液相等离子喷涂制备Au-WO3复合涂层及其气敏机理

目的提高WO_3基涂层的气敏性能。方法以WCl_6为前驱体原料,加入一定量的纳米Au颗粒制成稳定的喷涂浆料,采用液相等离子体喷涂技术制备出Au掺杂的WO_3基复合涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)及其附带的能谱仪、X射线衍射仪(XRD)等对Au-WO_3复合涂层的微观结构进行表征。通过自主搭建的气敏性能测试系统对所制备Au-WO_3复合涂层的气敏性能进行测试,并探讨了涂层的气敏机理。结果前驱体液滴在等离子体热源作用下发生溶剂蒸发、WO_3形核、结晶和长大等一系列反应,随后形成的WO_3固体粒子发生熔化或半熔化,并加速撞击到基体表面形成涂层。在同等条件下,喷涂距离对WO_3气敏涂层的结晶度和形貌有很大影响,适宜的喷涂距离(170 mm)下获得的涂层结晶完整且晶粒细小(20～50 nm),有利于涂层气敏性能的发挥。Au-WO_3复合涂层的气敏性能均显著优于纯WO_3涂层。结论复合涂层气敏性能的改善归因于涂层中Au和WO_3界面处所形成的肖特基结使复合涂层的导电性降低,接触势垒高度增加,初始电阻值变大。     

温度和厚度对纳米金刚石涂层残余应力的影响

目的通过改善液相等离子喷涂制备纳米金刚石涂层的工艺参数,提高纳米金刚石涂层的显微硬度与结合强度。方法利用Ansys有限元软件对纳米金刚石涂层中的残余应力进行数值模拟。建立纳米金刚石涂层的有限元分析模型与热传导方程,探讨了涂层的厚度与降温速度对纳米金刚石涂层残余应力的影响。通过扫描电子显微镜对制备的纳米金刚石涂层表面进行分析,并且利用显微硬度计和表面划痕仪测定纳米金刚石涂层的显微硬度和结合强度。结果纳米金刚石涂层的主应力为拉应力,涂层的最大主应力随着厚度的增大而具有先增大、后减小、再增加的特点。随着涂层厚度的增加,涂层的最大剪应力由涂层表面转移到涂层界面,其值先减少,后保持稳定。涂层整体、涂层界面和涂层表面的最大主应力与最大剪应力,随涂层温度的升高而呈线性递减的趋势。纳米金刚石涂层的主应力集中在涂层的四周,而涂层的剪应力分布在涂层表面。纳米金刚石涂层表面较光滑,由大量纳米级的细小扁平颗粒紧密排布而形成。结论采用适当的工艺参数制备出厚度为0.1 mm的纳米金刚石涂层,其显微硬度和结合强度分别约为150HV和9 N。     

Fe-Cr-Mo-B-C-P非晶合金涂层的非等温晶化动力学

采用大气等离子体喷涂技术制备Fe-Cr-Mo-B-C-P非晶合金涂层，利用XRD和SEM检测喷涂态涂层样品的物相和形貌。通过差示扫描量热分析方法(DSC)，在不同升温速率下连续加热测得涂层的特征温度。分别利用Kissinger，Augis-Bennett和Ozawa方程计算相应的活化能(Ec和Ep)，并用Matusita–Sakka方程计算Avrami指数n进而分析晶化机制。结果表明：通过调控等离子体喷涂工艺参数可成功制备出铁基非晶涂层；随着升温速率的增大，Fe-Cr-Mo-B-C-P非晶合金涂层相应的特征温度也逐渐上升，在晶化过程中存在显著的动力学效应。