6061铝合金表面ZrO2-Al2O3复合陶瓷涂层制备与性能研究

利用微弧氧化技术在6061铝合金表面原位生长ZrO2-Al2O3复合陶瓷涂层,通过SEM、XRD及纳米压痕仪对陶瓷涂层的微观结构、相组成、硬度及杨氏模量进行分析,并对其热震及高载荷耐磨性能进行研究。结果表明:陶瓷涂层由疏松层和致密层组成,其表面分布较多微孔;陶瓷涂层主要由t-ZrO2、γ-Al2O3和α-Al2O3相组成,其维氏硬度和杨氏模量分别为19.569和307.927GPa,约为6061铝合金的8倍和3倍;此外,陶瓷涂层还具有较高的抗热震性和耐磨性。     

溶胶-凝胶复合料浆热压滤法制备Al2O3-ZrO2-Y2O3复合涂层

在Fe-18Cr-8Ni不锈钢表面涂覆由纳米α-Al2O3颗粒、微米ZrO2-8wt%Y2O3(YSZ)颗粒和Al(OH)3-Y(OH)3溶胶-凝胶(sol-gel)组成的复合料浆层,采用热压滤法制备Al2O3-ZrO2-Y2O3复合涂层.为了匹配陶瓷涂层和金属基体间的热膨胀系数,采用sol-gel法在两者之间施加一层ZrO2-8wt%Y2O3过渡层.SEM分析结果表明,获得的陶瓷涂层厚度大于30μm,无裂纹.XRD分析结果表明,该陶瓷涂层主要由t-Zr0.92Y0.08O1.96和α-Al2O3以及少量t-ZrO2和γ-Al2O3相组成.900℃高温氧化实验结果表明,Al2O3-ZrO2-Y2O3复合涂层能够有效提高Fe-18Cr-8Ni基体的抗高温氧化和抗剥落性能.     

微弧氧化α-Al2O3陶瓷膜生长过程分析

在交流条件下利用微等离子体氧化技术合成了氧化铝陶瓷涂层。XRD分析结果显示，涂层α-Al2O3相与y-Al2O3相的含量随反应时间而变化。氧化2．5h后可以得到由单一的α-Al2O3相组成的涂层。陶瓷涂层厚度的生长速率大约为0，7μm／min；在135min之后，涂层的厚度基本小变。氧化最初的15min之内，涂层的表而密度仅为0.088mg／cm^2，然后表面密度增大。在氧化15min～60min之内，表而密度(y)与氧化时间呈直线关系。在氧化60min之后，y的增长速率逐渐减小。     

Al2 O3与ZrO2复合粉涂层的组织形貌分析

利用大气等离子喷涂技术（ASP）在20号锅炉钢（20G）基体上制备Al2O3和ZrO2复合粉热障涂层（TBC）。通过X射线衍射分析（XRD）、扫描电镜（SEM）等观察分析了复合粉涂层表面形貌，分析了表面微裂纹和孔隙的形成过程。结果表明，涂层表面主要由α-Al2O3和t-ZrO2高温稳定相组成。复合粉涂层面层组织致密，Al2O3和ZrO2颗粒互熔在一起，从而提高了涂层的结合强度和致密度。     

激光熔覆纳米Al2O3等离子喷涂陶瓷涂层

采用X射线衍射仪、扫描电镜和显微硬度计研究了45#钢表面激光熔覆纳米Al2O3改性Al2O3 13%TiO2(质量分数)陶瓷涂层的相组成、微观结构和显微硬度,同时对涂层的磨损特性进行了考察.结果表明,激光重熔区亚稳相γ-Al2O3转变成稳定相α-Al2O3,熔覆层由粗颗粒α-Al2O3和TiO2以及纳米α-Al2O颗粒组成,在激光的作用下,等离子喷涂层的片层状结构得以消除; 纳米Al2O3颗粒仍然保持在纳米尺度,填充在涂层的大颗粒之间,使涂层致密化程度得以提高,因此纳米Al2O3改性涂层的显微硬度较高,且其耐磨性能明显优于等离子喷涂层.     

2A12航空铝合金微弧氧化陶瓷层生长过程

研究2A12铝合金微弧氧化陶瓷层的生长规律,分析不同氧化时间陶瓷层的表面和截面形貌、成分和相组成。研究表明,陶瓷层总厚度接近于线性增长,向外生长速度比向基体内生长的速率稍大,而致密层占总膜层的比例先快速增加,其后略微下降。SEM结果显示,陶瓷层表面有大量呈火山口状的等离子放电痕迹,随氧化时间延长,厚度在整个表面上趋于相等,界面处氧化膜变得比较平坦。陶瓷层主要由α-Al2O3和γ-Al2O3相组成,随着氧化时间的延长,γ-Al2O3相在陶瓷层中的含量先增加后减小,而α-Al2O3相的含量随氧化时间的延长逐渐提高。     

电弧离子镀NiAlHf涂层的抗高温氧化性能

目的通过电弧离子镀技术,获得抗氧化性能优良的NiAl涂层。方法采用电弧离子镀技术,在弧流为110 A,偏压为-50 V的参数下沉积NiAlHf涂层。通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对涂层的物相结构和形貌进行分析,通过能谱仪(EDS)分析涂层的成分。采用恒温氧化增重实验对涂层的氧化动力学进行分析。结果由电弧离子镀技术制备的NiAl涂层致密均匀,无大颗粒、孔洞等缺陷。涂层主要由β-NiAl相组成,活性元素Hf固溶在主相中。NiAlHf涂层表现出良好的抗高温氧化性能,动力学曲线符合抛物线规律,在1150℃下恒温氧化200h的平均氧化速率为0.0841g/(m^2×h),远优于传统MCrAlY涂层体系。NiAlHf涂层在氧化初期形成保护性的α-Al2O3氧化皮以及少量亚稳态的θ-Al2O3,随后θ-Al2O3逐渐转变为稳态的α-Al2O3。Hf在涂层表面富集从而形成HfO2,对氧化皮形成了钉扎作用,增强了氧化皮的粘附性,提高了涂层的抗氧化性能。随着氧化的进行,涂层中的β-NiAl相逐渐转变为γ'-Ni3Al相。结论 NiAlHf涂层在1150℃下仍具备优良的抗高温氧化性能,对下一代耐更高温度涂层开发,电弧离子镀NiAl涂层的技术推广及工业化应用有一定的指导作用。     

溶胶-凝胶法制备的Al2O3涂层及其对γ-TiAl合金的高温氧化防护

以异丙醇铝(Al(OC3H7)3)为原料,采用溶胶-凝胶法在γ-TiAl基合金表面制备Al2O3涂层.以空白样品做对照,研究涂层的作用机制以及涂层对γ-TiAl基合金1 000 ℃高温氧化行为的影响.结果表明:采用浸涂工艺制备的涂层表面均匀、无裂纹,主要由γ- Al2O3相组成,厚度约为0.8 μm;等温氧化110 h后,空白试样和Al2O3涂层试样的氧化抛物线速率常数分别为4.85×10-12 和 3.31×10-13 g2/(cm4-s),涂层明显提高合金的抗氧化能力及抗循环氧化能力;空白样品上形成的氧化膜出现分层现象,而在涂层样品的Al2O3涂层中存在金红石型TiO2和α-Al2O3混合物.     

低压等离子喷涂NiCoCrAIYTa涂层的氧化动力学

采用低压等离子喷涂技术在镍基单晶高温合金上制备NiCoCrAIYTa涂层,研究涂层在900、1 000和1100℃下恒温氧化200 h的氧化动力学规律.通过表面XRD和SEM分析,初步探讨了氧化动力学规律与氧化产物的关系.结果表明:900℃时NiCoCrAIYTa涂层的氧化曲线符合对数规律,氧化产物主要为θ-Al2O3相;1 000℃时NiCoCrAIYTa涂层的氧化曲线符合抛物线规律,氧化产物主要是θ-Al23和а-Al2O3相的混合物;1 100℃时NiCoCrAlYTa涂层的氧化符合立方规律,氧化产物主要是а-Al2O3相.根据实验结果经计算得到NiCoCrAIYTa涂层氧化过程中θ-Al2O3的形成激活能为15I.78 kJ/mol,а-Al2O3的形成激活能为270.25 kJ/mol.     

Pd-Ni-Al涂层的高温短期氧化行为

在M38镍基高温合金上电镀Pd-20 mass%Ni合金，采用低压固体粉末包埋渗铝方法制备钯改性铝化物涂层，XRD分析表明，涂层主要由β-(Ni,Pd)Al相组成.利用TGA、SEM等方法，研究了涂层在800℃、900℃和1100℃的高温氧化行为表明，β-(Ni,Pd)Al涂层恒温氧化动力学遵循抛物线规律；1000℃氧化动力学则不遵循抛物线规律.在800℃和900℃下，β-(Ni,Pd)Al 涂层表面氧化产物包括α-Al2O3、θ-Al2O3和少量的γ-Al2O3；在1000℃下，涂层表面存在α-Al2O3和θ-Al2O3两种氧化物；在1100℃下，涂层表面氧化产物主要是α-Al2O3.此外，在各温度下涂层表面的氧化产物中都含有少量的TiO2，随着温度升高，其含量增加.