感应等离子体球化法制备球形金属粉体材料的研究进展

原料粉体的质量已经成为制约金属3D打印发展的瓶颈因素。感应等离子体球化法制备所得的金属粉体材料具有球化率高、球形度高、杂质含量低和粒径可控等优点,是当前最有希望实现3D打印用高性能球形金属粉体大规模工业化生产的技术。本文阐述了感应等离子球化技术的工作原理、发展历程和技术特点,着重介绍了利用该技术制备钨、钼、钛等金属球形粉体的研究现状,在此基础上探讨了感应等离子球化技术函待解决的难点问题以及未来的发展趋势。     

氧空位对La_(0.9)Sr_(0.1)TiO_(3+δ)层状钙钛矿陶瓷微观结构的调控作用EI北大核心CSCD

采用高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)与球差校正电镜高角环形暗场(HAADF)像研究了层状钙钛矿La_(0.9)Sr_(0.1)TiO_(3+δ)(LST)的显微结构,揭示了该材料体系中存在的氧空位缺陷对晶格结构的作用机制.结果表明:材料晶格结构受缺氧环境的影响会引起LST晶胞a,b轴长度的缩短与c轴的相对伸长,在整体上表现为晶胞的体积收缩.基于高分辨显微像与Z衬度原子像的分析,能够识别由氧空位引发的部分原子面重排以及由连续晶格畸变所导致的位错现象.氧空位缺陷的有效调控将对优化材料微观结构,进一步制备高反射率钙钛矿材料具有重要意义.     

高熵稀土铝酸盐双陶瓷涂层的制备及热防护性能研究

随着航空航天技术的发展, 热防护涂层服役温度逐渐提高, 亟需寻找新一代涂层材料。 本研究通过固相烧 结法制备高熵稀土铝酸盐 (Y0.2Yb0.2Lu0.2Eu0.2Er0.2)3Al5O12(HE-RE3Al5O12) 陶瓷粉体, 采用大气等离子喷涂技术在高 温合金基体上实现 HE-RE3Al5O12/YSZ 和 HE-RE3Al5O12/Al2O3 双陶瓷涂层有效沉积。 分析了双陶瓷涂层的相结构 及微观组织演变规律, 并开展了其在高温氧乙炔焰流热冲击循环作用下的热防护性能研究。 结果表明, 氧乙炔火 焰加热涂层表面温度至 1400 ℃, 并在目标温度下停留 200 s 时, HE-RE3Al5O12/YSZ 和 HE-RE3Al5O12/Al2O3 涂层 样品（HE-RE3Al5O12 涂层厚度为 200 μm） 能够分别实现有效温降约为 665 ℃和 545 ℃。 HE-RE3Al5O12/YSZ 双陶 瓷涂层在 1400 ℃ -200 s 热循环下的寿命为 20 次左右, 且该涂层的抗热震性能明显优于 HE-RE3Al5O12/Al2O3 涂层。 基于高熵涂层的热防护行为演变特征, 推测在高温焰流循环作用过程中涂层内部所产生的热失配应力是引起双陶 瓷涂层失效的主要原因。 本研究工作基于新型双陶瓷涂层结构设计, 有效扩展了高熵稀土铝酸盐涂层材料在高温 热防护领域中的应用前景。     

高熵硼化物陶瓷的研究进展

高熵硼化物陶瓷作为高熵陶瓷的一类,因其优异的力学性能和高温稳定性,受到越来越广泛的关注和研究。然而目前还没有针对高熵硼化物陶瓷研究的综述,因此,从高熵硼化物陶瓷的定义出发,概述了第一性原理计算在高熵硼化物研究中,对高熵硼化物材料合成预测以及对性能预测和理解方面的应用,综合评价了各种高熵硼化物陶瓷粉体及块体制备方法的优势和不足,并以力学性能为主,分析了高熵硼化物陶瓷的各类物化性能及其影响因素和机理,最后对理论计算,制备研究和性能探索等方面存在的不足进行总结,同时对未来可能的研究方向进行了分析和展望。     

金属基体表面超疏水涂层材料的制备及应用 研究进展

金属材料因具有优异的综合力学性能,广泛应用于国防军工、工业装备制造等领域中。由于应用环境复杂多变,金属基体材料很容易受到外界环境的影响而发生表面腐蚀和结冰等问题,从而导致关键装备的功能显著下降甚至失效。为解决上述问题,国内外科研人员研发了在金属基体表面沉积超疏水涂层。由于超疏水涂层材料表面通常具有水接触角超过150°和滚动角低于10°的特殊润湿表面特性,要达到超疏水性能,一般需要具备微纳米粗糙结构和低表面能物质修饰两个条件。首先,介绍了制备超疏水涂层材料的常用方法,包括喷涂法、刻蚀法、模板法、沉积法等,并对主要优缺点进行了探讨。然后,在不同制备方法的基础上,进一步探讨了超疏水涂层在防结冰、防腐蚀、减阻、自清洁等领域中有效应用。最后,总结了近年来超疏水涂层材料技术的研究进展,并对未来超疏水涂层材料的研发方向进行了展望。这些研究成果为金属材料在复杂多变的应用环境中提供了更可靠的保护措施,有望提升关键装备的性能和寿命。     

感应等离子体球化热喷涂粉体材料研究进展

介绍了传统非等离子体法制备球形粉体方法--雾化法和喷雾造粒法,分析了其在热喷涂球形粉体制备过程中存在的优势和局限性。综述了等离子球化技术在热喷涂粉体材料领域中的应用现状,并深入讨论了感应等离子体球化过程中不同的工艺条件对粉体球化率和形貌的影响:原料粉体状态决定了球化后粉体的平均粒径,降低粉体原始粒径可以提高熔融程度,粒径分布较窄的原始粉体有利于得到高球形度粉体;适当增大输入功率和工作气体流量,可降低细小颗粒的粘附现象;工作气体的种类会影响等离子焰炬的热焓值;送粉速率需要结合粉体性质择优选取。这些关键影响因素对热喷涂粉体性能的调控机制,以及深入认识等离子体作用条件下的热喷涂粉体球化机理,提供了有力的理论支撑。总结和展望了感应等离子球化技术在热喷涂陶瓷粉体材料制备中存在的问题和发展方向,感应等离子体球化技术作为制备高纯度、无污染热喷涂球形粉体材料的一种新技术,具有广阔的应用前景。     

等离子喷涂制备靶材的研究进展

靶材是磁控溅射沉积薄膜的原材料,其生产朝着尺寸大型化、高纯度和高利用率等方向发展,目前靶材的主要制备方法从工艺和经济效益上难以满足其生产要求, 等离子喷涂制备靶材是解决上述问题的有效方法之一。通过分析靶材对镀膜性能的影响,总结了靶材制备的技术要求,如纯度、致密度、晶粒尺寸及一致性等。介绍了制备靶材常用的熔融铸造法、粉末冶金法和等离子喷涂法的优点和缺点。熔融铸造法可制备高纯度金属靶材,但是靶材晶粒易粗大;粉末冶金法可制备难熔金属及陶瓷靶材,但是靶材的致密度较低,制作工艺繁琐。这2种方法都难以制作大尺寸靶材。针对等离子喷涂技术在制造靶材方面易于实现大尺寸及管状靶材的制备,并且具有生产工序简单、成本低和可实现废靶修复再利用等特点,重点综述了等离子喷涂制备金属靶材、陶瓷靶材、合金靶材和修复残靶等方面的研究现状。分析认为,喷涂参数、喷涂环境、原料状态、掺杂元素和喷涂后处理等因素是影响靶材性能的关键。通过合理选择喷涂工艺参数,能够实现粉末持续保持熔融状态和充足动量,涂层应力充分释放,以及形成良好的微观组织等方面的协同效果,进一步提升喷涂靶材的纯度和致密度等方面的性能。最后针对等离子喷涂制备靶材的特点,对未来的研究方向进行了展望。