陶瓷基高温自润滑复合涂层的制备及摩擦学性能研究进展EI北大核心CSCD

摩擦磨损大多数情况下不利于机械设备,我国作为机械制造大国,降低摩擦磨损对工业进步及可持续发展有重大意义。陶瓷基高温自润滑复合涂层作为工业应用中常见体系之一,主要以硬质陶瓷为基体,并掺杂润滑材料作为第二相组成,使其一方面继承陶瓷相优异的高温稳定性及强度,另一方面提高在常见摩擦环境下的润滑性能,因此被广泛应用于船舶、航空航天、生物科技、高速列车等领域,受到研究人员的广泛关注与探索。本文以陶瓷基高温自润滑复合涂层为中心,首先阐述复合涂层及固体润滑材料的基本分类;其次综述不同制备方法的最新研究进展,重点关注工艺参数对制备陶瓷基高温自润滑涂层性能的影响及改善方法;然后归纳改善陶瓷基高温自润滑复合涂层表面摩擦学性能的关键因素,探讨了提升减摩耐磨性能的可行性和研究潜力;最后总结目前陶瓷基高温自润滑复合涂层存在的问题,主要有以下2点:(1)对复合涂层的物相分析仍以解释现象为主,没有完整的理论基础;(2)对不同制备工艺下复合涂层结构和摩擦学性能的改善手段较单一。因此提出相应的解决办法以及未来可能的发展方向:(1)研究陶瓷基体和不同润滑相、附加组元、高温环境的协同作用机理,建立系统的理论基础;(2)针对不同制备工艺的成型机理,重点研究工艺参数的协同作用对复合涂层微观结构形成的影响,扩展制备工艺的改善方法。     

陶瓷涂层在航空发动机涡轮叶片表面处理中的应用

从涂层材料、制备方法、涂层特点及存在的问题等几个方面介绍了作层技术的研究和发展状况,并针对航空发动机涡轮叶片,在分析了陶瓷涂层作为叶片热障涂层的应用研究状况和效能的同时,提出在叶片易磨损部位的修复中应用陶瓷涂层以及直接用陶瓷涂层作为叶片耐磨涂层的设想。     

陶瓷注射成型的关键技术及其研究现状

陶瓷注射成型是一种近净尺寸陶瓷可塑成型方法,是当今国际上发展最快、应用最广的陶瓷零部件精密制造技术.详细阐述了陶瓷注射成型技术的关键因素,重点介绍了粘结剂、注射成型及脱脂等关键工艺及其研究现状,并在此基础上评价和展望了该技术的发展前景.     

防钛火金属/陶瓷阻隔层设计与制备方法

金属/陶瓷阻隔层不仅可用于防钛火可磨耗封严涂层起阻燃作用,还可用于航空发动机热部件的热障涂层.以航空发动机压气机防钛火涂层的应用为主要背景,对金属/陶瓷阻隔层体系结构设计、涂层材料以及制备方法进行了系统的阐述.在涂层材料层面,分别介绍了陶瓷层与金属粘结层的材料成分设计、性能特点及其合成方法.在涂层制备技术层面,主要阐述了等离子喷涂(PS)、电子束物理气相沉积(EB-PVD)以及新型的等离子物理气相沉积(PS-PVD)3种方法.最后,面向防钛火涂层的发展需求,提出了金属/陶瓷阻隔层未来在材料升级、工艺优化、性能表征以及涂层技术理论体系等方面的发展方向.     

热喷涂纳米陶瓷涂层的制备及性能

热喷涂纳米陶瓷涂层的研究是目前陶瓷涂层领域研究热点之一.介绍了国内外热喷涂纳米陶瓷涂层的主要制备方法及涂层性能,重点介绍了可喷涂纳米结构喂料的主要制备方法和工艺路线.与传统微米级陶瓷涂层相比,纳米陶瓷涂层具有更为优异的性能和广阔的发展前景.     

燃烧合成陶瓷层技术的应用现状及发展前景

燃烧合成涂层技术是一种新兴的表面改性和表面涂层技术。简要介绍了燃烧合成陶瓷涂层技术的工艺原理,特点,研究现状,发展趋势及应用前景。     

含TiB2陶瓷相热喷涂涂层的研究进展

TiB2具有高耐磨、高耐腐蚀、耐高温、抗氧化等优异性能,但由于高脆性和材料制备的困难性,使其用作结构材料还很难.通过各种工艺制备含有TiB2陶瓷相的涂层既可充分发挥材料的优异特性,满足工件所需的耐磨耐高温耐腐蚀等性能,又节省了材料节约了成本.本研究介绍了先进陶瓷材料TiB2的主要结构性能以及目前制备TiB2涂层的主要方法,着重介绍了有关国内外热喷涂法制备含TiB2陶瓷相涂层的研究进展和成果,并对不同热喷涂工艺的特点与发展趋势做了分析和讨论,最后阐述了TiB2涂层的成功应用情况及其广阔的发展前景.     

二硼化钛基陶瓷涂层的制备研究进展

TiB2是具有高熔点、高耐磨、高耐腐蚀以及优异抗氧化争陛能的陶瓷材料。详述了国内外TiB2基陶瓷涂层的制备工艺,着重介绍了有关国内外热喷涂法和SHS法制备含陶瓷相涂层的情况,并指出了不同工艺的优缺点。最后阐述了涂层的成功应用情况及未来的涂层制备的发展趋势。     

热喷涂技术的研究进展及思考

综述了热喷涂技术的基本概念,喷涂层的成型过程原理以及热喷涂的发展历史与现状。从喷涂方法、材料配比和工艺参数等方面介绍了防腐蚀涂层、抗高温氧化涂层、耐磨性涂层、热障涂层和生物涂层的研究进展,并阐述了上述功能涂层的应用原理,最后展望了热喷涂技术的研究方向。     

燃料合成陶瓷层技术的应用现状及发展前景

燃烧合成涂层技术是一种新兴的表面改性和表面涂层技术,简要介绍燃烧合成陶瓷涂层技术的工艺原理,特点,研究现状,发展趋势及应用前景。     

粉末粒度对等离子喷涂Al2O3-13%TiO2陶瓷涂层组织结构及性能的影响

等离子喷涂粉末的粒度影响涂层组织结构与性能。选用4种不同粒度的Al2O3-13%TiO2(AT13)粉末等离子喷涂陶瓷涂层,研究了喷涂粉末粒度对涂层组织结构、孔隙率、显微硬度和沉积效率的影响。结果表明:采用较细的喷涂粉末制备的AT13涂层致密、均匀,孔隙率低;随着喷涂粉末粒度增大,涂层的孔隙率增加,显微硬度降低,沉积效率先增后减;采用粒度为38～44μm的粉末喷涂涂层时沉积效率最高,达到51%,涂层组织也较致密,这是等离子喷涂AT13陶瓷层较理想的粒度。     

电弧喷涂铝层的微弧氧化

介绍了在低碳钢表面进行电弧喷涂层，然后采用微弧氧化获得陶瓷膜的方法。分析了不同喷涂工艺参数的电弧喷涂铝层的微弧氧化，观察了复合膜层的断面形貌，进行了X－射线衍射分析，并研究了陶瓷层厚度随电流密度和强度时间的变化情况。     

非晶陶瓷涂层对耐高温液锌涂层耐腐蚀性能的影响

热镀锌技术是钢铁材料表层最为有效的防腐蚀手段。为进一步提高耐锌蚀涂层的使用寿命,采用等离子喷涂技术在熔锌装备表面制备了多级耐锌蚀复合涂层及非晶陶瓷涂层,并利用XRD和SEM对其物相组成、结构及形貌进行了研究。结果表明,非晶陶瓷涂层与熔融锌液存在着不浸润,但耐锌蚀涂层仍然会被腐蚀,镀锌装备内部由于存在温度差使得熔融锌液会进行上下、左右的流动,对非晶层会产生冲刷作用,长时间的冲刷会使非晶层变薄,直至消失。非晶陶瓷涂层的制备在一定程度上降低了加热管的导热性,但可以通过加大功率来进行弥补,封孔后的耐锌蚀涂层的热震性能提高了6倍,使用寿命是原来的2.2倍,延长寿命效果显著。     

等离子体在陶瓷材料生产加工中的应用

本文就热等离子体涂覆、低温等离子体表面改性、等离子体用于超细粉的合成、等离子体烧结陶瓷材料及ICP MS分析陶瓷组成等五个方面详细介绍了等离子体在陶瓷材料发展中的应用背景、技术条件及发展方向。     

金属-陶瓷复合涂层摩擦学特性的SEM和SEAM研究

在ＳＲＶ摩擦磨损试验机上进行常温干摩擦试验,比较了ＣｏＣｒＭｏＳｉ＋Ａｌ_２Ｏ_３ＺｒＯ_２和ＣｏＣｒＭｏＳｉ＋Ｆｅ_３Ｏ_４两种大气等离子喷涂金属－陶瓷复合涂层以及Ｃ１Ｍｎ１Ｃｒ１碳钢涂层与３５＃中碳钢对磨的摩擦学特性;利用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）和扫描电声显微镜（ＳＥＡＭ）观察了磨损表面和亚表层的显微结构,分析了金属－陶瓷复合涂层的磨损机理．结果表明,粘着磨损占主导地位,同时存在微切削和微裂纹的扩展、连接．     

In situ monitoring of microfracture during plasma spray coating by laser AE technique

Atmosphere plasma spray coating materials include many pores and lamellar boundaries formed by flattened particles during spraying process although high reliability are required in ceramic coatings for turbines. These boundaries become an origin of the microcracks and following crack growth. As it is known that spraying parameters strongly affect the microstructure and strength of coating, it is expected to establish in situ monitoring technique for coating process. However, there is a limit to apply the existing non-destructive evaluation techniques to real-time monitoring at elevated temperature. We have investigated a non-contact measuring system to detect acoustic emission (AE) signals due to microfractures using a laser interferometer, and applied this technique for understanding microfracture process of ceramic coating at elevated temperature. In this paper, we evaluated the effect of several spraying parameters on the initiation and growth process of microcrack by detecting AE signals during coating process using a non-contact laser AE technique.     

In situ monitoring of microfracture during plasma spray coating by laser AE technique

Atmosphere plasma spray coating materials include many pores and lamellar boundaries formed by flattened particles during spraying process although high reliability are required in ceramic coatings for turbines. These boundaries become an origin of the microcracks and following crack growth. As it is known that spraying parameters strongly affect the microstructure and strength of coating, it is expected to establish in situ monitoring technique for coating process. However, there is a limit to apply the existing non-destructive evaluation techniques to real-time monitoring at elevated temperature. We have investigated a non-contact measuring system to detect acoustic emission (AE) signals due to microfractures using a laser interferometer, and applied this technique for understanding microfracture process of ceramic coating at elevated temperature. In this paper, we evaluated the effect of several spraying parameters on the initiation and growth process of microcrack by detecting AE signals during coating process using a non-contact laser AE technique.     

纳米金属包覆材料研究进展

纳米金属材料的表面包覆和修饰是纳米材料学的一个新型研究方向。其制备方法主要有物理吸附法、表面沉积法、电弧放电法、等离子体聚合法、激光化学气相沉积法、乳液聚合法等。包覆结构主要用透射电镜直接观测和成分对比分析等间接手段表征。由于其独特的性质,主要应用在陶瓷增韧、双金属粉末和非线性光学性质等方面。     

等离子喷涂制备钢质涂布刮刀陶瓷涂层

以涂层平面度为评价标准,通过正交试验优化等离子喷涂工艺参数,在普通蓝钢刮刀上制备Al2O3-20%TiO2涂层,并对涂层的显微形貌、结合强度和耐磨性进行了研究.结果表明:弧电流550 A,喷涂距离100 mm,走枪速度0.8 m/s时等离子喷涂制备的Al2O3-20%TiO2涂层平面度最优;涂层具有良好的结合强度和耐磨性,结合强度大于30 MPa;磨粒磨损机理为切削和脆性断裂或脱落磨损.     

纳米掺杂对Al2O3＋13wt％TiO2等离子喷涂涂层组织结构及抗磨损性能的影响研究

采用纳米掺杂方法制备纳米包覆微米级粒子的AT-13等离子喷涂粉末，并利用大气等离子喷涂技术制备出含有纳米复相结构的陶瓷涂层。采用常温干摩擦试验评价纳米复相结构涂层的耐磨损性能，并利用扫描电镜（SEM）观察磨损后的磨痕形貌。结果表明，纳米复相涂层的耐磨损性能明显好于传统陶瓷涂层，且磨损载荷高于400N后，纳米复相涂层磨损机制和传统涂层的不同，传统涂层的磨损主要是涂层的微裂纹产生和颗粒的剥落，而相同条件下纳米复相涂层，主要表现为涂层的粘着磨损与局部剥落。