添加TiO_2和ZrO_2对火焰热喷涂Al_2O_3涂层性能的影响（英文）

采用火焰热喷涂技术在低碳钢表面上沉积制备添加25%ZrO_2(简称AZ-25)和3%TiO_2(简称AT-3)增强体的Al_2O_3涂层,对涂层的显微组织、相组成、显微硬度和摩擦学性能进行了研究。X射线衍射(XRD)结果表明,AT-3涂层的主要相组成为α-Al_2O_3,此外还含有一些亚稳的β-Al_2O_3和κ-Al_2O_3相。而AZ-25涂层的主要相组成为α-Al_2O_3,还有一些q-ZrO_2和m-ZrO_2相。在大多数实验条件下,AT-3涂层的摩擦学性能(摩擦因数、磨损率)均比AZ-25涂层要好。添加ZrO_2增强体会导致涂层的显微硬度降低,而添加TiO_2会使涂层硬度增加。     

等离子喷涂Cu-Al2O3复合涂层制备及摩擦学性能研究

目的研究铜的添加对Al_2O_3涂层摩擦磨损性能的影响。方法采用等离子喷涂技术在20钢表面分别制备Al_2O_3和Cu-Al_2O_3涂层。对两种涂层显微硬度、结合强度、摩擦磨损性能进行对比研究,并分析涂层的相组成、组织结构、磨损形貌。结果 Al_2O_3原始粉末含有α-Al_2O_3相,制成涂层后有γ-Al_2O_3新相生成。Cu-Al_2O_3原始粉末主要由Cu、α-Al_2O_3相组成,所制备Cu-Al_2O_3涂层有γ-Al_2O_3和Cu_2O新相生成。两种涂层均由基体、粘结层、涂层组成,各层之间有明显的界面,层与层之间结合良好。Cu-Al_2O_3涂层较Al_2O_3涂层孔隙、微裂纹减少。添加铜后,结合强度明显提高,Al_2O_3涂层的结合强度为7.56 MPa,Cu-Al_2O_3涂层的结合强度为15.96 MPa,而显微硬度变化不大。Cu-Al_2O_3涂层的摩擦系数明显降低,且波动幅度较小;磨损率为5.93×10~(-4)mm~3/m,比Al_2O_3涂层降低了14.68%。与Al_2O_3涂层相比,Cu-Al_2O_3涂层磨痕处剥落坑面积减小,磨损表面比较平整,剥落现象减轻,主要磨损机制为剥落。结论铜的添加改善了Al_2O_3涂层的摩擦磨损性能。     

AZ91合金的喷涂防护与性能研究

在AZ91合金基体上制备了纯Al_2O_3涂层和Al_2O_3-13wt.%TiO_2(简称AT13)复合涂层,研究了两种涂层的显微形貌、涂层厚度、物相组成、显微硬度和结合强度,并分析了等离子喷涂的作用机理。结果表明,Al_2O_3涂层和AT13涂层中的陶瓷涂层、中间Ni/Al粘结层和AZ91合金基材之间实现了机械冶金结合;Al_2O_3涂层主要由亚稳态的γ-Al_2O_3和少量的稳态α-Al_2O_3组成;AT13涂层的主要物相为Al_2O_3、TiO_2和Al_2TiO_5;无论是Al_2O_3+Ni/Al喷涂涂层还是AT13+Ni/Al喷涂涂层,其工作涂层和粘结层的显微硬度都要明显高于汽车发动机用AZ91合金基材;Al_2O_3+Ni/Al涂层的结合强度为15.49 MPa,而AT13+Ni/Al涂层的结合强度为20.46 MPa,且前者的断口特征为粘结层破断,而后者的断口特征为涂层层间破断。     

TiO_2/Al_2O_3微弧氧化复合涂层的制备及耐磨性研究（英文）

主要利用微弧氧化方法在Ti-6Al-4V合金表面制备Ti O_2/Al_2O_3复合涂层,并揭示了O~(2-)、Al O_2~-,和Ti~(4+)在涂层生长过程中的作用机制。在高温高电压条件下,Ti-6Al-4V合金表面首先生成Ti O_2、Al_2O_3和Al_2Ti O_5,不断放电引起的高热能导致Al_2Ti O_5进一步分解成Ti O_2和Al_2O_3,且XRD分析表明涂层的物相组成主要是A-Ti O_2、R-Ti O_2和α-Al_2O_3。耐磨性测试结果表明,与基体相比Ti O_2/Al_2O_3复合涂层的显微硬度HV提高到11000 MPa,且耐磨性显著提高,磨损量降低了9.5倍。     

Al2O3对等离子喷涂Cr2O3/TiO2/Al2O3/SiO2复合陶瓷涂层性能影响研究

目的研究Al_2O_3添加量对Cr_2O_3/TiO_2/Al_2O_3/SiO_2四元复合陶瓷涂层性能的影响。方法采用等离子喷涂技术在油气管道X80管线钢基体表面制备出具有不同Al_2O_3含量的四元复合陶瓷涂层。另外,为探究基体温度对涂层性能的影响,所有涂层均在等离子喷枪预热及室温的两种基体上制备。所制涂层的气孔率、硬度、结合力及电化学腐蚀性能分别采用煮沸称重法、维氏硬度计、划痕仪、电化学工作站进行检测,并用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)分析不同Al_2O_3含量涂层的物相组成和形貌特征,研究Al_2O_3含量对涂层各性能的影响。结果随着Al_2O_3含量的增加,Cr_2O_3/TiO_2/Al_2O_3/SiO_2四元复合陶瓷涂层的气孔率呈现先降低后增加的趋势,相对应的四元复合陶瓷涂层的结合力、维氏硬度则先增加后降低。当Al_2O_3质量分数为60%时,四元复合陶瓷涂层的性能最优,气孔率为3.6%,硬度为824.6HV,结合力为53.8N。电化学腐蚀测试表明,Al_2O_3能增强涂层的耐腐蚀性能,Al_2O_3质量分数为60%时,涂层自腐蚀电位最高,为-0.28 V。另外,在基体预热和不预热条件下,所制涂层性能随Al_2O_3含量的变化一致,但是基体预热比不预热更有利于涂层性能的提高。结论 Al_2O_3的添加不仅能够有效降低涂层Cr含量,还能显著提升四元复合陶瓷涂层的各项性能,特别是耐腐蚀性。此外,等离子喷涂前对基体进行预热,有利于涂层性能提高。     

陶瓷软线材火焰喷涂涂层组织结构的研究

采用法国生产的软线材火焰喷涂设备制备了Al_2O_3-13%TiO_2陶瓷涂层,进行了涂层组织结构的研究工作。通过X射线衍射分析,涂层主要由α-Al_2O_3和γ-Al_2O_3两种相结构组成,而且斜六方晶体结构的α-Al_2O_3稳定相是涂层中的主相,这与陶瓷软线材火焰喷涂的方法有关。适量TiO_2的添加能明显地提高涂层的结合强度和致密性,有利于涂层性能的改善。     

改性纳米Al2O3/环氧树脂复合防腐蚀涂料的制备及性能

在环氧树脂中添加不同量的改性纳米Al_2O_3颗粒,制备了改性纳米Al_2O_3/环氧树脂复合防腐蚀涂料。通过扫描电镜、显微维氏硬度计、傅里叶变换红光谱仪及摩擦磨损试验机,分别从表面形貌、硬度及耐磨性,研究了改性纳米Al_2O_3对涂层性能的影响。结果表明:在环氧树脂中添加5%(质量分数)的改性纳米Al_2O_3颗粒,可以使涂层的硬度由13.4 HV增加至19.5 HV,耐磨性明显提高。     

6063铝合金表面等离子喷涂Al2O3/TiO2纳米陶瓷涂层组织与性能研究

采用等离子喷涂技术在6063铝合金表面喷涂Al2O3/TiO2纳米陶瓷涂层,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结构陶瓷涂层和传统陶瓷涂层的组织与性能.结果表明:纳米陶瓷涂层中Al2O3以α、γ两相共存的形式存在,且γ-Al2O3的含量随等离子喷涂功率的增加而增加.纳米陶瓷涂层较传统陶瓷涂层的硬度和耐磨性能都有明显的提高.     

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.     

直接激光沉积Al2O3增强NiCrAlY涂层的微观组织及力学性能

目的改善NiCrAlY涂层微观组织并提高其力学性能。方法采用直接激光沉积方法制备100%NiCrAlY、NiCrAlY+10%Al_2O_3和Ni CrAlY+20%Al_2O_3三种样件,分别利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能量色散谱仪(EDS)、电子探针X射线显微分析仪(EPMA),对不同成分样件进行相组成分析、微观组织观察以及元素组成检测,使用维式显微硬度测试计和万能摩擦磨损试验机,分别检测各个涂层的显微硬度和摩擦系数。结果在NiCrAlY中添加Al_2O_3后,Al_2O_3以不规则形状或球形分布在晶内或者晶界处,其尺寸小于2μm。三种复合涂层样件均由γ-Ni和β-NiAl相组成,添加Al_2O_3陶瓷颗粒后,涂层一次枝晶臂间距均减小,且Ni-Y相显著减少,Y2O3陶瓷颗粒弥散分布在基体的晶内与晶界处。NiCrAlY、NiCrAlY+10%Al_2O_3和NiCrAlY+20%Al_2O_3涂层的平均硬度分别为(440.69±30)HV0.2、(482.18±30)HV0.2和(453.09±20)HV0.2,100%NiCrAlY、NiCrAlY+10%Al_2O_3和NiCrAlY+20%Al_2O_3涂层的摩擦系数分别为0.77、0.55和0.52。结论加入Al_2O_3后,基体晶粒有一定程度的细化。在晶粒细化作用以及陶瓷颗粒弥散作用下,涂层的显微硬度有所提高,其中NiCrAlY+10%Al_2O_3的硬度最高,相比NiCrAlY基体提高了约9.5%。此外,发现添加Al_2O_3后,NiCrAlY+10%Al_2O_3和NiCrAlY+20%Al_2O_3样件的摩擦系数比NiCrAlY样件下降均超过25%,其中NiCrAlY+10%Al_2O_3样件的磨损量最小,相对于NiCrAlY涂层下降了近13.5%,耐磨性明显改善。     

Al_2O_3颗粒增强Ni60A涂层的耐磨性及组织研究

为进一步提高Ni60A合金涂层的耐磨性,采用超音速等离子喷涂技术在45钢表面制备不同配比的Ni60A-Al_2O_3复合涂层。采用显微硬度计测其显微硬度,通过磨损试验分析其耐磨性能,利用SEM、XRD等分析技术对涂层显微组织、物相组成进行分析。结果表明:在Ni60A中添加Al_2O_3颗粒可提高涂层的硬度及耐磨性能。当Al_2O_3体积分数为25%时,该涂层的显微硬度和耐磨性能最好,耐磨性相对于Ni60A单一涂层提高了约7倍。该涂层的磨损机制以磨粒磨损为主。     

反应等离子喷涂AlNbO4-Al2O3-NbOx复合涂层的研究

目的研究等离子喷涂Al-Nb_2O_5铝热体系制备的AlNbO_4-Al_2O_3-NbO_x复合涂层的组织、力学性能和摩擦磨损性能。方法以Nb_2O_5粉和Al粉为原料,通过喷雾造粒制备复合粉,采用等离子喷涂技术喷涂Al-Nb_2O_5复合粉体,利用复合粉的自反应制备出含有AlNbO_4、Al_2O_3和NbO_x的复合陶瓷涂层。利用扫描电镜、EDS和XRD检测和分析复合涂层的组织和物相。用显微硬度计测定复合涂层的硬度,并用硬度压痕法测量裂纹扩展能(Gc)。用销盘式磨损试验机测定涂层在无润滑条件下的摩擦磨损性能。结果 XRD分析可知,复合涂层由AlNbO_4、Al_2O_3和NbO_x相组成,SEM显示涂层为交替分布的层片状组织。在28~32 k W功率范围内,随着喷涂功率的升高,涂层的硬度增加,喷涂功率为32 k W时,涂层硬度最高,为912HV0.1。随着喷涂功率的升高,涂层的裂纹扩展能先升高后降低,喷涂功率为30 k W时,涂层的裂纹扩展能最大,为14.14J/m2。摩擦系数随功率的升高先降低后保持不变,28 k W时,涂层的摩擦系数为0.7~0.8,30 k W和32 k W时,涂层的摩擦系数为0.5~0.6。磨损量随喷涂功率的增加先降低后升高,喷涂功率为30 k W时,涂层的磨损量最小。磨损后的试样进行SEM检测发现有明显的犁沟、凹槽和剥落。结论涂层具有由AlNbO_4、Al_2O_3和NbO_x相组成的交替分布的多相层片状组织。喷涂功率为30 k W时,复合涂层的性能最好。复合涂层的主要磨损机制为磨粒磨损和疲劳磨损。     

应用Fe_2O_3和TiO_2金属热还原进行添加TiB_2和TiC的FeAl/Al_2O_3复合材料的燃烧合成（英文）

通过Fe_2O_3和TiO_2金属热还原自蔓延高温合成(SHS)制备添加TiB_2/Al_2O_3 and TiC/Al_2O_3陶瓷相的铁铝基金属(FeAl)复合材料。反应物粉末包括铝热剂0.6Fe_2O_3+0.6TiO_2+2Al以及元素铁、铝、硼与炭黑。复合材料成分为x FeAl-0.6TiB_2-Al_2O_3 (x=2.0～3.6)和y FeAl-0.6TiC-Al_2O_3(y=1.8～2.75)。当复合材料中FeAl含量增加时,燃烧反应的放热量下降,最终两组燃烧反应的可燃极限分别为x=3.6和y=2.75。根据燃烧波的动力学分析,合成两种FeAl复合材料的反应活化能为Ea=97.1and101.1kJ/mol。从产物的XRD分析可确认生成FeAl/TiB_2/Al_2O_3和FeAl/TiC/Al_2O_3复合材料。SEM显示FeAl为致密多晶结构,而陶瓷成分TiB_2、TiC和Al_2O_3呈微米颗粒状分散于复合材料中。合成的FeAl-TiB_2-Al_2O_3和FeAl-TiC-Al_2O_3复合材料的硬度为12.8～16.6GPa,断裂韧性为7.93～9.84 MPa·m~(1/2)。     

TiN/TiCN/Al2O3/TiN与TiN/TiCN/Al2O3/TiCNO多层涂层的组织性能比较

目的对比TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN和TiN/TiCN/Al_2O_3/TiCNO两种多层涂层的组织性能。方法采用化学气相沉积(CVD)技术在硬质合金基体上沉积TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN和TiN/TiCN/Al_2O_3/TiCNO两种多层涂层。通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析涂层的物相和组织形貌,采用纳米力学测试系统测试涂层顶层的硬度和弹性模量,利用显微维氏硬度计和划痕仪分别测量涂层的显微硬度和结合强度,利用往复式多功能摩擦磨损试验机研究涂层的摩擦磨损性能。结果顶层TiN晶粒为柱状晶,顶层TiCNO晶粒呈细针状。与顶层TiN相比,顶层TiCNO硬度更大,抗塑性变形能力更强。与以TiN为顶层的多层涂层相比,以TiCNO为顶层的多层涂层表面粗糙度、摩擦系数较大,结合强度较低。当磨损只发生在顶层时,耐磨性取决于顶层涂层的性能,TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN的磨损体积和磨损率为TiN/TiCN/Al_2O_3/TiCNO的1.2倍。当磨损进行到顶层与Al_2O_3层界面时,结合强度对耐磨性也有重要影响,TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN的磨损体积和磨损率是TiN/TiCN/Al_2O_3/TiCNO的82%。结论与TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN相比,TiN/TiCN/Al_2O_3/TiCNO的顶层TiCNO硬度较大,抗塑性变形能力强,其顶层耐磨性较好。改善TiN/TiCN/Al_2O_3/TiCNO多层涂层表面粗糙度和结合强度将进一步提高该涂层的摩擦磨损性能。     

纳米添加剂对6063铝合金微弧氧化层组织与性能的影响

采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计、摩擦磨损试验机等手段研究了纳米添加剂对6063铝合金微弧氧化陶瓷涂层的相组成、微观结构、显微硬度、耐磨损等性能的影响。结果表明:TiO2或Al2O3纳米粉末的添加都使得微弧氧化陶瓷涂层的表面更加致密,使得涂层的显微硬度有明显提高。另外,因为金红石型TiO2与α-Al2O3的性能有所不同,导致添加Al2O3纳米添加剂时涂层的耐磨性能明显提高,而添加TiO2纳米添加剂时涂层的耐磨性能反而有所降低。     

WC含量对激光熔覆Al_2O_3/TiO_2涂层组织与性能的影响

采用激光熔覆技术在钛合金(Ti-6Al-4V)表面制备了Al_2O_3/TiO_2涂层,研究了添加不同含量WC对熔覆层裂纹和组织性能的影响。利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDAX)、X射线衍射分析仪(XRD)和显微硬度计研究了激光熔覆涂层的显微结构,分析了涂层的裂纹率、成分分布、相组成和显微硬度分布情况。结果表明:当WC含量为0%~20%(质量分数)时,随着WC的增加,涂层表面裂纹明显减少;添加20%WC时,熔覆层表面无裂纹,涂层与基体结合良好;添加30%WC时,熔覆层表面裂纹明显增多,涂层与基体结合区产生较大裂纹,并伴有一些细小的气孔。熔覆层内有许多未熔的Al_2O_3颗粒,同时,随着WC含量的增加,涂层的晶粒越来越细化,组织分布更加均匀,涂层的显微硬度明显增大。     

表面激光熔覆改性对体育器材耐磨性能的影响

采用激光熔覆改性技术在碳钢表面制备316L不锈钢涂层和不同成分配比的316 L+Al_2O_3复合涂层,研究了Al_2O_3含量对复合熔覆层形貌、显微硬度和耐磨性能的影响。结果表明,复合熔覆层主要由γ奥氏体相和α铁素体相组成。随着距离熔覆层表面距离的增加,316 L熔覆层和316 L+Al_2O_3激光熔覆层的显微硬度都逐渐减小。随着复合熔覆层中Al_2O_3含量的增加,熔覆层的硬度呈现先增加而后减小的趋势。随着熔覆层中Al_2O_3含量的增加,复合熔覆层的磨损量先减小而后增大,在Al_2O_3含量为6%时磨损量最小。     

钛合金表面Al_2O_3陶瓷膜制备及性能研究

采用多弧离子镀技术在TC4钛合金表面制备了厚度约40μm的纯Al层,然后在恒流模式下对其进行不同时间的微弧氧化处理,以获得耐磨的Al_2O_3陶瓷膜。采用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机和拉伸试验机对钛合金镀铝层微弧氧化膜的微观组织结构、显微硬度、耐磨性和结合力进行了观察和测量。结果表明:微弧氧化陶瓷层主要由γ-Al_2O_3和α-Al_2O_3以及少量的非晶相SiO_2组成,膜层均匀、致密。随着微弧氧化时间的延长,Al_2O_3陶瓷层厚度增加,镀铝层厚度减小。微弧氧化3 h时,Al_2O_3膜致密层硬度达到1261 HV。氧化4 h,Al_2O_3陶瓷层厚达60～70μm,镀铝层几乎全部氧化,钛合金基材亦发生轻微氧化;但是,基体钛合金的氧化反而导致Al_2O_3膜层内形成贯穿裂纹等缺陷,膜层硬度下降,膜层与钛合金基材的结合强度降低。Al_2O_3陶瓷膜的摩擦系数较钛合金基材的有所降低,磨损量明显降低。Al_2O_3陶瓷膜/镀铝层/钛合金体系结合强度大于40 MPa,最高可达68 MPa。     

电解液中Y(NO3)3含量对7075铝合金微弧氧化涂层性能的影响

为了提高7075铝合金的耐磨性,对其进行微弧氧化处理,探讨电解液中Y(NO_3)_3含量对涂层性能的影响。利用XRD、SEM、共聚焦显微镜和摩擦试验机表征涂层的相组成、表面形貌、摩擦因数等。研究结果表明:7075铝合金微弧氧化涂层主要由α-Al_2O_3和γ-Al_2O_3两相构成。电解液中添加Y(NO_3)_3后,微弧氧化涂层覆盖均匀,涂层中更容易形成γ-Al_2O_3相。随着Y(NO_3)_3含量增加,涂层中α-Al_2O_3相衍射峰加强,α-Al_2O_3含量有所增加,涂层显微硬度呈现出先增加后降低的趋势,最大值出现在添加的Y(NO_3)_3质量分数为3.5‰时,约为1852 HV。当添加的Y(NO_3)_3质量分数低于2.5‰,获得涂层较为平滑。但当Y(NO_3)_3质量分数超过3‰后,微弧氧化涂层的腐蚀程度有所加强。在Y(NO_3)_3质量分数低于2.5‰时,表面粗糙度在5.8～6.5μm间变化。当Y(NO_3)_3质量分数高于2.5‰时,表面粗糙度在7.1～7.7μm区间变化。随着Y(NO_3)_3含量增加,获得涂层摩擦因数有所降低,Y(NO_3)_3质量分数分别达到3.5‰和4‰时,摩擦因数分别为0.8和0.6。     

La2O3对激光熔覆铁基JG-8合金组织与性能的影响

采用激光熔覆技术在27SiMn钢基体表面成功制备了不同La_2O_3含量的铁基JG-8合金复合涂层,系统地研究了添加La_2O_3对铁基JG-8合金复合涂层组织及性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD)和配有能谱仪(EDS)的扫描电子显微镜(SEM)对铁基JG-8合金复合涂层的物相结构和显微组织进行分析测试,通过显微硬度仪和摩擦磨损试验机对铁基JG-8合金复合涂层的硬度以及摩擦学性能进行分析评估。结果表明,La_2O_3的添加可有效细化组织,使晶粒由原本的柱状晶转变为细小的胞状结构。铁基JG-8合金复合涂层的硬度随着La_2O_3含量的增加呈现先增大后减小的趋势,其中0.8%La_2O_3(质量分数)铁基JG-8合金复合涂层的硬度(HV0.3)(5327MPa)最高,与未添加La_2O_3的铁基JG-8涂层相比,0.8%La_2O_3铁基JG-8合金复合涂层的硬度提升了19.4%。在摩擦磨损过程中未添加La_2O_3的铁基JG-8涂层主要磨损机制为粘着磨损和疲劳磨损,0.8%La_2O_3铁基JG-8合金复合涂层的主要磨损机制为磨粒磨损,0.8%La_2O_3铁基JG-8合金复合涂层的体积磨损量最低,为27SiMn钢基体的22.9%。