Al_2O_3-ZrO_2复合膜的制备与表征

以异丙醇铝和氧氯化锆为原料,用溶胶-凝胶法在Al2O3中空纤维上制备了Al2O3-ZrO2复合膜。应用TG、DTA、XRD、SEM等测试手段对复合膜的热稳定性、结构、形貌进行了表征。结果表明复合膜的热稳定性比单一由氧化铝或氧化锆制成的膜有显著的提高,在1100℃之前,复合膜以t-ZrO2存在,1200℃时,出现了m-ZrO2和α-Al2O3相。扫描电镜分析表明,膜表面完整、无缺陷。气体渗透实验进一步表明所得膜具有一定的气体选择性,0.3MPa和0.5MPa下对氮气和氩气的分离因子α分别为1.191和1.185,和氮气与氩气的理论分离因子(α=1.194)相当,说明气体通过膜的扩散以Knudsen扩散传质为主。用等温氮气吸附实验测定了非担载膜的孔径大小和分布,最可几孔径约为4.3nm。

溶胶-凝胶法制备Al_2O_3-ZrO_2-SiO_2复合薄膜

本文采用溶胶-凝胶法以异丙醇铝、正硅酸乙酯和氧氯化锆为原料,HNO3为催化剂,PVA为成膜助剂,在多孔陶瓷管上制得了Al2O3-ZrO2-SiO2复合薄膜。研究了组分配比对溶胶性质的影响,结果表明Al2O3∶ZrO2∶SiO2在8∶1∶2～12∶1∶2之间时可得到性能符合要求的溶胶。通过扫描电镜可观察到膜的孔径为2～5μm,且膜与基底结合良好。

Al_2O_3-SiO_2-TiO_2-ZrO_2复合陶瓷膜的制备与表征

采用Sol-Gel法制备出掺杂SiO2 ,TiO2 及ZrO2 改性的γ -Al2 O3 膜 ,并通过SEM ,EPMA ,AFM等测试手段对膜结构和性能进行表征。探讨了制膜工艺条件对膜性能及结构的影响。制备的Al2 O3 复合膜膜厚为 1～ 2 μm ,结构均匀无缺陷。

Sol-Gel法制备Al_2O_3-SiO_2-TiO_2-ZrO_2复合膜的结构研究

将Sol-gel法应用于无机膜的制备,成功地研制出一种新型的Al2O3-SiO2-TiO2-ZrO2复合陶瓷膜,膜面平整,无宏观缺陷,复合膜由-γAl2O3、TiO2和Al2SiO5等多相组成,改变体系组成,各相含量和主晶相也随之变化,从而影响到膜的微观结构。利用XRD、AFM、SEM分析重点研究了膜表面的微观形貌,并分析了掺杂物对膜表面性能的影响。

Al_2O_3-SiO_2-ZrO_2复合膜的热稳定性研究

主要探讨了引入SiO_2和ZrO_2对Al_2O_3薄膜热稳定性的影响,并采用DTA、XRD和SEM等分析方法对其进行了研究,结果表明,1000℃煅烧后的复合膜中,主晶相为γ-Al_2O_3和t-ZrO_2,SiO_2以无定形态存在,1200℃热处理后的复合膜中仍然没有发生γ-Al_2O_3向α-Al_2O_3的相变。

Al_2O_3-SiO_2-TiO_2-ZrO_2复合膜与基体结合性的研究

采用Sol-Gel法制备了Al2 O3-SiO2 -TiO2 -ZrO2 复合多孔膜 ,并在不同基体上进行了涂膜实验研究。结果表明 ,以孔隙率为46.8%、最可几孔径为几个微米的α -Al2 O3作基体 ,可以制备出膜厚为 1～ 2 μm纳米级孔径的Al2 O3-SiO2 -TiO2 -ZrO2 复合多孔膜 ,Al2 O3复合膜与α -Al2 O3基体的结合性最好。通过对α -Al2 O3基体分析发现 ,基体的成型压力、烧成后基体的孔径大小以及膜与基体之间的应力作用对Al2 O3-SiO2 -TiO2 -ZrO2 复合多孔膜形成影响甚大。对膜与基体的结合强度进行了研究 ,结果表明 ,膜的热稳定性高 ,耐酸、耐碱性好 ,相对硬度介于 6～

Al-Si合金Al_2O_3-ZrO_2微弧氧化涂层生长机理研究

为了解决Al2O3微弧氧化层不能满足Al-Si合金使用要求的问题,采用微弧氧化法在Al-Si合金表面制备了Al2O3-ZrO2复合膜层,通过SEM、XRD分析测试手段研究膜层的微观表面形貌、组织结构和相组成.结果显示:微弧氧化初期,陶瓷层生长速率较快且反应速率稳定,反应后期陶瓷层生长速率减缓;陶瓷层微观表面形貌比较均匀,有部分放电微孔和裂纹;陶瓷层与金属基体呈犬牙状交错结合;陶瓷层的主要相组成是t-ZrO2、α?Al2O3、m-ZrO2、γ?Al2O3,其中t-ZrO2为膜层主晶相.并根据实验结果研究了微弧氧化涂层的生长机理.

Na_2SiO_3含量对等离子体电解氧化Al_2O_3-ZrO_2复合陶瓷层形成机制的影响

铸造Al-Si合金表面ZrO2陶瓷层可有效提高基体的隔热及抗高温氧化性能,采用等离子体电解氧化方法在Al-Si合金表面制备了氧化锆涂层.涂层的组成、结构通过SEM、XRD进行研究.结果表明:K2ZrF6体系成膜速度较快,30min膜厚可达92μm,膜层表面和截面没有明显的等离子体放电形成的微孔,大量聚集的Zr(OH)4在等离子体放电产生的热化学作用下分解为ZrO2,表面出现大量2μm～5μm的陶瓷颗粒.K2ZrF6复合Na2SiO3体系成膜速度较慢,30min膜厚仅为27μm,表面和截面存在较多喷射状孔洞,随着溶液浓度的增大,成膜速度均呈先增后减的趋势.K2ZrF6复合Na2SiO3体系中,陶瓷层主要由α-Al2O3、γ-Al2O3、Al2(OH)3F3和m-ZrO2组成,α-Al2O3为陶瓷层的主晶相.K2ZrF6体系中陶瓷层的主要成分为t-ZrO2、m-ZrO2、α-Al2O3和γ-Al2O3,t-ZrO2为涂层的主晶相.涂层中m-ZrO2较少,而t-ZrO2含量高,表明生成的α-Al2O3起到稳定高温相t-ZrO2的作用.

Al_2O_3-SiO_2-ZrO_2-TiO_2陶瓷复合膜的烧成及表征

将制备好的Al2O3-SiO2-ZrO2-TiO2复合溶胶在担载体上涂膜、干燥、烧成,制成了有担载体的复合膜。应用SEM,XRD等测试手段对Al2O3-SiO2-ZrO2-TiO2复合膜的结构、表面形貌和孔径进行了表征,并研究了溶胶性能和烧成制度对膜性能的影响。进行了对污水处理实验,并取得了很好的效果。

溶胶-凝胶法制备Al_2O_3-ZrO_2复合膜及其性能表征

以异丙醇铝、五水硝酸锆为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备Al_2O_3-ZrO_2复合薄膜。通过热重分析、红外光谱分析(IR)、X射线衍射分析(XRD)、氮气吸附-脱附法、激光粒度分布仪、扫描电子显微镜(SEM)对复合膜的热稳定性、晶相组成、比表面积和孔结构、粒度大小、表面形貌等进行表征。结果表明,当n(Al_2O_3)∶n(ZrO_2)=1∶1时制得的复合溶胶澄清透明,粘度适中为2.6413mPa·s,且在干燥后几乎无开裂;以0.5℃/min的速率升温至1 000℃保温2h,并在69,165和365℃附近以0.25℃/min的速率缓慢升温并适当保温后,制得的Al_2O_3-ZrO_2复合膜表面平整光滑,热性能稳定,颗粒分布均匀,大小均一,结构致密,孔径分布窄,BJH中值为12.403257nm。

不同摩尔比Al_2O_3-ZrO_2复合薄膜的性能探究

以不同摩尔比(r)的氧化铝(Al_2O_3)溶胶和氧化锆(ZrO_2)溶胶,通过溶胶-凝胶法制备Al_2O_3-ZrO_2复合薄膜,用乌氏黏度计、热重分析仪(TG-DTG)、红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、比表面积和孔结构分析仪及激光粒度仪对复合膜的黏度、热稳定性、晶相组成、表面形貌、比表面积和孔结构及粒度大小进行表征分析.结果表明,复合溶胶的摩尔比是影响Al_2O_3-ZrO_2复合溶胶黏度和薄膜开裂的重要因素.随着r值的增大,复合膜的黏度减小,开裂度逐渐减缓;r=1的复合溶胶澄清透明,且在干燥后几乎无开裂,黏度为2.64mPa·s;800℃热处理后,r=1的Al_2O_3-ZrO_2复合膜热稳定性良好,结构致密,孔径分布窄,晶粒尺寸为31.30nm,其比表面积、平均孔径分别为84.98m^2/g、9.75nm.

Al_2O_3-SiO_2复合膜的制备与结构表征

以异丙醇铝和正硅酸乙酯为主要原料,用溶胶-凝胶法制备无支撑体Al2O3-SiO2复合膜.应用XRD、DTA-TGA、IR、BET等测试手段对复合膜的物相组成、热稳定性、孔结构进行表征.并且讨论了化学组成和煅烧温度对复合膜孔结构的影响.研究结果表明:550℃煅烧10h的复合膜物相组成为无定形的SiO2和γ-Al2O3晶体,粒度大小在2-4nm之间,化学组成为Al2O3/SiO2=3:2的复合膜在不同煅烧温度时,400℃煅烧的物相为γ-AlOOH和,γ-Al2O3,550-1150℃煅烧的物相为γ-Al2O3,1220℃煅烧的物相为γ-Al2O3和α-Al2O3,1300℃煅烧的物相为莫来石相和α-Al2O3;化学组成不同的复合膜主要是由Al-O网络和Si-O网络构成,没有形成Al-O-Si网络结构;复合膜具有良好的热稳定性;化学组成和煅烧温度对复合膜的孔结构有一定的影响.

射频磁控溅射沉积Al/Al_2O_3纳米多层膜的结构及性能

运用射频磁控溅射技术在Si（100）基片及40Cr钢基体上制备了调制周期λ=60 nm,调制比η=0.25~3的Al/A12O3纳米多层膜。通过X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电镜、原子力显微镜、维氏显微硬度仪及MFT-4000多功能材料表面性能测试仪对多层膜的结构、硬度、膜基结合强度及摩擦性能进行了研究。结果表明：Al/A12O3多层膜中Al层呈现（111）择优取向,A12O3层以非晶形式存在,多层膜呈现良好的调制结构。薄膜与衬底之间的结合强度较高,均在40 N左右,摩擦系数均低于衬底的摩擦系数,表明Al/A12O3多层膜具有一定的减摩作用。η=0.25的Al/A12O3多层膜具有最高的硬度值（16.1GPa）,摩擦系数最低（0.21）,耐磨性能最好。

纳米Al_2O_3-Fe_3O_4/FeS固体润滑复合层减摩润滑机理

采用离子氮碳共渗与离子渗硫复合处理技术在45钢表面形成FeS固体润滑复合层,然后采用真空浸渍方法将纳米Al2O3和Fe3O4颗粒置入复合层的微纳孔隙中,制备成纳米Al2O3-Fe3O4/FeS固体润滑复合层。在10～60 N的载荷下,纳米Al2O3-Fe3O4/FeS固体润滑复合层表现出优良的减摩与耐磨性能。这是因为,一方面磨损表面生成的化学反应膜,起到了固体润滑和阻碍摩擦表面间金属直接接触的作用;另一方面在摩擦过程中,纳米Al2O3-Fe3O4/FeS固体润滑复合层中的纳米Al2O3和Fe3O4颗粒起到了'微纳滚珠'作用,微观上将'滑动摩擦'部分转变为'滚动摩擦',且纳米颗粒预先置入复合膜层中,在摩擦过程中不易流失,延长了其'微纳滚珠'的作用,从而使其摩擦因数(载荷60 N时)及体积磨损量比涂抹纳米Al2O3/Fe3O4复合添加剂润滑的FeS固体润滑复合层分别降低了7.2%和50%。

表面诱导沉淀法制备Al_2O_3-ZrO_2纳米复合粉体

采用表面诱导沉淀法，制备了Ａｌ２Ｏ３－ＺｒＯ２（１５ｖｏｌ％）纳米复合粉料，利用透射电子显微镜对其形貌进行了表征．结果表明：在ｐＨ＝５时，可以使ＺｒＯ２前驱体均匀地包裹在Ａｌ２Ｏ３颗粒表面，经过８００℃煅烧之后，Ａｌ２Ｏ３颗粒表面均匀地结合着粒径约为３０ｎｍ的ＺｒＯ２颗粒，ＺｒＯ２颗粒尺寸均匀．该粉体经过２４ｈ球磨和超声波处理之后，未发生ＺｒＯ２颗粒脱落现象，表明ＺｒＯ２颗粒与Ａｌ２Ｏ３颗粒表面结合紧密．

Al_2O_3-聚砜复合超滤膜用于中水处理的研究

为了节约用水,对住宅区的分质排水和城市污水厂的污水(中水)进行处理回用是较为可行的方法．膜分离技术是进行中水回用的有效方法之一,但膜容易被污染,造成通量下降．为此,研究了自制的耐污染Al2O3-聚砜复合膜在中水处理中的应用．分析了操作压力、水温、操作时间和膜清洗对水通量的影响,并对产水水质进行了测试．结果表明,该复合膜的水通量随着操作压力的提高而增大,在相同操作压力下,复合膜的水通量要高于聚砜膜的水通量;复合膜在操作24 h后水通量保持较高;随着水温的升高,复合膜的水通量逐渐加大;适当的清洗工艺可使复合膜具有较长的使用寿命;产水水质达到生活杂用水的水质标准．

Al_2O_3/DLC复合膜摩擦磨损性能的研究

为了提高铝合金零部件的摩擦磨损性能,采用微弧氧化和磁过滤阴极真空弧技术,在其表面制备了Al2O3/DLC复合膜.用X射线衍射分析(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)以及摩擦试验对复合膜的化学成分、结构、表面形貌及其对铝合金摩擦磨损性能的影响进行了研究.结果表明,在铝合金表面形成了120μm厚的多孔Al2O3陶瓷膜,与基体结合紧密.外层0.1.μm厚的DLC不改变膜的表面形貌,但是降低摩擦因素,并且进一步提高膜的耐磨性.Al2O3/DLC复合膜为铝合金作为耐磨工件使用提供了很好的承载支持,并且使铝合金表面摩擦磨损性能大大提高.

溶胶-凝胶Al_2O_3-ZrO_2涂层与工程陶瓷的界面结构

采用无机盐先驱体，溶胶－凝胶工艺在氧化铝基工程陶瓷基体上成功制备了Ａｌ２Ｏ３－ＺｒＯ２徐层．扫描电子显微镜、Ｘ射线衍射、二次离子质谱分析表明：涂层完整，晶粒均匀，主要成份为ａ－Ａｌ２Ｏ３和ｔ－ＺｒＯ２；徐层与基体结合紧密，两者存在着明显的元素扩散．

Al_2O_3和Cr过渡层对Ag膜光学性质及其附着力的影响

研究了在玻璃基底上镀制Al_2O_3和Cr过渡层对Ag膜反射率及附着力的影响．分光光度计测试了Ag膜的反射率,结果表明,与Cr过渡层相比,Al_2O_3过渡层对Ag膜反射率的降低相对较小;而且,随着Al_2O_3厚度的增加,Ag膜的反射率先增大后减小．XRD与AES测试表明,引入Al_2O_3或Cr可明显细化Ag晶粒,减弱Ag膜(111)织构;Al_2O_3作过渡层时,Al原子向Ag层中扩散显著;而Cr作过渡层时,只有少量Cr原子扩散进入Ag层．因此,Al_2O_3作过渡层能显著增强薄膜与玻璃基体之间的附着力．

含纳米Al_2O_3/Fe_3O_4的FeS固体润滑复合层的摩擦学性能

采用离子氮碳共渗与离子渗硫复合处理技术在45钢表面制备FeS固体润滑复合层,复合层中硫化物表层厚度约为10μm,其硫化物颗粒与孔隙均在微纳米量级且分布均匀。复合层相组成主要为FeS、FeS2和Fe3N。在含0.1%n-Al2O3+0.08%n-Fe3O4液体石蜡润滑下,复合层与纳米Al2O3/Fe3O4复合添加剂产生协同作用,磨损表面形成了由硫化物、硫酸盐、氮化物等组成的化学反应膜,使FeS固体润滑复合层表面摩擦因数最低,始终保持在0.07左右,体积磨损量最小,比未渗表面降低了92%,比渗硫表面和氮碳共渗表面分别降低了85%和44%。