反应等离子喷涂Al_2O_3-TiB_2-Al复相涂层的反应机理

目的：在铝合金表面制备 Al2 O3-TiB2-Al 复合涂层,研究 Al,TiO2,B2 O3在等离子喷涂中的反应机理。方法采用反应等离子喷涂技术在铝合金表面制备复合涂层,应用扫描电镜与 X 射线衍射技术测试复合涂层的物相组成和显微组织,并通过燃烧波淬熄试验分析等离子喷涂产物。结果机械球磨可以有效降低粉末发生反应的活化能,等离子喷涂最佳飞行距离范围为150~200 mm。结论喷涂粉末在飞行过程中发生反应,经历了预热、熔化、分解、团聚等过程,验证了最终引燃发生燃烧化学反应的机理。

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。

反应喷涂制备Al_2O_3-TiB_2复相涂层的工艺研究

利用反应喷涂方法在铝合金表面制备Al2O3-TiB2复相涂层,分析了机械合金化、喷涂温度以及添加粘结剂等工艺对涂层组织形貌的影响,得出了制备涂层较理想的工艺方法,并测试了涂层的显微硬度。结果表明:球磨后的混合粉末添加过量Al粘结剂,经过等离子喷涂可以制得Al2O3-TiB2复相涂层,涂层组织形貌良好,致密度高,其显微硬度最高达1 300HV0.1。

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。

Al_2O_3-TiB_2复合陶瓷涂层制备及耐液锌腐蚀性能

针对连续热镀锌生产线中浸锌零部件表面的腐蚀磨损问题,应用高能高速等离子喷涂设备制备了Al2O3-TiB2复合陶瓷涂层。测试了涂层的显微组织、显微硬度、结合强度及耐熔融锌液腐蚀性能。结果表明涂层显微组织中不存在相互贯通的孔隙、微裂纹和未熔化颗粒,孔隙分布均匀且孔径较小,孔隙率<3%。涂层与基体结合状态良好,结合强度达到56 MPa。经过30天的熔融锌液浸泡,涂层表面未见有点蚀、裂纹或剥落现象。Al2O3-TiB2复合陶瓷涂层高的致密性和较好的抗热震性能对涂层力学性能和耐熔融锌液腐蚀性能提高起到了重要作用。

工艺因素对还原气氛下铝热法制备Al_2O_3-TiB_2复相陶瓷的影响

以铝粉、B2 O3 粉和TiO2 粉为原料 ,研究了埋炭还原气氛下B2 O3 加入量、温度和气氛 3种工艺因素对铝热还原法制备Al2 O3 -TiB2 复相陶瓷的影响。结果表明 :(1)在还原气氛下用铝热还原法可以制备Al2 O3 -TiB2 复相陶瓷。 (2 )原料中B2 O3 过量 ,则有 9Al2 O3 ·2B2 O3 相生成。 (3)烧成温度在 90 0℃时铝热反应基本未开始 ;10 0 0℃时有大量TiB2 和α Al2 O3 相生成 ,α Al2 O3 呈长方柱状 ,晶粒较大 ,TiB2分布在α Al2 O3 颗粒之间 ,晶粒细小 ;10 0 0℃以上时 ,反应产物的相组成变化不大 ,但 15 0 0℃后 ,TiB2晶粒较大 ,尺寸为 0 .5～ 3μm。

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。

Al对反应火焰喷涂Al_2O_3基复相涂层性能的影响

以Al-CuO为主反应体系,利用反应火焰喷涂技术制备了Al_2O_3基复相涂层。测试了不同Al含量团聚粉喷涂所得涂层与基体的结合强度、显微硬度、孔隙率及耐磨损性能,分析了Al含量对反应火焰喷涂Al_2O_3基复相涂层性能的影响规律。研究发现,当团聚粉中Al过量6%(质量分数)时,涂层与基体结合强度为24.6 MPa,显微硬度5149 MPa孔隙率为10.5%,磨损量14.9 mg/h,均较Al不过量时明显提高,具有良好的综合性能。

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。

SiO_2对自蔓延高温合成Al_2O_3-TiB_2复相陶瓷性能的影响

利用自蔓延高温合成技术,用SiO2作添加剂制备出了Al2O3-TiB2复相陶瓷.研究了SiO2含量对自蔓延反应的绝热温度、燃烧速度、反应产物的体积和致密度的影响,并测定了复相陶瓷的抗弯强度和硬度.研究结果表明,Al-TiO2-H3BO3体系的绝热温度是2 588 K,且随SiO2含量的增加而降低;添加SiO2的合成产物中有SiO2和Al6O13Si2相生成;SiO2的加入还降低了反应体系的燃烧速度;当SiO2的添加量在0~20%变化时,复相陶瓷的密度达到1.603 g/cm3,相应的坯体体积变化率为9.25%~9.82%;复相陶瓷的硬度也随着SiO2添加量的增加而增大;在Al-TiO2-H3BO3体系中添加20%的SiO2,可使Al2O3-TiB2的抗弯强度提高2倍.

Al_2O_3-TiB_2-ZrO_2复相陶瓷刀具应用研究

研究了 Ａｌ_２Ｏ_３－ＴｉＢ_２－ＺｒＯ_２三元复合刀具材料的力学性能、连续切削时的工况下的磨损性能和断续切削抗冲击性能，结果表明ＺｒＯ_２的加入，改善了材料的综合力学性能，提高了刀具的抗冲击能力，具有较好的切削加工性。

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。

等离子喷涂制备Al_2O_3-Cr_2O_3复相涂层组织及性能

采用等离子喷涂技术在45钢基体上制备Al_2O_3-Cr_2O_3复相涂层,通过SEM、XRD、万能试验机、硬度仪和磨损试验机等设备测定并分析了涂层组织结构,物相组成,以及涂层结合强度、孔隙率、硬度、磨损率等性能。结果表明:随着Cr_2O_3含量的增加,γ-Al_2O_3亚稳定相的比例逐渐降低,α-Al_2O_3稳定相的比例逐渐提高;复相涂层相比单一涂层,组织更加致密,综合性能更优,并且在40%氧化铬含量时最佳:孔隙率1.1%,结合强度12 MPa,剪切强度23.45 MPa,硬度为1010 HV,磨损率0.34%。

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．

纳米/微米Al_2O_3-ZrO_2内衬复相陶瓷的自蔓延高温合成

采用SHS重力分离技术制备出内衬Al2 O3 ZrO2 复相陶瓷。复相陶瓷基体主要由纤维状 (Al2 O3 +ZrO2 )共晶体组成 ,其中共晶体的ZrO2 纤维直径达到纳米 /微米尺度。经Vickers压痕法测试其断裂韧度为1 5 96MPa·m1 / 2 ,SEM观察和陶瓷材料断裂韧度测试得出裂纹的扩展主要受共晶体中Al2 O3 ZrO2 纳米 /微米相增韧机制控制 ,迫使裂纹沿共晶体边界或层片共晶体Al2 O3 ZrO2 相界偏转 。

ZrO_2—Al_2O_3复相陶瓷的研究

以纳米ZrO 、微米Al O 为原料,采用无压烧结方式制备了ZTA 复相陶瓷。结果表明:nano-ZrO 的 2 2 3 2加入有利于制备细晶ZTA 复相陶瓷。此外,nano-ZrO 的加入对 Al O 陶瓷的显微结构也产生影响,ZrO 颗粒以 2 2 3 2“晶内型”和晶界型两种形式存在。合理的配方组成及制备工艺有利于 Z r O 以四方亚稳相存在。Z r O 含量为 2 23 0 w t % 时,其四方相含量可达 6 9 %,有利于应力诱导相变增韧,该 Z T A 复相陶瓷的抗弯强度、断裂韧性分别达到 604MPa、6.87MPa·m1/2。

选择性激光烧结Al_2O_3/SiO_2复相陶瓷零件性能的研究

通过添加适量SiO2,经选择性激光烧结(SLS)成型及后处理得到Al2O3/SiO2复相陶瓷零件,分析了该复相陶瓷的物相和显微结构,研究了不同含量SiO2的引入对试样强度及密度的影响,最后选择最佳配比成型陶瓷零件.结果表明:随着SiO2含量的增加,烧结件的强度和密度也随之提高;当SiO2(体积分数)达到20%时,成型件经1 450℃高温烧结8 h抗弯强度达到45 MPa,密度为2.35×103kg/m3.

Al_2O_3/TiB_2复相陶瓷涂层和基体相的价电子计算

应用"固体分子的经验电子理论(EET)"处理异相界面结合的分析方法,分析了复相陶瓷涂层中的相Al2O3,TiB2与基体Fe的一些晶面上的电子密度,结果表明:某些晶面电子密度保持连续,与事实相符合,从定量角度证明了该陶瓷涂层的可制备性。

Al_2O_3基纳米复相陶瓷的研究进展

从纳米复相陶瓷的研究、发展及增韧增强的机理出发 ,论述了Al2 O3基纳米复相陶瓷的研究进展 ,同时阐述了有关的增韧机理 ,并提出了纳米金属间化合物增韧Al2

放电等离子烧结Al_2O_3-ZrO_2纳米复相陶瓷及其力学性能

采用醇 水溶液加热法制备两相分散良好的纳米复合粉体,通过放电等离子超快速烧结制备Al2O3 ZrO2纳米复相陶瓷。研究了纳米第二相ZrO2对复相陶瓷致密化、烧结行为、力学性能以及微观结构的影响。从烧结激活能的观点解释了纳米第二相阻止基体Al2O3致密化的原因。放电等离子烧结得到了典型的晶间/晶内混合型纳米陶瓷,其弯曲强度高达1070MPa,断裂韧性达10.42MPa·m1/2。微观组织分析表明其中大量的内晶纳米颗粒阻止位错运动,使得基体氧化铝晶粒内形成复杂的位错组态,其主要特点为穿晶断裂和多重界面。