等离子喷涂纳米Al2O3-13TiO2陶瓷涂层研究

以常规和纳米团聚体Al2O3-13TiO2(ω/%,下同)复合陶瓷粉末为原料,采用等离子喷涂工艺在TiAl合金表面制备常规和纳米结构陶瓷涂层.用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)仪分析粉末和涂层形貌、微观结构及相组成,同时对纳米结构涂层的微观组织形成机制进行了讨论.结果表明:常规复合陶瓷涂层呈典型的等离子喷涂层状堆积特征;纳米结构复合陶瓷涂层由部分熔化区以及与常规等离子喷涂类似的片层状完全熔化区组成.根据组织结构的不同,部分熔化区又分为亚微米A12O3粒子镶嵌在TiO2基质相的三维网状或骨骼状结构的液相烧结区和经过一定长大但仍保持在纳米尺度的残留纳米粒子的固相烧结区,不同的部分熔化组织源于复合陶瓷粉末中A12O3与TiO2之间的熔点差异.由于等离子喷涂过程中涂层沉积时的快速凝固作用,不管是常规还是纳米涂层都以亚稳相γ-A12O3为主.     

等离子喷涂纳米复合陶瓷涂层的组织结构及其形成机理

以Al2O3-13%TiO2(质量分数)团聚体复合陶瓷粉末为材料,采用等离子喷涂工艺在TiAl合金表面制备纳米结构陶瓷涂层.用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析粉末和涂层形貌、微观结构及相组成,讨论涂层的微观组织形成机理.结果表明:纳米结构复合陶瓷涂层由部分熔化区以及与常规等离子喷涂类似的片层状完全熔化区组成;根据组织结构的不同,部分熔化区又分为液相烧结区(亚微米Al2O3粒子镶嵌在TiO2基质相的三维网状或骨骼状结构)和固相烧结区(经过一定程度长大但仍保持在纳米尺度的残留纳米粒子);等离子喷涂使部分α-Al2O3以及全部θ-Al2O3转变为亚稳态γ-Al2O3;纳米结构复合陶瓷涂层中的完全熔化区、液相烧结区及固相烧结区分别由等离子喷涂过程中纳米团聚体粉末中温度高于Al2O3熔点、介于TiO2熔点到Al2O3熔点之间以及低于TiO2熔点区域沉积获得,纳米结构涂层中不同部分熔化组织源于复合陶瓷粉末中Al2O3与TiO2之间的熔点差异.     

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.     

激光重熔纳米Al2O3-13%TiO2陶瓷涂层组织及性能

为了进一步提高等离子喷涂纳米Al2O3-13%TiO2(质量分数, 下同)复合陶瓷涂层的性能,在γ-TiAl基体材料表面采用激光重熔工艺对涂层进行处理,研究了激光重熔对涂层微观组织和性能的影响.用扫描电镜(SEM)和显微硬度计分析了涂层形貌、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,等离子喷涂纳米陶瓷涂层由纳米颗粒完全熔化区和部分熔化区两部分组成,仍然具有等离子喷涂态的典型层状结构.经过激光重熔后,形成了致密细小的等轴晶重熔区、烧结区和残余等离子喷涂区,由于激光快速加热和快速冷却加工特点,在重熔区仍保留了部分来源于原等离子喷涂部分熔化区的残留纳米粒子.与常规等离子喷涂陶瓷涂层相比,纳米结构涂层可在一定程度上提高其硬度和耐磨性,经过激光重熔后其硬度和耐磨性进一步提高.     

Al2O3-TiB2复合陶瓷涂层制备及耐液锌腐蚀性能

针对连续热镀锌生产线中浸锌零部件表面的腐蚀磨损问题,应用高能高速等离子喷涂设备制备了Al2O3-TiB2复合陶瓷涂层.测试了涂层的显微组织、显微硬度、结合强度及耐熔融锌液腐蚀性能.结果表明涂层显微组织中不存在相互贯通的孔隙、微裂纹和未熔化颗粒,孔隙分布均匀且孔径较小,孔隙率＜3％.涂层与基体结合状态良好,结合强度达到56 MPa.经过30天的熔融锌液浸泡,涂层表面未见有点蚀、裂纹或剥落现象.Al2O3-TiB2复合陶瓷涂层高的致密性和较好的抗热震性能对涂层力学性能和耐熔融锌液腐蚀性能提高起到了重要作用.     

等离子喷涂纳米Al2O3/TiO2陶瓷复合涂层高温氧化和热震性能研究

采用等离子喷涂设备在H13热作模具钢表面制备含有不同质量分数TiO2的Al2O3纳米陶瓷复合涂层。采用X射线衍射仪(XRD)、高温氧化试验、热震试验等手段研究等离子喷涂纳米涂层的相组成及其性能。结果表明,等离子喷涂使α-Al2O3转变为亚稳态的γ-Al2O3相,喷涂后涂层中Al2O3由α-Al2O3相和γ-Al2O3相组成,TiO2仍以金红石相存在。纳米AT20涂层比其他涂层具有更好的抗氧化性能;与其他涂层相比,纳米AT13涂层具有最佳的抗热震性能。     

特征喷涂参数对等离子喷涂纳米 Al2 O3 -13%TiO2涂层微观结构及耐磨性能的影响

目的研究等离子喷涂纳米Al2O3-13%TiO2的特征喷涂参数(CPSP)对涂层微观结构及耐磨性能的影响,探索更合理的等离子喷涂工艺参数。方法采用等离子喷涂,在Q235钢表面制备过渡层为NiCrAl、陶瓷层为纳米Al2O3-13%TiO2的涂层系统。对涂层试样进行高温和常温磨损性能测试,并对比分析喷涂粉末、涂层的微观结构和相组成。结果纳米涂层为微观双模结构,由部分熔化区和完全熔化区组成,存在裂纹、孔隙等缺陷,其主要物相为α-Al2O3,γ-Al2O3和rutile-TiO2。纳米涂层磨损失效的主要原因是内部板条的分层剥落和涂层表面材料的塑性变形切削。结论随着CPSP的增大,纳米涂层的耐磨性能增强,且高温磨损性能较室温磨损性能为差。纳米Al2O3-13%TiO2涂层微观结构中部分熔化区结构和纳米晶粒的存在显著提高了涂层的耐磨性。     

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。     

Al2O3–TiB2复合陶瓷涂层制备及耐液锌腐蚀性能

针对连续热镀锌生产线中浸锌零部件表面的腐蚀磨损问题,应用高能高速等离子喷涂设备制备了Al2O3-TiB2复合陶瓷涂层。测试了涂层的显微组织、显微硬度、结合强度及耐熔融锌液腐蚀性能。结果表明涂层显微组织中不存在相互贯通的孔隙、微裂纹和未熔化颗粒,孔隙分布均匀且孔径较小,孔隙率<3%。涂层与基体结合状态良好,结合强度达到56 MPa。经过30天的熔融锌液浸泡,涂层表面未见有点蚀、裂纹或剥落现象。Al2O3-TiB2复合陶瓷涂层高的致密性和较好的抗热震性能对涂层力学性能和耐熔融锌液腐蚀性能提高起到了重要作用。     

TiAl合金表面激光重熔纳米陶瓷涂层

采用等离子喷涂和激光重熔复合工艺在TiA l合金表面制备了纳米A l2O3-13wt%TiO2复合陶瓷涂层。为了使重熔后的陶瓷涂层保留一定的纳米结构组织,采用相对较低的激光功率和能量密度进行重熔。用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析了涂层形貌、微观结构和相组成。结果表明,等离子喷涂纳米陶瓷涂层由纳米颗粒完全熔化区和部分熔化区两部分组成,具有等离子喷涂态的典型层状结构;由于受到激光功率、能量密度、陶瓷材料热物性参数和涂层厚度等因素的综合影响,重熔后陶瓷涂层出现了明显的分层结构特征;依据组织形态的不同,可将其大致分为:重熔区、烧结区和残余等离子喷涂区。重熔区由致密细小的等轴晶组成,并且保留了部分来源于原等离子喷涂部分熔化区的残留纳米粒子。由于等离子喷涂过程中涂层沉积时的快速凝固作用,涂层以亚稳相-γA l2O3为主,经过激光重熔处理后,-γA l2O3又重新转变为稳定相-αA l2O3。     

Influence of TiO2 Nano Particles on the Resistance to Corrosion and Mechanism of Cr2O3

Cr2O3-based ceramic composite coatings with a NiCr intermediate layer adding nano TiO2 particles were synthesized by Air plasma spraying(APS)followed further seal treatment.The coating samples were characterized by X-ray diffractions(XRD),scanning electron microscope(SEM).The corrosion behavior of coating was measured by weight loss in three solutions(HCl,NaOH,and NaCl).The relationships between the microstructure,corrosion behavior,and the content of TiO2 in coatings were investigated.When the content of TiO2 was relative high,the coating was composed of(Cr0.88Ti0.12)2O3 and Cr2O3 phase.Before sealing,the coating weight decreased all long in three kinds of solutions.However,after sealing treatment the coating weight decreased early but increased later,changed periodically as so.Polarization curve and electrochemical impedance spectroscopy(EIS) were performed to study the corrosion mechanism.The results showed that like organic coating,the corrosion of ceramic coating included three stages,in which the weight of samples decreased or increased corresponding to different physical and physical or chemical processes.The salt spray test showed the Cr2O3-based ceramic composite coating had an excellent decay resistance in marine environment.     

Ni对Cr2O3涂层孔隙率及耐蚀性的影响

分别以纯Cr2O3陶瓷粉末、Ni粉和Cr2O3粉的混合粉末作为喷涂粉末,采用等离子喷涂技术在45钢表面喷涂Cr2O3涂层和Ni-Cr2O3涂层.通过X射线衍射、金相显微分析、扫描电镜分析、EDS成分分析、盐雾试验、电化学试验等方法,研究了Ni-Cr2O3和Cr2O3涂层的相组成、组织形貌、孔隙率以及耐蚀性.结果表明:由...     

Properties of Fe-based Amorphous Alloy Coatings with Al2O3-13% TiO2 Deposited by Plasma Spraying

采用大气等离子喷涂技术成功在Fe普碳钢基材上制备了含有不同质量分数Al2O3-13%Ti O2颗粒的Fe基非晶复合涂层,其中Fe基非晶相成分为Fe71Cr5B4Si4Ni3Mo3W10(wt%),并对涂层的微观结构、显微硬度和耐蚀性能进行了研究。在Fe基非晶相与Al2O3-13%Ti O2陶瓷相界面观察到Fe、Ti、W、Al和O元素的互扩散现象,这种微区冶金结合减少了由于第二相的加入导致的涂层孔隙并增加了相间的结合强度。当加入的Al2O3-13%Ti O2质量分数≥16 wt%时,涂层的显微硬度升高≥20%;复合非晶涂层在10 wt%Na OH溶液中的耐腐蚀性能高于1Cr18Ni9Ti不锈钢。     

Al2O3-TiO2复相陶瓷涂层在动态LBE中的耐腐蚀行为

目的分析研究Al_2O_3-TiO_2复相陶瓷涂层在高温流动铅铋合金中的耐腐蚀行为。方法以纯Ti粉末、Fe Al粉末、CrFe粉末为原料制得复合粉末,在CLAM钢基材表面上采用热喷涂-激光原位合成复合工艺制备了Al_2O_3-TiO_2复相陶瓷涂层。试样在500℃,流速为0.3 m/s的液态铅铋合金中进行了时长1000 h的动态腐蚀实验,分别采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等分析测试手段对涂层试样在动态LBE中的耐腐蚀行为进行了研究表征。结果在CLAM钢基材表面制备的Al_2O_3-TiO_2复相陶瓷涂层表面形貌整体较腐蚀前仍保持完好,涂层物相成分保持稳定,截面分析显示铅铋合金在腐蚀过程在涂层中未见渗透;而没有涂层保护的CLAM钢基材在腐蚀后表面发生明显的氧化腐蚀现象,生成结构疏松的Fe3O4氧化层,铅铋合金在氧化层中有扩散分布。结论通过火焰热喷涂-激光原位合成复合工艺在CLAM钢表面制备得到的Al_2O_3-TiO_2复相陶瓷涂层在高温流动的铅铋合金腐蚀条件下组织结构稳定,具有良好的适用性,能有效地阻止高温流动铅铋合金对CLAM钢基体材料的腐蚀。     

激光熔覆Al_2O_3–13%TiO_2陶瓷涂层的界面特征(英文)

利用高频辅助激光熔覆技术在镍基合金上制备Al2O3-13%TiO2(质量分数)陶瓷涂层。采用SEM、XRD和EDS等方法分析陶瓷涂层的微观结构和陶瓷层与粘结层之间的结合界面。结果表明:陶瓷层出现了完全熔化区和液相烧结区双层结构,其中,完全熔化区颗粒充分烧结长大,而液相烧结区则出现了三维网状结构,该三维网状结构由熔化的TiO2相包裹Al2O3颗粒形成。通过激光熔覆作用下的粉末熔化和扁平化行为解释双层结构形成机理。同时,在陶瓷层与粘结层的结合界面上发现具有尖晶石结构的NiAl2O4和针状结构的Cr2O3,证明在激光熔覆过程中发生的化学反应可以有效增加陶瓷层与粘结层的结合强度。     

汽车活塞环表面Ni60A-Cr2O3复合涂层的制备与性能

采用超声速等离子喷涂法在汽车活塞环用45钢表面制备了Ni60A-Cr2O3复合涂层,通过X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),摩擦磨损试验,电化学试验和浸泡腐蚀试验研究了Cr2O3含量对Ni60A-Cr2O3复合涂层物相组成、显微组织、耐磨性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明:Ni60A-Cr2O3复合涂层中除有增强相Cr2O3外,还含有FeNi3、Fe(C,B)6和Cr23C6等含Cr析出相;随着复合涂层中Cr2O3含量的增加,复合涂层的磨损量呈现先减小而后增加的趋势,在Cr2O3质量分数为35%时磨损量最小,Ni60A-Cr2O3复合涂层中适宜的Cr2O3添加量为35%;Ni60A涂层和35%Cr2O3+65%Ni60A复合涂层的磨损机制分别为黏着磨损和磨粒磨损;极化曲线测试结果和浸泡腐蚀试验结果都表明,在1.5mol/L H2SO4和3.5%NaCl溶液中,35%Cr2O3+65%Ni60A复合涂层的耐腐蚀性能都要优于Ni60A涂层的。     

Microstructure and oxidation resistance of reactive plasma clad Cr7C3 /γ-Fe ceramic composite coating

A new type oxidation resistance in situ Cr7C3/γ-Fe ceramic composite coating was fabricated on hardened and tempered grade C steel by reactive plasma clad with Fe-Cr-C alloy powders. The oxidation resistance of the ceramic composite coating was investigated under the test condition of 900℃ and 50 hours. The results indicate that the coating has a rapidly solidified microstructure consisting of blocky primary Cr7C3 and the inter-blocky Cr7C3/γ-Fe eutectics and is metallurgically bonded to the hardened and tempered grade C steel substrate. The high temperature oxidation resistance of the coating is up to 1.9 times higher than that of grade C steel. The oxidation kinetics curve of the coating is conforming to the parabolic-rate law equation. The excellent oxidation resistance of the coating is mainly attributed to the continuous oxide films which consist of Cr2O3 and Fe2O3. The continuous oxide films can prevent the inner part of the coating from being further oxidized.     

镁合金AZ91HP表面激光重熔Al2O3涂层的组织及性能

采用等离子喷涂和激光重熔复合工艺在AZ91HP镁合金表面制备了Al2O3陶瓷涂层.结果表明,由于受激光作用区温度场分布、陶瓷材料热物性参数和涂层厚度等因素的综合影响,激光重熔Al2O3涂层呈现出明显的分层结构特征.依据组织结构不同,可将其分为:由α-Al2O3柱状晶构成的表面熔凝区、具有团絮状形貌特征的烧结区以及保持原喷涂态结构特征的残留等离子喷涂层.由于激光重熔陶瓷涂层表面单相α-Al2O3柱状晶的形成,使其硬度及耐磨、耐蚀性均明显优于等离子喷涂Al2O3涂层和原始镁合金.     

TiAl合金表面等离子喷涂MCrAlY涂层热腐蚀行为研究

研究TiAl合金表面等离子喷涂NiCoCrAl-Y2O3涂层在850 ℃下对75%Na2SO4+25%NaCl熔盐的热腐蚀行为,及对TiAl金属间化合物抗高温热腐蚀性能的影响。研究表明,在850 ℃,等离子喷涂NiCoCrAl-Y2O3涂层由于生成Cr2O3,NiO和NiCr2O4等各种氧化物组成的氧化层,显著提高了TiAl基体的抗热腐蚀性能。在热腐蚀过程中,S元素以Ni元素为载体,逐步渗入涂层中,生成过渡产物Ni3S2。随着O分压的升高,反应进入了氧化阶段,生成Cr2O3、NiO等氧化物,随着两种物质含量的增加,最后发生固相反应,生成尖晶石结构的NiCr2O4化合物。过渡产物Ni3S2与腐蚀介质中的Cl-离子形成微电池,可以加快热腐蚀反应速度