Fe3Al-Al2O3陶瓷梯度涂层性能研究

利用等离子喷涂制备了不同成分设计的多种Fe3Al-Al2O3陶瓷复合涂层，采用金相显微镜、SEM、XRD及电子探针等手段，研究了涂层的微观组织及成分分布，并对涂层的结合强度、显微硬度及抗热震性能进行了试验研究。结果表明，Fe3Al过渡层的引入可有效地改善涂层的质量，Fe3Al金属间化合物是钢基体上制备陶瓷涂层较为理想的过渡材料。涂层成分的梯度化有利于涂层结合强度和抗热震性能的提高。     

Al2O3梯度涂层的制备及性能研究

为了克服无梯度陶瓷涂层中应力集中、易产生裂纹的缺陷,以提高涂层的结合强度,采用等离子喷涂方法制备了NiAl-Al-2O-3梯度陶瓷涂层,并对涂层的组织分布、结合强度、显微硬度和抗热震性进行了研究.结果表明,梯度涂层的组织表现出宏观的不均匀性和微观的连续性分布特征,NiAl过渡层的引入可有效地改善涂层的质量.本梯度涂层中Al-2O-3含量为80%时,涂层的显微硬度最高(达620 HV).涂层成分的梯度化有利于涂层的结合强度和抗热震性能的提高.     

纯铜表面火焰喷涂陶瓷/渗铝复合层及其性能

为提高铜部件的使用寿命,采用火焰涂技术,在铜基体表面先后喷涂中间铝层和表层陶瓷涂层,经加热扩散处理,制备成铜基陶瓷/渗铝复合涂层。用扫描电镜、X射线衍射仪、热震试验、腐蚀失重、耐磨检测等对复合涂层进行分析、研究。结果表明:复合涂层中有Cu1.05Zn0.95,Cu2TiZn等新相生成;复合涂层抗热震性能较单纯陶瓷涂层好,经920℃加热扩散处理的复合涂层热震次数达40次;复合涂层显著提高了纯铜基体的耐蚀性和耐磨性。     

碳纤维增强聚酰亚胺复合材料表面梯度涂层制备与组织性能研究

在碳纤维增强聚酰亚胺基体上设计了Ni-Ni/Cr-WC/Co和PI-Ni/Cr-WC/Co两种表面梯度涂层,并对其进行微观组织分析和抗热震性能测试,结果表明,采用化学镀镍和超音速火焰喷涂复合工艺得到的Ni-Ni/Cr-WC/Co梯度涂层结构较为致密,与基体结合较好,涂层经300次热震后无明显变化;采用超音速火焰喷涂得到的PI-Ni/Cr-WC/Co梯度涂层结构疏松,与基体结合力差,涂层经273次热震后完全脱落.镀镍层与基体能够通过机械力和原子力结合,也可以与镍铬合金层通过冶金结合、机械嵌合结合,同时在缓解涂层应力等方面起到重要作用,从而有效提高了梯度涂层的结合强度.     

等离子喷涂功能梯度涂层抗热震性研究

对等离子喷涂方法制备的金属-陶瓷功能梯度涂层的抗热震性能进行了研究,结果表明:2mm厚金属陶瓷功能梯度涂层整体热震35次后涂层从铝基体上整体剥落失效,主要原因为热震冷却时最大热应力位置在基体与涂层界面位置,位于试样边缘处靠近基体一侧,使铝基体产生周期塑性变形,最终导致基体与涂层的热疲劳失效,同时基体与涂层中金属组元的氧化行为促进了涂层的剥落.     

喷涂工艺对Fe-Ni-B喷涂涂层组织性能的影响

采用高速火焰喷涂技术以及等离子喷涂技术制备了Fe-Ni-B涂层.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线荧光光谱仪(EDX)分析了粉末以及涂层的微观结构、涂层到基体的成分分布.利用X射线衍射(XRD)分析了喷涂态的涂层物相.并对涂层的结合强度及抗热震性能进行了试验研究.研究结果认为:等离子喷涂层组织更为致密,但其热喷涂涂层存在的层状结构也更加明显.熔融液滴在涂层表面的平铺效果都比较好.Fe、Ni元素的分布从涂层到基体基本成均匀分布,避免了局部元素偏析所造成的应力集中.热震后,等离子喷涂涂层中的裂纹分布细小且无规律.高速火焰喷涂涂层裂纹主要集中在涂层与基体结合部位.根据材料抗热震性能的能量理论和弹性理论,等离子喷涂涂层的抗热震能力更强.并且涂层的断裂失效主要产生在结合部位.     

Al_2O_3对高速火焰喷涂镍基涂层抗热疲劳性能的影响

为了提高连铸结晶器的使用寿命和生产效率,利用高速火焰喷涂(HVAF)技术在铜基体上制备了镍基涂层,探讨了喷涂粉末中不同比例的Al2O3对镍基涂层抗热疲劳性能的影响及其机理.结果表明:添加50%Al2O3的镍基涂层,抗热疲劳性能得到了明显的提高;Al2O3颗粒的添加,有效地增加了涂层的压应力,提高了涂层与铜基体之间的结合强度,从而显著地提高了涂层的抗热疲劳性能.     

Fe/Al2O3陶瓷梯度涂层的微观结构与性能

采用喷涂法和溶胶-凝胶法相结合的工艺,以FeAlNi混合粉体为过渡层材料在钢基体表面制备了Fe/Al2O3梯度涂层,并对其微观结构与性能进行分析.结果表明:当烧结温度为1220℃时,梯度涂层与钢基体的界面结合强度达到25.3MPa,涂层主要由α-Al2O3,AlFeO3和NiFe2O4等物相组成.Fe/Al2O3梯度涂层与钢基体的结合主要通过吸附与扩散化合两种方式共同起作用.涂层中没有明显的孔洞和平整的界面,且有树枝状组织生成,涂层与钢基体实现良好的结合,这表明涂层成分的梯度化设计能够有效地缓和界面处的应力集中,改善涂层与钢基体的界面结合状态,提高涂层材料的使用性能.     

纳米二氧化锆厚梯度热障涂层性能研究

采用普通等离子喷涂的方法制备了3种不同的梯度热障涂层,并对其性能进行了研究,结果表明:采用纳米氧化锆可以在不影响涂层结合强度的情况下大大提高涂层抗热震性能.     

化学镀镍对碳纤维增强聚酰亚胺表面WC/Co涂层抗热震性能的影响

在航空发动机涡轮叶片用碳纤维增强聚酰亚胺(C/PMR15)复合材料表面喷涂WC/Co涂层可以提高其抗氧化耐冲刷性能,采用整体热震法能够评定涂层与基体的结合力.研究了在C/PMR15基体上化学镀镍作为粘结底层对WC/Co喷涂层抗热震性能的影响,并与喷涂PMR15粉末作为过渡层的方法进行了比较.结果表明,在PMR15过渡层上不能得到完整的后续涂层,在化学镀镍粘结底层上可得到连续致密的镍基合金层和WC/Co涂层,镀镍层大幅度提高了基体抗氧化能力,缓和了WC/Co涂层和基体界面位置的热应力,涂层抗热震性提高.     

等离子喷涂制备HA/ZrO2复合涂层

采用等离子喷涂技术,在Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ基体上成功地制备了羟基磷灰石／氧化锆（ＨＡ／ＺｒＯ_２）复合涂层,对涂层的微观结构、相组成和结合强度进行了研究,并以模拟体液试验评估涂层的生物活性．结果表明,复合涂层具有较为均匀的微观结构．ＨＡ／ＺｒＯ_２复合涂层的结合强度明显高于 ＨＡ涂层, ＨＡ／６０ ｗｔ％ ＺｒＯ_２涂层的结合强度高达 ２８．５ＭＰａ,为 ＨＡ涂层的 ２．２倍．复合涂层在模拟体液中浸泡一段时间后,表面覆盖一层碳酸磷灰石（ｃａｒｂｏｎａｔｅ－ａｐａｔｉｔｅ）,表明涂层具有良好的生物活性．     

激光直接沉积制备Mo-Ni-ZrO_2高温耐磨复合合金梯度涂层

设计30wt%~70wt%不同Mo含量的Mo-Ni混合粉末,通过添加少量ZrO2形成梯度复合合金粉末,采用激光直接沉积技术在3Cr2W8V钢板上制备Mo-Ni-ZrO2高温耐磨复合合金梯度涂层。利用金相显微镜、显微硬度计、SEM、能谱仪及XRD等对制备梯度涂层的组织结构、裂纹与气孔消除、相组成及其硬度等进行了研究。结果表明:在Mo-Ni系复合合金梯度涂层中,由于Mo在激光作用下易氧化为MoO_3,MoO_3受热易挥发,在熔池中未能及时逸出,因此,涂层在50wt%Mo梯度层处开始出现裂纹和气孔,其显微硬度平均值为287.29;在Mo-Ni-ZrO2系梯度涂层中,添加ZrO2后,50wt%Mo梯度层处的裂纹和气孔明显减少,该涂层中主相为MoNi及强化相Mo1.24Ni0.76、Ni3Zr,还有少量MoO_3,其显微硬度平均值为477;ZrO2具有良好的消除Mo-Ni高温复合合金梯度涂层裂纹气孔缺陷与增强梯度涂层硬度的作用。     

Ti-Al-N系功能梯度薄膜结合力的实验研究

用划痕法测试了不同成分的Ti-Al-N系功能梯度薄膜及其均质薄膜的膜基结合力。结果表明,Ti-Al-N系功能梯度薄膜的膜基结合力高于均质膜,且随着氮分压变化间隔的zk加,结合力逐渐zk大。基于膜基匹配及残余应力与结合力的关系,合理地解释了成分梯度对Ti-AI-N系功能梯度薄膜结合力的影响。     

等离子喷涂沉积率对梯度涂层结合强度影响研究

研究了等离子喷涂粉末沉积率对功能梯度涂层的结合强度影响,结果表明,在设计比例下,由于ZrO2的沉积率低,使涂层表面纯陶瓷层与次表层的成分梯度增大,应力梯度增加,导致界面结合变弱,涂层结合强度降低,通过增加次表层ZrO2含量,可较大幅度增加涂层的结合强度。     

镁合金微弧氧化-溶胶凝胶复合膜层的耐蚀性

用微弧氧化和溶胶凝胶法在AZ91D镁合金表面制备复合膜层,用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)和电化学测试等分析手段表征其成分、相结构和截面形貌,研究了复合膜层的耐蚀性.结果表明,溶胶凝胶膜有效地封闭了镁合金表面微弧氧化膜的微孔,形成结合力好且较为致密的复合膜层.复合膜层的组成主要有MgO、M...     

Plasma spraying of zirconia-reinforced hydroxyapatite composite coatings on titanium: Part I Phase, microstructure and bonding strength

Plasma-sprayed hydroxyapatite (HA) coatings applied to metal substrates can induce a direct chemical bond with bone and hence achieve biological fixation of the implant. However, the poor bonding strength between HA and substrate has been of concern to orthopaedists. In this study, two submicrometre ZrO2 powders stabilized with both 3 and 8 mol% Y2O3 (TZ3Y and TZ8Y, respectively) were incorporated in a plasma-sprayed HA coating on Ti-6Al-4V substrate to investigate the change in phase, microstructure and bonding strength. The results show that ZrO2 composite coatings contain more unmelted particles and greater porosity. During plasma spraying, ZrO2 reacts with the CaO in HA to form CaZrO3 and accelerates HA decomposition to -TCP and Ca4P2O9. Nevertheless, bonding strength increases with increase of ZrO2 content in the range 0 to 10 wt% studied. The higher Y2O3-containing TZ8Y apparently exerts a greater strengthening effect than the lower Y2O3-containing TZ3Y.     

ZrO2改性CaO-SiO2复合生物涂层的制备及表征

以CaO稳定的ZrO2为原料,与适量SiO2在1400℃下反应.制得CazSiO4不同含量(质量分数:20%、40%、60%)的ZrO2改性CaO-SiO2复合粉体,并采用大气等离子体喷涂技术制备涂层.利用X射线衍射(XRD)、电子探针(ETMA)及能量色散谱(EDS)对涂层相组成和形貌进行表征.涂层的体外生物活性和稳...     

氧化锆基微量元素共掺杂羟基磷灰石增韧涂层研究

氧化锆陶瓷具有良好的力学性能和生物相容性, 是一种应用前景广阔的硬组织植入体材料。为促进植入体与骨组织形成稳定的骨结合, 本研究利用等离子喷涂制备了氧化锆增韧的锶、硅、氟微量掺杂羟基磷灰石(ZrO₂-DHA)涂层, 对涂层物相、形貌以及力学性能和体外生物学性能进行了研究。结果表明, 锶、硅、氟的共掺杂通过成骨分化的信号转导通路提高了羟基磷灰石涂层对成骨细胞的黏附和分化等生物学性能; 不同复合组分的ZrO₂-DHA涂层均不同程度地促进了小鼠成骨前体细胞的细胞活力和成骨分化相关基因的表达。在细胞培养的第7 d, DHA含量为70%的ZrO₂-DHA涂层(7DHA) Alp和Col-I的相对表达量分别是对照组的约2.8倍和2.3倍; ZrO₂-DHA涂层的力学性能随氧化锆组分的增加而增强, DHA涂层和7DHA涂层的硬度和结合强度分别为250.8、313HV和25.1、31.8 MPa; 7DHA涂层中的交织网络结构, 对残余热应力、压应力和拉伸力的承受能力较DHA涂层明显提升, 满足植入体应用需求。     

Plasma spraying of zirconia-reinforced hydroxyapatite composite coatings on titanium: Part II Dissolution behaviour in simulated body fluid and bonding degradation

The change of phase, morphology and bond strength of plasma sprayed hydroxyapatite (HA) coating and ZrO2/HA composite coatings immersed in simulated body fluid (SBF) for various periods of time was studied. X-ray diffractometry (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) were used to identify the phase and observe the morphology of the coating surface before and after immersion. In addition, inductively coupled plasma emission spectroscopy (ICP) was used to measure the ion release rate of coatings in SBF for various periods of time. Observation of the morphology by SEM shows that the composite coating with the addition of ZrO2 in HA significantly reduced the dissolution rate of impurity phases in simulated body fluid. The argument was supported by measurement of Ca2+ ion concentration in SBF. During plasma spraying, less OH- ions were lost in a ZrO2-containing composite coating. This factor, together with the reduced effective surface of the ZrO2-containing HA coating, were attributed to the reduced dissolution rate of the composite coatings. All the plasma sprayed coatings degraded after immersion in SBF owing to dissolution of constituents in the coating, however, the addition of ZrO2 in HA improved the bonding strength of HA coating after immersion in SBF.     

Al_2O_3-TiO_2-ZrO_2含纳米结构等离子喷涂层的显微硬度及韧性

为了提高传统Al_2O_3+40%TiO_2等离子喷涂层的力学性能,将纳米结构的ZrO_2粉末引入热喷涂层,采用液相喷雾造粒的方法将纳米ZrO_2-准微米级Al_2O_3/TiO_2颗粒团聚成适用于等离子喷涂的微米级粉体,并用等离子喷涂技术制备出含有纳米结构的陶瓷涂层.利用X射线衍射仪、扫描电镜和显微硬度计等对涂层的微观结构和性能进行了检测.结果表明,最佳喷涂功率40 kW下制备的纳米陶瓷涂层的显微硬度和韧性比传统涂层有了明显提高.