纳米氧化铝掺杂酚醛/环氧聚合物基复合材料的制备及耐磨性能

目的 提高环氧树脂的耐磨性并改善其力学性能,探究纳米氧化铝掺杂酚醛/环氧复合材料的摩擦磨损行为并揭示其减摩耐磨机制。方法 以酚醛树脂(PF)改性环氧树脂(EP)为聚合物基体,将改性的纳米氧化铝(Nano-Al₂O₃)掺杂其中,制备不同配比的Nano-Al₂O₃掺杂PF/EP聚合物基复合材料。利用红外光谱仪(FTIR)对复合材料进行化学结构表征。通过泰伯磨损试验和硬度分析,对比不同含量Nano-Al₂O₃掺杂对PF/EP基复合材料耐磨性能的影响。借助扫描电镜(SEM)分析复合材料的断面形貌和磨损表面,探究复合材料的磨损机理和减摩耐磨机制。结果 FTIR测定证实了硅烷成功改性Nano-Al₂O₃,并参与到PF与EP的固化反应中。硬度分析及磨损试验表明,硅烷改性Nano-Al₂O₃和PF的加入都提高了复合材料的硬度和耐磨性。与纯EP相比,酚醛质量分数为30%,掺杂3%Nano...     

Y2O3含量对大气等离子喷涂Al2O3-Y2O3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Y₂O₃对Al₂O₃-Y₂O₃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Al₂O₃涂层,以及Y₂O₃质量分数分别为10%、20%、30%、40%的Al₂O₃-Y₂O₃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 Al₂O₃喷涂粉末的物相由α-Al₂O₃组成,而喷涂得到的Al₂O₃涂层则由α-Al₂O     

一种可内生Al2O3扩散障的δ-Ni2Al3-Cr2O3/ Ni-Cr2O3涂层体系

通过对Ni-Cr₂O₃复合镀层620 ℃部分渗铝制备了δ-Ni₂Al₃-Cr₂O₃/Ni-Cr₂O₃涂层体系。Cr₂O₃颗粒在渗铝的过程中和Al反应生成更为稳定的Al₂O₃。1000 ℃恒温氧化20 h后发现,铝化物涂层和复合镀层内掺杂的Cr₂O₃颗粒完全转化为Al₂O₃,并在铝化物涂层/Ni镀层界面自发形成了一层Al₂O₃富集层,该富集层起扩散障作用,阻碍铝化物涂层因互扩散所致的退化。     

NiCrAlY/Al-Al2O3/Ti2AlNb高温抗氧化和力学性能研究

采用电弧离子镀技水在NiCrAlY涂层与O相Ti₂AlNb合金之间沉积不同Al:Al₂O₃比例的Al-Al₂O₃薄膜作为扩散阻挡层.研究了900℃下恒温氧化500 h后NiCrAlY/Al-Al₂O₃/Ti₂AlNb体系中Al-Al₂O₃层阻挡合金元素互扩散的行为,以及对涂层氧化动力学曲线的影响.结果表明,没有添加扩散阻挡层的NiCrAlY/Ti₂AlNb体系,涂层和基体之间的元素互扩散十分严重,涂层丧失抗氧化能力;而添加扩散阻挡层的材料体系,涂层和基体之间的元素互扩散受到抑制,涂层的长期抗高温氧化性能得到提高.对于3Al-Al₂O₃,1Al-Al₂O₃和0Al-Al₂O₃ 3种扩散阻挡层,综合比较材料体系的抗氧化性能、阻挡层阻挡涂层和基体元素互扩散能力、以及涂层和基体之间结合力,当1Al-Al₂O₃薄膜作为扩散阻挡层时,材料性能最优异.同时,本文利用扩散阻挡系数简洁定量地表示出不同Al:Al₂O₃比例阻挡层的阻挡扩散能力.     

Al2O3掺杂对烧结钕铁硼磁体电阻率和磁性能的影响

采用晶间掺杂法在钕铁硼合金粉体中掺入Al₂O₃,制备了Al₂O₃掺杂的烧结钕铁硼磁体,研究了Al₂O₃掺杂对钕铁硼磁体的电阻率、磁性能和微观结构的影响。结果表明：磁体电阻率随着Al₂O₃掺杂量的增加逐步提高,由未掺杂时的125.2μΩ·cm提高到Al₂O₃掺杂量为0.5 mass%时的144.4μΩ·cm,提高了15.3%;磁体矫顽力随着Al₂O₃掺杂量的增加呈先增大后减小的趋势,未掺杂磁体的矫顽力为13.28 kOe,当Al₂O₃掺杂量为0.3 mass%时,矫顽力达到最大值14.97 kOe,继续增加Al₂O₃掺杂量,磁体矫顽力开始下降;剩磁随着Al₂O₃掺杂量的增加逐步降低,由未掺杂时的13...     

超音速火焰喷涂NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层的抗氧化性能

采用喷雾造粒、化学冶金包覆和固相合金化技术制备了NiCoCrAlY/Al₂O₃复合粉体,并采用超音速火焰喷涂技术制备了NiCoCrAlY/Al₂O₃复合涂层。采用SEM、XRD和马弗炉对该涂层和粉体的显微结构和抗氧化性能进行了研究。结果表明,Al₂O₃颗粒表面均匀致密的包覆着一层NiCoCrAlY合金,NiCoCrAlY/Al₂O₃复合粉体呈球形,颗粒大小均匀。超音速火焰喷涂NiCoCrAlY/Al₂O₃复合涂层与基体结合良好,涂层孔隙率仅为（0.41±0.05）%。涂层抗氧化性能良好,氧化动力学曲线分为3个阶段：大斜率直线阶段,系数较小的抛物线阶段和斜率几乎为零的直线阶段。涂层在850 ℃氧化96 h以后,涂层氧化增重为2.5 mg·cm^-2左右。复合涂层中氧化物膜的形成和Al₂O₃硬质相的加入是涂层抗氧化性能提高的主要原因。     

Ag-CuO-Al2O3复合钎料空气反应钎焊SOFC及服役性能

选用纳米Al₂O₃颗粒作为增强相,成功开发了Ag-CuO-Al₂O₃复合钎料,并将其应用于空气反应钎焊固体氧化物燃料电池(SOFC)组件. 对复合钎料的空气反应钎焊工艺进行研究,在1 050 ℃/30 min工艺条件下实现了SOFC电池片与铝化不锈钢连接体的无缺陷连接,分析了接头两侧界面连接特征以及纳米Al₂O₃增强相在连接过程中的演化行为. 对焊后接头进行高温服役性能测试,探究了接头组织和性能在高温氧化(空气)和还原(H₂-50H₂O-N₂)气氛中的演化规律. 结果表明,铝化不锈钢的Al₂O₃保护层对不锈钢基体起到了良好的保护作用,避免了不锈钢基体在连接以及高温服役过程中的性能衰减,在确保接头组织稳定性中发挥了关键作用. 系统分析了高温服役过程对接头气密性的影响,综合评定了Ag-CuO-Al₂O₃复合钎料空气反应钎焊SOFC组件的适用性.     

激光重熔对Al2O3-40% TiO2等离子喷涂层耐冲蚀性能的影响

利用等离子喷涂方法制备Al₂O₃-40% TiO₂涂层,对涂层进行激光重熔处理.分别对等离子喷涂层和激光重熔涂层进行耐冲蚀磨损性能试验,研究了激光重熔对Al₂O₃-40% TiO₂等离子喷涂层耐冲蚀性能的影响.结果表明,激光重熔消除了Al₂O₃-40% TiO₂等离子喷涂层的层状结构,使得等离子喷涂层中γ-Al₂O₃转变为α-Al₂O₃,形成了α-Al₂O₃+TiAl₂O₅稳定结构.激光重熔后的涂层组织致密均匀、硬度高,具有冶金结合特征,使得耐冲蚀性能得到极大提高,其磨损特征为冲蚀粒子冲击作用下产生的裂纹、破碎与块状剥落.     

镍基单晶高温合金N5及其纳米晶涂层在900℃下O2和O2+20%H2O气氛中的氧化行为

以镍基单晶高温合金N5为基体,采用磁控溅射技术在基体表面沉积与其成分相同的纳米晶涂层,并对比研究合金及其纳米晶涂层在900℃下O₂和O₂+20%(体积分数) H₂O气氛中的氧化行为。结果表明,水蒸气加快了合金和涂层的氧化速率,促进合金表面氧化膜的剥落,并且影响了氧化膜的组成和结构。在O₂和O₂+H₂O环境中,合金表面氧化膜都由外层NiO、中间层NiAl₂O₄和内层Al₂O₃组成;但在O₂+H₂O环境中,合金氧化速率较大,外层氧化膜发生剥落。纳米晶涂层显著提高了合金的抗高温氧化性能,在O₂气氛中表面形成Al₂O₃,而在O₂+H₂O气氛中表面氧化膜主要为NiAl₂O₄。同时,纳米...     

KH-151硅烷改性纳米ZrO2对铝合金表面环氧树脂涂层防护性能的影响

在6061铝合金表面制备了硅烷改性纳米ZrO₂环氧树脂涂层,采用电化学测试和腐蚀试验,研究了纳米ZrO₂添加量对硅烷改性纳米ZrO₂环氧树脂涂层防护性能的影响,并对比了不同转化处理工艺下涂层的物理性能和防护性能。结果表明：当纳米ZrO₂添加量为100 mg/L时,硅烷改性纳米ZrO₂环氧树脂涂层试样的极化电阻为2 719Ω·cm²、自腐蚀电流密度为2.528×10^-6 A·cm^-2;在经不同转化处理工艺处理的涂层中,硅烷改性纳米ZrO₂环氧树脂涂层的平均厚度为55μm,涂层剥离面积比例为5%,附着力达到1级,极化电阻最大,自腐蚀电流密度最小,涂层防护性能最佳。     

Al2O3/Cu多孔复合材料的微观形貌和压缩性能

采用高能球磨-粉末冶金法制备了Al₂O₃/Cu多孔复合材料(A-C-M)。首先利用高能球磨法将Cu粉和Al₂O₃粉末均匀细化，然后将Al₂O₃/Cu复合粉末与造孔剂尿素均匀混合后，再将混合粉末冷压成型，最后通过溶脱-烧结工艺制得A-C-M。采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对粉末原料和A-C-M的微观形貌进行表征分析，使用万能试验机对A-C-M进行压缩性能测试，探讨了尿素和Al₂O₃含量对A-C-M性能的影响。结果表明：高能球磨使Al₂O₃/Cu复合粉末的形貌由球状变为片状，复合粉末尺寸先减小后增大，在球磨4 h时获得最小平均粒径为25μm; A-C-M含有两种特征孔，100～300μm的大孔和1～10μm的微孔；随尿素含量的增加，孔的连通程度及复合材料的孔隙率逐渐增加，其压缩强度逐渐降低；随Al₂O₃含量的增加，A...     

Al2O3/TiB2/Al复合材料的微观结构和高温力学性能

以细雾化铝粉和TiB₂颗粒为原料,通过粉末冶金和热轧制制备微米TiB₂和纳米Al₂O₃颗粒增强铝基复合材料。室温时,由于TiB₂和Al₂O₃的综合强化作用,Al₂O₃/TiB₂/Al复合材料的屈服强度和抗拉强度分别为258.7 MPa和279.3 MPa,测试温度升至350℃时,TiB₂颗粒的增强效果显著减弱,原位纳米Al₂O₃颗粒与位错的交互作用使得复合材料的屈服强度和抗拉强度达到98.2MPa和122.5 MPa。经350℃退火1000 h后,由于纳米Al₂O₃对晶界的钉扎作用抑制晶粒长大,强度和硬度未发生显著的降低。     

NbMoWTa-Al2O3固体润滑复合材料的宽温域摩擦磨损性能

通过高能球磨和放电等离子烧结方法制备了新型NbMoWTa难熔高熵合金基固体润滑复合材料。系统研究了纳米Al₂O₃作为固体润滑剂对NbMoWTa难熔高熵合金宽温域摩擦学性能的影响。结果表明：纳米Al₂O₃颗粒在具有BCC结构的NbMoWTa难熔高熵合金基体相晶界和晶内均匀分散,强烈的弥散强化显著提升了NbMoWTa的显微硬度。纳米Al₂O₃颗粒在室温至800℃范围内降低摩擦因数和磨损方面有显著作用。室温下,由于复合材料的显微硬度显著提升,添加足量的纳米Al₂O₃实现了复合材料耐磨性的提升。在中高温下,复合材料表面形成的连续致密氧化摩擦层对提升摩擦学性能起着关键作用。纳米Al₂O₃颗粒协助氧化摩擦层承载更大的载荷,提高其致密性及稳定性,从而更有效地保护基体。此外,在800℃下纳米Al₂O₃颗粒的存在能够抑制MoO3的过度挥发。     

Fe基非晶/纳米晶涂层的微结构及其在H2O2溶液中的腐蚀性能

为研究强氧化环境中,显微结构和相组成对Fe基非晶/纳米晶复合涂层的腐蚀腐蚀性能的影响,采用大气等离子喷涂(APS)技术,在1Cr18Ni9Ti不锈钢基体上喷涂制得具有不同微结构和相组成的Fe基非晶/纳米晶的复合涂层。采用XRD、SEM、TEM和DSC等检测方法对涂层的组织和相组成、晶化行为、晶化程度、内部的孔隙等微观结构进行表征。采用电化学法研究具有不同微结构和相组成的涂层在30%H₂O₂ (质量分数,下同)溶液中的腐蚀行为,探讨Fe基非晶/纳米晶复合涂层在强氧化环境中的腐蚀机理。研究表明,Mo₃Si和Fe₅Si₃相的形成使得涂层耐腐蚀性能明显降低。     

溶胶-凝胶/高温氢还原工艺制备Mo-Al2O3-La2O3复合粉末

Al₂O₃协同La₂O₃强韧化的钼及钼合金具有优越的综合力学性能，通过粉末冶金方法制备钼及钼合金的关键在于获得超细或纳米Mo-Al₂O₃-La₂O₃粉末。本文以仲钼酸铵、硝酸铝、硝酸镧和柠檬酸为原料，采用溶胶-凝胶-煅烧-高温氢还原工艺制备Mo-Al₂O₃-La₂O₃复合粉末，利用XRD、SEM、EDS和TEM等分析手段对粉末的微观组织结构进行表征。结果表明：当水浴温度为85℃、p H=1、柠檬酸与钼酸铵的质量比为1.7时，形成了网状结构大分子交联的络合物前驱体，这有利于在后续高温还原过程中制备超细或纳米Mo复合粉末。前驱体粉体在550℃煅烧3 h后，粉末主要由MoO₃和Al₂(Mo O₄)₃组成。采用一步高温氢还原时，还原3 h后MoO<...     

Al2O3-13%TiO2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Al₂O₃-13%TiO₂涂层和封孔处理后的Al₂O₃-13%TiO₂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Al₂O₃-13%TiO₂涂层由α-Al₂O₃和γ-Al₂O₃两相组成,以γ-Al₂O₃相为主。Al₂O₃-13%TiO₂涂层中存在微孔与微裂纹等缺陷,腐蚀介质易渗入,因此Al₂O₃-13%TiO₂涂层的耐蚀性较...     

不同Al2O3含量的Al2O3/Cu复合材料的热变形行为

为探究Al₂O₃含量对Al₂O₃/Cu复合材料热变形行为的影响，采用内氧化法制备了3种Al₂O₃含量(0.28、0.66和1.13 mass%)的Al₂O₃/Cu复合材料，通过热模拟实验对其热变形行为进行了研究。结果表明：在823、923和1223 K时，随着Al₂O₃/Cu复合材料中Al₂O₃含量的增加，复合材料的峰值应力逐渐增大；显微组织观察发现，由于1.13 Al₂O₃/Cu复合材料内动态软化积累程度最大，导致其在1023和1123 K下出现了峰值应力下降现象。经热挤压后，在热变形过程中Al₂O₃/Cu复合材料的软化效果以动态回复为主。同时，发现0.28 Al₂O₃/Cu和0.66 Al     

Al2O3颗粒直径对1 vol%的Al2O3/Cu基复合材料组织和性能的影响

采用粉末冶金法+热压工艺制备了不同Al₂O₃颗粒直径的1 vol%Al₂O₃/Cu基复合材料，使用光学显微镜和扫描电镜(SEM)观察了复合材料的显微组织，利用电子拉伸试验机测试了复合材料的力学性能。基于弹/塑性理论推导出了复合材料中颗粒周边的弹性区宽度的表达式。结果表明：Al₂O₃颗粒直径对Al₂O₃/Cu基复合材料强度及基体晶粒尺寸有着较大的影响；Al₂O₃颗粒直径越大，Al₂O₃/Cu基复合材料的抗拉强度、屈服强度越小；当Al₂O₃颗粒直径为5μm时，Al₂O₃/Cu基复合材料的抗拉强度和屈服强度分别为207和90 MPa,是铜试样的95.8%和95.7%。     

改性纳米SiO2/环氧树脂杂化涂层对镁合金耐腐蚀性能的影响

目的 研究硅烷改性纳米SiO2/EP(epoxy resin)杂化涂层对镁合金的腐蚀防护作用及其长效服役性.方法 使用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)改性纳米SiO2,利用旋涂法在Mg-6.0Zn-0.5Ca-0.6Zr(质量分数)合金表面制备纳米SiO2/EP复合防护涂层.借助扫描电镜(SEM)观测涂层表面及断面形貌,使用原子力显微镜(AFM)表征涂层表面的三维形貌,采用红外衰减全反射光谱仪(ATR-FIIR)分析涂层的化学成分.通过电化学测试研究复合涂层对腐蚀介质的阻隔作用,以及对镁合金试样耐腐蚀性能的影响.结果 纳米SiO2/EP复合涂层内部形成了致密的三维网络状结构,具有良好的致密性.由极化曲线得,涂覆复合涂层的镁合金试样的自腐蚀电流密度由1.31×10?5 A/cm2降低到了2.40×10?9 A/cm2,减小了4个数量级;腐蚀速率由1.61 mm/a降低到1.32×10?5 mm/a,减小了5个数量级,表明SiO2与EP之间强烈的交互作用使涂层具有优异的阻挡作用,有效地改善了镁合金试样的耐蚀性能.由涂层长效服役性看,SiO2/EP涂层在3.5％NaCl溶液里浸泡336 h后,没有出现腐蚀介质在涂层内部扩散的情况.结论 SiO2/EP杂化涂层显著提高了镁合金试样的耐蚀性能,其致密的三维网络状结构有效地阻隔了H2O、Cl?等腐蚀介质在涂层内部的扩散.     

CeO2/ZrO2-Y2O3纳米结构热障涂层的高温稳定性及耐腐蚀性能

采用等离子喷涂方法（APS）在GH30高温合金表面分别制备了纳米ZrO₂-8%Y₂O₃（YSZ,质量分数）和掺杂25%（质量分数）纳米CeO₂的三元CeO₂/ZrO₂-8%Y₂O₃（CSZ）热障涂层.使用FESEM和XRD分析了涂层的微观组织,研究了CSZ涂层在1100℃加热条件下分别保温不同时间及固定加热时间10 h,改变加热温度时涂层晶粒尺寸的变化情况,测试了2种涂层在高温下的耐Na₂SO₄熔盐腐蚀能力.结果表明,CSZ涂层在高温长时间加热时,平均晶粒尺寸从喷涂态的45 nm增至63 nm,变化较小,在900℃,Na₂SO₄熔盐腐蚀条件下长时间加热无m-ZrO₂相析出,耐蚀性能要高于YSZ涂层.