Al对反应火焰喷涂TiC-TiB_2复相陶瓷涂层的影响

通过静态燃烧合成试验,确定以Ti-B4C-C+5wt％Al为喷涂反应体系,利用反应火焰喷涂技术在金属表面制备Ti(C0.7,No．3)-TiB2-Al2O3复相陶瓷涂层．研究发现,涂层为复相非均质层状亚稳结构,由TiC0.7N0．3、TiB2、Al2O3和钛的氧化物相及气孔组成．涂层组织可分为三类: TiB2尺度在微-纳米级呈团簇状分布的Ti(C0.7, No．3)-TiB2共晶体组织; Ti(C0．7,No．3)呈块状颗粒、尺寸1-2μm、其间分布着针状或长条状TiB2的组织;黑色不规则气孔．三类组织的形成原因与不加Al时基本相同,但Al的加入使喷涂体系的反应速率提高,并使涂层陶瓷相增多,组织细化,气孔率下降,显微硬度提高．

碳/碳复合材料表面MoSi_2-SiC复相陶瓷涂层及其抗氧化机制

对ＭｏＳｉ２－ＳｉＣ复相陶瓷涂层的显微形貌、相组成及成分进行了观察与分析，考察并研究了有涂层的碳／碳复合材料在１６５０℃以下温度的等温氧化性能，以及涂层的结构与组成对抗氧化性能的影响，阐明了涂层的抗氧化过程及机理，并进一步提出了合理的涂层结构．结果表明。

Q235钢固相反应型Al_2O_3-TiB_2复相陶瓷涂层制备及性能研究

利用机械合金化(MA)制备了超细粉体,并采用固相反应法在Q235钢表面制备了Al2O3-TiB2复相陶瓷涂层,用X射线、激光粒度仪、扫描电镜(SEM)、差热分析仪(DTA)研究了粉体和涂层的物相组成、粒度分布及截面形貌,并测试了涂层的耐磨、耐蚀性能。结果表明,MA后骨料粉体的粒度可达纳米级;700℃热固化后涂层有Al2O3、TiB2和MgAl2O4等新相生成;封孔处理后涂层相对耐磨性最多提高3.21倍;涂层耐蚀性能最多提高9.52倍,封孔后的涂层耐蚀性能最多提高15.48倍。

反应火焰喷涂工艺对复相陶瓷涂层孔隙率和硬度的影响

以Ti粉、B4C粉和蔗糖(碳的前驱体)为原料,采用反应火焰喷涂技术在钢基体表面制备了TiC-TiB2复相陶瓷涂层,研究了反应火焰喷涂工艺参数(喷涂距离、送粉气压力和喷涂团聚粉的预热温度)对涂层孔隙率和显微硬度的影响。结果表明,在一定条件下,随喷涂距离增加、送粉气压力增大、喷涂粉体预热温度升高,涂层的孔隙率和显微硬度均分别表现出减少和增加的趋势。正交试验结果表明,Ti-B4C-蔗糖体系制备TiC-TiB2涂层最佳工艺条件是喷涂距离为220 mm,送粉气压力为0.3 MPa,团聚粉预热温度为240℃。涂层主要由TiC0.3N0.7、TiB2与TiO2相及孔隙组成,其中TiC0.3N0.7-TiB2为涂层的主相,TiO2为副产物相。涂层与基体之间既有机械结合,又有冶金结合。

Q235钢表面反应火焰喷涂TiB_2/Mo_2FeB_2复相陶瓷涂层的耐蚀性

为了研究TiB2/Mo2FeB2复相陶瓷涂层的耐蚀性,以Mo粉、FeB粉、Fe粉及TiB2粉为原料,采用反应火焰喷涂技术在Q235钢上制备了TiB2/Mo2FeB2复相陶瓷涂层。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)分析了粉体和涂层的物相组成与表面形貌,通过浸泡法测试了涂层耐蚀性。结果表明:涂层内含硬质相TiB2、部分Mo2 FeB2,TiO2、B2 O3,残留的Mo、TiB2等;TiB2/Mo2 FeB2复相陶瓷涂层的耐酸性、耐碱性、耐盐性分别为Q235钢基体的4.17,3.39,3.34倍。

自反应电弧喷涂原位合成Ti(C,N)TiB_2Al_2O_3复相陶瓷涂层

以Ti+B4C为反应药芯、Al为外皮材料制备反应型喷涂丝材,探讨利用自反应电弧喷涂技术在45钢基体表面制备复相陶瓷涂层的可行性。以X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)等方法分析、观察了涂层的组织与结构,测试了涂层的主要力学性能。结果表明:利用制备的药芯丝材进行喷涂试验,可获得由TiB2、TiB、TiC0.3N0.7、TiN、Al2O3、AlN等多相组成的复相陶瓷涂层。涂层呈典型的层状结构,其连续的基体相内弥散分布着离散的第二、第三相。涂层与基体间的结合强度为18.9MPa,涂层的平均显微硬度与弹性模量分别为735.4HV0.2和461.4GPa,摩擦因数在0.45～0.50之间,耐磨性能较基体材料提高3倍以上。

氮化钛/氧化钛复相陶瓷涂层的干滑动摩擦磨损性能

目的研究等离子喷涂Ti N/Ti O复相陶瓷涂层的微观组织结构、显微硬度及干滑动摩擦磨损行为和机理。方法采用等离子喷涂技术,在45#钢表面制备Ti N/Ti O复相陶瓷涂层。分析涂层的相组成,测试涂层的硬度。通过磨损试验研究Ti N/Ti O复相陶瓷涂层的磨损行为,并观察涂层的磨损形貌,测试磨损表面的成分组成,探讨Ti N/Ti O复相陶瓷涂层的磨损机理。结果 Ti N/Ti O复相陶瓷涂层均匀致密,平均厚度为350μm,具有明显的层状结构,孔隙率为4.3%,显微硬度为1444HV0.1。在载荷30～50 N、转速370～1102 r/min的范围内,Ti N/Ti O复相涂层与GCr15对磨的摩擦系数为0.0963～0.2778,磨损量为1.32～6.8 mg。随着载荷的增加,摩擦系数下降;随着载荷和转速的增加,磨损量增加。结论等离子喷涂制备的Ti N/Ti O复相涂层组织致密,显微硬度高,在低速低载荷时表现出较好的耐磨性,但随着载荷和转速的增加,耐磨性降低。涂层的磨损机制主要为磨粒磨损和粘着磨损。

自蔓延高温合成反应热喷涂Al_2O_3基复相陶瓷涂层的性能

为了改善AZ31B镁合金的耐磨性,以Al2O3-13% TiO2为陶瓷骨料,在其中加入Al/CuO铝热剂,采用普通氧乙炔火焰自蔓延高温合成反应热喷涂技术在镁合金表面制备Al2O3基复相陶瓷涂层。通过X射线衍射分析了陶瓷涂层的组成。结果表明,所得复相陶瓷涂层具有良好的抗热震性,涂层内有Cu4MgO5,CuAlO2等新的物相产生。磨粒磨损试验、黏着干磨损试验和黏着油磨损试验表明:自蔓延反应热喷涂陶瓷涂层的耐磨性是AZ31B基体的6.48,3.32,6.04倍,普通热喷涂层的耐磨性是AZ31B基体的3.60,1.76,1.67倍,自蔓延反应热喷涂陶瓷涂层的耐磨性比普通热喷涂层有较大提高。

固相反应型Al_2O_3-TiB_2复相陶瓷涂层的制备、物相及其界面结合性能

为了提高Q235钢的性能,以Al-TiO2-B2O3为反应体系,磷酸二氢铝为粘结剂,制备出成型料浆,采用刷涂法在其表面形成涂层;在真空炉中通过固相反应法合成Al2O3-TiB2复相陶瓷涂层。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和差热分析仪(DTA)研究了涂层的物相结构、组织形貌及反应机理,并对涂层的抗热震性和结合强度进行测试。结果表明:机械力化学作用使Al-TiO2-B2O3体系的热化学反应在670℃发生,在700℃制备的涂层,其物相组成为Al2 O3,TiB2,并含少量未发生反应的Al,TiO2以及辅料反应生成的Cr2 O3和MgAl2O4等。当涂层骨料中Al∶TiO2∶B2O3的物质的量比为10∶3∶3,骨料与粘结剂的质量比为1.50∶1.00时,涂层性能最佳,结合强度可达13.4 MPa,热震次数可达45次。

反应室氮气流量对TiN-Al_3Ti-Al复相陶瓷涂层的影响

通过XRD、SEM等手段主要研究了反应室氮气流量对复合涂层组织结构的影响.XRD结果表明随氮气流量变化,涂层组织由Al3Ti为主相转化为TiN、Al、Al3Ti三相同时共存;SEM表明复相涂层是由富硬质相和富软质相堆叠在一起的层状组织结构;通过对玻璃基体的喷涂层的研究表明涂层中颗粒剥落是由于颗粒在形成涂层之前表面已经凝固形核所致;当(N2)=0时,复合涂层的显微硬度为445.22HV,韧性较差;而(N2)=2.5时,显微硬度为639.98HV,韧性较好.

Al_2O_3-TiO_2复相陶瓷涂层在动态LBE中的耐腐蚀行为

目的分析研究Al_2O_3-TiO_2复相陶瓷涂层在高温流动铅铋合金中的耐腐蚀行为。方法以纯Ti粉末、Fe Al粉末、CrFe粉末为原料制得复合粉末,在CLAM钢基材表面上采用热喷涂-激光原位合成复合工艺制备了Al_2O_3-TiO_2复相陶瓷涂层。试样在500℃,流速为0.3 m/s的液态铅铋合金中进行了时长1000 h的动态腐蚀实验,分别采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等分析测试手段对涂层试样在动态LBE中的耐腐蚀行为进行了研究表征。结果在CLAM钢基材表面制备的Al_2O_3-TiO_2复相陶瓷涂层表面形貌整体较腐蚀前仍保持完好,涂层物相成分保持稳定,截面分析显示铅铋合金在腐蚀过程在涂层中未见渗透;而没有涂层保护的CLAM钢基材在腐蚀后表面发生明显的氧化腐蚀现象,生成结构疏松的Fe3O4氧化层,铅铋合金在氧化层中有扩散分布。结论通过火焰热喷涂-激光原位合成复合工艺在CLAM钢表面制备得到的Al_2O_3-TiO_2复相陶瓷涂层在高温流动的铅铋合金腐蚀条件下组织结构稳定,具有良好的适用性,能有效地阻止高温流动铅铋合金对CLAM钢基体材料的腐蚀。

自反应电弧喷涂复相陶瓷涂层工艺研究

以Ti-B4C-C为粉芯、金属Al为外皮材料制备了粉芯丝材,利用自反应电弧喷涂技术在钢基体表面制备了Ti(C,N)-TiB2-Al2O3复相陶瓷涂层。研究了喷涂电压、电流、气压及喷涂距离等工艺参数对涂层的影响,并以涂层孔隙率为评价指标,优化了喷涂工艺。结果表明:对涂层质量影响因素由大到小依次为喷涂距离、气压、电流、电压;优化工艺为喷涂电流120 A、电压36 V、气压0.7 MPa、距离160 mm,在该工艺条件下制备的复合涂层由TiB2、TiC0.3N0.7、TiN、Al2O3、AlN等多相组成,孔隙率约为2.11%,力学性能好。

基于激光裂解含Ti粉聚二甲基硅氧烷的SiTiOC复相陶瓷涂层制备

通过激光裂解含Ti粉聚二甲基硅氧烷先驱体,制备了陶瓷涂层,并分析了裂解产物的组成与结构。结果表明,在高能激光作用下,Ti粉与聚二甲基硅氧烷发生自由基反应,生成由晶态的SiC、TiC、TiO2和非晶态SiO2、单质C、C6H18OSi2组成的复相陶瓷涂层。新生的TiO2和TiC陶瓷相能填补陶瓷涂层的孔隙,使涂层表面平整,孔隙减少。金属Ti粉的加入还有利于降低复相陶瓷涂层中自由碳的质量分数,当添加的Ti粉质量分数为5.0%时,涂层中Si、O和C元素质量分数分别达到74.44%、16.48%和6.19%。

SHS反应火焰喷涂TiC-TiB_2梯度过渡陶瓷涂层摩擦磨损机理研究

以Ti-B4C-C为主反应体系,Ni-Al金属粉末为过渡材料,采用自蔓延高温合成反应火焰喷涂技术,在45钢基表面制备TiC-TiB2梯度过渡复相陶瓷涂层。对涂层进行摩擦磨损试验,利用扫描电镜观察陶瓷涂层的磨损表面形貌,并分析其摩擦机制得出:涂层的耐磨性呈梯度变化;在不同的摩擦层面存在着粘着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损等多种不同的磨损机理。

热化学反应法制备耐海水腐蚀陶瓷涂层及机理分析

为了提高铝合金的耐海水腐蚀性能,采用热化学反应法在其表面制备陶瓷涂层,确定了料浆组分的最佳配比,通过SEM,XRD,3.5%(质量分数)NaCl溶液和真实海水浸泡实验等手段研究了涂层的表面形貌、相组成及耐腐蚀性能。此外,还分析了热化学反应法制备陶瓷涂层的机理。结果表明:所得陶瓷涂层均匀、致密,为复相陶瓷结构,与金属表面主要是化学结合,能有效延长铝合金在海水中的使用寿命。

AZ31B镁合金表面SHS反应热喷涂陶瓷涂层研究

为了改善AZ31B耐磨、耐蚀性,采用Al2O387%(质量分数,后同)及TiO213%(即Al2O3-13%TiO2)作为陶瓷骨料。在其中加入Al/CuO铝热剂,采用普通氧乙炔火焰喷涂技术在AZ31B镁合金上制备陶瓷涂层。主要研究了铝热剂中Al和CuO比例及铝热剂与陶瓷骨料比例,对陶瓷涂层的组成和性能的影响。实验表明:在铝热剂组分配比为m(Al)∶m(CuO)=3∶1;m(陶瓷骨料)∶m(铝热剂)=1∶1时,陶瓷涂层耐磨性和耐蚀性有了显著的提高。

粉体团聚状态对TiC-TiB_2陶瓷涂层的影响

以Ti-B4C-C为主反应体系,采用自蔓延反应火焰喷涂技术,在45#钢基表面制备TiC-TiB2复相陶瓷涂层。研究不同粉体团聚状态对涂层气孔率的影响,结果表明,包覆粉喷涂得到的涂层性能要优于胶联团聚粉。

Al_2O_3-TiO_2陶瓷涂层界面剪切强度的研究及有限元分析

为了测量经过热喷涂-激光原位反应合成技术在CLAM钢表面制备的Al_2O_3-TiO_2陶瓷涂层的界面剪切强度,采用万能拉压试验机配合自制的剪切装置研究了涂层与基材界面的剪切强度,并通过有限元的方法模拟了剪切强度的大小与在界面处的受力、变形情况。结果表明:通过热喷涂-激光原位合成技术制备的Al_2O_3-TiO_2涂层的界面剪切强度较高,大约为283MPa;有限元(FEM)模拟的结果大约为319.59MPa,与实验结果相似。

Ti-B_4C-C系在火焰喷涂时的SHS过程

以Ti-B4C-C为反应喷涂体系,依托SHS反应火焰喷涂制备TiC-TiB2复相陶瓷涂层技术,通过水淬熄实验,截取了喷涂过程中飞行不同距离的粒子,观测了不同飞行距离下,中间状态反应产物的宏观特征、成分和组织结构及其变化过程,理论探讨了复合粉体在氧-乙炔火焰焰流中的飞行燃烧过程与反应机理。研究表明,中间状态的反应产物按其宏观特征出现了完全熔融的实心陶瓷液滴、完全熔融的空心陶瓷液滴、表面熔融芯部未熔的陶瓷颗粒和完全未熔的陶瓷颗粒4种。其飞行燃烧过程机理是:SHS反应始于钛粉的熔化,对位于火焰焰流芯部的中小尺寸喷涂团聚颗粒,其燃烧合成受扩散和毛细管机制控制,以爆燃方式进行;对位于火焰焰流外围的较大尺寸喷涂团聚颗粒,其燃烧合成受组元熔解析出机制控制。

Ti-B_4C-蔗糖系团聚粉飞行燃烧研究

通过改进粉体制备工艺,以蔗糖为前驱体,利用前驱体法首次成功制备了Ti-B4C-C三元复合团聚粉。在此基础上,利用SHS反应火焰喷涂技术,在钢基体表面制备了TiC-TiB2复相陶瓷涂层。通过水淬熄实验和SEM、XRD及金相分析等实验方法,对SHS反应火焰喷涂过程中团聚粒子的飞行燃烧及涂层形成过程进行了研究。