等离子喷涂YPSZ陶瓷梯度涂层的组织与抗热震性能

利用等离子喷涂工艺在汽车铝活塞表面制备了氧化钇部分稳定的氧化锆(YPSZ)陶瓷梯度涂层,用电子扫描显微镜、金相显微镜等手段对涂层从组织形貌、物相、显微硬度和热震性能进行了分析。结果表明:基体与涂层结合紧密;涂层在冷却过程中发生了t-ZrO2→m-ZrO2的相变过程;涂层的热震性能良好,可满足活塞的使用要求。

钛合金表面宽带激光熔覆梯度生物陶瓷复合涂层

为了减少激光熔覆过程中基材与生物陶瓷涂层之间的热应力,设计了一种梯度生物陶瓷复合涂层并采用宽带激光熔覆技术在 Ti 6Al 4V合金上制备了梯度生物陶瓷复合涂层,对其组织和显微硬度进行了研究。结果表明:钙和氧元素主要分布在生物陶瓷涂层中;钛和钒元素主要分布在基材和合金化层内;磷元素分布在合金层与陶瓷层中。合金层中基底组织上分布着白色共晶组织和白色颗粒,基底组织主要为 Ti(Al、P、Fe、V)相,白色共晶组织主要为 Fe2Ti4O +AlV3,白色颗粒为结晶析出的 Al3V0.333 Ti0.666;生物陶瓷层中的基底组织为胞状晶,其上分布有灰色相和白色颗粒相,胞状晶主要为 CaO、CaTiO3 和 HA,灰色相为β TCP及 Ca2Ti2O6,白色颗粒相为 TiO2。合金层的最高硬度为1600Hv0.2,生物陶瓷涂层显微硬度最大值约为1300Hv0.2。

金属/陶瓷梯度涂层工艺现状

综述了梯度涂层的多种制备工艺，包括各工艺的基本原理、特点和应用现状，并提出了梯度涂层工艺中现存的主要问题。

爆炸喷涂Al_2O_3陶瓷梯度涂层的组织与性能

用爆炸喷涂法制备了 Al2 O3与自熔性合金的陶瓷梯度涂层。结果表明 ,基体 /Ni60 /2 5% Al2 O3+ 75% Ni60 /50 %Al2 O3+ 50 % Ni60 /Al2 O3的陶瓷梯度涂层具有较好的结合力 ,较低的残余内应力及和缓的热应力。对粉末及涂层的XRD谱分析表明 ,爆炸喷涂的 Al2 O3陶瓷涂层结构为γ- Al2 O3,而其粉末结构为α- Al2 O3,这说明在爆炸喷涂中存在相变过程。爆炸喷涂 Al2 O3陶瓷梯度涂层适合于工作环境较恶劣的热障耐磨涂层。

Fe_3Al-Al_2O_3陶瓷梯度涂层性能研究

利用等离子喷涂方法制备了不同成分设计的多种Fe3Al-Al2O3陶瓷复合涂层,采用金相显微镜、SEM、XRD及电子探针等手段,研究了涂层的微观组织及成分分布,并对涂层的结合强度、显微硬度及抗热震性能进行了试验研究。结果表明,Fe3Al过渡层的引入可有效地改善涂层的质量,Fe3Al金属间化合物是钢基体上制备陶瓷涂层较为理想的过渡材料。涂层成分的梯度化有利于涂层结合强度和抗热震性能的提高。

宽带激光熔覆工艺参数对梯度生物陶瓷复合涂层组织与烧结性的影响

采用宽带激光熔覆技术,在T i-6A l-4V合金上制备了梯度生物陶瓷复合涂层,并研究了宽带激光熔覆工艺参数对梯度生物陶瓷涂层显微组织与烧结性的影响。结果表明:当光斑尺寸D、扫描速度V不变时,随着输出功率P的增加,生物陶瓷涂层的致密度逐渐下降;随着输出功率P的增加,生物陶瓷层中的孔隙率逐渐增大。当P=2.3 KW时,生物陶瓷层中组织致密,孔隙率低(5.11%),当P=2.9 KW时,生物陶瓷涂层组织致密度差,孔隙率高达21.32%。生物陶瓷涂层显微硬度分析表明,P=2.3 KW时,显微硬度最高值约为1 100 HV。本实验条件下,宽带激光熔覆梯度生物陶瓷复合涂层的最佳工艺参数为P=2.3 KW,V=145 mm/m in,D=16mm×2mm。

陶瓷/金属梯度热障涂层的热冲击性能研究

利用 ANSYS软件对陶瓷 /金属梯度热障涂层的热冲击性能进行了有限元分析 ,比较了不同涂层方案和不同基体金属材料对涂层抗热冲击性能的影响 。

过渡材料对等离子喷涂Al_2O_3梯度陶瓷涂层性能影响

针对Al2O3陶瓷涂层结合强度低、孔隙率高的实际,选择NiAl金属间化合物和金属铜粉作为过渡材料,利用等离子喷涂制备Al2O3梯度陶瓷涂层,并对梯度涂层进行组织形貌观察,测试结合强度和孔隙率。结果表明,梯度涂层的组织表现出宏观的不均匀性和微观连续性的分布特征,NiAl和Cu是金属基体与Al2O3涂层之间过渡层的理想材料,可以有效地提高涂层的结合强度,而Cu-Al2O3梯度涂层又比NiAl-Al2O3梯度涂层结合强度高;梯度涂层的孔隙率远低于双涂层的孔隙率,在Cu-Al2O3梯度涂层中随AlO含量的增加,涂层的孔隙率降低,而且孔隙率低于NiAl-AlO梯度涂层。

等离子喷涂Fe_3Al-Al_2O_3陶瓷梯度涂层

用等离子喷涂方法制备了Fe3Al Al2O3陶瓷梯度涂层,并对涂层的结合强度、显微硬度及抗热震性进行了试验研究。结果表明,梯度涂层设计为成分的阶梯过渡,实现了成分和组织的连续梯度变化,没有明显的组织突变和宏观界面,梯度涂层的组织表现出宏观不均匀性和微观连续性的分布特征。其结合强度较高,涂层的显微硬度值在含75%Al2O3的区域达到最高值。基体与涂层的界面是基体 涂层体系中的薄弱环节。Fe3Al Al2O3梯度涂层的800℃抗热震性优于Al2O3涂层。

陶瓷/金属梯度热障涂层圆筒的传热与热应力有限差分分析

推导了多层陶瓷梯度涂层圆筒模型的温度和热应力分布 ,对变物性材料的差分解法进行了分析 ,并与实际的工程模型进行了对比计算 。

SHS反应火焰喷涂TiC-TiB_2梯度过渡陶瓷涂层摩擦磨损机理研究

以Ti-B4C-C为主反应体系,Ni-Al金属粉末为过渡材料,采用自蔓延高温合成反应火焰喷涂技术,在45钢基表面制备TiC-TiB2梯度过渡复相陶瓷涂层。对涂层进行摩擦磨损试验,利用扫描电镜观察陶瓷涂层的磨损表面形貌,并分析其摩擦机制得出:涂层的耐磨性呈梯度变化;在不同的摩擦层面存在着粘着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损等多种不同的磨损机理。

火焰喷涂梯度功能陶瓷涂层工艺与性能

用氧乙炔火焰喷涂法制备铜基氧化铝陶瓷梯度功能涂层，对比了无梯度涂层、梯度涂层及台添加剂梯度涂层的性能，结果表明，梯度功能涂层性能明显优于普通涂层，其中加入5％Al呈线性分布的11层梯度功能涂层的综合性能（抗热震性、隔热性、结合强度、硬度梯度）最佳。

等离子喷涂NiAl-Al_2O_3梯度陶瓷涂层的性能研究

利用等离子喷涂方法制备了NiAl Al2O3梯度陶瓷涂层,并对涂层的组织分布、结合强度、显微硬度和抗热震性进行了试验研究。结果表明:梯度涂层的组织表现出宏观的不均匀性和微观的连续性的分布特征;NiAl金属间化合物过渡层的引入可有效地改善涂层的质量;在Al2O3质量分数为80%附近涂层的显微硬度最高;涂层成分的梯度化有利于涂层的结合强度和抗热震性能的提高。

Al_2O_3梯度陶瓷涂层高温抗氧化性能的研究

主要研究了 Al2 O3耐热梯度陶瓷涂层的抗氧化性能并与相应的 Zr O2 耐热涂层进行了比较。在 80 0℃和 1 0 0 0℃氧化实验结果表明 :Al2 O3涂层的抗氧化性能优于相应的 Zr O2 涂层 ;涂层的孔隙率 ,尤其是通孔率是影响涂层抗氧化性能的关键因素 ,此外 。

热障陶瓷梯度涂层材料的工艺及组织研究

从材料梯度成分设计、制备工艺及性能检测方面介绍了氧乙炔火焰法制备Ａｌ２Ｏ３／Ｆｅ基热障陶瓷梯度涂层材料。与一般涂层相比，梯度涂层显示出更为优异的弯曲强度、结合强度、抗热冲击性、显微硬度分布及缓和热应力等性能。文中着重分析了成分梯度分布、热膨胀系数的平滑过渡及自发热金属的选用，是梯度涂层材料获得优异性能的主要原因。

火焰喷涂热障陶瓷梯度涂层的制备工艺及性能

在优化热障梯度涂层和过渡层的成分设计及氧乙炔火焰法制备工艺的基础上,获得了组织致密,有良好冶金结合的Al2O3/Fe热障梯度涂层。结果表明,涂层中的Al2O3分布基本均匀,且在整个涂层中,从钢基体到涂层表面的化学成分呈梯度分布,涂层与钢基体及各涂层之间存在明显的冶金结合;所获得的Al2O3热障梯度涂层与普通纯Al2O3热障涂层和带底层(Ni)和过渡层(Cu)的热障涂层相比,与基体间的结合力显著提高,弯曲强度、耐热冲击性能大为增强,涂层热障效果随涂层的数量和Al2O3含量的增加也获得明显提高。

宽带激光熔覆生物陶瓷梯度涂层及其生物活性

为了消除激光熔覆过程中基材与生物陶瓷涂层之间的热应力,提高涂层与基材的结合强度,采用宽带激光熔覆技术,在Ti-6Al-4V合金表面制备含HA+β-TCP的生物陶瓷梯度涂层(HA为羟基磷灰石)。利用OM、SEM和XRD对涂层形貌、相组成进行了研究,并通过体外模拟体液浸泡实验考察了涂层的生物活性。结果表明:生物陶瓷梯度涂层分为基材、合金化层以及生物陶瓷层3个层次,且各梯度层的结合界面均为良好的化学冶金结合。稀土氧化物La2O3在激光熔覆生物陶瓷过程中具有诱导合成HA+β-TCP的作用,生物陶瓷涂层的生物活性与不同La2O3含量诱导合成HA+β-TCP的数量密切相关。当La2O3含量为0.6 wt.%时,合成HA+β-TCP的数量最多。当La2O3的添加量为0.6 wt.%时,涂层表面形成的类骨磷灰石数量最多;且经14天浸泡后的涂层明显比7天形成的类骨磷灰石数量多。

陶瓷/金属梯度热障涂层的微结构与力学性能

讨论了由纯陶瓷层、陶瓷／金属梯度层、纯金属层及基体层４种不同层组成的梯度热障涂层的结构模型．梯度层的微结构沿厚度方向具有不同的陶瓷和金属体积分数分布曲线．采用多项式和幂函数２种分布函数来描述梯度层的微结构．陶瓷梯度热障涂层的力学性能通过细观力学来获得．作为具体的例子，文中讲述了交互解的Ｍｏｒｉ－Ｔａｎａｋａ方法及非交互解的稀疏解法．用上述方法计算出的弹性模量与用简单混合比法则计算结果进行了对比．

自反应火焰喷涂梯度过渡陶瓷涂层研究

以Ti-B4C-C和Ni-Al自粘结复合粉为自蔓延反应喷涂体系,采用反应火焰喷涂技术,在金属表面制备了Ti(Cx,Ny)-TiB2-NimAln梯度过渡涂层.整个涂层以Ti(C0.7,N0.3)、TiC、TiN和TiB2构成陶瓷主结构,NimAln金属间化合物作为过渡相连续分布其中,涂层具有沿厚度方向宏观连续分布和微观成分突变的特征,并存在孔隙与夹杂,呈典型的多相非均质结构.涂层经梯度过渡后,与基体的结合强度由14.38 MPa增加到30.27 MPa,抗热震性能由2次增加到16次,孔隙率由原来的32%降至19%,显微硬度由底层的Hv545增加到表层的Hv1253.涂层耐磨损性能是45号钢的14倍.

金属表面Ni/Al-13wt%TiO_2/Al_2O_3梯度复合陶瓷涂层的腐蚀行为

为了解决陶瓷涂层中的通孔问题 ,把复合材料与梯度材料的概念应用到陶瓷涂层 ,采用等离子喷涂技术在Q2 3 5钢表面形成Ni/Al-13wt %TiO2 /Al2 O3 梯度复合陶瓷涂层 ,对其在沸腾的 5 %HCl溶液中的腐蚀行为进行了研究。结果表明 ,Ni/Al -13wt%TiO2 /Al2 O3 梯度复合陶瓷涂层中的通孔率较单一层Al2 O3 陶瓷涂层显著降低 ,带有该梯度复合陶瓷涂层试样的耐蚀性明显提高 ,该涂层腐蚀