靶材对溅射沉积TiO_(2)涂层微观结构与性能的影响

分别采用TiO_(2)陶瓷靶和Ti金属靶,通过磁控溅射技术在TC4钛合金表面制备TiO_(2)涂层,并利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、划痕仪和电化学工作站对试样进行测试,研究其微观结构、结合强度、亲水性和耐蚀性。研究结果表明,两种涂层都呈非晶柱状结构,其亲水性能相近,钛元素的存在形式均为TiO_(2);与金属靶制备的TiO_(2)涂层相比,陶瓷靶制备的TiO_(2)涂层的致密性、结合强度和耐蚀性显著提高。

TiO_2包覆CaAl_2O_4:Eu^(2+),Dy^(3+)新型复合材料的制备及性能研究

采用溶胶-凝胶法在发光材料(CaAl2O4:Eu2+,Dy3+)表面包覆了TiO2膜。研究了包覆颗粒的形貌、结构和发光性能。对包覆颗粒进行了光催化实验,并对其发光机理做了初步的探讨。

纳米TiO_2-Ni-P复合镀层的制备工艺及性能研究

纳米颗粒加入镀液可提高镀层的硬度,并可能影响镀层的耐蚀性能。用化学沉积法制备了纳米TiO2-Ni-P复合镀层。研究了pH值、温度对沉积速度的影响,及表面活性剂种类对镀层硬度的影响,并得出优化配方。镀态和不同温度热处理后的复合镀层的硬度都明显地高于Ni-P合金镀层。用化学法测得了镀层中的TiO2颗粒的含量为2.14%。镀层在400℃下热处理1h后,XRD分析发现镀层结构由非晶态转变为晶态,并出现了强化相Ni3P,其镀层硬度高达HV1100。在3.5%NaCl溶液中测定了合金镀层与纳米复合镀层的自腐蚀电位,发现二者的值相近,且都高于铁基体。

常压化学汽相沉积TiO_x纳米光学薄膜及其用于太阳电池减反射膜的研究

报道了用常压化学汽相沉积 (APCVD)工艺制备TiOx 纳米光学薄膜的研究结果 ,讨论了衬底温度对薄膜结构及折射率的影响 ,实验验证了太阳电池对光学减反射膜的理论要求 ,优化了工艺条件 ,制备的TiOx 纳米光学薄膜性能稳定 ,大面积颜色均匀一致。采用该工艺制备的TiOx 减反射膜能使单晶硅太阳电池光电转换效率平均增加 10 %。

微弧氧化和电泳沉积复合制备羟基磷灰石/TiO_2复合涂层及其生物学特性

采用微弧氧化和电泳沉积复合的方法,在钛样品表面沉积了羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)/TiO2复合涂层。用扫描电子显微镜, 能量散射X射线能谱分析和X射线衍射对复合涂层的表面形貌、形成过程、元素组成及含量变化、相组成进行了观察和分析。通过剪切粘结 实验确定了复合涂层与基体的结合强度,并在高温消毒后,将成骨样细胞MC3T3E1接种于试件表面进行培养以评估HA/TiO2复合涂层 的生物学性能。结果表明:形成的复合涂层由内层致密的TiO2层、中间HA/TiO2混合过渡层和外层HA层构成,其中HA含量呈梯度变化, 使TiO2层逐渐向HA层过渡。HA/TiO2复合涂层和基体间的结合强度约为(19.3±2.5)MPa。通过细胞免疫荧光染色观察到细胞在培养 3h就可附着于复合涂层表面并形成良好的铺展,而且随着培养时间的延长,细胞的形态更加舒展,附着在复合涂层表面的细胞数量亦逐渐增 加,初步表明复合涂层具有较好的生物学和力学性能。

涂层对氧化铝/耐热钢界面性能的影响

通过化学气相沉积方法在氧化铝表面分别获得了Ni及TiN涂层 ,并制得了氧化铝 /耐热钢复合材料 .为进一步研究复合材料性能与涂层的关系 ,考察了涂层对复合材料界面结合强度与抗高温氧化性的影响 .结果表明 :两种涂层都能提高氧化铝 /耐热钢界面的结合强度 ,Ni涂层提高强度的幅度更大 ;包Ni氧化铝复合材料中的Ni涂层溶解到了耐热钢基体中 ,界面抗氧化性较好 ;包TiN氧化铝复合材料中的TiN仍存在于界面上 ,界面抗氧化性较差 .

Fe的硫化物与TiO_2复合薄膜的制备、结构与性质

用溶胶凝胶法制备了TiO2薄膜,用热分解Fe[CS(NH2)2]2+法在TiO2薄膜表面制备了铁硫化合物颗粒。用XRD、SEM、TEM、EDS研究了退火温度、退火时间、初始溶液浓度、成膜厚度对铁硫化合物相组成与形貌的影响。结果表明,在550℃下退火的薄膜中,铁硫化合物以纯黄铁矿相(FeS2)存在。在400℃退火的薄膜中,Fe[CS(NH2)2]2+首先分解成复硫铁矿(Fe3S4),随着退火时间的增加逐渐转变成黄铁矿相与磁黄铁矿相(Fe1-xS)。TiO2膜是一层多孔膜,铁硫化合物覆盖在TiO2表面,颗粒尺寸随着初始溶液浓度减小从几个微米减小到十几个纳米;增加成膜厚度、退火时间,会使铁硫化合物的形貌按颗粒→岛(直径超过5μm的团聚物)→层的趋势变化。样品在可见光区光吸收率随着初始溶液浓度、退火时间、成膜厚度的增加而增加。

热处理对Ru-Ti-Ir-Ta四元氧化物涂层组织结构的影响

采用热分解法制备Ru-Ti-Ir-Ta四元金属氧化物钛阳极涂层。通过XRD、SEM、EDX和HRTEM等测试手段分析不同温度下钛阳极涂层的物相组织结构、晶粒大小、组元分布和微观形貌。结果表明:在500℃获得的涂层物相主要由等轴状的Ti基(Ti,Ru,Ir)O2和Ir基(Ir,Ti,Ru)O2金红石固溶体构成,晶粒尺寸分别约为15nm和8nm,涂层形貌呈典型"泥裂状",涂层表面出现一次裂纹和二次裂纹;在700℃获得的涂层组成相以Ir基(Ir,Ti,Ru)O2和Ti基(Ti,Ru,Ir)O2金红石固溶体为主,平均晶粒尺寸分别约为18nm和12nm,含有少量的平均晶粒尺寸约为29nm的Ru基(Ru,Ti,Ir)O2金红石固溶体。3种固溶体的晶粒形貌均以等轴状为主,涂层表面形貌具有"泥裂状"特征,涂层表面出现一次裂纹、二次裂纹以及三次裂纹,Ir和Ru以固溶相的形式在二次裂纹边缘处析出。

ZrO_2含量对TC4钛合金微弧氧化复合膜摩擦磨损性能的影响

为了提高钛合金微弧氧化膜的耐磨性,向电解液中加入ZrO_2微粒,在TC4钛合金表面制备了不同ZrO_2含量的微弧氧化复合膜。采用涡流测厚仪测量复合膜的厚度;采用扫描电镜分析复合膜形貌;采用X射线衍射仪分析复合膜相组成;采用能谱仪分析复合膜中ZrO_2的含量;采用摩擦磨损试验研究复合膜在室温条件下的摩擦磨损性能。结果表明:复合膜中出现的ZrO_2新相降低了氧化膜的摩擦系数和磨损率;当复合膜中ZrO_2含量依次为2.70%,9.20%,14.09%,23.59%,42.78%时,平均摩擦系数先减小后增大,分别为0.45,0.40,0.30,0.26,0.35,比磨损率先减小后增大,分别为8.35×10^(-7),7.26×10^(-7),6.92×10^(-7),2.70×10^(-7),3.01×10^(-7)mm^3/(N·m);当复合膜中ZrO_2含量为23.59%时,复合膜摩擦系数最小,最稳定,比磨损率最小;随着ZrO_2在复合膜中含量的提高,ZrO_2载荷转移和自润滑作用增强,摩擦系数和比磨损率减小,但当ZrO_2含量增加至42.78%时,ZrO_2在复合膜表面团聚,使磨粒磨损和黏着磨损加剧,复合膜的摩擦磨损性能降低。

TC4钛合金微弧氧化-SiC复合膜的膜层结构及摩擦磨损行为

目的通过微弧氧化共沉积工艺,获得摩擦磨损性能优良的微弧氧化-SiC复合膜。方法在硅酸钠-六偏磷酸钠-钨酸钠-多聚磷酸钠体系的微弧氧化电解液中加入2.0 g/L SiC微粒,以直流脉冲模式制备TC4钛合金微弧氧化-SiC复合膜。利用KH-7700型三维视频显微镜、XRD、SEM,对复合膜的表面、截面微观形貌和结构进行了观察分析,采用CFT-1型显微磨损试验仪检测了其在室温干摩擦条件下的摩擦磨损性能。结果 SiC复合膜层中的微孔数量明显少于不含SiC相的氧化膜层,复合膜表面分布着SiC相、金红石、锐钛矿TiO_2相、Al2Ti O5相以及非晶态的P、Si、W化合物。在干摩擦磨损条件下,微弧氧化-SiC复合膜的摩擦系数为0.26,比磨损率为0.72×10^(-6) mm^3/(N·m),微弧氧化-SiC复合膜只发生轻微的粘着磨损和磨粒磨损。结论得到了摩擦磨损性能优良的复合膜,复合膜中的SiC新相改变了氧化膜的表面形貌,降低了复合膜的摩擦系数和磨损率。

微弧氧化/电化学沉积钙磷涂层纯钛种植体的骨内植入

背景:近年来已有对微弧氧化/电化学沉积技术制备涂层在材料性能方面的相关报道,但对这种材料植入体内的性能研究较少见。目的:观察纯钛种植体经微弧氧化/电化学沉积处理后的骨结合和新骨形成情况。方法:通过微弧氧化/电化学沉积方法在纯钛上制备含钙磷元素的涂层,然后将该种植体和纯钛种植体分别植入羊两侧胫骨种植窝内,于动物处死前15,5d分别进行注射四环素进行四环素标记。术后4,12周分别进行X射线、扫描电镜及激光共聚焦观察。结果与结论:两侧X射线表现相似,种植体周围均无明显阴影,骨小梁排列和骨质密度与宿主骨基本一致。术后4周时,在电镜下可观察到两组种植体和骨组织之间均有间隙,部分见骨性结合;术后12周时,微弧氧化/电化学沉积种植体组可形成新骨,并且新骨与种植体和原来骨组织结合紧密,涂层与钛基体没有明显间隙,纯钛种植体组也可见新骨生成,但可看到明显裂隙。激光共聚焦观察显示,微弧氧化/电化学沉积种植体组双标记带间距离及骨矿化沉积率均高于纯钛种植体组(P<0.05)。表明微弧氧化/电化学沉积处理可增强纯钛种植体的骨结合能力及新骨形成。

Al/Si复合粉包覆改性刚玉颗粒对Al_(2)O_(3)-C材料性能的影响

首先,以3~1 mm的板状刚玉颗粒,Al粉、Si粉质量比分别为4∶0、3∶1、2∶2的Al/Si复合粉,以及酚醛树脂-乙二醇混合液为原料,通过搅拌、180℃烘烤、解体制成Al/Si复合粉包覆改性板状刚玉颗粒。然后,按常规工艺制备Al_(2)O_(3)-C试样,检测试样的常温和高温性能,分析试样的物相组成和显微结构。结果表明:1)在Al_(2)O_(3)-C材料中加入Al/Si复合粉包覆改性刚玉颗粒,可提高材料的致密度、常温强度、高温强度、抗热震性和抗氧化性;Al/Si复合粉中Al粉、Si粉的质量比以3∶1最佳。2)改性板状刚玉颗粒表面的Al粉和Si粉填充在颗粒表面的凹陷处,提高了试样的成型致密度以及烘烤后和埋炭热处理后试样的致密度、强度和抗氧化性;高温埋炭热处理后,这些Al粉和Si粉反应生成AlN、Al_(4)C_(3)、SiC等非氧化物,增强了改性刚玉颗粒与基质的结合,提高了试样的抗热震性和强度。

基于近场动力学理论的功能梯度材料瞬态热响应研究

基于近场动力学(peridynamics,简称PD)理论推导了功能梯度材料(functionally graded materials,简称FGMs)的热传导控制方程,给出FGM简化微热导率模型与PD热传导方程离散过程及数值计算格式。编写了PD热传导数值计算FORTRAN程序,并与有限元解及解析解对比验证了程序正确性。计算了以钛合金表面涂覆氧化锆的FGM矩形板温度分布,研究了组分分布形状、孔隙率以及边界温度对FGM瞬态热响应的影响。结果表明:组分形状分布系数增大,使得陶瓷材料占比提高导致FGMs隔热性能增加;孔隙率对温度分布的影响随传热时间的增加而增加,导致FGMs隔热性能降低;温度荷载的升高只会影响FGM陶瓷区一定厚度内的温度响应,该温度分布厚度随传热时间的增加而增大。

TC4钛合金微弧氧化Cr_2O_3复合膜的结构及摩擦磨损性能

在硅酸钠-六偏磷酸钠体系中添加1.5g/LCr2O3微粒,采用直流脉冲模式在TC4钛合金表面制备了微弧氧化Cr2O3复合膜;利用SEM、EDS、XRD对复合膜的微观形貌和结构进行观察分析,并研究了其在室温干摩擦条件下的摩擦磨损性能。结果表明:复合膜的表层孔隙中填满了微小的Cr2O3颗粒,表面只能看到少量微孔;膜层中除了金红石及锐钛矿TiO2相、Al2TiO5相外,还出现了大量的Cr2O3相,且包含了一些非晶态的P、Si化合物。在相同的摩擦磨损条件下,微弧氧化Cr2O3复合膜的摩擦系数更小、磨损量更低、耐磨性也更好。在10N载荷下,复合膜只发生轻微的粘着磨损,几乎未发生磨粒磨损;在50N载荷下,复合膜的磨粒磨损有所加剧,且出现了第二相粒子流失。Cr2O3颗粒主要通过对微弧氧化膜孔隙的填充作用、载荷转移作用及弥散强化作用,来降低复合膜的摩擦系数和表面磨损量,提高其耐磨性。

碳材料在钛酸锂负极材料中的应用

尖晶石型结构的钛酸锂由于具有极高的循环寿命和安全特性,被认为是目前最具应用前景的锂离子电池负极材料之一。但钛酸锂的电子电导率较低,且在充放电循环过程中易产生胀气问题,使其应用受到了极大的限制。将高导电、环境友好、化学和热性能稳定且结构多样的碳材料与钛酸锂形成复合负极材料,可有效提高材料的导电性,同时抑制胀气,对电极材料的性能优化起到非常关键的作用。本文综述了近年来碳材料在钛酸锂负极中的应用与研究进展,深入分析和探讨了碳材料对钛酸锂综合电化学性能的改善方式和改进效果,指出了不同形式的钛酸锂/碳复合材料在制备和应用中需要关注的问题,并对钛酸锂/碳复合材料未来可能的应用方向进行了展望。

N_2和Ar气氛下激光原位合成TiN/钛基复合涂层

分别以高纯N2和高纯Ar为保护气体,在TC4钛合金基材表面激光原位合成了TiN/钛基复合涂层。运用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和显微硬度计对复合涂层的微观结构和力学性能进行了分析,通过空气电阻炉初步测试了复合涂层的相对高温耐氧化性。结果表明,Ar气氛下原位合成的复合涂层含有较多未完全反应的Ti相,组织均匀性较差,涂层截面显微硬度分布不均;而N2气氛下的原位合成反应比较充分,原位合成复合涂层主要由TiN和Ti3Al两相组成,涂层组织均匀致密,含较多高硬度TiN相,显微硬度自基体至涂层过渡平缓,且平均显微硬度较Ar气氛下复合涂层高约40.7%,600℃和800℃的相对耐氧化性值分别是TC4基体钛合金的6.83倍和1.94倍,较Ar气氛下的复合涂层提高约17.96%和19.75%。

La_2O_3对TiAl合金激光熔覆γ/Cr_7C_3/TiC复合材料涂层组织与性能的影响

研究了添加不同含量稀土氧化物La2O3对TiAl合金预涂NiCr-Cr3C2混合粉末激光熔覆复合材料涂层组织、耐磨性及抗氧化性能的影响,分析了La2O3的作用机理。结果表明,激光熔覆涂层的组织主要由大量较规则初生块状Cr7C3,细小粒状或树枝状TiC以及γ/Cr7C3共晶组成;随着La2O3的加入,初生相明显细化、球化,共晶组织数量增多,适当的(质量分数4%)La2O3的添加能提高涂层的硬度、韧性和耐磨性,并改善其抗氧化性能。这主要是由于稀土元素对显微组织的细化和涂层的净化作用,显微组织的细化提高了涂层的强度、韧性和硬度,而涂层的净化可以降低其夹杂物的含量,进而提高氧化膜的致密性和附着性,这些都有利于提高其耐磨性和抗氧化性。

引入电弧喷涂氮化锆中间层的钛基PbO2的电催化阳极性能

在钛基体电弧喷涂氮化锆中间层,然后在其上阳极电沉积涂覆β-PbO2催化表层,制备出Ti/ZrN/PbO2阳极。对其进行微观结构分析和表面粗糙度测试、中间层附着力评价、电极加速寿命和电化学性能测试以及电氧化苯酚模拟废水实验,并与无中间层的Ti/PbO2电极对比,研究了有中间层的钛基PbO2涂层的阳极性能。结果表明,氮化锆中间层使阳极材料的导电性提高,中间层的粗糙表面使PbO2电沉积层明显细化,表面整平性凸显,涂层与基体结合牢固,PbO2沉积厚度增加,活性位点的数量增多。有氮化锆中间层的阳极加速寿命显著延长,比Ti/PbO2电极延长了7倍,对有机污染物的电催化降解活性也有提高。

钛合金表面微弧氧化涂层理化性能及表面形貌研究

目的研究Ti．6A1—4V合金表面微弧氧化（MAO）涂层的表面形貌及理化性能。方法将Ti-6A1-4V合金置于含0．02mol／Lβ-甘油磷酸二钠盐及0．2mol／L乙酸钙的电解液中进行MAO处理后，通过扫描电子显微镜（SEM）观察涂层表面形貌及截面形貌；X线能谱分析（EDX）检测涂层表面钙磷比；X射线衍射分析（XRD）检测涂层晶相构成；纳米压痕试验测量涂层的微弹性模量及微硬度。结果经MAO处理后，钛合金表面形成粗糙多孔的氧化膜；XRD显示涂层主要由锐钛矿相TiO2、金红石相Ti02和羟基磷灰石（HAP）构成；EDX及纳米压痕试验测得膜层的钙磷比为1．64，弹性模量和微硬度分别为（32．07±7．07）GPa和（1．49±0．68）GPa。结论通过MAO技术可制备出具备良好理化性能的含HAP的涂层。