低压等离子喷涂制备喷雾干燥型与机械混合型ZrB_2-MoSi_2复合涂层的比较研究（英文）

利用喷雾干燥与真空烧结技术制备团聚型ZrB_2-MoSi_2复合粉末,以这些粉末为原料,通过低压等离子喷涂法制备了ZrB_2-30%MoSi_2(质量分数)复合涂层(SZM涂层)。作为对比,利用机械混合粉末制备了ZrB_2-30%MoSi_2复合涂层(MZM涂层)。借助SEM、XRD和EDS等对涂层的组织结构进行研究,并利用霍尔流速计和松装密度计对团聚粉末的流动性和松装密度进行了测试。此外,对涂层的显微硬度、孔隙率和氧化特性均进行了研究。结果表明:喷雾干燥粉末在1200℃真空烧结1 h后,它的流动性和松装密度分别达到25.8s/50 g和1.12 g/cm~3。与MZM涂层相比,SZM涂层中的MoSi_2分布更加均匀,而且结构更加致密。所以团聚粉末制备的涂层在1500℃表现出更好的抗氧化性能。     

喷涂用MoSi2粉末的制备及其在等离子弧中的熔化特性

采用喷雾干燥和真空烧结技术制备MoSi2团聚颗粒,以MoSi2团聚粉末为原料,通过大气等离子喷涂法制备二硅化钼涂层,借助XRD、扫描电镜及能谱对团聚体粉末在等离子焰流中的熔化特性和涂层的组织结构进行研究.结果表明:团聚粉末在1200℃真空热处理1 h后,粉末的流动性和松装密度分别提高55.6%和42.0%,适合等离子喷涂用.MoSi2颗粒经过高温等离子焰流后,粉末熔化充分,大多数团聚体粉末发生烧结过程,颗粒的平均粒度减小,形成较致密的球形颗粒.在喷涂过程中,部分四方相MoSi2(t)转变为六方相MoSi2(h)或氧化形成了少量的Mo<,5>Si3相,涂层中的富钼相呈"网状"组织结构.     

SiC-Al2O3-SiO2复合陶瓷涂层组织结构及抗烧蚀性能研究

目的提高C/C复合材料的抗氧化性能。方法采用大气等离子喷涂在C/C复合材料表面制备SiC-Al_2O_3-SiO_2(SAS)复合陶瓷涂层,并选用氧-乙炔在1500℃对涂层进行抗氧化烧蚀性能考核。利用XRD、SEM、EDS等检测分析手段,对团聚粉末和球化粉体以及烧蚀前后涂层的成分及组织进行检测。结果经过等离子球化处理后,三种粉体流动性为90 s/50 g左右,粉末松装密度为1 g/cm~3左右。与团聚的SiC-Al_2O_3-SiO_2粉体相比,粉末流动性提升了20%左右,松装密度提高了20%,更加适宜等离子喷涂工艺。采用球化处理SiC-Al_2O_3-SiO_2粉体制备得到的涂层组织明显优于采用团聚粉体制备的涂层,涂层致密区域明显增大,内部缺陷数量和尺寸减少。在1500℃烧蚀600s后,SiC-36%Al_2O_3-4%SiO_2涂层具有最佳的抗烧蚀效果,涂层整体完整,质量烧蚀率为1.62×10~(-4) g/s。结论 SiC-Al_2O_3-SiO_2体系解决了等离子喷涂制备SiC涂层过程中沉积率低、SiC分解的问题。SiC-Al_2O_3_-SiO_2涂层具有良好的抗氧化烧蚀效果,烧蚀过程中SiO_2和Al_2O_3形成的莫来石相具有良好的高温稳定性、抗热震性以及较低的热膨胀率和氧扩散率,可以进一步提高涂层的抗氧化烧蚀效果。     

TiB2纳微米结构喂料的制备研究

采用喷雾干燥造粒技术和真空热处理工艺制备了TiB2纳微米结构喂料,用激光粒度仪、扫描电镜、X射线衍射等分析纳微米结构喂料的物理性能和物相组成.结果表明,团聚粉的颗粒形状、粒径分布、流动性等物理性能均满足热喷涂粉末的要求,真空热处理提高团聚粉的致密度;三阴极轴向送粉等离子喷涂TiB2纳微米结构喂料可制备较致密的TiB2复合涂层.     

等离子球化制备球形CaF2/BaF2共晶粉末*

探究了使用大气等离子喷涂设备制备适合热喷涂使用的球形CaF2/BaF2共晶粉末的可能性。68%BaF2、32%CaF2粉末(质量分数)经过1 100℃真空烧结后,形成致密的块状氟化物共晶。机械破碎后的氟化物共晶经过等离子焰流重熔后得到了球形的氟化物共晶。使用F14-1流动性和松装密度测定仪测量球化前后粉末的流动性和松装密度。采用扫描电子显微镜,XRD表征球化前后粉末的形貌和物相组成。结果表明:球化后的粉末呈现较好的球形,球化后粉末的流动性和松装密度较球化前也有较大的改善:球化后共晶粉末的流动时间为55.20s/50g,松装密度为1.89g/cm3;另外,球化后共晶粉末还表现出良好的高温润滑性能:含有10%CaF2/BaF2共晶(质量分数)的镍基涂层在600℃和800℃的平均摩擦因数都小于0.3。     

TaSi2改性ZrB2/SiC复合粉末制备及涂层抗氧化性能研究

目的 提高ZrB2/SiC涂层的致密性及抗氧化烧蚀能力。方法 设计向ZrB2/SiC涂层中掺杂TaSi2,以提升ZrB2/SiC涂层的致密度和抗氧化性能。首先通过喷雾造粒法制备了4种不同成分配比的复合团聚粉,然后采用大气等离子喷涂(APS)在C/C基体表面制备了4种团聚粉复合涂层,最后使用氧-乙炔火焰法对所制备的涂层进行了烧蚀考核。结果 通过涂层致密度对比发现,随着TaSi2的增加,涂层共晶区会有所增加,涂层致密度得到了明显改善。通过烧蚀考核发现,TaSi2的加入能够增加SiO2的含量,并产生热稳定性好的TaZr2.75O8。此外致密TaZr2.75O8的产生还能够有效改善涂层的抗氧化烧蚀性能。结论 最终得出的ZrB2/SiC涂层硅化物掺杂改性方案为30%TaSi2/42%ZrB2/28%SiC(体积分数)大气等离子喷涂制备的抗氧化烧蚀涂层,其在1 600 ℃烧蚀5 min后的质量损失率为‒1.70×10^‒4 g/s。     

等离子喷涂Al2O3/TiO2复合粉末的Sol-Gel法制备

传统热喷涂粉末由小颗粒粉体混合团聚制得,流动性差、致密度低,制得的涂层均匀性差、性能不稳定。以有机金属盐为原料,采用溶胶-凝胶法及喷雾干燥法制备出氧化钛质量分数为13%的氧化铝-氧化钛(AT-13)复合前驱体粉末。采用TG-DSC、XRD、FESEM、霍尔流量计研究了粉体反应机理、物相组成、微观结构及流动性能,同时利用维氏硬度计、FESEM-EDS对制得的涂层性能进行了分析比较。结果表明,凝胶经喷雾干燥工艺后可获得球形Ti(OH)4/Al OOH复合粉体,直径约为40μm;与传统团聚粉体相比,前驱体粉末流动性更为优异,为43 s/50 g;由该粉末制得的涂层表面光滑、元素分布均匀、力学性能稳定、耐磨损性能优良,平均显微硬度达873.8 HV0.3,磨损量较团聚粉末涂层减少三分之一。     

热喷涂Cr/Al2O3复合粉末的制备及性能研究

目的获得热喷涂用包覆型Cr/Al_2O_3复合粉末的制备工艺,探究工艺参数对热喷涂粉末结构及性能的影响规律。方法将纳米Al_2O_3水分散液与粘结剂混合润湿形成胶状液体,然后使其在核心粒子Cr表面团聚直接得到陶瓷相包覆金属相的复合颗粒,确定最佳制备工艺参数,并通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)和霍尔流速与松装密度计研究工艺参数对复合粉末结构和性能的影响。结果在核-壳结构复合粉末制备过程中,加入一定量的粘结剂和减少包覆次数可以改善包覆效果,最终制得的包覆型颗粒壳层厚度可以达到25μm。随着Cr含量的增大,包覆效果有所下降,但粉末流动性变好,松装密度值提高。初始Cr粒度增大,包覆效果增强,颗粒球形度改善,但流动性和松装密度变化不大。结论机械包覆Cr/Al_2O_3复合粉末的最佳制备工艺参数为加入质量分数为5%的粘结剂进行一次包覆,该方法制得的复合粉末粒度分布均匀,流动性和松装密度值良好,适合热喷涂。     

球磨与烧结对Al2Ti3V2ZrB/2024Al复合材料组织与硬度的影响

利用粉末冶金方法制备了Al2Ti3V2ZrB/2024Al复合材料,研究了球磨工艺和烧结温度对复合材料微观组织和硬度的影响。结果表明,球磨时过高的球磨速度或过长的球磨时间均会造成Al2Ti3V2ZrB颗粒的团聚,影响复合材料的组织均匀性。在球磨速度为150r/min下球磨5h,Al2Ti3V2ZrB颗粒在2024Al基体中的分布最均匀,复合材料的硬度最高。当烧结温度低于510℃时,Al2Ti3V2ZrB颗粒在2024Al基体中分布比较均匀,复合材料密度和硬度随烧结温度升高逐渐增加;超过510℃后Al2Ti3V2ZrB颗粒开始团聚,复合材料密度和硬度下降,在510℃制备的复合材料具有最高的硬度。     

C／C复合材料ZrB2-SiC基陶瓷涂层制备及烧蚀性能研究

为提高C／C复合材料的抗烧蚀性能,采用两步刷涂一烧结法制备了ZrB2-SiC基陶瓷涂层。首先利用反应烧结制备ZrB2-SiC—ZrC过渡层,并在此基础上制备了ZrB2-20％SiC-5％Si3N4、ZrB2．15％SIC-20％MoSi2、ZrB2．15％SiC-20％TaC3种外涂层。利用XRD和扫描电镜研究了涂层的相组成和显微形貌,并采用氧乙炔焰烧蚀仪测试了涂层在2500℃、60S的抗烧蚀性能,探讨了涂层的高温烧蚀机理。结果表明：利用反应烧结制备的过渡层与基体结合紧密,且与外涂层无明显分层现象,起到了良好的过渡作用;由于Si,N4及MoSi2起到了烧结助剂作用,使ZrB2—20％SiC-5％Si,N4、ZrB2．15％SiC．20％MoSi2外涂层结构较为致密;ZrB2—20％SiC-5％si3N4、ZrB2—15％SiC～20％MoSi2涂层表现出了较好的抗烧蚀性能,其中ZrB2-20％SiC-5％Si3N4涂层线烧蚀率及质量烧蚀率分别为0．075mm/s、0．0081/s,ZrB2—15％SIC-20％MoSi2涂层线烧蚀率及质量烧蚀率分别为0．018mm／s、0．0064g／s,而ZrB2-15％SIC-20％TaC涂层由于结构较为松散,未能起到有效的氧化防护,导致涂层被烧穿。     

M2高速钢中M2C共晶碳化物的相变行为

利用扫描电镜及能谱分析研究了不同加热温度和保温时间对M2高速钢中M2C共晶碳化物分解行为的影响.结果表明,M2C共晶碳化物的分解程度随加热温度的升高和保温时间的延长而增加,但温度起主要作用.讨论了M2C共晶碳化物的分解过程,得出其分解特点:M2C共晶碳化物的分解受原子的扩散行为控制;通过原子扩散,在原始M2C共晶碳化物的外层形成M6C碳化物,内层形成MC碳化物.     

C2H2F4气体保护下镁及镁合金的熔炼研究

实验研究了C2H2F4混合气体对镁及镁合金在熔炼过程中的保护效果,并对其保护机理进行了探讨.结果表明:含0.3%体积浓度的C2H2F4保护气体可以较好地起到保护作用;气体浓度越高,温度越低,保护效果越好;C2H2F4混合气体与镁熔液反应生成了一层致密的MgO与MgF2复合保护膜,起到了保护作用.     

反应溅射WS_2/MoS_2/C复合薄膜的摩擦磨损性能

为了扩展在潮湿条件下WS2/MoS2复合薄膜的应用,使用WS2/MoS2作靶材,在Ar/C2H2气氛中通过反应溅射法制备WS2/MoS2/C复合薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱仪(EDX)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、MFT-4000材料表面性能试验仪表征薄膜的性能以便评价薄膜的微结构与摩擦性能的关系。结果表明:与纯MoS2薄膜相比,WS2/MoS2/C复合薄膜结构致密,硬度提高一个数量级;在潮湿的大气中复合薄膜的摩擦因数更低,抗磨损能力更强。     

C_2Cl_6、Ba复合处理对AZ91镁合金组织和力学性能的影响

研究了C2Cl6、Ba复合处理对铸造AZ91镁合金组织和性能的影响.C2Cl6高温分解生成C,而C与Al反应生成Al4C3,起到异质形核的作用,细化合金晶粒;Ba聚集在同液相界面之间,阻碍晶粒长大以细化晶粒.试验结果表明,AZ91镁合金经过Ba和C2Cl6复合处理后组织得到明显细化,平均品粒减小到30μm,与未处理过的合金品粒(94μm)相比,减小了68.1%;合金的综合力学性能得到了提高.抗拉强度提高了25.6%,伸长率提高了10.3%.     

30Cr2MnSiNi2WMo钢组织研究

研究了不同温度回火后30Cr2MnSiNi2WMo钢的微观组织。结果表明,210 ℃回火后钢的组织为具有高密度位错的板条马氏体及与基体共格的M₂C;510 ℃回火后α相发生明显回复,M₂C长大弥散分布于基体。Cr含量的增加,Mo、W元素的加入,提高了30Cr2MnSiNi2WMo钢的回火抗力。     

烧结参数对温压Fe-2Ni-2Cu-1Mo-1C材料抗拉强度的影响

采用温压方法制备了高密度Fe-2Ni-2Cu-1Mo-1C材料,并研究了烧结温度和烧结时间对温压Fe-2Ni-2Cu-1Mo-1C材料烧结密度和抗拉强度的影响。结果表明:常规温压和模壁润滑温压的烧结密度和抗拉强度随烧结温度和时间的变化而变化,模壁润滑温压的烧结密度和抗拉强度均大于常规温压的;温压材料的抗拉强度为烧结温度和烧结时间的函数,常规温压和模壁润滑温压的抗拉强度随烧结温度和时间变化的线性回归方程(R为相关系数)分别为σb=575 211 153 6f(t,T),R=0.972和σb=595 208 688 3f(t,T),R=0.997。     

硼热/碳热还原TiO_2合成高纯TiB_2粉末

用B4C在H2气氛中硼热/碳热直接还原TiO2合成TiB2工艺进行初步探讨鸦研究了原料的配比及工艺条件对合成的粉末纯度、粒度及其分布、相结构和形貌的影响。结果表明,原料配比和合成温度是影响粉末质量的关键因素。通过选择适当的原料配比和合成温度,可制得结晶完整,粒度细,纯度高的TiB2粉末,而且其生产效率高,工艺稳定可靠。     

Laves相TiCr_2的相变特征

用Ｘ射线衍射仪分析了Ｔｉ６４％Ｃｒ（摩尔分数）合金在经过不同的热处理后的相结构,使用ＴＥＭ分析了该合金的亚结构。结果表明：Ｌａｖｅｓ相ＴｉＣｒ２的Ｃ１４→Ｃ１５相变速度很慢,室温下得到的是Ｃ１４和Ｃ１５混合相结构。Ｃ１５ＴｉＣｒ２的亚结构由细微的孪晶组成,这些孪晶是在Ｃ１４→Ｃ１５相变过程中由于产生了切变而形成的。Ｌａｖｅｓ相ＴｉＣｒ２的Ｃ１４→Ｃ１５相变是切变型相变,通过热处理引进过饱和空位和残余应力可以加快ＴｉＣｒ２的Ｃ１４→Ｃ１５相变速度。     

C2C16对AM60合金组织与性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜等分析手段,研究了加入不同量C2Cl6对AM60合金组织及力学性能的影响,分析了变质剂C2Cl6对AM60合金的细化机制.结果表明:少量的C2Cl6对仅α-Mg晶粒具有明显的细化作用;随着加入量的增多,细化效果也越加显著.同时,加入C2Cl6变质后,合金的力学性能也得到提高,硬度及拉伸性能都得到改善.当变质剂的加入量为0.9%时,合金具有最佳的综合性能.室温下AM60合金的断口呈脆性沿晶断裂,加入C2Cl6变质后,其断口形貌表现为解理断裂.     

原位反应生成TiB2对B4C/TiB2复合陶瓷力学性能和结构的影响

研究了原位反应生成TiB2对B4 C/TiB2复合陶瓷维氏硬度、断裂韧度、抗弯强度和微观结构的影响.结果表明,适量TiB2的生成可以抑制B4C/TiB2复合陶瓷晶粒的长大,可使材料获得均匀致密的显微组织结构;而且原位反应的发生促使B4C/TiB2复合陶瓷断裂机制由穿晶断裂为主转变为穿晶与沿晶结合的断裂机制.B4C和TiB2晶粒尺寸都随着原位生成TiB2含量的增加而降低.B4C/TiB2复合陶瓷的抗弯强度随晶粒增大而降低,其断裂韧度随晶粒尺寸的变化关系较为复杂,这种变化关系主要与断裂韧度对裂纹扩展路径长度的依赖性有关,本文利用裂纹扩展阻力(R)曲线的斜率解释了这种变化.