HAP-玻璃-α-Al_2O_3复合梯度生物陶瓷涂层的显微结构及其附着强度

利用涂覆烧结法在 α- Al2 O3陶瓷基体表面制备了 HAP-玻璃 (α- Al2 O3)梯度生物活性涂层 ,并研究了涂层组成对显微结构和附着强度的影响。梯度涂层中玻璃组成采用低膨胀低软化温度的 R2 O- Al2 O3- B2 O3- Si O2 系统 ;涂层中的 HAP含量由里到外逐渐增多 ,并在涂层中添加了适量的超细 α- Al2 O3粉体。实验结果表明 ,使用 R2 O-Al2 O3- B2 O3- Si O2 系统玻璃有利于涂层低温烧结和涂层与基体结合 ,在涂层中添加 α- Al2 O3超细粉有利于提高涂层与基体结合强度 ,所制备的梯度涂层与基体的结合强度为 4 8.2 MPa。

TiAl合金表面激光重熔Al_2O_3-13wt%TiO_2复合陶瓷涂层组织结构

采用等离子喷涂和激光重熔复合工艺在TiA l合金表面制备了A l2O3-13wt%TiO2复合陶瓷涂层。为了减少重熔层裂纹等缺陷,采用较低的激光功率和能量密度进行重熔。用扫描电镜(SEM),能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)分析了涂层形貌、微观结构和相组成。结果表明,经过激光重熔处理后,陶瓷涂层颗粒细化,片层状组织得以消失,致密性提高,获得了基本没有裂纹等缺陷的重熔层;激光重熔亚稳相-γA l2O3转变为稳定相-αA l2O3;由于陶瓷材料导热系数较低的影响,激光重熔时无法使整个陶瓷层实现重熔,重熔后的陶瓷涂层形成了晶粒细小的等轴晶重熔区、烧结区以及片层状残余等离子喷涂区。

PbF_(2)·SiO_(2)基玻璃陶瓷的溶胶-凝胶法制备及结构转变研究

采用溶胶-凝胶法制备了 PbF2?SiO2纳米晶玻璃陶瓷块体;利用 TG-DSC 和 IR 技术分析了干凝胶在热处理过程中有机基团的分解及内部原子键合方式的演变;结合 XRD 和 TEM 研究了凝胶玻璃中 PbF2纳米晶粒的长大过程,并分析了 Er3+掺杂的影响。结果表明,采用此方法制备的 PbF2?SiO2纳米晶玻璃陶瓷具有较好的成形性,晶化温度在 320℃左右;经 480℃热处理,镶嵌在玻璃基体中的 PbF2晶粒尺度约为 10～25nm,材料透明性良好。在 PbF2?SiO2系统中掺入少量的 Er3+,将提高 PbF2的晶化温度,降低玻璃陶瓷的显微硬度;掺杂可能对 PbF2晶粒表面原子的活性起抑制作用,阻碍晶粒的表面迁移,使晶粒的生长速度明显降低。

Al_2O_3-13%TiO_2复合陶瓷涂层厚度的电刷镀参数敏感性分析

采用电刷镀技术在油墨刮刀刀口制备Al2O3-13%TiO2复合陶瓷(AT13)涂层,借助系统分析中的多因素敏感性分析方法,建立无量纲形式的敏感度函数,计算敏感度因子,对影响涂层厚度的工艺参数进行敏感性分析,找出影响厚度的最大敏感因素,并与中心组合设计实验的方差分析结果进行比较。结果表明:镀头运动速度对涂层厚度影响最大(敏感因子SV*=4.352 8),电流次之(S I*=0.289 3),电压的影响程度最小(SV*=0.249 2)。敏感性分析的结果与方差分析结果一致,可以作为优化电刷镀制备复合陶瓷涂层参数的1种新方法。

电刷镀Al_2O_3-13%TiO_2复合陶瓷涂层厚度的灰关联度分析

针对电刷镀制作Al2O3-13%TiO2复合陶瓷(AT13)涂层制作过程中工艺参数的控制,应用灰关联度法分析电刷镀工艺参数对涂层厚度的影响,根据试验结果生成各工艺参数的处理数据系列,建立涂层厚度关于各个参数的绝对灰关联矩阵,利用优势分析原则确定各工艺参数对涂层厚度的影响程度。结果表明,镀头运动速度、电流、电压的关联度均大于0.5,其中镀头运动速度关联度较大(ε13=0.9637),是主要影响因素。灰关联度分析结果与方差分析结果一致,可以作为优化电刷镀制备复合陶瓷涂层参数的一种新方法。

Al_2O_3-瓷釉复合陶瓷涂层冲蚀磨损性能研究

利用搪瓷涂层的制备工艺在Q235A钢表面制备Al2O3-瓷釉复合陶瓷涂层,研究了瓷釉粒度、Al2O3陶瓷颗粒的粒度和体积分数对复合涂层耐冲蚀磨损性能的影响。结果表明:过渡层原料瓷釉粒度为16μm时获得涂搪性较好;硬质耐磨相的加入可显著提高复合涂层的耐冲蚀性能;本实验中在45°冲蚀角、15 MPa冲蚀气压、2.2 kg冲砂量的冲蚀实验条件下Al2O3粒度为50μm、体积分数为30%时涂层具有很好的耐冲蚀性,是无硬质相搪瓷层的4倍。

激光重熔Al_2O_3-13% TiO_2复合陶瓷涂层抗冲蚀性能

为了进一步提高TiAl合金表面等离子喷涂Al2O3-13%TiO2(质量分数,下同)复合陶瓷涂层的抗冲蚀性能,采用激光重熔工艺对涂层进行处理,研究了激光重熔对涂层微观组织和抗冲蚀性能的影响,并讨论了陶瓷涂层的冲蚀机理。结果表明,激光重熔处理会形成致密细小的等轴晶重熔区,导致涂层有更好的抗冲蚀性能。激光重熔试样仍表现为典型的脆性冲蚀特性,以近表面的裂纹萌生和扩展,最终导致重熔层破碎、晶粒剥离为主。

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。

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．

等离子喷涂Al_2O_3-40%TiO_2陶瓷复合层的微观结构及耐磨性能

为了探讨不同功率下6063铝合金表面等离子喷涂Al2O3-40%TiO2陶瓷复合层的形貌、组构及其耐磨性能,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计和摩擦磨损试验机进行了相关研究。结果表明:微米级Al2O3-40%TiO2粉末经过等离子喷涂可以获得弥散分布的纳米级颗粒的陶瓷复合涂层,涂层硬度在1 000 HV以上;当喷涂功率为25～33 kW时,涂层硬度和耐磨性能随喷涂功率的升高而降低。

α-Al_2O_3玻璃陶瓷内衬钢管的研究

采用 (Al Fe2 O3) +(Al CuO) +SiO2 复合铝热体系 ,自蔓延 -离心法制备了无压裂纹陶瓷内衬钢管。Al CuO作为助燃剂 ,可提高燃烧速度和燃烧温度并减少陶瓷中FeAl2 O4 的含量。SiO2 添加剂有助于玻璃相的形成。分析了陶瓷压裂纹产生的原因 ,采用适当的工艺措施避免了压裂纹的形成。复合管的中间金属层由α相 (Cu在α Fe中固溶体 )和Cu相组成。陶瓷层由α Al2 O3 和基体玻璃相组成 ,孔隙度为 4%

ZnO-B_(2)O_(3)玻璃对Li_(2)Zn_(3)Ti_(4)O_(12)-CaTiO_(3)复合陶瓷低温烧结及性能的影响

采用传统固相反应法制备0.94Li_(2)Zn_(3)Ti_(4)O_(12)-0.06CaTiO_(3)(LZT-CT)复合陶瓷,采用高温熔融法制备ZnO-B_(2)O_(3)(ZB)玻璃;以ZB玻璃为烧结助剂,研究了添加不同质量分数(x=0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和2.5%)的ZB玻璃对LZT-CT复合陶瓷的烧结特性、物相组成、微观结构以及微波介电性能的影响。结果表明:ZB玻璃能有效地将LZT-CT复合陶瓷的烧结温度从1 175℃降低到875℃,并促进了LZT-CT复合陶瓷的致密化。当ZB玻璃掺量x≤2.5%时,LZT-CT复合陶瓷中除了LZT、CT相,没有出现其他新相。随着ZB玻璃添加量增加,复合陶瓷的体积密度、介电常数(εr)、品质因数(Q×f)均先增加后减小,谐振频率温度系数(τf)变化不大,在(-2.25~4.51)×10^(-6)/℃波动。当ZB玻璃掺量为2.0%时,LZT-CT复合陶瓷在875℃烧结2 h,获得最大体积密度(4.22 g/cm^(3))以及优异的微波介电性能,εr=23.9,Q×f=58 595 GHz,τf=-0.14×10^(-6)/℃。

2024铝合金表面SiO_(2)陶瓷涂层制备及其耐腐蚀行为

2024铝合金作为一种低密度、高强度的优质合金在生产生活中有着广泛的应用。利用防腐涂层对铝合金表面进行防护对于延长金属的服役寿命具有重要的意义。本研究采用溶胶-凝胶工艺在2024铝合金表面分别制备了具有单层与双层结构的SiO_(2)陶瓷涂层。涂层材料中含有的SiO_(2)溶胶颗粒和颜填料与甲基三甲氧基硅烷在催化剂的作用下反应形成致密、无缺陷的涂层结构。采用扫描电子显微镜、电化学阻抗谱、中性盐雾试验等技术手段对涂层的微观形貌、耐腐蚀性能等特性进行了表征和比较。结果表明两种涂层结构在2024铝合金基材表面都具有良好的硬度和附着力。双层陶瓷涂层在2024铝合金基底上比单层涂层具有更好的耐腐蚀性能。电化学分析表明,双层涂层结构体系中的面漆层能够有效地提高涂层的腐蚀介质屏蔽效果和长效耐腐蚀性能。

CeO_2对金属镍-陶瓷涂层组织与性能的影响

在BaO-Al2O3-B2O3体系玻璃相中分别磨加和熔加CeO2粉体(16%),同时加入适量的镍粉,成功地制备了含CeO2的金属镍-陶瓷复合涂层。利用XRD和DSC技术分析了CeO2粉体的存在状态以及对玻璃相软化温度的影响;采用热震试验和维氏硬度试验测试对比了CeO2添加方式对金属镍-陶瓷复合涂层性能的影响;根据宏观形貌观察并结合SEM/EDS微观分析了涂层的形貌特点以及界面结构。结果表明,添加16%CeO2粉末可显著改善BaOAl2O3-B2O3涂层体系的涂覆性能,并提高涂层与基体金属之间的结合力。熔加的CeO2粉末在玻璃块料中主要以立方萤石结构的形式存在,且对玻璃相软化温度无明显影响。与磨加方式相比,熔加的CeO2颗粒更为细小,分布更加均匀。

等离子喷涂纳米复合陶瓷涂层的组织结构及其形成机理

以Al2O3-13%TiO2(质量分数)团聚体复合陶瓷粉末为材料,采用等离子喷涂工艺在TiAl合金表面制备纳米结构陶瓷涂层。用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析粉末和涂层形貌、微观结构及相组成,讨论涂层的微观组织形成机理。结果表明:纳米结构复合陶瓷涂层由部分熔化区以及与常规等离子喷涂类似的片层状完全熔化区组成;根据组织结构的不同,部分熔化区又分为液相烧结区(亚微米A12O3粒子镶嵌在TiO2基质相的三维网状或骨骼状结构)和固相烧结区(经过一定程度长大但仍保持在纳米尺度的残留纳米粒子);等离子喷涂使部分α-A12O3以及全部θ-A12O3转变为亚稳态γ-A12O3;纳米结构复合陶瓷涂层中的完全熔化区、液相烧结区及固相烧结区分别由等离子喷涂过程中纳米团聚体粉末中温度高于A12O3熔点、介于TiO2熔点到A12O3熔点之间以及低于TiO2熔点区域沉积获得,纳米结构涂层中不同部分熔化组织源于复合陶瓷粉末中A12O3与TiO2之间的熔点差异。

ZrO_2·Al_2O_3陶瓷涂层耐蚀性能研究

用溶胶 凝胶 (sol gel)法在不锈钢表面制备xZrO2 ·yAl2 O3陶瓷涂层。用X射线衍射 (XRD)和扫描电子显微镜能谱仪分析了涂层组成与结构 ;用金相显微镜观测了涂层的孔隙率 ;用浸泡法和高温抗氧化性试验研究了涂层的耐腐蚀性能。结果表明 :xZrO2 ·yAl2 O3涂层随二组分含量的趋近 ,结构从晶态转变成微晶与玻璃态混合组成 ,直至完全的玻璃化 ,涂层致密度提高 。

溶胶固化法制备碳纤维－锂铝硅玻璃陶瓷复合材料

采用溶胶－凝胶工艺，在预处理的碳纤维表面涂覆了ＳｉＯ＿２与Ｌｉ＿２Ｏ－Ａｌ＿２Ｏ＿３－ＳｉＯ＿２膜。研究了纤维表面不同预处理及溶胶的性质对碳纤维润湿性的影响。借助扫描电镜观察了涂膜前后碳纤维的表面形貌，发现氧化物膜与碳纤维结合良好，膜厚约≤１μｍ。由溶胶－凝胶工艺制备的碳纤维－锂铝硅玻璃陶瓷复合材料，其三点抗弯强度与断裂韧性分别为６４６ＭＰａ与２０．１Ｍｐａ·ｍ￣１／２。并对影响复合材料强度的界面因素进行了讨论。

TiAl合金上陶瓷复合涂层高温稳定性试验研究

本文以四乙氧基硅烷和硝酸钾作为原料,采用空气喷涂技术在TiAl合金基体上制备水玻璃陶瓷涂层;同时还在TiAl合金基体上,采用电沉积法制备SiO2做中间层,再以硅酸四乙酯和硅酸钾作为原料,采用空气喷涂技术制备水玻璃陶瓷涂层,得到SiO_(2)^(-)玻璃陶瓷复合涂层,重点研究了两种涂层的抗高温氧化性能。结果表明,水玻璃陶瓷涂层和SiO_(2)^(-)玻璃陶瓷复合涂层使TiAl合金的抗高温氧化能力均有较大幅度的提升。氧化后质量并无大的改变,SiO_(2)^(-)玻璃陶瓷复合涂层仅出现1.13 mg/cm^(2)的增量,水玻璃陶瓷涂层的合金试样增量为14.4 mg/cm^(2),TiAl基体增量为84.8 mg/cm^(2)。随着TiAl基体上涂层厚度的增加,结合强度随之增加,涂层厚度相同时,SiO_(2)^(-)玻璃陶瓷复合涂层的结合强度要高于水玻璃陶瓷涂层。在涂层厚度为3.3μm时,水玻璃陶瓷涂层的结合强度为290.1 MPa,SiO_(2)^(-)玻璃陶瓷复合涂层的结合强度为350.8 MPa,后者比前者提高了20.69%。

Ti_(3)AlC_(2)-玻璃-陶瓷涂层对钛合金的高温抗氧化保护性能及机理

为改善玻璃涂层对钛合金的高温抗氧化保护效果,本研究通过球磨法在纯玻璃涂层浆料中引入Ti_(3)AlC_(2)增强相粉末,将浆料刮涂在TC4合金表面并进行抗氧化测试。结果表明,当Ti_(3)AlC_(2)添加量(质量分数)为5%(TAC5涂层)时,TC4合金基底α污染层的厚度最薄,约为65.78μm。在相同测试条件下,TAC5涂层的α污染层厚度相比于纯玻璃涂层减少约四分之一。Ti_(3)AlC_(2)在1100~1300 K与O_(2)反应的吉布斯自由能均为负值,结合BSE、XRD、Raman和TG等表征结果表明,Ti_(3)AlC_(2)与渗入涂层中的O_(2)反应,优先生成Al_(2)O_(3)和TiO_(2),从而减少基底与氧气的接触,提高了涂层对TC4合金的高温抗氧化保护能力。同时,Ti_(3)AlC_(2)氧化生成的CO_(2)气体在涂层表面和内部形成了微孔。

玻璃基陶瓷内衬钢管陶瓷层的组织结构

用自蔓延 离心法制备了无压裂纹的玻璃基陶瓷内衬钢管。用Al CuO作为助燃剂 ,提高自蔓延燃烧温度和燃烧速度 ,并减少陶瓷中FeAl2 O4 的含量。SiO2 添加剂则有助于玻璃相的形成。分析了陶瓷压裂纹产生的原因 ,通过改进钢管安装方式避免了陶瓷压裂纹的形成。陶瓷层主要由α Al2 O3和基体玻璃相 (4SiO2 ·Al2 O3·2FeO)组成 ,孔隙率为 4 %。一些微小的树枝晶 (3Al2 O3·2SiO2 ·2FeO)存在于玻璃相中。