SiC纳米线对大气等离子喷涂硅涂层性能的影响

为提升C/SiC复合材料表面Si涂层的韧性及其与C/SiC复合材料的结合强度,首先以10 mm×10 mm×10 mm的C/SiC复合材料作为基体,在基体表面生成约20μm厚的SiC纳米线(SiCnws)多孔层;再用大气等离子体喷涂法分别将生长SiCnws的基体和未生长SiCnws的基体喷涂约30、60、90μm厚的Si涂层。研究SiCnws对涂层试样的结合强度和抗氧化性的影响,并借助XRD、SEM、TEM和EDS对所制备的SiCnws和SiCnws/Si涂层进行物相组成、显微结构的分析。结果表明:1)制备的SiCnws形状平直,表面光滑,取向随机,直径为100~200 nm,是沿[111]晶向择优生长的β-SiC;2)SiCnws引入到Si涂层后,SiCnws/Si涂层试样的结合强度均比相应的Si涂层试样的高,说明SiCnws增强了Si涂层与C/SiC复合材料的结合;3)从室温至1400℃经历12次热震循环后,SiCnws/Si涂层试样的质量损失率比相应Si涂层试样的低20.7%~37.2%,说明SiCnws能有效缓解热应力,抑制裂纹的形成和扩展,降低裂纹尺寸和数量,提高涂层的抗氧化性。

SiC中间层对金刚石涂层硬质合金刀具膜基界面结合性能的影响

基于第一性原理分别计算了WC-Co/Graphite/Diamond、WC-Co/Si CC-Si/Diamond和WC-Co/Si CSi-C/Diamond界面模型的粘附功、断裂韧性,分析了电子结构和态密度。结果表明:Graphite/Diamond界面粘附功极小,金刚石在石墨基面上成核不良;WC-Co/Graphite界面处Co与C(Graphite)原子具有同种电荷而相斥,添加Si C中间层改变了界面处原子的电荷分配与成键方式,WC-Co/Si C界面Co与C(或Si)原子具有异种电荷而相吸,且Co-Si(Si C)键强于Co-C(Si C)键;Si C/Diamond界面C(Si C)-C(Diamond)键强于Si(Si C)-C(Diamond)键。因此,三种界面模型中各界面的粘附功Si CSi-C/Diamond>Si CC-Si/Diamond>WC-Co/Si CSi-C>WC-Co/Si CC-Si>WC-Co/Graphite>Graphite/Diamond。总之,添加Si C中间层提高了金刚石涂层硬质合金刀具膜基界面结合性能。

阴极弧离子镀TiAlSiN涂层表面-界面能谱分析与结合强度

采用阴极弧离子镀法在H13钢表面制备Ti Al Si N涂层,通过SEM对Ti Al Si N涂层表面和界面形貌进行了观察,通过EDS和XRD对其化学元素和物相进行了分析,利用划痕法测定了其结合强度,并对其界面结合机理进行了探讨。结果表明:Ti Al Si N涂层表面主要成分为Ti、Al、Si和N元素,各元素分布均匀,未产生富集现象;高硬度的Ti Al N是由Al原子以置换方式取代Ti N中部分Ti原子生成的,且Ti N和Al N晶粒得到细化,形成较为致密的结构,使涂层硬度得到了提高;Ti、Al、Si、N等原子在结合界面处发生相互扩散,是形成冶金结合的主要机制;Ti Al SN涂层/H13钢体系具有较好的结合强度,用划痕法测得涂层界面结合强度为44 N。

喷涂工艺对SiC基片上制备的Si粘结层组织及性能的影响

环境障涂层体系中Si粘结层的制备工艺对涂层性能有重要影响,性能良好的Si粘结层可以有效提高环境障涂层与SiC复合材料结合强度和改善涂层与基体热膨胀的匹配程度。本文主要研究Si粘结层的制备工艺对涂层组织及性能的影响,采用大气等离子喷涂技术在SiC基片上制备Si粘结层,研究喷涂电流对Si粘结层表面粗糙度、相组成与形貌、与基体的结合强度和硬度的影响。综合分析发现,喷涂电流为400 A时,颗粒熔融状态良好,涂层表面粗糙度Ra为(3.15±0.35)μm,截面孔隙率为4.9%,涂层结合优于其他三组工艺,其平均结合强度值为16 MPa。

水基浆料涂覆结合原位反应制备C_f/SiC复合材料表面光学涂层（英文）

本研究提出一种C_f/SiC复合材料表面改性新方法为水基浆料涂覆结合原位反应烧结工艺。系统研究了SiC和炭黑在水基浆料中的共分散、粘结剂的量和浆料固含量对浆料流变性能的影响、涂层的微观结构和性能等。研究结果表明:采用水基浆料涂覆工艺可在基材表面制备一层气孔率达49%的多孔C/SiC预涂层;通过液相渗硅原位反应工艺,多孔预涂层转变为高致密、与基材强结合的光学涂层,并且在涂层与基材间形成了~15μm的化学反应过渡层;Si/SiC涂层的维氏硬度为(14.19±0.46)GPa,断裂韧性为(3.02±0.30)MPa·m1/2;经过精细研磨抛光,涂层的表面粗糙度可达2.97 nm RMS。

纳米SiC对高频脉冲电沉积Ni镀层性能的影响

目的研究纳米Si C颗粒对Ni镀层的摩擦性能、显微硬度等的影响。方法采用高频脉冲电沉积技术制备了Ni/纳米Si C复合镀层,通过调整占空比实现了纳米Si C颗粒呈梯度分布。采用拉伸法测量了镀层的结合强度。通过摩擦磨损试验研究了Ni/纳米Si C复合镀层的摩擦系数和耐磨性能。采用纳米压痕测量了梯度镀层截面显微硬度和弹性模量的分布。结果纳米Si C颗粒呈梯度分布的镀层的结合强度超过40 MPa,而非梯度的仅为19 MPa。含质量分数为1.5%纳米Si C颗粒的镀层的摩擦系数约为0.26,而纯镍镀层的约为0.40,且含纳米Si C颗粒的镀层的磨痕宽度小且浅。纳米Si C颗粒呈梯度分布的复合镀层的表层显微硬度为6.0 GPa,弹性模量为250 GPa,而靠近界面处的显微硬度为1.9 GPa,弹性模量为160 GPa。结论纳米Si C颗粒呈梯度分布的镍镀层的结合强度明显高于非梯度镀层的。随纳米Si C颗粒含量的增加,镍镀层的耐磨性能增加,摩擦系数降低,且纳米压痕显微硬度和弹性模量也相应的增加。

低温超音速喷涂Al-Si涂层制备及应用研究

为解决ZM5镁合金机件在修理中易变形的问题,采用低温超音速喷涂技术制备Al-Si涂层,通过胶结对偶试样拉伸试验、金相显微镜及图像分析软件、显微硬度仪,分别评价涂层的结合强度、孔隙率和硬度,并通过扫描电子显微镜(SEM)对涂层形貌进行分析,评价分析结果表明:制备的涂层结合强度为51.3 MPa,孔隙率为0.1%,显微硬度为135.9 HV0.1,均优于合格标准。显微结构表明:制备的涂层致密,孔隙及裂纹少,具有优异的性能,可用于ZM5合金机件的修理。根据制定的镁合金机件修理工艺流程将该方法应用于ZM5合金机件修复,修复结果表明:镁合金机件变形量超出规定。通过进一步分析研究机件变形原因,采用优化喷涂参数,改进专用工装,加强时效处理等措施,再次对镁合金机件进行修复,修理后的ZM5合金机件变形量符合技术要求。低温超音速喷涂技术制备的涂层具有结合强度高,孔隙率低,显微硬度好,涂层致密,且机件不易发生变形的优异性能,可以用于ZM5镁合金机件修复,有效地解决了ZM5镁合金机件修理变形的难题。

铝硅涂层在1050℃下混合硫酸盐中的热腐蚀行为

采用粉末共渗法在镍基高温合金表面获得约为300μm厚的铝硅涂层,考察了其在1050℃下混合硫酸盐（Na2SO4＋25%K2SO4）中的热腐蚀行为,较为系统地研究了其热腐蚀动力学行为及其机制、熔盐作用下氧化膜的生长与破坏过程和热腐蚀不同时间后的腐蚀产物等。结果表明,相对于已有铝硅涂层在高温条件下（850~980℃）热腐蚀的相关研究,其在1050℃超高温下混合硫酸盐中的热腐蚀更加严重,这与超高温下熔盐对保护性氧化膜的熔解作用更强密切相关。在本实验条件下,铝硅涂层在1050℃下混合硫酸盐中热腐蚀70 h后已趋于失效,当热腐蚀90 h时其腐蚀层深度已达约75μm;此时,不仅涂层中Al和Ni直接与熔盐相互作用,而且Cr、Si也参与了与熔盐的反应,同时高温合金基体中的Ti也已扩散至表面。

基于低成本装备制造的零件表面修复工艺试验

通过表面涂层处理可以修复零部件的尺寸与形状,并可以获得耐磨、耐蚀、耐热等特殊性能,是降低装备制造成本的重要方法.本文开展了感应熔覆法制备钢基材表面镍基Si C涂层的工艺试验,结果表明:Si C粉末比例为20%、粘结剂为水玻璃、150℃左右烘干1 h、氩气保护间歇式加热条件下,可获得良好涂层;涂层厚度为0.4 mm,表面硬度达到750 HV以上,熔覆层与基体间形成了冶金结合,达到了零件修复的工艺要求.

Al-Ti-Si-RE高速电弧喷涂层热震与电化学腐蚀行为

通过对Al-Ti-Si-RE涂层抗热震性能以及热震前后电化学腐蚀行为分析研究,发现Al-Ti-Si-RE涂层在500℃时能够保持良好的抗热震性能,且在热震前后耐电化学腐蚀性能没有明显下降,主要原因是Ti在高速电弧喷涂过程中,与Al结合反应放热,使涂层与基体'冶金结合'部位增多,提高了涂层结合强度。同时经透射电镜(TEM)观察,喷涂层中晶粒尺寸较小,且Al与钛铝金属间化合物具有良好共格关系,降低了Al-Ti-Si-RE涂层开裂敏感度。另外Al-Ti-Si-RE涂层具有发达的'骨架'结构,电化学腐蚀过程中形成的Al氧化物能够有效填充到'骨架'孔隙和热震引起的微裂纹当中,对涂层同时起到'自封闭'与'自修复'作用,使其更加致密并兼具良好抗热震性能与耐电化学腐蚀性能。