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．

溶胶—凝胶工艺制备Al_2O_3-ZrO_2涂层对工程陶瓷表面改性的研究

采用溶胶—凝胶工艺在SG4氧化铝基工程陶瓷上成功制备了Al2 O3 ZrO2 涂层。利用差热分析 (DTA)、扫描电子显微镜 (SEM)、X射线衍射 (XRD)等分析手段对Al2 O3 ZrO2 涂层的物相组成、表面和断面形貌进行了表征。分别对精磨、热处理、Al2 O3 ZrO2 涂层试样的抗弯强度和Weibull模数进行了比较。结果表明 :Al2 O3 ZrO2 涂层可明显改善工程陶瓷的表面质量 ;涂层与基体结合紧密 ,无明显界面层 ;涂层试样的抗弯强度和Weibull模数均比未涂层试样显著提高。

C/C-SiC复合材料表面Y_2O_3-ZrO_2-Al_2O_3涂层的涂刷法制备及其抗高温氧化性能

为了提高C/C复合材料的抗高温氧化性能,用包埋法在C/C复合材料表面制备SiC内涂层,再在其上刷涂制备Y2O3-ZrO2-Al2O3多组分涂层,对制备涂层的各种影响因素进行分析,确定最佳制备工艺,并考察了该涂层的组织结构和抗高温氧化性能。结果表明:最佳制备条件为以SiC为内涂层、10%聚乙烯醇(PVA)为分散剂,以Y2O3,ZrO2,Al2O3,Si及C为原料,室温涂覆,升温到1 873 K保温30 min,反复进行5次;该涂层在1 873 K下氧化19 h,失重率仅1.76%,有良好的短期抗高温氧化性能,氧化29 h时失重率为6.23%,涂层可能已破坏失效;涂层的失效是由于其表面形成的孔洞和裂纹不能愈合而导致的。

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。

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。

机械合金化制备Al-Al_2O_3-ZrO_2-Y_2O_3复合涂层及其性能研究

通过机械合金化在室温下于304不锈钢表面成功制得Al-Al2O3-ZrO2-Y2O3复合涂层。通过相关实验分析了复合涂层的组织形貌、显微硬度及高温氧化性能。结果表明:随着球磨时间的增加,涂层厚度先增加后减小;当球磨时间为8h时,涂层最为致密,平均厚度约为200μm;当球磨时间为14h时,涂层部分剥落,涂层厚度减小。涂层的显微硬度明显高于基体,且从表层到基体呈梯度下降,最高显微硬度值达HV0.1525,为基体硬度的2倍多。Al-Al2O3-ZrO2-Y2O3复合涂层的抗高温氧化性能良好。

溶胶-凝胶法制备不锈钢表面SiO_2-ZrO_2-Al_2O_3-Cr_2O_3涂层的研究

用溶胶-凝胶法在不锈钢表面制备了SiO2-ZrO2-A12O3-Cr2O3涂层,并用XRD、SEM等手段对其相结构、界面形貌进行了表征,且完成了900℃高温下的抗氧化性实验及FeCl3腐蚀实验。结果表明:预涂A12O3-Cr2O3过渡层可使基体与涂层结合较好;涂有薄膜的不锈钢抗氧化性、耐腐蚀性均有显著提高。

NiCoCrAlY-ZrO_2·Y_2O_3涂层在1100℃不同时间的氧化行为

采用电子束、原子束、离子束技术在基体上沉积NiCoCrAlY-ZrO_2·Y_2O_3热障复合涂层,对其进行了1100℃不同时间的等温氧化试验,用扫描电镜和X射线衍射仪对涂层进行观察和分析。结果表明:涂层的氧化行为基本遵循抛物线规律;随着氧化时间的增加,表面陶瓷层厚度逐渐减少;表面发生铬氧化物的富集,同时由于表面钇的偏聚对表面铬氧化物起钉扎作用,从而使含钇的铬氧化物在涂层的抗氧化中起了主要贡献;镍、钴等脆性氧化物发生剥落的同时,导致了铝氧化物的耗损;300 h氧化后陶瓷层与合金层仍具有良好的结合。

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.

不锈钢表面SiO_2-ZrO_2-Al_2O_3-Cr_2O_3陶瓷涂层性能的研究

将氧氯化锆、正硅酸乙脂、无水乙醇3种物质按物质的量比135放进烧杯搅拌均匀后,再放进微波炉加热10s取出,得到SiO2-ZrO2溶胶。然后,将100mL氨水、50mL硝酸铝溶液和50mL硝酸铬溶液混合均匀后,放进微波炉加热1min后取出,即制得Al2O3-Cr2O3溶胶。取SiO2-ZrO2溶胶和Al2O3-Cr2O3溶胶按n（SiO2）n（ZrO2）n（Al2O3）n（Cr2O3）=6211混合,搅拌2h,得到SiO2-ZrO2-Al2O3-Cr2O3复合溶胶。将打磨、除锈、除油处理后的不锈钢基体浸入SiO2-ZrO2-Al2O3-Cr2O3溶胶一定时间后,以浸渍提拉法得到均匀的溶胶涂层,真空干燥48h,经700℃热处理1h后便可得到SiO2-ZrO2-Al2O3-Cr2O3复合陶瓷涂层。采用XRD、IR和SEM对不同条件热处理的复合陶瓷涂层的物相组成、表面形貌进行分析,并对复合陶瓷涂层的性能进行了研究。结果表明（1）SiO2-ZrO2-Al2O3-Cr2O3复合溶胶热处理后为非晶态材料,且在凝胶中形成了三维的硅氧四面体网络骨架;（2）涂层试样不出现龟裂或脱落的循环次数（900℃,空冷）在15-30次范围内，涂层的抗热震性较好；（3）在700℃热处理1h条件下，涂层单位面积的质量损失最小，具有较好的抗腐蚀性；（4）有涂层试样较无涂层试样的氧化速率低，且以3次涂膜的氧化速率最低；涂层由粒径为2—3μm左右的微粒组成，涂层较致密，抗氧化性较好；（5）有涂层试样的耐磨性均优于无涂层试样，有涂层试样的以3次涂膜的耐磨性最好。

溶胶-凝胶法制备不锈钢表面SiO_2-TiO_2-Al_2O_3-ZrO_2涂层

在乙醇中,分别以盐酸、醋酸为催化剂,以正硅酸乙酯、钛酸正丁酯、硝酸铝、氧氯化锆为金属醇盐前躯体,通过分步水解法制备了SiO2-TiO2-Al2O3-ZrO2复合溶胶,利用浸渍法将陈化后的复合溶胶涂覆到不锈钢表面制得透明的复合涂层。对SiO2-TiO2-Al2O3-ZrO2复合涂层进行了差热分析(DTA)、失重分析(TG)、红外光谱(IR)、X射线衍射分析(XRD)以及耐HCl、CuSO4和FeCl3溶液浸泡腐蚀实验。结果表明,涂层中存在TiO、SiO、AlO键的氧化物网状结构,其XRD图中出现了锐钛矿和板钛矿的相结构。该涂层致密,具有良好的耐蚀性能。

超声辅助对激光熔覆Al2O3-ZrO2陶瓷涂层力学性能的影响

目的探究超声辅助对钛合金表面激光熔覆Al2O3-ZrO2陶瓷涂层力学性能的影响。方法使用COMSOL Multiphysics仿真软件,探究熔覆工件中有无超声作用下流场的变化,并将超声波直接引入熔池微区,研究超声辅助对Al2O3-ZrO2陶瓷涂层截面形貌、微观组织、元素分布、显微硬度和摩擦磨损性能的影响。结果仿真结果表明,无超声时熔池横截面涡流大小呈对称状,流速较为缓慢,超声辅助下熔池截面的声速大小瞬时变化,熔池内流体的流速提高。实验结果表明,超声辅助下,熔覆层的截面形貌发生了一些变化,但抑制了熔覆层裂纹的产生。熔覆层晶粒尺寸细化,尤其是当激光功率为1700 W时,晶粒尺寸最小且相对更加致密;熔覆层内元素分布更加均匀,且界面效应降低。熔覆层的力学性能提高,激光功率为1700 W时,熔覆层平均显微硬度值为979.4HV0.2,相同激光功率下,超声辅助的熔覆层具有更大的平均显微硬度值。超声辅助下熔覆层的摩擦系数和波动幅值都较小,激光功率为1700 W时的摩擦系数最小(约为0.329)且波动较为平稳。结论超声波直接引入熔池微区可以有效提高熔池的流动性,同时细化了晶粒,均匀化了元素分布,提高了熔覆层的力学性能。

MA制备Al-ZrO_2-Y_2O_3涂层的抗高温氧化性能

主要研究了用机械合金化(MA)法在室温下于304不锈钢表面制备的Al-Zr O2-Y2O3涂层在高温条件下的抗高温氧化性能。采用扫描电子显微镜(SEM)和高温氧化实验技术分析通过不同高能球磨时间制得的复合涂层的显微形貌、组织结构及抗高温氧化性能。

等离子喷涂纳米Al_2O_3/TiO_2涂层耐磨性的研究

采用液相喷雾造粒的方法将纳米粒子团聚成微米级颗粒,并利用等离子喷涂技术制备出了含有纳米结构的陶瓷涂层。在MM200型环块磨损试验机上进行了常温干摩擦试验,比较了纳米结构涂层和传统陶瓷涂层的耐磨损性能,利用扫描电镜观察了磨损后的磨痕形貌。结果表明,纳米涂层的耐磨损性能明显好于传统陶瓷涂层,且随着磨损载荷的增大,纳米涂层和传统涂层的磨损机制的变化是不同的。传统涂层的磨损机理主要是微裂纹和颗粒的剥落,而相同条件下纳米涂层则由于涂层韧性的提高,几乎不存在微裂纹,主要表现为涂层的局部剥落和粘着。

喷涂参数对Al_2O_3-13wt% TiO_2纳米涂层组织和性能的影响

研究了等离子喷涂特征参数(CPSP)对Al2O3-13wt%TiO2纳米涂层相组成、微观组织和性能的影响。结果表明,纳米涂层含有α-Al2O3、γ-Al2O3和金红石结构TiO2,其微观组织由全熔柱状晶区域和纳米结构的部分熔化区域组成。部分熔化区形貌与CPSP有关,低CPSP时主要为球状和部分条状,高CPSP条件下基本上都是不规则条状或块状。随CPSP增加,纳米涂层的结构缺陷减少,致密度提高。不同CPSP获得的纳米涂层的显微硬度和韧性均高于传统涂层,但CPSP过低或过高时,涂层中结构缺陷或结晶相较多,导致硬度和韧性降低。纳米涂层的耐磨性也随CPSP的变化而改变,并与涂层的组织、硬度和韧性的变化相对应。

微波烧结和常压烧结对Al_2O_3-ZrO_2陶瓷磨损行为的影响

采用多模微波烧结系统和常压烧结,对Ａｌ２Ｏ３－ＺｒＯ２复合材料的基本性能进行了研究,提出了相关的磨损机理．与常压烧结相比,微波烧结可以提高ＺＴＡ陶瓷的密度、强度和韧性,使其结构均匀,耐磨性提高．常压烧结样品的磨损主要是晶粒铲平、磨屑填充体内气孔形成光滑的磨损界面;而微波烧结ＺＴＡ陶瓷主要是界面晶粒剥离脱落磨损．载荷的增加使磨损量增大．

等离子喷涂纳米Al_2O_3-13%TiO_2涂层组织与性能

采用大气等离子喷涂方法制备了纳米结构Al_2O_3-13%TiO_2(质量分数,下同)涂层,进行了SRV滑动磨损试验,通过扫描电镜对涂层的断口显微组织及磨损表面形貌进行了观察,并测定了涂层的显微硬度。结果表明,该纳米涂层具有独特的显微组织结构特征,层片间具有冶金结合特征的界面较多,界面结合得到明显改善,其显微硬度明显高于微米涂层,具有优良的耐磨性能,其磨损面积仅为常规微米涂层的1/5,界面结合改善是耐磨性提高的主要原因。

大气等离子喷涂Al_2O_3-3%TiO_2涂层的性能

分别采用大气等离子喷涂APS和带延长Laval喷嘴的大气等离子喷涂制备了Al2O3-3%TiO2涂层,对涂层的相组成、显微结构、结合强度、显微硬度等进行了评价,并和常规大气等离子喷涂氧化铝涂层的性能进行了对比,根据粒子在焰流中的特征对涂层性能差异进行了讨论。结果表明,两种Al2O3-3%TiO2涂层均以γ-Al2O3为主,其中还含有少量的α-Al2O3和微晶或非晶。带Laval喷嘴APS所制备涂层的孔隙率、显微硬度和结合强度均明显劣于普通APS涂层,但前者涂层的沉积率达到70%,明显高于后者,大大降低了涂层的生成成本。粒子特征分析表明,延长的Laval喷嘴降低了粒子在等离子焰流中的速度,延长了粒子在焰流中的停留时间,从而使涂层的结合强度和致密度降低,而使涂层沉积率有明显升高。

等离子喷涂Al_2O_3/TiO_2纳米复合涂层的制备、结构及摩擦学性能

采用喷雾干燥法对溶胶-凝胶法合成的系列A l2O3/TiO2纳米复合粉体进行造粒,使用等离子喷涂技术制备系列A l2O3/TiO2纳米复合涂层.对涂层结构和形貌分析表明所制备的A l2O3/TiO2纳米复合涂层形成了具有熔融区和半熔融区的双区形态的纳米复合结构.使用UMT-2MT试验机研究了复合涂层的摩擦磨损性能,结果表明复合涂层的磨损率随TiO2含量的增加表现出先降低而后增大的趋势,TiO2质量百分数为10%的纳米复合涂层的磨损率最低;而涂层的摩擦系数随TiO2含量的增加变化不大.复合涂层的磨损机制为裂纹扩展导致的磨损剥落.

超音速等离子喷涂工艺对纳米Al_2O_3-13%TiO_2涂层的影响

采用四因素三水平正交试验,通过显微硬度和孔隙率两项指标的评估,对超音速等离子喷涂电流、电压、Ar气流量和喷涂距离4个工艺参数进行了优化设计。结果表明,4个因素对纳米Al2O3-13%TiO2涂层综合性能的影响主次顺序是:喷涂电压、Ar气流量、喷涂距离、喷涂电流,并最终确定了最优的喷涂参数。利用XRD、SEM等手段分析了纳米Al2O3-13%TiO2复合粉末和涂层的相结构和微观结构,采用显微硬度计和图像处理方法测定了涂层的显微硬度和孔隙率。最优工艺参数制备的涂层显微硬度值1208 HV,孔隙率为2.26%,拉伸法测定其结合强度为48 MPa。