凝胶离心成型制备316L-TiC复合材料

将凝胶离心成型工艺应用于316L-TiC复合粉末的坯体成型,研究了固含量对316L-TiC复合粉末浆料流变性的影响以及引发剂的加入量对粉末浆料固化时间的影响,分析了凝胶离心成型工艺中离心转速与316L-TiC坯体的密度和强度的关系。结果表明:以油酸作分散剂,制备稳定且流动性好的浆料的最佳固含量为55%(体积分数);引发剂的加入量为0.7%(占预混液的质量分数),采用自行设计的离心成型机,选择最佳转速3000rpm,制备出的坯体密度高、无残留气孔,相对密度64.3%,强度26.3MPa。坯体经真空脱胶烧结1380℃保温1h制备出316L-TiC合金管,烧结体收缩均匀无变形,TiC颗粒呈均匀分布。     

Co-Cr3C2-WC/Al2O3太阳能选择性吸收涂层制备与性能研究

目的研究不同比例的Co-Cr_3C_2-WC吸收层的光谱发射与吸收性能,并在吸收层表面制备Al_2O_3减反膜,进而得到一种新型中高温金属-陶瓷型太阳能选择性吸收涂层。方法采用超音速火焰喷涂法(HVOF)在不锈钢基底制备Co-Cr_3C_2-WC吸收层,并对其成分比例进行优化,再通过溶胶-凝胶法(Sol-Gel)在吸收层表面制备Al_2O_3减反膜。通过X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)等,对涂层的物相、元素价态、微观形貌进行表征分析。采用表面粗糙度仪测量涂层的表面均方根粗糙度。利用傅里叶红外光谱仪和紫外可见分光光度计分别测量涂层在远红外波段和紫外可见近红外波段的光谱反射率。结果90Co-5Cr_3C_2-5WC(wt.%)吸收层具有最高的品质因子(吸收率/发射率α次/ε=0.805/0.308),且表面增加Al_2O_3减反膜后的涂层吸收率增加至0.903,发射率降低至0.278。涂层表面均匀致密,表面粗糙度Ra降低到1.109μm。在750℃大气环境下热处理100 h后,涂层吸收率增大到0.910,发射率为0.315,选择吸收性能稳定。结论 90Co-5Cr_3C_2-5WC吸收层在保持较高的吸收性能下,有效地改善了热喷涂涂层的表面状态,降低了吸收层的发射率。Al_2O_3减反膜通过增大短波段光的透过作用以及封孔作用,进一步增大了复合涂层的吸收率,提高了涂层的选择吸收性能和高温服役性能。有望作为中高温太阳能集热系统中的选择吸收涂层材料。     

Mo2FeB2基新型硬质合金的制备

本文采用真空反应烧结法原位合成制备了Mo2FeB2基新型硬质合金,研究了Mo2FeB2基新型硬质合金及烧结温度和保温时间对合金组织和性能的影响.利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对试样的组织和物相进行了分析,测定了试样的密度、抗弯强度(TRS)和硬度(HRA).实验结果表明,提高烧结温度或延长保温时间都会导致合金中的Mo2FeB2颗粒形貌从近球形向长条形转变,导致抗弯强度降低.本实验烧结温度为1 270℃,保温0 min时获得的硬质合金的组织和性能最佳,其抗弯强度为1 780 MPa,硬度为86HRA.     

Ti诱导反应熔体无压浸渗法制备Fe-Al2O3-TiC复合材料

研究了一种Ti诱导反应熔体无压浸渗制备复合材料的方法:通过凝胶注模成形工艺,以蔗糖为造孔剂制备了Ti-Al2O3多孔陶瓷骨架预制体,真空状态下,在1370℃以Fe-2Cr-3C合金熔体无压浸渗该预制体,经过原位反应制备了Fe-Al2O3-TiC复合材料。并利用SEM、X射线衍射对复合材料的组织结构,元素组成和相组成进行了测试和分析。结果表明:在浸渗过程中骨架中的Ti元素的溶解析出和与C元素的原位反应促进了浸渗过程的进行,在1 370℃保温1.5h,金属液即渗透整个多孔骨架,并且在浸渗过程中仍然维持着骨架的形状。摩擦磨损试验表明,该材料具有优良的抗磨粒磨损性能,其耐磨性优于工业用耐磨铸铁。     

等离子喷涂Al2O3/TiO2复合粉末的Sol-Gel法制备

传统热喷涂粉末由小颗粒粉体混合团聚制得,流动性差、致密度低,制得的涂层均匀性差、性能不稳定。以有机金属盐为原料,采用溶胶-凝胶法及喷雾干燥法制备出氧化钛质量分数为13%的氧化铝-氧化钛(AT-13)复合前驱体粉末。采用TG-DSC、XRD、FESEM、霍尔流量计研究了粉体反应机理、物相组成、微观结构及流动性能,同时利用维氏硬度计、FESEM-EDS对制得的涂层性能进行了分析比较。结果表明,凝胶经喷雾干燥工艺后可获得球形Ti(OH)4/Al OOH复合粉体,直径约为40μm;与传统团聚粉体相比,前驱体粉末流动性更为优异,为43 s/50 g;由该粉末制得的涂层表面光滑、元素分布均匀、力学性能稳定、耐磨损性能优良,平均显微硬度达873.8 HV0.3,磨损量较团聚粉末涂层减少三分之一。     

低红外发射率陶瓷层/金属层/陶瓷层复合薄膜高温性能研究

目的研究热处理工艺对陶瓷层/金属层/陶瓷层复合薄膜低红外发射性能的影响,并分析复合薄膜的有效工作温度。方法采用多弧离子镀方法在Ni基K424合金基底上制备了AlCrN/Cr/AlCrN和AlCrSiN/Cr/AlCrSiN两种复合薄膜,分别在700~800℃和800~900℃大气环境下对样品进行了热处理。利用X射线衍射仪、场发射高分辨率透射电子显微镜、X射线光电子能谱仪、电子探针显微分析仪、辉光放电质谱仪和傅里叶变换红外光谱仪,对样品的微观结构、化学组成和表面辐射特性进行了分析。通过建模计算了两种样品在不同温度下的氧化活化能和扩散系数,对比了其抗氧化性能和抗扩散性能。结果样品中的陶瓷层呈纳米晶-非晶结构特征,AlCrN和AlCrSiN陶瓷层中的纳米晶分别为hcp-Cr2N和hcp-AlN。非晶AlCrN介质会在750℃结晶形成面心立方相的Cr(Al)N,加入Si元素可以将其结晶温度提高至850℃。在氧化初期,由于纳米晶的不同,AlCrN和AlCrSiN陶瓷层的表面分别形成富Cr和富Al的氧化层,而由于fcc-Cr(Al)N的形成,以及氧化铬和氧化铝之间极高的溶解度,最终样品表面会形成铝、铬混合的氧化层。当非晶AlCrN介质结晶后,O元素通过晶界深入样品内部导致样品的红外发射率急剧增大,使其低发射特性失效。同时,结晶后的复合薄膜中陶瓷层的氧化活化能降低,Ni元素的扩散系数增大。结论纳米晶-非晶结构的陶瓷层具有更优异的抗氧化性能和抗扩散性能,加入Si元素可以提高样品的抗氧化性能,AlCrSiN/Cr/AlCrSiN复合薄膜可应用于850℃以下的低红外发射率应用。     

感应熔覆Mo2FeB2/Fe耐磨涂层的组织与性能研究

本文采用真空反应烧结合成出Mo2FeB2硬质颗粒,并采用感应熔覆技术在钢基体表面成功制备出以Mo2FeB2为强化相的硬质涂层,并对其组织结构、界面相容性和耐磨性进行了研究。结果表明,在1 350℃真空烧结30min所制得Mo2FeB2硬质相颗粒分布均匀致密且硬度高;感应熔覆Mo2FeB2/Fe涂层的硬质相最佳含量为50%质量分数,涂层组织分布均匀孔洞较少,硬度高达65.5HRC,涂层与基体结合良好。磨损试验表明,Mo2FeB2强化层具有比YG8硬质合金更好的耐磨性。     

凝胶离心成形制备YG10硬质合金管

将凝胶离心成形工艺应用于YG10复合粉末的坯体成形,研究了固含量对YG10复合粉末浆料的流变性的影响,分析了凝胶离心成形过程中引发剂量和压力对聚合速率的影响,并研究了离心转速对坯体和烧结体性能的影响。结果表明:以油酸作分散剂,制备稳定且流动性好的浆料最佳固含量为50%(体积分数),引发剂的加入量为5mmol/L(相对于预混液的体积),凝胶离心成形过程中压力能够加速浆料的固化,采用自行设计的离心成型机,选择最佳转速4 000r/min,制备出的坯体密度高、无残留气孔,相对密度57%,强度28.3MPa。坯体经真空脱胶烧结1 420℃保温1h制备出YG10硬质合金管,烧结体收缩均匀无变形,组织结构完整无偏析。     

Ti诱导反应熔体无压浸渗法制备(W,Ti)C/Fe复合材料

研究了一种Ti诱导反应熔体无压浸渗制备复合材料的方法: 通过凝胶注模成型工艺, 以蔗糖为造孔剂制备了多孔Ti-WC陶瓷骨架预制体, 真空状态下, 在1370℃以Fe-Cr-C合金熔体无压浸渗该预制体, 经过原位反应制备了(W,Ti)C/Fe复合材料。利用SEM-EDS、 XRD对复合材料的组织结构、 元素组成及相组成进行了测试和分析。采用旋转圆盘式摩擦试验机以SiC砂浆为磨料研究了(W,Ti)C/Fe复合材料的耐磨性。结果表明: 在浸渗过程中骨架中的Ti元素的溶解析出与C元素的原位反应促进了浸渗过程的进行, 在1370℃保温1 h, 金属液即渗透整个多孔骨架, 并且在浸渗过程中仍然维持着骨架的形状, 浸渗过程中Ti-C-WC原位反应生成具有芯-壳结构的中间富Ti、 边缘富W的(W,Ti)C增强相。摩擦磨损实验结果表明, (W,Ti)C/Fe复合材料具有优异的抗磨粒磨损性能, 其耐磨性优于工业用耐磨铸铁。     

TC4表面激光熔覆AlCoCrFeNiTi0.5高熵合金层的组织与性能

采用激光熔覆技术在TC4(Ti-6Al-4V)钛合金表面制备出了AlCoCrFeNiTi_(0.5)高熵合金熔覆层。运用XRD、OM、SEM、EDS等手段分析了熔覆层的相组成、微观形貌和成分;利用显微硬度仪和多功能摩擦磨损试验机分别检测了熔覆层的硬度和耐磨性能。结果表明:当激光功率P=1500 W,光斑直径D=3 mm,扫描速度V=20 mm/s时,制备出了与基体结合良好,无明显缺陷的高熵合金层。熔覆层主要由面心立方(FCC)结构相、体心立方(BCC)结构相和少量的Laves相组成。熔覆层的平均硬度为699.7 HV0.2,约为基体硬度(298.3 HV0.2)的2.35倍。摩擦磨损试验结果表明熔覆层的耐磨性较基体提高约42倍。