Y_(2)O_(3)含量对大气等离子喷涂Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)复合涂层微观结构和力学性能的影响

目的探究掺杂不同质量分数Y_(2)O_(3)对Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)复合涂层微观结构及其力学性能的影响。方法采用大气等离子喷涂制备Al_(2)O_(3)涂层,以及Y_(2)O_(3)质量分数分别为10%、20%、30%、40%的Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)复合涂层。利用SEM、EDS对粉末以及不同涂层的形貌、组织结构、元素分布进行分析。使用XRD表征粉末和涂层的物相。使用显微硬度仪、纳米压痕测试仪和电子万能试验机对涂层的显微硬度、弹性模量以及断裂韧性等力学性能进行测试分析。结果Al_(2)O_(3)喷涂粉末的物相由α-Al_(2)O_(3)组成,而喷涂得到的Al_(2)O_(3)涂层则由α-Al_(2)O_(3)、γ-Al_(2)O_(3)组成。加入Y_(2)O_(3)后,对复合涂层中γ-Al_(2)O_(3)的生成有一定的抑制作用。随着喷涂粉末中Y_(2)O_(3)含量的增多,Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)复合涂层表面未充分熔融的颗粒逐渐增加,复合涂层的孔隙率也越来越大,掺杂了10%Y_(2)O_(3)的Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)复合涂层的孔隙率最低,涂层最致密。Al_(2)O_(3)涂层具有最高的显微硬度值(1209HV0.3)和弹性模量(227 GPa)。随着Y_(2)O_(3)含量的增加,Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)复合涂层的显微硬度与弹性模量逐渐降低。Al_(2)O_(3)-10%Y_(2)O_(3)复合涂层的弹性恢复率高达48.3%,并且其断裂韧性及抗塑性变形的能力也最好。结论掺杂了10%Y_(2)O_(3)的Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)复合涂层具有最致密的微观组织结构,其综合力学性能最好。

大气等离子喷涂Y_(3)Al_(5)O_(12)/Al_(2)O_(3)陶瓷涂层的CMAS腐蚀抗力

探索能够有效抵抗1300℃及以上温度钙镁铝硅酸盐(Calcium-Magnesium-Aluminum-Silicate,CMAS)腐蚀的新材料是近年来先进航空发动机用环境障涂层研究的重点任务。本工作围绕具有超强CMAS腐蚀抗力的YAG(Y_(3)Al_(5)O_(12))/Al_(2)O_(3)体系,采用大气等离子喷涂(Atmospheric Plasma Spraying,APS)技术制备了具有共晶成分的YAG/Al_(2)O_(3)涂层。通过在1100、1300和1500℃对制备态涂层进行热处理,获得了具有不同微观结构的YAG/Al_(2)O_(3)涂层。利用不同表征手段研究了YAG/Al_(2)O_(3)涂层抵抗1300℃CMAS腐蚀的性能及微观结构对涂层腐蚀抗性的影响。研究结果发现,经不同温度热处理的YAG/Al_(2)O_(3)涂层与CMAS的反应产物均为石榴石结构固溶体、CaAl_(2)Si_(2)O_(8)和Ca_(2)MgSi_(2)O_(7)。腐蚀机制研究发现,1100℃热处理YAG/Al_(2)O_(3)涂层与CMAS反应界面的近连续分布石榴石固溶体层可有效阻隔CMAS腐蚀元素的扩散;1500℃热处理YAG/Al_(2)O_(3)涂层晶粒尺寸的增加及晶界数量的减少可降低涂层材料在CMAS中的溶解速率,二者均可通过影响腐蚀过程中的离子传输速率而影响各生成物的竞争析出,进而提升涂层的CMAS腐蚀抗力。本工作为YAG/Al_(2)O_(3)涂层热处理工艺优化提供了借鉴,并为通过微观结构优化调控YAG/Al_(2)O_(3)涂层的CMAS腐蚀抗力提供了新思路。

Al_(2)O_(3)改性等离子喷涂-物理气相沉积热障涂层的异物损伤行为及失效机理

由外来异物损伤引起的颗粒冲蚀是制约热障涂层使用寿命的重要因素。为了提高等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)热障涂层的耐冲蚀性能,采用磁控溅射和真空热处理在PS-PVD喷涂的7YSZ热障涂层表面制备一层致密的α-Al_(2)O_(3)。系统研究热障涂层的异物损伤行为,并采用第一性原理计算对α-Al_(2)O_(3)/c-ZrO_(2)界面进行研究。结果表明,PS-PVD、大气等离子喷涂(APS)和电子束-物理气相沉积(EB-PVD)热障涂层的冲蚀质量损失率分别为324、248和139μg/g,而Al_(2)O_(3)改性的PS-PVD热障涂层的冲蚀质量损失率降至199μg/g。此外,在Al_(2)O_(3)/ZrO_(2)-O的顶部构型模型中观察到的界面结合能最高(3.88 J/m^(2)),远高于ZrO_(2)/Ni(2.011 J/m^(2)),使界面结合性能得以提高。

轴承表面 Al_(2)O_(3) 基陶瓷绝缘涂层的粗糙度预测

为了提升轴承表面Al_(2)O_(3)基陶瓷绝缘涂层的粗糙度预测精度,提出基于光谱共焦原理的砂轮表面测量及磨粒特征参数量化方法,以砂轮表面的磨粒特征参数K,砂轮线速度vs,工件进给速度f,切削深度ap及法向磨削力F为输入参数,建立能够直接反映砂轮表面时变状态的工件表面粗糙度BP神经网络预测模型,并通过已知磨削样本及砂轮磨损后的4组未知样本对网络预测模型性能进行验证。结果表明:已知样本的BP网络模型粗糙度预测结果与实际结果的规律及数值较为一致,其网络输出误差均<±0.04μm;4组未知样本的网络预测精度下降,但其相对误差最大值的绝对值不超过20.00%。建立的包含砂轮表面磨粒特征参数的神经网络预测模型,可以适应砂轮磨粒磨损时变状态下的轴承表面Al_(2)O_(3)基陶瓷绝缘涂层的粗糙度预测,且其对未知样本具有一定的泛化能力。

Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)绝缘防护复合涂层组织及电偶腐蚀性能

目的研究等离子喷涂的Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)涂层和封孔处理后的Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)复合涂层对TC4-H70异种金属电偶对的腐蚀防护效果。方法采用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪对涂层的物相组成、组织形貌、元素分布进行表征分析,使用电化学工作站和电偶腐蚀测量仪对涂层及对比试样的耐蚀性能进行分析研究。结果等离子喷涂的Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)涂层由α-Al_(2)O_(3)和γ-Al_(2)O_(3)两相组成,以γ-Al_(2)O_(3)相为主。Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)涂层中存在微孔与微裂纹等缺陷,腐蚀介质易渗入,因此Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)涂层的耐蚀性较差。经过封孔处理后的Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)涂层,表层缺陷被充分填充,同时在陶瓷表层形成厚度为20~40μm的致密阻挡层,有效阻隔了NaCl腐蚀介质的渗入,涂层腐蚀电流密度相比于H70基体和Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)涂层试样减小了4个数量级,基底与涂层间的界面电荷转移电阻值相较于H70基体和Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)涂层提高了5个数量级,涂层耐蚀性和绝缘性显著提升。TC4-H70电偶对经15 d电偶腐蚀试验后,H70表面发生腐蚀,封孔处理后的Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)涂层可有效降低TC4-H70电偶对间的电偶腐蚀作用,经15 d电偶腐蚀试验后,试样未腐蚀,且涂层完整。结论封孔处理后的Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)涂层优异的电偶腐蚀防护效果主要得益于其高电阻和表层的高致密性,几乎阻隔了异种金属间的电子传输,使得异种金属间的电偶电池作用极其微弱,可有效延长异种金属海水管路的使用寿命,在电偶腐蚀防护领域具有巨大的应用前景。

Al_(2)O_(3)覆盖层制备工艺对YSZ涂层耐熔盐腐蚀性能的影响

高密度石墨(HDG)由于其良好的抗热震性和高温强度,被认为是极具应用前景的坩埚候选材料之一。然而,熔盐电解法处理乏燃料过程中,高密度石墨坩埚会与高温氯化物熔盐、乏燃料等具有腐蚀性的介质直接接触,从而对坩埚造成腐蚀,影响坩埚的稳定性和使用寿命。坩埚表面等离子喷涂的氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)涂层被证实具有优异的性能,但是涂层本身所存在的孔洞、裂纹以及液滴等缺陷严重制约了YSZ涂层在高温下的性能。因此,通过密封处理方法来提高涂层的致密度显得尤为迫切。本文利用磁控溅射(PVD)法和金属有机分解(MOD)法在等离子喷涂的氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)涂层表面制备了Al_(2)O_(3)覆盖层,研究了这两种方法制备的Al_(2)O_(3)覆盖层对YSZ涂层在NaCl-KCl熔盐中的抗腐蚀性能的影响,并利用SEM、EDS、XRD等对腐蚀前后涂层的形貌以及微观结构进行了详细表征。结果表明:PVD法制备的Al_(2)O_(3)覆盖层主要分布于YSZ涂层表面,使其表面致密度得到一定程度提升,但涂层内部的致密度以及耐蚀性能并没有得到显著提升;MOD法制备的Al_(2)O_(3)覆盖层可有效填充YSZ涂层表面的缺陷,如裂纹、孔洞等;同时MOD前驱体溶液固有的浸润性使得前驱体容易渗透进入涂层内部,进而有效填充YSZ涂层内部的缺陷,从而提高涂层的致密度。以上结果表明,采用MOD法制备的Al_(2)O_(3)覆盖层使YSZ涂层的耐蚀性能得到了显著提升,同时Al_(2)O_(3)覆盖层的存在也有效减少了涂层内部稳定剂的消耗。

过渡层TiO_(2)含量对2197铝锂合金/Al_(2)O_(3)-TiO_(2)复合涂层等离子喷涂残余应力影响的有限元分析

采用有限元模拟方法,研究了成分分别为Al_(2)O_(3)-10%TiO_(2)、Al_(2)O_(3)-20%TiO_(2)、Al_(2)O_(3)-30%TiO_(2)和Al_(2)O_(3)-40%TiO_(2)的过渡涂层对以2197铝锂合金为基底、NiAl为粘结层和以Al_(2)O_(3)-5%TiO_(2)为陶瓷顶层的整体模型残余应力的影响及其规律。结果表明,随着过渡层TiO_(2)含量的增加,喷涂涂层的等效残余应力急剧增大。过渡层TiO_(2)含量对过渡层与粘结层界面径向残余应力影响最大:随过渡层TiO_(2)含量从10%增加到40%,该区域最大径向残余拉应力由1.74 MPa增加到5.33 MPa。过渡层TiO_(2)含量对过渡层与顶层界面残余应力影响较小。最大径向残余应力出现在陶瓷顶层的轴心位置,最大轴向残余应力集中在涂层结合界面接近边缘的区域。工业上建议使用TiO_(2)含量较少的过渡层以减小喷涂涂层的残余应力,提升喷涂涂层的强度。

CoMo/Al_(2)O_(3)-TiO_(2)高芳烃催化油浆选择性加氢催化剂的实验研究

以氢氧化铝干胶和偏钛酸为主要原料制备Al_(2)O_(3)-TiO_(2)载体,采用等体积浸渍法制备不同TiO_(2)含量的CoMo/Al_(2)O_(3)-TiO_(2)催化剂,采用BET、XRD、TPD、Py-IR、XPS、HRTEM等方法对所制备的催化剂进行表征,并以高芳烃催化油浆为原料,采用100 mL固定床评价装置对催化剂进行选择性加氢脱硫活性评价。结果表明:所制备的CoMo/Al_(2)O_(3)-TiO_(2)催化剂同时存有γ和δ相Al_(2)O_(3)、锐钛矿和金红石相的TiO_(2);随着TiO_(2)含量的增加,CoMo/Al_(2)O_(3)-TiO_(2)催化剂的比表面积和孔体积降低,平均孔径增加;催化剂表面既有Lewis(L)酸又有Bronsted(B)酸,含TiO_(2)催化剂的总酸量随着TiO_(2)含量的增加逐渐增多,B酸基本没有变化;随着TiO_(2)含量的增加,硫化态CoMo/Al_(2)O_(3)-TiO_(2)催化剂的硫化度和CoMoS相占比增大,催化剂表面MoS_(2)片层平均堆垛层数增加。TiO_(2)质量分数为10%时,CoMo/Al_(2)O_(3)-TiO_(2)催化剂高芳烃催化油浆加氢脱硫选择性因子最高。

空间导电滑环绝缘环片等离子喷涂Al_(2)O_(3)绝缘涂层的性能研究

为解决空间导电滑环中非金属绝缘环片存在的结构稳定性差、加工困难等问题,在2A12铝合金基体上利用大气等离子喷涂技术沉积了Al_(2)O_(3)陶瓷涂层,以替代非金属绝缘材料,研究了涂层的物相组成、微观形貌、显微硬度、结合强度和绝缘性能。结果表明:由原始纳米颗粒经过团聚⁃烧结制备的Al_(2)O_(3)球形粉末的物相主要为α⁃Al_(2)O_(3),喷涂后涂层中的Al_(2)O_(3)以α相和γ相共存,涂层与基体的结合良好,涂层的孔隙较低。制备的涂层组织结构均匀致密,涂层内无明显的宏观裂纹和大孔洞,虽未采用封孔处理,但涂层在大气环境下直流电压为1000 V的绝缘电阻测试中仍表现出较高的绝缘性能,可满足空间导电滑环绝缘环片的服役要求。

机械和超声波分散对纳米Al_(2)O_(3)颗粒在聚酯树脂中的分散及涂层性能的影响

将纳米Al_(2)O_(3)颗粒分别通过机械和超声波分散工艺分散到聚酯树脂中,研究了机械分散转速和分散方式对纳米Al_(2)O_(3)/聚酯树脂复合涂层性能及纳米Al_(2)O_(3)在聚酯树脂中的分散性的影响;通过研究复合涂层的耐盐雾性、硬度、耐磨性等,确定了最佳分散工艺。结果表明:纳米Al_(2)O_(3)颗粒可在1500 r/min的机械分散下形成均匀分散体系,再用超声波分散可进一步提升分散效果和涂料的稳定性,有效减少纳米Al_(2)O_(3)在水性聚酯树脂中的团聚,在提高所得复合涂层硬度、耐磨性的同时,增强其耐腐蚀性。

Q235钢表面喷涂NiCrAl/Al_(2)O_(3)-20wt%TiO_(2)涂层的冲蚀磨损性能

采用大气等离子喷涂法在Q235钢基体上制备了NiCrAl/Al_(2)O_(3)-20wt%TiO_(2)复合涂层,采用扫描电镜、X射线衍射仪和能谱仪等对涂层微观形貌、相组织结构进行表征。测定了涂层截面显微硬度。分析了涂层在30°、60°、90°冲蚀角下涂层冲蚀率。结果表明:冲蚀角为60°时,冲蚀率最大,为0.4326 mg·mm^(-2);在30°时冲蚀率最小,为0.3225 mg·mm^(-2);90°冲蚀角的为0.3742 mg·mm^(-2)。在30°冲蚀角下涂层具有较好的抗塑性冲蚀能力,在90°冲蚀角下涂层具有较好的抗脆性冲蚀能力。

超音速火焰喷涂NiCoCrAlY/Al_(2)O_(3)-10%B_(4)C涂层的制备及抗氧化性能研究

目的 提高金属/陶瓷体系高温固体润滑耐磨涂层的抗氧化性能。方法 采用离心喷雾造粒、高压氢还原镀镍和固相合金化技术,制备包覆型NiCoCrAlY/Al_(2)O_(3)-10%B_(4)C复合粉体,并采用超音速火焰喷涂技术在镍基高温合金上沉积复合涂层材料,通过SEM和XRD研究粉体和涂层的显微结构和物相组成,通过马弗炉研究涂层在高温下的氧化性能。结果 Al_(2)O_(3)-B4C颗粒表面均匀包覆着一层厚度为2~3μm的NiCoCrAlY合金。超音速火焰喷涂NiCoCrAlY/Al_(2)O_(3)-10%B_(4)C复合涂层结构致密,孔隙率仅为0.45%±0.05%,涂层与基体结合良好。涂层和粉体的主晶相均为Ni的固溶体、α-Al_(2)O_(3)相和B4C相,涂层衍射峰强度比粉体有所降低。在850℃氧化96 h后,涂层表面生成了一层连续的灰色物质,其厚度为1~3μm,经EDX分析,其主要元素组成为O、Ni、Al和Cr,说明主要成分为Ni、Al和Cr的金属氧化物。涂层在850℃的氧化动力学曲线分为2个阶段,氧化初期,涂层快速氧化,生成以NiO、Al_(2)O_(3)和Cr_(2)O_(3)为主的混合氧化物膜;氧化后期,涂层进入稳定氧化阶段,此时涂层的氧化过程主要由O在氧化膜中的扩散速度决定。结论 涂层在850℃的抗氧化性能良好,可在850℃的氧化环境下使用。

SiC和Al_(2)O_(3)对磷酸盐涂层热稳定性和摩擦学性能的影响

磷酸盐涂层具有优异的耐高温性能,为应用于高温机械设备防护,需保持其耐高温性能的同时提高涂层的耐磨性,本研究在磷酸盐涂层中引入SiC和Al_(2)O_(3)作为功能填料,制备了SiC/Al_(2)O_(3)磷酸盐涂层。用扫描电镜、能谱仪、差示扫描量热仪、热重分析仪、显微硬度仪、高温摩擦磨损试验机等分析测试了磷酸盐涂层的聚合固化过程、微观结构、涂层热稳定性和摩擦磨损性能,研究了颜基比,SiC和Al_(2)O_(3)的质量比,Al_(2)O_(3)的粒径、形貌和晶型对涂层摩擦磨损性能的影响,并获得最佳涂层合成条件。结果表明:涂层高温热稳定性优异;填料中组分选择适量的比例有助于涂层硬度和耐磨性的提高,填料具有球形的形貌可以降低磨损率,提高涂层耐磨性。

CLAM钢表面Fe-Al/Al_(2)O_(3)涂层的制备及其耐腐蚀性能研究

采用热浸镀及热扩散工艺在中国低活化马氏体钢(CLAM)表面制备出一层FeAl合金层,通过氧化处理成功地在CLAM表面制备出一层致密的氧化涂层。利用高分辨透射电镜分析了表面生长的氧化层为单一的氧化铝涂层。利用场发射扫描电镜(FESEM)及能量散射谱仪(EDS)分析了不同氧化工艺对于涂层结构及组成的影响。通过电化学阻抗谱测试分析不同氧化条件下制备的样品的耐腐蚀性能。结果表明,750℃下氧化4 h制备的涂层耐腐蚀性能最佳,其极化电阻值为8 059.54Ω·cm^(2),有效孔隙率为0.142 87。

超音速等离子喷涂Al_(2)O_(3)与Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)涂层热震性能

采用超音速等离子喷涂工艺在不锈钢基体上制备了FeAl/Al_(2)O_(3)、FeCrAl/Al_(2)O_(3)、FeAl/Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)、FeCrAl/Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)四种涂层,通过扫描电镜表征微观结构,图像分析技术测量孔隙率,多峰法计算α-Al_(2)O_(3)质量分数,并测试了涂层的抗热震性能和结合强度。结果表明:超音速等离子喷涂制备的Al_(2)O_(3)涂层中α-Al_(2)O_(3)的质量分数约为40.3%~42.5%,涂层孔隙率约为3.47%~3.52%,制备的Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)涂层中α-Al_(2)O_(3)的质量分数约为24.0%~29.7%,涂层孔隙率约为3.12%~3.31%。水淬热震实验(800℃/保温30 min)表明,FeCrAl/Al_(2)O_(3)涂层的抗热震性能最优,FeCrAl/Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)涂层抗热震性能次之,FeAl/Al_(2)O_(3)涂层与FeAl/Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)涂层抗热震性能最差。

冲击载荷对等离子喷涂Al_(2)O_(3)涂层的绝缘性能影响研究

为解决轨道交通、风电等领域电机设备中存在的电蚀问题,尝试在轴承外圈通过等离子喷涂工艺制备Al_(2)O_(3)涂层以起到绝缘的作用。文章利用Weibull概率分布函数对加载冲击载荷后的Al_(2)O_(3)涂层进行击穿电压测试,并对其数据进行统计分析,发现其击穿强度的差异性,表明双参数分布Weibull统计分析在耐击穿性能测试中的应用价值;采用复合阻抗谱方法对加载冲击载荷后的Al_(2)O_(3)涂层进行复合阻抗测试,通过Bode图分析其阻抗特性。结果表明:冲击载荷虽然会对Al_(2)O_(3)涂层的阻抗特性产生一定影响,但涂层仍具有一定的阻抗能力,能够保证较好的绝缘性能;Al_(2)O_(3)涂层越薄,受到冲击载荷后,其耐电击穿性能反而越强。

Al_(2)O_(3)-TiO_(2)复合氧化物负载的钴基催化剂光热费托合成性能研究

选用Al_(2)O_(3)和TiO_(2)的复合物作为催化剂的载体,通过浸渍法合成了不同TiO_(2)含量(0%,5%,10%,15%)的负载型钴基催化剂,采用XRD、TEM、TPR、BET、UV-Vis、XPS、CO-TPD等技术对催化剂进行了表征,并考察了其光热催化费托合成性能。结果表明,含量较少的TiO_(2)是激发光催化反应的决定因素,引入紫外光照能够激发光生电子从TiO_(2)向金属钴转移,有利于反应物CO分子的解离活化,致使CO转化率大幅提升。产物分布方面,抑制产生CO_(2),促进低碳数烷烃生成。当TiO_(2)含量为5%时,光照引起的CO转化率提升幅度最高,可达68.8%。此研究有助于理解光热催化费托反应体系中催化剂构效关系和反应过程。

Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)/铁基非晶合金复合涂层的室温摩擦磨损行为

利用等离子喷涂技术制备含质量分数15%Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)陶瓷相的Fe_(45)Cr_(16)Mo_(16)C_(18)B_(5)铁基非晶合金复合涂层并进行销盘式摩擦磨损试验,通过与铁基非晶合金涂层进行对比,研究了复合涂层在不同载荷(20,30,50 N)和销轴转速(300,500,800 r·min^(-1))下的摩擦磨损行为,分析了其磨损机制。结果表明:当销轴转速为300 r·min^(-1)时,不同载荷下复合涂层的磨损率较铁基非晶合金涂层降低近50%,复合涂层的磨损机制随着载荷的增大由磨粒磨损转变为疲劳磨损;当载荷为30 N时,复合涂层的磨痕深度与磨损率随销轴转速的增加先增大后减小,均在转速为500 r·min^(-1)达到最大,在销轴转速为500 r·min^(-1)和800 r·min^(-1)时复合涂层均表现为黏着磨损。

钛合金表面等离子喷涂Al_(2)O_(3)-40%TiO_(2)陶瓷涂层的高温摩擦磨损性能

目的研究温度对钛合金表面Al_(2)O_(3)-40%TiO_(2)陶瓷涂层摩擦磨损性能的影响,探讨涂层在高温下的摩擦磨损机理。方法采用大气等离子喷涂技术(APS)在TC4钛合金表面制备Al_(2)O_(3)-40%TiO_(2)(AT40)陶瓷涂层。采用扫描电子显微镜(SEM)和能量分散谱仪(EDS),对AT40陶瓷涂层中的微观形貌和物相进行定性分析。借助维氏显微硬度计,研究AT40陶瓷涂层在常温下的截面显微硬度分布规律,以及高温下的显微硬度。采用多功能摩擦磨损试验机,测试AT40陶瓷涂层在200、350、500℃下的摩擦磨损性能,并进行原位在线自动3D形貌表征。结果AT40陶瓷涂层呈典型的热喷涂层状结构,各相分布均匀,涂层结构致密,平均显微硬度相较于TC4钛合金基材提高了81%。AT40陶瓷涂层在200、350、500℃下的高温硬度分别为513HV0.3、463HV0.3、448HV0.3。在200、350℃时,AT40陶瓷涂层的平均摩擦系数分别为0.18±0.02和0.38±0.03,磨损率分别为(7.8±0.01)×10^(–5)mm^(3)/(N·m)和(37.2±0.01)×10^(–5)mm^(3)/(N·m),涂层具有优异的抗高温摩擦磨损性能。500℃时,涂层的平均摩擦系数和磨损率分别为0.77±0.02和(134.4±0.01)×10^(–5)mm^(3)/(N·m),磨痕深度和磨损体积大幅增加,耐磨性能降低。结论AT40陶瓷涂层在200℃和350℃的磨损机制主要为微区脆性断裂,在500℃时的磨损机制表现为裂纹扩展引起的分层剥落和轻微磨料磨损。

Sb-SnO_(2)掺杂量对Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)复合陶瓷涂层抗结垢性能的影响

以Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)(AT13)和纳米掺锑SnO_(2)(Sb-SnO_(2))粉体为原料,采用等离子喷涂工艺在4145H合金钢基体表面制备了掺杂不同质量分数(0~16%)Sb-SnO_(2)的AT13复合陶瓷涂层,研究了复合陶瓷涂层的表面性能、微观形貌、显微硬度、结合强度以及在地层采出水中的抗结垢性能,并与电镀铬层和未处理4145H合金钢进行对比。结果表明:与电镀铬层和未处理4145H合金钢相比,复合陶瓷涂层的水接触角较大,表面能较低,随着Sb-SnO_(2)掺杂量的增加,水接触角基本呈先增大后减小的趋势,表面能先减小后增大;复合陶瓷涂层具有大量的孔隙;随着Sb-SnO_(2)掺杂量的增加,硬度整体呈降低趋势,但均高于4145H合金钢和电镀铬层,单位面积结垢质量先减小后增大;掺杂质量分数10%Sb-SnO_(2)的复合陶瓷涂层具有最大的水接触角、最小的表面能、最小的单位面积结垢质量,平均结合强度为25.7 MPa。