Al_2O_3-SiO_2-TiO_2表面涂层对3D-C_f/SiC复合材料力学性能的影响

采用溶胶凝胶法在三维碳纤维预制体(3D-Cf)表面形成Al2O3-SiO_2-TiO_2涂层,而后采用先驱体浸渍裂解工艺(PIP)制备了3D-Cf/Si C复合材料,通过SEM、XRD等分析测试手段以及三点弯曲等试验方法,研究了碳纤维的界面对复合材料的微观结构、力学性能的影响。结果表明,Al2O3-SiO_2-TiO_2涂覆处理后的碳纤维的强度约为原始碳纤维的96.8%,涂层碳纤维在复合材料断裂过程中起到了较好的增韧作用,涂层处理后的3D-Cf/Si C复合材料的抗弯强度达303 MPa,断裂韧度达6.5 MPa/m1/2。

不同Al_2O_3-TiO_2-Cr_2O_3-SiO_2配比等离子喷涂层的耐磨粒磨损性能

为了探讨等离子喷涂制备Al2O3-TiO2-Cr2O3-SiO2层的可行性及其喷涂层的耐磨性,采用等离子喷涂在Q235钢表面分别制备了54%Al2O3-36%TiO2-10%Cr2O3-0.5%SiO2,42%Al2O3-28%TiO2-28.5%Cr2O3-1.5%SiO2和30%Al2O3-20%TiO2-47.5%Cr2O3-2.5%SiO23种陶瓷层,分析了陶瓷涂层的金相显微形貌、显微硬度及耐磨粒磨损性能,并分析了其耐磨粒磨损的机理。结果表明:3种涂层的显微硬度分布均具有梯度分布特性,Al2O3+Cr2O3硬质相含量越高,涂层硬度越大;30%Al2O3-20%TiO2-47.5%Cr2O3-2.5%SiO2喷涂粉制成的涂层的硬度最大,耐磨粒磨损性能最佳。

La_2O_3在MgO-Al_2O_3-SiO_2-TiO_2微晶玻璃中的作用

在ＭｇＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２－ＴｉＯ２玻璃中添加不同数量的氧化镧，采用差热分析、Ｘ射线衍射及电子显微镜等技术研究了氧化镧对玻璃析晶过程与力学性能的影响．氧化镧的加入使玻璃中析出α－堇青石相的温度降低；同时避免了高膨胀方石英相的析出．随着氧化镧加入量的增加，玻璃整体析晶能力下降，微晶玻璃中晶相含量减少，晶粒尺寸增大，微晶玻璃的弹性模量与硬度减小，断裂韧性增加，体现出大尺寸长柱状金红石晶粒的增韧作用．

等离子喷涂纳米和微米Al_2O_3-TiO_2涂层摩擦磨损性能研究

采用大气等离子喷涂的方法制备了纳米和微米Al2O3-TiO2涂层,其中w(TiO2)=13%.分析了涂层组织形貌特征和结合强度等性能,研究了两种涂层在不同载荷下的摩擦磨损性能.结果表明,纳米Al2O3-TiO2涂层是由未熔或半熔纳米颗粒区域与完全熔融粒子铺展区域共同构成的,孔隙率低,显微硬度、结合强度均高于层状结构的微米涂层,且纳米涂层磨损量明显小于微米涂层.高载荷下磨屑均匀细化、圆整,形成微滚珠效应,纳米涂层稳态摩擦系数随载荷增大而下降,而微米涂层摩擦系数随载荷变化不明显.

复相陶瓷涂层Al-TiO_2-B_2O_3体系热力学与动力学分析

采用Al-TiO2-B2O3反应体系并利用机械合金化(MA)原位合成Al2O3-TiB2复合相,对Al-TiO2-B2O3反应体系标准反应吉布斯自由能(ΔGT)进行计算,并应用Starink法计算其反应活化能,计算结果表明:Al2O3和TiB2的生成可能性较大,XRD分析的结果也证实了这一点;利用差示扫描量热分析(DSC)对反应体系进行了研究,分析了Al2O3-TiB2复合相的生成过程;MA5h后粉体的Ea为361.35kJ·mol-1,MA20h后粉体的Ea为188.35kJ.mol-1。

微弧等离子喷涂碳纳米管/纳米Al_2O_3-TiO_2复合涂层高温性能研究

采用等离子喷涂技术制备了5wt%CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层,借助SEM、热红联仪和RAM反射率测试系统对CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层的组织结构、高温氧化性能、电磁特性进行了分析.结果表明:CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层的组织结构致密、孔隙率低,CNTs分散均匀,碳纳米管与Al2O3-TiO2陶瓷粘结剂之间具有良好的界面相容性.在20～700℃高温氧化过程中,CNTs起始失重温度为471.29℃,CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层的高温氧化性能有一定提高,起始失重温度从471.29℃提高到507.8℃,而碳纳米管的失重率从100%下降到33.68%.CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层具有较好的高温吸波性能,25℃时复合涂层的反射率峰值为-7.86dB.随温度的升高,CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层的反射率峰值不断减小,谐振频率向低频移动,300℃时复合涂层的反射率峰值为-12.88dB,小于-5dB频带宽为4.48GHz.

铝基体喷涂Al_2O_3-TiO_2/NiCoCrAlY系梯度涂层的抗热震性能

在 ZL104铝合金基体上喷涂了 Al_2O_3-TiO_2/NiCoCrAlY 系梯度涂层和 Al_2O_3-TiO_2非梯度涂层,对这两种试样进行了室温400℃冷热循环试验,以研究涂层的抗热震性能和热震失效机制。结果表明:Al_2O_3-45%TiO_2与基体热膨胀系数的差异所产生的热应力是热震过程中涂层剥落的主要原因,涂层成分的梯度变化缓解了热应力,提高了抗热震失效能力;在热震循环过程中试样的弯曲是由基体和涂层材料膨胀系数、导热系数的差异以及铝基体的塑性变形造成的,这种变形使涂层产生残余拉应力,降低了涂层的抗热震性能。

镍基高温合金表面激光熔覆制备Al_2O_3-TiO_2陶瓷涂层

利用不同工艺辅助激光熔覆技术制备了Al2O3-TiO2陶瓷涂层,以判断激光熔覆制备陶瓷涂层的可行性.结果表明:利用激光熔覆技术直接制备陶瓷层存在一定难度,陶瓷层裂纹较大,存在剥落现象;采用基底预热辅助激光熔覆法制备的陶瓷层整体脱落,可行性较差;结合冷等静压与高频表面预热技术进行激光熔覆陶瓷层试验,制备的陶瓷层表面光滑平整、无明显微裂纹.采用扫描电子显微镜对熔覆涂层的形貌进行分析.利用高频辅助激光熔覆技术制备的陶瓷涂层表面结构致密,陶瓷层与黏结层之间结合紧密,没有明显的微裂纹和孔隙.根据上述试验方案,分析发现提高粉末密度及降低熔覆过程中的温度梯度可以明显提高陶瓷层的成型性.

等离子喷涂纳米Al_2O_3-TiO_2复合陶瓷涂层的研究现状

等离子喷涂纳米Al2O3-TiO2复合陶瓷涂层具有耐磨、耐腐蚀、抗热氧化等优良性能,因而成为目前纳米涂层领域的研究热点之一。归纳了纳米结构Al2O3-TiO2喂料的制备方法,介绍了纳米结构涂层的显微结构和力学性能(断裂韧性、显微硬度、结合强度等),分析了纳米结构涂层的抗热氧化性和摩擦学性能,综述了等离子喷涂纳米Al2O3-TiO2复合陶瓷涂层的研究现状,讨论并展望了其未来的发展方向和应用前景。

激光原位合成Al_2O_3-TiO_2复合陶瓷涂层组织结构与性能

先利用火焰喷涂技术在中国低活化马氏体钢表面制备了CrFeAlTi涂层,然后通过激光原位反应技术在火焰喷涂涂层表面原位合成了Al_2O_3-TiO_2复合陶瓷涂层。分别采用体视显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、立式万能摩擦磨损试验机以及静态铅铋腐蚀实验装置等分析测试手段对涂层的形貌、微观组织结构、物相组成、显微硬度、干滑动摩擦磨损性能以及耐液态铅铋合金腐蚀性能等进行了研究。实验结果表明:激光原位合成的Al_2O_3-TiO_2复合陶瓷涂层表面整体平整、光滑、致密,基本没有凹坑、裂纹和孔隙等缺陷,与基体之间形成了良好的冶金结合。涂层内部存在完全结晶区和非结晶区,且界面明显。涂层表面主要物相为Al_2O_3,TiO_2,(Al.948Cr.052)_2O_3,Fe_2TiO_5和FeCr等。涂层截面平均显微硬度约为1864.2HV0.2,比基体CLAM钢提高了约3倍,且沿横截面方向呈平稳过渡的阶梯状分布。与基体CLAM钢相比,涂层具有良好的耐磨性能,其磨损量仅为基体的1/6,并且涂层在液态铅铋中表现出良好的耐腐蚀性能。

等离子喷涂Al2O3-TiO2陶瓷涂层的显微组织及摩擦学性能

以Al_2O_3-TiO_2(x=0%,3%,13%,20%,40%,质量分数)复合陶瓷粉末为原料,采用等离子喷涂工艺在316L不锈钢基体表面制备5种陶瓷涂层。利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X线衍射仪(XRD)、荧光金相显微镜分析粉末和涂层形貌、微观结构、物相组成及涂层孔隙率;利用显微硬度计及摩擦磨损试验机测试涂层力学及摩擦学性能,观察试样磨损形貌,分析磨损机理。结果表明:涂层呈典型的等离子喷涂层状堆积特征,涂层与基体结合良好。随TiO_2含量增加,涂层主相由γ-Al_2O_3向Al_2TiO_5相过渡,涂层韧性升高,硬度和孔隙率降低。在大气环境下,低TiO_2含量的涂层(Al_2O_3、AT3)发生应力疲劳磨损,高TiO_2含量的涂层(AT13、AT20和AT40)发生应变疲劳磨损;而在水环境下,5种涂层均发生应力疲劳磨损。

等离子喷涂Al_2O_3-TiO_2陶瓷涂层摩擦学性能研究

针对超声电机摩擦驱动的特性,利用大气等离子喷涂技术在45钢表面设计制备不同配比的Al2O3/Ti O2陶瓷涂层。采用X射线衍射仪分析相结构,用扫描电镜表征磨损后涂层表面特征,探讨其磨损机理,在直线型超声电机上测试其磨损性能。结果表明:在高温条件下,Ti O2和Al2O3形成固溶体,而XRD测试时,只能检测到Al2O3的特征峰而Ti O2相消失。五种配比材料中,Al2O3-16%Ti O2涂层的磨损性能优于其他涂层,使用寿命更长。Al2O3-10%Ti O2和Al2O3-13%Ti O2涂层表现出轻微的疲劳磨损机制,Al2O3-16%Ti O2涂层则是轻微的磨粒磨损,而Al2O3-19%Ti O2和Al2O3-22%Ti O2涂层的磨损机制是轻微的脆性断裂。

MgO-Al_2O_3-SiO_2-TiO_2-Y_2O_3玻璃的弹性模量

根据硬盘基板用材料的要求,制备了ＭｇＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２－ＴｉＯ２－Ｙ２Ｏ３高弹性模量玻璃(１２０ＧＰａ)玻璃的弹性模量随组成的变化服从Ｍａｋｉｓｈｉｍａ－Ｍａｃｋｅｎｚｉｅ理论,ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｙ２Ｏ３等具有较高单位体积离解能的氧化物有利于提高玻璃的弹性模量．但玻璃弹性模量的理论计算值低于测试值．这是因为Ｍａｋｉｓｈｉｍａ－Ｍａｃｋｅｎｚｉｅ理论没有考虑玻璃内阳离子的具体配位状态,对ＭｇＯ、Ｙ２Ｏ３堆积密度因子的推导存在误差．因此利用Ｍａｋｉｓｈｉｍａ－Ｍａｃｋｅｎｚｉｅ理论发展高弹性模量玻璃时应对ＭｇＯ、Ｙ２Ｏ３等氧化物的计算进行修正．

金属基表面Al_2O_3-SiO_2涂层耐腐蚀性能的研究

以Al(NO3)3和正硅酸乙酯为原料,采用溶胶凝胶法分别制备了Al2O3和SiO2溶胶,调配了Al2O3-SiO2复合溶胶。在金属基A3钢表面制备了Al2O3、SiO2及Al2O3-SiO2涂层,在HCl和NaOH溶液中分别进行了腐蚀试验。结果表明:采用溶胶凝胶法在金属基体表面制备的涂层均可以提高金属的耐腐蚀性能;Al2O3-SiO2复合涂层的抗腐蚀性能较单一涂层的效果好,其中,SiO2-Al2O3-SiO2涂层具有较高的耐酸性,而Al2O3-SiO2-Al2O3具有较高的耐碱性;与交互涂敷复合涂层相比,由溶胶完全混合后再制备的Al2O3-SiO2复合涂层在碱性、酸性介质中都表现出更好的耐腐蚀性。

激光重熔双模态Al_2O_3-TiO_2复合涂层的组织与性能

采用普通Metco 130粉末及纳米结构Al2O3-13%TiO2粉末通过等离子喷涂和激光重熔复合技术分别在Ti-6Al-4V合金表面制备了激光重熔涂层。采用扫描电镜(SEM)和维氏硬度计等手段观察和研究了激光重熔前后涂层的微观组织和硬度。结果表明,激光重熔后,消除了等离子喷涂涂层的层状结构,获得了致密的重熔涂层,且纳米结构重熔涂层传承了喷涂态涂层的双模态组织特征。随着扫描速度的降低,涂层表面的致密度提高。纳米结构重熔涂层的硬度为1150 HV 0.3至1750 HV 0.3,比重熔之前的喷涂态涂层约提高了60%。

不同管径CNTs/Al_2O_3-TiO_2复合吸波涂层的拉曼光谱特征及吸波性能研究

采用超声共混法制备了不同管径的CNTs/Al2O3-TiO2复合粉末,利用等离子喷涂技术制备了CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层,对不同管径的CNTs/Al2O3-TiO2复合粉末和喷涂后的复合吸波涂层进行了拉曼光谱分析,等离子喷涂处理后,CNTs的拉曼光谱特征D峰和G峰强度明显增大,随CNTs管径的增大,复合涂层中CNTs的D峰和G峰的强度比ID/IG值减小,石墨化程度提高。吸波反射率结果显示:涂层厚度为1.0 mm的CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层的吸波效果不佳,随着厚度的增加,涂层的吸波性能提高。随管径的增大,涂层厚度为1.5 mm的CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层的反射率峰值先减小后增大,小于–5 dB频带宽逐渐减小,小于–10 dB频带宽不断增大,谐振频率向高频移动。涂层厚度增加到2.0 mm,CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层的反射率峰值向低频移动。

S135钻杆材料等离子喷涂Al2O3-TiO2涂层组织与性能

目的选用石油钻井工程中常用的S135钻杆钢作为研究对象,在不破坏S135钢优异力学性能基础上,在S135钢基体上等离子喷涂Al2O3-TiO2涂层,研究喷涂功率对涂层的组织与性能的影响。方法在25、30、42 kW三种喷涂功率下,于S135钻杆材料基体表面制备Al2O3+TiO2涂层,对涂层表面进行SEM形貌观察及XRD物相分析,对端面进行金相组织观察,并测定不同位置的显微硬度,借助于材料表面性能试验仪进行涂层与基体结合强度测定,对不同功率下的喷涂涂层的组织、形貌及性能进行比较。结果在三种功率条件下,涂层由α-Al2O3、γ-Al2O3、Al2TiO5及TiO2组成。随着喷涂功率的增加,涂层中γ-Al2O3、Al2TiO5的含量增加;粘结层中气孔、裂纹等缺陷减少,孔隙率下降。在42 kW喷涂功率下,涂层与基体的结合强度达到92 N。在热喷涂过程中,由于正火作用,靠近喷涂界面的S135基体的晶粒得到细化。涂层表面的硬度都高于粘结层及基体,在喷涂功率为30 kW时,涂层表面的硬度达到1419.6 HV。结论通过改变喷涂功率,可在S135钻杆材料上得到具有较高硬度、与基体结合强度较高的Al2O3-TiO2涂层。

等离子喷涂Al_2O_3-TiO_2-ZrO_2涂层及其耐磨损性能

采用液相喷雾造粒法将准微米Al2O3,TiO2,纳米ZrO2颗粒团聚成微米粉体,并用等离子喷涂技术制备了含纳米颗粒的Al2O3-TiO2-ZrO2陶瓷涂层。在MM200型环块磨损试验机上进行了常温干摩擦试验,比较了含有纳米颗粒的Al2O3-TiO2-ZrO2涂层和传统Al2O3-TiO2陶瓷涂层的耐磨损性能,并用扫描电镜观察磨损后的磨痕形貌。结果表明,含有纳米颗粒的涂层耐磨损性能明显优于传统的陶瓷涂层。

SiO_2溶胶含量对Al_2O_3-SiO_2-TiO_2复合膜的影响

采用不同配比的Al2O3、SiO2、TiO2溶胶,通过溶胶-凝胶法制备Al2O3-SiO2-TiO2复合膜.通过凝胶时间、TG-DTG、FT-IR和AFM等表征手段对溶胶的稳定性、复合膜的热稳定性、结构特征和表面微观形貌进行综合分析.实验结果表明:SiO2溶胶含量是影响复合溶胶稳定性的主要因素,随着SiO2溶胶含量的增加,复合溶胶的稳定性越小,凝胶时间越短,制膜时间缩短;TG-DTG分析表明,350℃以后,无明显的热效应,可见三组分复合的膜热稳定性较好;FT-IR表明,整个复合体系是以Si-O-Si为主要支架结构的,并生成了更加稳定的氧桥键(Si-O-Al和Ti-O-Al-O-Si等)而形成网络结构;AFM分析表明,复合膜的孔隙率较高,具有纳米尺寸孔洞,5μm范围内膜表面不太平整,通过多次涂膜可以减小缺陷,平均孔径约为53.8nm.

Al_2O_3-TiO_2-ZrO_2含纳米结构等离子喷涂层的显微硬度及韧性

为了提高传统Al2O3+40%TiO2等离子喷涂层的力学性能,将纳米结构的ZrO2粉末引入热喷涂层,采用液相喷雾造粒的方法将纳米ZrO2-准微米级Al2O3/TiO2颗粒团聚成适用于等离子喷涂的微米级粉体,并用等离子喷涂技术制备出含有纳米结构的陶瓷涂层。利用X射线衍射仪、扫描电镜和显微硬度计等对涂层的微观结构和性能进行了检测。结果表明,最佳喷涂功率40kW下制备的纳米陶瓷涂层的显微硬度和韧性比传统涂层有了明显提高。