起桥接增韧的作用。

稀土盐浸泡镁合金微弧氧化膜层的制备及性能(英文)

在 K2ZrF6-Na2SiO3电解液中对 Y(NO3)3浸泡预处理的 AZ91D 镁合金进行微弧氧化处理,在镁合金表面制备 Y2O3-ZrO2-MgO 复合膜层(YSZ-MgO 膜)。运用电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDX)、X 射线衍射(XRD)和电化学分析与高温氧化等方法研究 YSZ-MgO 膜的组成与结构、耐腐蚀性及热稳定性。结果表明,YSZ-MgO 膜主要由 Y2O3、ZrO2、MgO 和 Mg2SiO4等物相组成,和未经 Y(NO3)3浸泡的膜层(ZrO2-MgO 膜)相比,YSZ-MgO膜的厚度较小,但膜层的致密性较好,表面粗糙度较小;且腐蚀电流密度较小、开路电位较正、极化阻抗较高;在 5%NaCl 溶液中的腐蚀速率低于 ZrO2-MgO 膜的,约为 AZ91D 镁合金的 8%。YSZ-MgO 膜层比普通 ZrO2-MgO膜层具有更强的抗高温氧化性能和耐热冲击性能。

常压化学气相沉积ZrO_2涂层的显微结构与微观力学性能

采用ZrCl 4-CO 2-H 2-Ar体系，于900~1500℃下用常压化学气相沉积法（APCVD）在C/C-SiC和C/C-ZrC基体上分别制备ZrO 2涂层。采用X射线衍射分析仪（XRD）和扫描电镜（SEM）分别分析ZrO 2涂层的相组成和形貌特征。利用微/纳米力学综合测试仪测量涂层的微观力学性能及与底层的界面结合力。结果表明：在900、1150、1300和1500℃这4种温度下制备的ZrO 2涂层均为单斜相；随着沉积温度的升高，ZrO 2涂层表面形貌由小颗粒堆积态向大尺寸多晶转变，涂层厚度逐渐增加。化学气相沉积ZrO 2涂层硬度为1026.712HV，略低于电子束物理气相沉积ZrO 2涂层的硬度；ZrO 2涂层与C/C-SiC基体之间的结合强度高于ZrO 2涂层与C/C-ZrC基体之间的结合强度。扫描电镜观察显示：C/C-SiC基体ZrO 2涂层划痕表面光滑，而C/C-ZrC基体ZrO 2涂层划痕表面粗糙。

ZrO_2/TiO_2复合光催化膜的微弧氧化法制备及表征(英文)

采用微弧氧化方法和原位生成的Zr(OH)4胶体颗粒,在纯钛基体上制备ZrO2/TiO2复合光催化膜。采用SEM、EDX、XRD、UV-Vis DRS等分析手段,对膜层进行分析表征。结果表明:复合膜显示出层状和多孔的结构,由锐钛矿、金红石和ZrO2组成;相对于纯TiO2膜,复合膜层的光吸收截止边缘产生红移;ZnO2/TiO2复合膜层和纯TiO2膜层在紫外光照射下,对罗丹明B的光催化速率常数分别为0.0442和0.0186 h-1。