提高SHS-离心陶瓷复合钢管性能的研究

采用SHS离心法制备了陶瓷复合钢管,研究了铝热剂中添加质量分数为4%的ZrO2、5%的SiO2和1%、2%、3%、4%的Na2B4O7对其组织性能的影响.XRD分析表明,陶瓷层的主要成分为α-Al2O3、FeAl2O4、Al2SiO5、ZrO2;金相显微镜观察发现,陶瓷层表面晶粒排布较致密; SEM观察发现陶瓷层的孔隙较少,试验表明,致密度可达96.8%;在电子万能力学试验机上测试了复合钢管力学性能,结果表明,抗压强度和剪切强度分别达到394和23.14 MPa.     

等离子喷涂Al-Fe2O3复合粉合成纳米陶瓷复合涂层

采用等离子喷涂Al-Fe2O3复合粉的方法制备陶瓷基复合材料涂层.利用X射线衍射仪、扫描电镜和透射电镜观察分析涂层的显微组织,并测定了涂层的结合强度、硬度、韧性和耐磨性能.结果表明,Al-Fe2O3复合粉在等离子喷涂过程中发生铝热反应生成了FeAl2O4、α-Fe和γ-Al2O3相.透射电镜分析表明,所制备的复合涂层呈现纳米结构的显微组织,其中几十到几百纳米的球状α-Fe和γ-Al2O3晶粒均匀地分散在等轴状和柱状的FeAl2O4纳米晶基体上.与传统的单相微米Al2O3涂层相比,复合涂层的结合强度、韧性和耐磨性明显提高,其原因主要是复合涂层为纳米结构并且存在塑性金属相Fe.     

α-Al2O3对陶瓷结合剂强度的影响及其作用机理

在陶瓷磨具的制作过程中,α-Al2O3经常作为一种填料加入到陶瓷结合剂中,用以改善陶瓷磨具的强度、烧结温度等性能.本文以α-Al2O3的加入量对陶瓷结合剂结合性能的影响为研究对象,通过测试不同温度、不同配比的陶瓷试条的抗折强度及晶相分析,深入探讨陶瓷结合剂的结合机理及α-Al2O3在其中所起的作用,并找出其中规律.研究表明,通过加入α-Al2O3提高结合剂的黏度,可有效防止试条在烧结过程中变形的发生,随着α-Al2O3的加入量的增加,结合剂强度会呈现一个先上升后下降的趋势,在某一特定黏度下结合强度将达到最大值;随着烧结温度的升高,需要加入更大比例的α-Al2O3粉,来调节其黏度,这使得不同温度下烧结的试条强度的峰值所在位置发生偏移;在高于750℃下烧结,α-Al2O3可以与陶瓷结合剂中的Li-Si-O相发生反应生成LiAl(SiO3)2微晶玻璃相,该晶相在陶瓷结合剂中形成的微晶玻璃相起到钉扎裂纹的作用,防止其扩散、延伸,有助于增强陶瓷磨具强度.     

粉末粒度对二硅酸锂玻璃陶瓷烧结行为、微观结构和弯曲强度的影响(英文)

采用热压烧结技术成功制备了SiO2-Li2O-P2O5-ZrO2-Al2O3-K2O-CeO系二硅酸锂玻璃陶瓷。研究了不同粉体粒度对其烧结行为、相组成、微观结构和弯曲强度的影响。结果表明,不同粉体粒度制备的玻璃陶瓷晶相组成类似,主晶相均为Li2Si2O5晶体;微观形貌均为互锁的Li2Si2O5棒状晶粒,但Li2Si2O5晶体的晶粒尺寸及分布随粉末粒度变化有所不同。当玻璃粉末粒度为14μm时,烧结出的二硅酸锂玻璃陶瓷晶粒尺寸合适,密度较高,三点弯曲强度最高,可达354±17 MPa;且透光性能良好,与医用EMAX材料接近。     

FeAl层对钢基铝镀层陶瓷化的影响

热浸镀铝钢材在铝铁界面处易产成FeAl冶金结合层.本文就FeAl层对铝镀层等离子体电解氧化(PEO)陶瓷层的表面形貌、截面组织、相结构和元素分布的影响进行了研究.结果表明由于FeAl参与,PEO陶瓷层局部区域出现了50 μm～80 μm的贯穿性孔洞,在孔洞/FeAl界面处出现了许多微观裂纹.EDS结果显示孔洞周围的Fe、Na元素含量增高了近8倍.陶瓷层主要由γ-Al2O3、莫来石相、α-Al2O3和Fe3O4相组成.与FeAl层相比,PEO陶瓷层具有较高的硬度和塑性变形能力.     

原位生长纳微米纤维自增韧复相陶瓷显微结构与不同尺度多级增韧

通过将ZrO2微米粉末引入铝热剂中,借助铝热燃烧、陶瓷/金属液相分离及共晶反应中的晶体原位生长,制备出原位生长纳微米纤维自增韧Al2O3/ZrO2陶瓷复合材料.研究表明,陶瓷基体主要由以单晶t-ZrO2纳微米纤维为第二相、单晶α-Al2O3为基体且长径比为8.0～16的棒晶构成,并且在棒晶边界上还分布着α-Al2O3片晶、ZrO2微米粒子及Cr金属颗粒.力学性能测试得出,陶瓷的弯曲强度、弹性模量及断裂韧性分别达到1168MPa、410GPa与12.6 MPa·m0.5;裂纹扩展路径观察发现,陶瓷增韧是通过裂纹偏转增韧、纳微米纤维增韧、α-Al2O3片晶的裂纹桥接增韧、延性相增韧及应力诱发相变增韧不同尺度四级增韧机制的协同作用予以实现.     

铝微粉对刚玉-莫来石基质性能的影响

对刚玉-莫来石基质在1550～1700℃烧成4 h,研究其α-Al2O3添加量对刚玉-莫来石基质性能的影响规律.研究结果表明,刚玉-莫来石基质是通过液态SiO2和原料中SiO2与α-Al2O3反应生产的莫来石相进行致密,1650℃是基质的烧成温度转折点,超过此温度,莫来石相发生分解形成无定性SiO2,将影响基质的结构及性能.基质的体积密度和强度随烧成温度和α-Al2O3添加量的增加而增大,并高于刚玉-莫来石窑具材料.随着α-Al2O3添加量的增加,基质的主要断裂方式由穿晶断裂向沿晶断裂方式转变.基质的抗热震性能随烧成温度和α-Al2O3添加量的增加而降低,烧成温度和α-Al2O3添加量是基质抗热震性能主要影响因素.     

机械化学反应合成Fe3Al-Al2O3复合粉体

以Fe3O4粉和Al粉为原料,采用机械球磨诱发化学反应制备了Fe3Al-Al2O3纳米晶复合粉体。利用X射线衍射仪(XRD)和附带能量色散谱仪(EDS)的扫描电子显微镜(SEM)对复合粉体球磨过程中的固态反应过程、表面形貌进行表征。结果表明,球磨过程中,30 min后混合粉末中开始出现少量的Al2O3颗粒,1 h后大部分Fe3O4被还原,形成α-Al2O3、θ-Al2O3、Fe(Al)固溶体和FeO,另有Al剩余。球磨3 h后,大部分的θ-Al2O3转变为α-Al2O3,Fe(Al)固溶体、FeO和剩余的Al粉在机械力的作用下反应形成FeAl化合物和Fe.911O。继续球磨至5 h后,FeAl化合物和Fe.911O相互反应而完全消耗,得到Fe3Al-Al2O3复合粉体。机械力诱发的Fe3O4和Al之间的反应属于突发型反应,诱发反应的临界球磨时间约为50 min。     

陶瓷软线材火焰喷涂距离对涂层性能的影响

使用法国生产的软线材火焰喷涂装置及Al2O3-3%TiO2陶瓷软线材,进行了喷涂工艺、涂层组织及性能方面的研究工作.研究结果表明,少量的TiO2添加能明显地提高涂层的强度和致密性.通过X射线衍射分析,涂层主要由α-Al2O3和γ-Al2O3两种相结构组成,而且斜六方晶体结构的α-Al2O3稳定相是涂层中的主相,有利于良好的涂层性能.在C2H2和O2工作压力分别为0.135 MPa和0.3 MPa,气体流量分别为65 L/min和62 L/min,喷涂距离为80 mm的条件下,涂层的结合强度最高达到22MPa,硬度最高达到1 200 HV,孔隙率最低为4%.     

等离子喷涂Al2O3/TiO2纳米陶瓷复合涂层的微观结构及性能

采用等离子喷涂技术制备了不同成分的Al2O3/TiO2纳米陶瓷复合涂层,并利用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等分析测试手段研究了纳米陶瓷复合涂层的微观结构与性能.结果表明:纳米陶瓷复合涂层中Al2O3以α-Al2O3和γ-Al2O3两相共存的形式存在,且γ-Al2O3的含量随喷涂功率的增加而增加,而涂层中的TiO2则以金红石型存在;其微结构为完全熔化区的片状微观组织和部分熔化区的纳米级颗粒共存的组织;等离子喷涂功率和TiO2含量对涂层的硬度和耐磨性能均有显著的影响.     

H13热作模具钢微弧氧化复合陶瓷层的组织和性能

通过热浸镀铝/微弧氧化复合工艺对H13模具钢进行表面改性以提高模具表面质量。在热浸镀铝过程中,将H13钢基体浸入710℃纯铝液6 min,得到了以Fe2Al5为主中间合金层,使得镀层与基体紧密结合。经过微弧氧化处理后,镀铝试样表面铝层转化为氧化铝陶瓷,主要由α-Al2O3和γ-Al2O3相组成。用带有能谱分析装置(EDX)的扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)分析了膜层的形貌、成分和相组成。微弧氧化陶瓷层主要由Al、O、Si元素组成,其中O、Si主要来源于硅酸盐电解液。     

反应等离子喷涂制备FeAl2O4-Al2O3-Fe涂层的性能研究

对反应等离子喷涂制备的FeAl2O4-Al2O3-Fe金属／陶瓷复合涂层的性能进行了研究。结果表明该复合涂层显微硬度存在压痕尺寸效应，并符合Meyer公式，其Meyer指数约为1．75；复合涂层以穿晶断裂为主，断口存在较大起伏，并具有金属拔出机制和韧窝明显的韧性断裂特征，复合涂层韧性较好；涂层结合性能好，结合强度约23．03MPa，要高于普通AT13陶瓷涂层；涂层较致密，孔隙率约为3．33％，低于普通AT13陶瓷涂层。     

SHS复合管接合界面结构及性能研究

采用Al-Fe2O3-GrO3-Ti燃烧体系，制备出含有FeTi，FeCr，FeAI金属间化合物的金属过渡层与陶瓷层双层复合结构的复合管。研究发现：利用金属间化合物作为梯度过渡层，使得基体与内衬层形成牢固的冶金结合，提高了结合强度；同时，高硬度的金属过渡层与陶瓷层组成的双层复合结构使复合管的使用寿命和安全稳定性显著提高。     

纳米反应体系对自蔓延复合钢管表面陶瓷层性能的影响

为提高输送管道的力学性能及其陶瓷层致密度,针对纳米反应体系,采用离心自蔓延高温合成法制备出陶瓷内衬复合钢管.在纳米SiO2质量分数为6％,Ni质量分数为1％的条件下,研究了不同质量分数的纳米ZrO2添加剂,对复合管力学性能及陶瓷层致密度的影响.结果表明:加入9.5％ZrO2的复合管的压渍强度达到409 MPa,比未添加...     

交变磁场对SHS制备复合钢管陶瓷层相结构的影响

将交变磁场引入自蔓延反应,研究其对陶瓷层的相结构的影响,采用NiO作为添加剂进行对比试验.试验结果表明,交变磁场并不改变陶瓷层的相组成.显微结构分析表明,随着磁感应强度的增加,α-AI2O3的枝晶尺寸减小,形态逐渐向细小的等轴晶形态过渡,在磁感应强度为0.2 T时,出现等轴晶组织.NiO的加入增强了交变磁场的影响效果,在NiO加入量为0.4%时可以在0.1 T的磁感应强度下得到细小的等轴晶组织.     

Formation and structure of composite coating of HDA and micro-plasma oxidation on A3 steel

Composite coatings were obtained on A3 steel by hot dipping aluminum(HDA) at 720 ℃ for 6 min and micro-plasma oxidation(MPO) in alkali electrolyte. The surface morphology, element distribution and interface structure of composite coatings were studied by means of XRD, SEM and EDS. The results show that the composite coatings obtained through HDA/MPO on A3 steel consist of four layers. From the surface to the substrate, the layer is loose Al2O3 ceramic, compact Al2O3 ceramic, Al and FeAl intermetallic compound layer in turn. The adhesions among all the layers are strengthened because the ceramic layer formed at the Al surface originally, FeAl intermetallic compound layer and substrate are combined in metallurgical form through mutual diffusion during HDA process.Initial experiment results disclose that the anti-corrosion performance and wear resistance of composite coating are obviously improved through HDA/MPO treatment.     

Preparation of zirconia-alumina powder by co-precipitation

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＢｅｃａｕｓｅｏｆｅｘｃｅｌｌｅｎｔｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ,ｉｎｐａｒｔｉｃｕｌａｒ,ｈｉｇｈｆｒａｃｔｕｒｅｔｏｕｇｈｎｅｓｓ,ｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈ ,ｈｉｇｈｈａｒｄｎｅｓｓａｎｄｗｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ,ｚｉｒｃｏｎｉａｔｏｕｇｈ ｅｎｅｄａｌｕｍｉｎａ (ＺＴＡ)ｉｓａｄｅｓｉｒａｂｌｅｍａｔｅｒｉａｌｆｏｒｅｎｇｉ ｎｅｅｒｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ.ＳｉｎｃｅＣｌａｕｓｅｎｒｅｐｏｒｔｅｄＺＴＡｗｉｔｈｈｉｇｈｆｒａｃｔｕｒｅｔｏｕｇｈｎ…     

热浸铝钢等离子体电解氧化陶瓷层的微观力学特性

采用纳米压入方法表征了热浸镀铝钢表面由Al2O3层、Al层和FeAl层组成的复合涂层的纳米硬度、弹性模量及断裂韧性等微观力学性能,采用扫描电镜(SEM)观察了纳米压痕形貌,并分析了孔洞对陶瓷层的纳米压入行为和压痕裂纹扩展的影响.结果表明:等离子体电解氧化(PEO)陶瓷层中包含许多微米和亚微米尺度的细小孔洞,陶瓷层弹性模量约为226.4 Gpa,纳米硬度约为19.6 Gpa.当纳米压入深度为250 nm时,所测得陶瓷层的力学参数分散性较大.与FeAl层比较,PEO陶瓷层具有较高的裂纹扩展阻力. FeAl层纳米压痕顶端产生了沿直线扩展的径向裂纹;而陶瓷层纳米压痕中除径向裂纹外出现了侧边裂纹.     

α-Al2 O3微粒对铸造Al-Si合金微弧氧化膜耐蚀性的影响

目的通过共生沉积技术将α-Al2O3微粒引入到铸造Al-Si合金微弧氧化膜中,并研究其对膜层耐蚀性的影响。方法利用SEM和XRD分析α-Al2O3微粒对微弧氧化膜微观结构及成分的影响。通过极化曲线、交流阻抗谱及中性盐雾试验评价膜层的耐蚀性。结果α-Al2O3微粒复合改变了微弧氧化膜的组成及结构。微弧氧化膜呈双层结构,表面存在大量微孔,主要组成为γ-Al2O3;加入α-Al2O3微粒后,微弧氧化复合膜的表面微孔大幅减少,致密度提高,且膜层中α-Al2O3相增多。此外,α-Al2O3微粒复合改善了微弧氧化膜的耐蚀性。微弧氧化膜在质量分数为3.5%的Na Cl溶液中的自腐蚀电流密度约为1.476×10-5A/cm2,多孔层电阻Rp及阻挡层电阻Rb分别为0.259 kΩ·cm2及69.18 kΩ·cm2,耐盐雾试验时间为1200 h。加入α-Al2O3微粒后,微弧氧化复合膜的自腐蚀电流密度仅为微弧氧化膜层的28%,Rp大幅增加至274.5 kΩ·cm2,且Rb也上升了一个数量级,耐盐雾试验时间可达1440 h。结论α-Al2O3微粒的引入可以大幅提高铸造Al-Si合金微弧氧化膜的耐蚀性。     

Al2O3-TiO2复相陶瓷涂层在动态LBE中的耐腐蚀行为

目的分析研究Al_2O_3-TiO_2复相陶瓷涂层在高温流动铅铋合金中的耐腐蚀行为。方法以纯Ti粉末、Fe Al粉末、CrFe粉末为原料制得复合粉末,在CLAM钢基材表面上采用热喷涂-激光原位合成复合工艺制备了Al_2O_3-TiO_2复相陶瓷涂层。试样在500℃,流速为0.3 m/s的液态铅铋合金中进行了时长1000 h的动态腐蚀实验,分别采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等分析测试手段对涂层试样在动态LBE中的耐腐蚀行为进行了研究表征。结果在CLAM钢基材表面制备的Al_2O_3-TiO_2复相陶瓷涂层表面形貌整体较腐蚀前仍保持完好,涂层物相成分保持稳定,截面分析显示铅铋合金在腐蚀过程在涂层中未见渗透;而没有涂层保护的CLAM钢基材在腐蚀后表面发生明显的氧化腐蚀现象,生成结构疏松的Fe3O4氧化层,铅铋合金在氧化层中有扩散分布。结论通过火焰热喷涂-激光原位合成复合工艺在CLAM钢表面制备得到的Al_2O_3-TiO_2复相陶瓷涂层在高温流动的铅铋合金腐蚀条件下组织结构稳定,具有良好的适用性,能有效地阻止高温流动铅铋合金对CLAM钢基体材料的腐蚀。