等离子喷涂生物活性梯度涂层的残余应力与结合强度

本研究设计的生物活性梯度涂层材料,通过降低涂层与基体间的热膨胀系数差值,并对喷涂后的涂层材料进行适当热处理,有效地降低了涂层的残余应力,涂层结合强度可达38MPa左右．本实验采用X射线sin²Ψ法对涂层残余应力进行测试,探讨涂层残余应力与结合强度的相互影响关系．     

钛合金表面生物活性涂层的发展历程及趋势研究

钛及钛合金表面经常被涂覆上羟磷灰石使其获得良好的生物学性能.指出了对钛及钛合金表面制备羟基磷灰石涂层的研究依次经历了单一羟基磷灰石涂层、复合涂层、纳米涂层、梯度涂层几个阶段,分别分析了不同的涂层所面临的问题,提出了纳米梯度涂层是将来钛和钛合金表面涂层发展的新方向.     

憎水涂层混凝土对冰附着强度测试及性能研究

深入分析憎水涂层砼与冰之间附着强度关系,能够帮助施工人员更好地了解在寒冷地区建造水库、桥梁等工程时如何提高其安全性和耐久性。此外,该研究在改进道路建设材料的设计,更新防滑措施,提高应对恶劣气候条件能力等方面也发挥了重要作用。该研究中,相关工作人员采用直接剪切法进行试验,探究不同成分憎水涂层以及不同粗糙程度的砼原料对冰附着强度的影响,以期为优化寒冷地区水库护坡提供技术支持。     

ZrO2陶瓷-金属梯度热障涂层的显微结构特征

利用等离子喷涂技术制备了ZrO2陶瓷和NiCrAl金属的梯度热障涂层，利用扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）和电子探针（EPMA）研究了涂层的显微结构和化学成分分布特征。实验发现：梯度过渡层的显微结构明显不同，以金属为主要组分的过渡层主要为层状结构，以陶瓷为主要组分的过渡层层状特征不明显；过渡层化学元素分布不均匀，其中Zr和Mg分布特征相同，Zr与Ni分布位置互补，Cr、Al主要以氧化物形式位于晶粒边界处。     

爆炸喷涂Al2O3陶瓷梯度涂层的组织与性能

用爆炸喷涂法制备了Ａｌ２Ｏ３与自熔性合金的陶瓷梯度涂层。结果表明,基体／Ｎｉ６０／２５％Ａｌ２Ｏ３＋７５％Ｎｉ６０／５０％Ａｌ２Ｏ３＋５０％Ｎｉ６０／Ａｌ２Ｏ３的陶瓷梯度涂层具有较好的结合力,较低的残余内应力及和缓的热应力,对粉末及涂层的ＸＲＤ谱分析表明,爆炸喷涂的Ａｌ２Ｏ３陶瓷涂层结构为γ－Ａｌ２Ｏ３,而其粉末结构为α－Ａｌ２Ｏ３,这说明在爆炸喷涂中存在相变过程。爆炸喷涂Ａｌ２Ｏ３陶瓷梯度涂层适合于工作环境较恶劣的热障耐磨涂层。     

梯度结构羟基磷灰石生物活性涂层的性能

采用等离子喷涂系统在Ti6Al4V钛合金基体表面制备出真有梯度结构的羟基磷灰石生物活性梯度涂层,利用纳米硬度计等手段分析了生物活性涂层的梯度结构．结果表明：金属基体与陶瓷界面区域的弹性模量和硬度呈梯度变化;生物活性功能涂层的表面具有典型的多孔结构特征,整个涂层沿垂直基体方向从底层致密结构向表面层多孔结构过渡;涂层的成分从生物稳定性的底层至生物活性的表面层呈梯度变化,涂层表面成分为具有生物活性的羟基磷灰石．涂层的这种结构特征保持了涂层的生物活性,提高涂层与基体的结合强度（48．6MPa）。     

梯度过渡涂层的制备

本文采用多靶磁控溅射技术制备ＴｉＣ／Ａｌ界面梯度过渡层，过渡层由ＴｉＣ和Ａｌ的成分梯度变化组成，其成分由Ａｌ基体侧平缓过渡到ＴｉＣ涂层侧。梯度过渡层的成分变化经ＡＥＳ测定，并和光学金相显微镜观察了涂层形貌。实验结果表明，当梯度层厚主于某临界值后，由内应力所致的表层ＴｉＣ裂纹消除。     

钛合金表面涂覆生物活性涂层的制备技术及进展

对于生物医用材料Ti6A14V，利用表面改性技术涂覆生物活性陶瓷羟基磷灰石（HA）涂层不仅可以保留钛合金优良的力学性能，还能提高其表面的稳定性和耐磨性，同时提高其生物活性，使新骨直接沉积于Ti6A14V表面，而无纤维结缔组织的中间隔层，从而促进缺损骨的修复，甚至引导新生骨的生长。因此该材料已成为当前人工骨种植体研究的热点之一。本文综述了该材料的制备技术及进展，并分析了各种制备方法的优缺点。     

梯度涂层高炉风口的涂层梯度方程选择

采用有限元分析软件研究了具有不同梯度方程的梯度涂层高炉风口温度及应力的分布状况。结果表明：梯度涂层能够明显改变高炉风口的温度分布，缓和了涂层与基体接合界面处的应力。组成分布规律指数P=1时，涂层中应力缓和效果明显且应力值较小，从而确定最优涂层梯度方程为c=x／5。     

碳化硼涂层显微结构和性能研究

本文研究了碳化硼等离子喷涂涂层的显微结构和电导率．发现涂层中存在多种显微结构,颗粒状和板状的碳化硼相为主相;涂层中金属Ｆｅ杂质相的存在是涂层电导率出现异常的决定因素;碳化硼涂层中还发现了由Ｂ、Ｏ和Ｆｅ三种元素组成的杂质相,其显微硬度比碳化硼低,这是碳化硼涂层显微硬度同碳化硼陶瓷相比要低的一个重要原因．     

CVD·SiC-C 梯度涂层中的残余应力及应力缓和

本文采用热 CVD 方法,在 ZrB_2-SiC 复合陶瓷基体上制备 CVD·SiC-C 梯度涂层。采用XRD,SEM,及 X 射线应力分析方法,研究了 CVD·SiC-C 梯度涂层的相组成、显微结构、残余应力及弯曲强度等性能。结果表明,CVD·SiC-C 梯度涂层可以缓解 SiC 与 ZrB_2基体间的热应力及界面应力,涂层中的残余应力得到明显缓解;高温退火处理对 CVD·SiC-C 涂层中的残余应力亦有缓解作用;梯度涂层显著改善了基材的弯曲强度。     

高强涂层结合强度的评价--楔形加载法

提出用楔形和载法评价高强度涂层材料与基体的结合强度。该方法利用楔形压头置于有楔形槽的试样中,使楔形压头中心线与涂层基体界面重合,施加静态载荷至试样沿涂层界面开裂,根据试样受力边界条件,给出涂层与基体结合强度的公式。对三种不同涂层的基体材料进行了结合强度试验。结果表明,用楔形加载法可对高强涂层与基体的结合强度进行测试,所得数据分散度与ASTMC633－79标准相同,试验数据不受非随机因素的影响。     

Ti—Al—N系功能梯度薄膜的相结构

实验证明Ｔｉ－Ａｌ－Ｎ系功能梯度薄膜在厚度方向上有金属（Ａｌ９（Ｔｉ９Ａｌ）Ｎ和（Ｔｉ２Ａｌ）Ｎ（１１０）三种相结构，在（Ｔｉ０Ａｌ）Ｎ相中又有（１１１）和（２００）两种择优取向，随着氮分ＰＮ的不断增加，薄膜中金属相含量急剧下降，陶瓷相含量则急剧增加，当ＰＮ〉１．５Ｐａ后两种相含量的变化均趋势平缓。     

Ti－Al—N系功能梯度薄膜的相结构

实验证明Ｔｉ—Ａｌ－Ｎ系功能梯度薄膜在厚度方向上有金属Ａｌ，（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ和（Ｔｉ＿２Ａｌ）Ｎ（１１０）三种相结构，在（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ相中又有（１１１）和（２００）两种择优取向．随着氮分压ＰＮ的不断增加，薄膜中金属相含量急剧下降，陶瓷相含量则急剧增加，当ＰＮ＞１．５Ｐａ后两种相含量的变化均趋平缓．     

涂层结构设计对等离子喷涂陶瓷层结合强度及莫应力的影响

用等离子在４５＃碳钢上喷涂了不同涂层设计的Ａｌ２Ｏ３以及Ａｌ２Ｏ３＋１３０ｍｇ·ｇ－１ＴｉＯ２陶瓷层．用Ｘ－射线衍射法和拉伸实验测量了涂层表面层中的残余应力及结合强度．增加粘结层和过渡层能大大地克服陶瓷涂层与基材机械的以及热的不匹配性，使涂层的应力和结合强度都得到明显改善．此外，ＳｉＯ２能改善ＺｒＯ２陶瓷层与基材以及陶瓷层内部的结合程度，使涂层内应力松弛并使其结合强度提高．然而ＳｉＯ２添加剂只有在高熔点陶瓷层中（如ＺｒＯ２），＂液相烧结＂作用才明显，而在熔点较低的陶瓷层中（如Ａｌ２Ｏ３），这种作用并不明显．在用等离子喷涂低熔点Ａｌ２Ｏ３陶瓷时，添加适量的低熔点ＴｉＯ２陶瓷是必要的．     

高温度梯度改进单晶高温合金的性能

对比了高温度和低温度梯度下ＮＡＳＡＩＲ１００单晶的组织和高温持久性能，发现高温度梯度降低单晶中显微疏松含量，减小树枝晶间距和显微偏析程度，使单晶具有较少的γ／γ共晶和较细的，形状较规则的γ沉淀，在相同的抽拉速率下，高温度梯度提高铸态ＮＡＳＡＩＲ１００单晶的高瘟持久寿命可达１１倍多。固溶处理进一步改进单晶的组织和高温持久性能。     

C-Si 梯度涂层对碳纤维性能的影响

本文提出并探索了在碳纤维表面化学气相沉积 C-Si 梯度涂层的新方法,研究了 C-Si 梯度涂层对碳纤维性能的影响。实验结果表明,碳纤维表面化学气相沉积 C-Si 梯度涂层结构中的 C,Si 元素均呈非晶态结构;梯度涂层能大幅度提高碳纤维的抗氧化性。梯度涂层减少了涂层与纤维基体的各种不匹配因素,缓和了涂层中热应力,限制了氧化反应的进行,使梯度涂层纤维氧化前后强度均明显高于 Si,SiC,SiO_2等单一涂层纤维。     

宽带激光熔覆WCP/Ni基合金梯度复合涂层组织与摩擦磨损特性

研究了铸造WC_P/Ni基合金梯度复合涂层组织与摩擦磨损特性。结果表明,梯度复合涂层与基材实现了良好的冶金结合,涂层内有γ-Ni枝晶组织,γ-Ni＋M₂₃C 6共晶组织以及凝固结晶析出的M₆C、M₂₃C₆、M₇C₃等块状或条状组织;随着铸造WC_P体积分数的增加,复合涂层摩擦系数减小,耐磨性增加。19-4试样的耐磨性最高值为4.61,是基材的3倍以上。梯度涂层的磨损机理为磨粒磨损与粘着磨损的复合作用。     

梯度涂层材料中裂纹问题的非均匀元分析

本文采用非均匀等参有限元的方法研究了薄膜梯度涂层/均匀基材中的界面裂纹问题,并与双材料界面裂纹情况进行了对比计算。研究表明:在均匀基材上采用梯度涂层,与双材料相比可以有效地降低裂尖场应力强度因子;同时还分析了涂层厚度与梯度参数对界面应力强度因子的影响。结果表明:当薄膜厚度大于或等于裂纹长度时,应力强度因子(K_I、K_Ⅱ)对其尺度的变化显得不敏感;对梯度参数的影响而言,当材料性能曲线的幂指数m大于1时,裂尖场的应力强度因子K_Ⅱ相对K_I很小且基本不随m变化,因此裂尖场与均匀材料情况类似;当m小于1时,应力强度因子K_Ⅱ随m减小而急剧增大,裂尖场由K_I及K_Ⅱ控制,断裂趋于混合型。