超音速火焰喷涂Fe基非晶/纳米晶涂层的组织性能特征

采用超音速火焰喷涂设备制备了Fe基非晶／纳米晶涂层，采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、显微硬度计等对涂层的微观形貌、结构特征及显微硬度进行了研究。涂层由变形带状粒子、未熔颗粒及少量孔隙组成，涂层致密。由于该方法的冷却速度高，涂层中形成了非晶，后续涂层的加热使部分非晶转变为纳米晶。涂层的显微硬度平均为1084HV0.2，明显高于基体；靠近涂层的基体表面产生了加工硬化。     

喷涂工艺对Ta2O5原位复合钽基纳米晶涂层微观结构及摩擦磨损性能的影响

采用大气等离子喷涂制备了Ta₂O₅原位复合钽基纳米晶涂层,利用SEM、微束XRD、微动摩擦磨损实验机及非接触三维表面轮廓仪等技术手段并结合计算分析,考察了喷涂功率、主气(Ar)流量等对钽基涂层表面Ta₂O₅含量、晶粒尺寸、显微硬度和摩擦磨损性能等的影响规律及原因。在考察范围内,随喷涂功率增大,钽基涂层表面Ta₂O₅含量呈先减小后增大的变化,而涂层表面α-Ta的晶粒尺寸及点阵畸变则均呈先增大后减小的变化;随Ar气流量增大,涂层表面Ta₂O₅含量总体呈减小趋势,在流量为2.17×10^-3~2.33×10^-3m³/s时达到最低,α-Ta的晶粒尺寸与点阵畸变的变化呈负相关性;采用间断喷涂方法时涂层表面Ta₂O₅含量降低,α-Ta晶粒尺寸及点阵畸变均略有减小。通过对喷涂相关微观过程特点的分析,对这些规律作了阐释。涂层的显微硬度与其表面Ta₂O₅含量相关,高硬度涂层的表面Ta₂O₅含量相对较低;干摩擦条件下晶粒较大、Ta₂O₅含量较少的涂层抵御硬质陶瓷低速刻划的能力较差;边界润滑状态下硬度较高的涂层表现出更优的抗磨减摩性能;采取间断喷涂可获得摩擦学性能最佳的涂层。钽基涂层的机械性能与其微观结构特征显著相关;除显微硬度外,涂层晶粒尺寸、点阵畸变及表面Ta₂O₅含量的相对值可用作质量控制的重要指标。     

水环境中等离子喷涂纳米/微米喂料Al2O3/TiO2涂层的摩擦学行为

利用纳米结构和常规喂料用大气等离子喷涂方法制备了Al2O3/TiO2涂层,研究了水环境中两种涂层与不锈钢对磨时的摩擦磨损性能.结果表明：水环境中,两种涂层摩擦因数变化不大,但是纳米喂料涂层耐磨性能明显优于常规涂层,同时其对偶的磨损率仅为常规涂层对偶磨损率的1/3～1/5,磨损率随载荷的增加不断增加.讨论了水环境中两种涂层的磨损机制.     

Fe基非晶纳米晶涂层在油润滑条件下的耐磨损性能

采用自动化高速电弧喷涂技术在AZ91镁合金基体上制备了厚度约为300μm的Fe基非晶纳米晶涂层。研究了Fe基非晶纳米晶涂层在油润滑条件下,不同速度(180r/min、300r/min、600r/min、900r/min、1200r/min)、载荷(2.5N、5N、10N、20N、30N)对涂层的摩擦磨损行为。采用扫描电镜、能谱分析仪、X射线衍射仪和透射电镜对涂层的组织结构进行了表征,利用纳米压痕仪对涂层的力学性能进行了分析。试验结果表明:Fe基非晶纳米晶涂层组织均匀、结构致密,氧化物含量和孔隙率低,主要由非晶相和纳米晶相组成;涂层具有较高的硬度(12.03GPa)和弹性模量(197.1GPa)。在载荷为30N、速度为300r/min、磨损时间为900s条件下,其相对耐磨性是3Cr13涂层的3倍。Fe基非晶纳米晶涂层的磨损失效机制为脆性疲劳剥落。     

超音速火焰喷涂制备钼基非晶纳米晶涂层的研究

利用超音速火焰喷涂(HVOF)技术，在0Cr13Ni5Mo不锈钢基体上成功的制备出了一种Mo基非晶纳米晶复合涂层。这种涂层组织均匀致密，孔隙率小，约为3．4％，呈典型的层状分布；涂层是由非晶和纳米晶组成，在非晶基体中均匀分布了纳米晶粒。根据衍射峰的半高宽，计算出Mo基涂层中的晶粒平均尺寸为25～70nm，与通过透射电镜的观察得到晶粒大小数20～70nm相符；涂层具有较高的硬度，平均显微硬度为859．0HV50；所获得的非晶纳米晶涂层具有较高的热稳定性，在1020．1℃以下使用，不会发生晶型转变。     

晶化行为对Fe基块体非晶合金腐蚀性能的影响

采用电化学极化曲线和交流阻抗技术研究了Fe41Co7Cr15Mo14C15B6Y2非晶及其非晶/纳米晶合金在1.5 molHCl溶液中的腐蚀行为。利用XRD、DSC和SEM对非晶及其非晶/纳米晶合金的相组成、晶化过程及腐蚀形貌进行了分析。结果表明,Fe41Co7Cr15Mo14C15B6Y2非晶合金具有最佳的耐蚀性,虽然部分晶化的该非晶合金抗腐蚀性有所降低并具有差异性,但是自腐蚀电流密度以及钝化膜电阻依然与其非晶试样的数据在同一个数量级,说明其抗腐蚀性能下降并不十分明显。     

铝基非晶纳米晶复合涂层研究

采用自动化高速电弧喷涂系统,用自行研制的粉芯丝材,在AZ91镁合金基体表面上制备出Al-Ni-Y-Co非晶纳米晶复合涂层.采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)分析了Al-Ni-Y-Co非晶纳米晶复合涂层的微观形貌和组织结构,结果表明Al-Ni-Y-Co非晶纳米晶复合涂层是由非晶相和纳米晶化相共同组成的,涂层结构致密,孔隙率约为1.8%.Al-Ni-Y-Co非晶纳米晶复合涂层的平均显微Vickers硬度值为311.7 HV0 1,结合强度为26.8 MPa.涂层的抗磨损耐腐蚀性能优于Al涂层和AZ91镁合金基体;其相对耐磨性约为Al涂层的10倍,为AZ91镁合金的6倍;其自腐蚀电位值正于Al涂层及AZ91镁合金,自腐蚀电流密度值约为Al涂层的1/2,AZ91镁合金的1/5;其腐蚀后的表面形貌比Al涂层和AZ91镁合金平整,点蚀较少.Al-Ni-Y-Co非晶纳米晶复合涂层的耐磨防腐综合性能优异.     

等离子喷涂钼基非晶-纳米晶复合涂层的组织与性能

一种多元素钼基非晶-纳米晶合金粉末(含C、Si、B、Cr、Fe、Ni、Mo等)作为喷涂材料,用大气等离子喷涂在316L不锈钢基体上制备涂层,用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜、显微硬度仪分析测量涂层的组织和性能,并用谢乐公式计算晶粒尺寸。结果表明：所制备的涂层均匀致密,涂层含有非晶和纳米晶,颗粒尺寸为10～50nm;这种非晶纳米晶复合涂层的硬度和弹性模量分别高达1055HV和214．40GPa。     

过渡材料对等离子喷涂Al2O3梯度陶瓷涂层性能影响

针对Al2O3陶瓷涂层结合强度低、孔隙率高的实际,选择NiAl金属间化合物和金属铜粉作为过渡材料,利用等离子喷涂制备Al2O3梯度陶瓷涂层,并对梯度涂层进行组织形貌观察,测试结合强度和孔隙率.结果表明,梯度涂层的组织表现出宏观的不均匀性和微观连续性的分布特征,NiAl和Cu是金属基体与Al2O3涂层之间过渡层的理想材料,可以有效地提高涂层的结合强度,而Cu-Al2O3梯度涂层又比NiAl-Al2O3梯度涂层结合强度高;梯度涂层的孔隙率远低于双涂层的孔隙率,在Cu-Al2O3梯度涂层中随Al2O3含量的增加,涂层的孔隙率降低,而且孔隙率低于NiAl-Al2O3梯度涂层.     

CeO2掺杂对ZrO2-Y2O3纳米涂层性能的影响

在45钢基体表面等离子弧喷涂制备了掺杂不同含量CeO2纳米ZrO2涂层,运用XRD,SEM对涂层的组织结构进行了分析,测试了涂层的结合强度和显微硬度,考察了涂层与铝青铜对磨时的摩擦磨损性能．结果表明,CeO2增加了ZrO2涂层的致密性、结合强度和显微硬度．纳米ZrO2涂层中加入CeO2后,增加了ZrO2涂层／铝青铜摩擦副的摩擦系数,增强了纳米ZrO2涂层,耐磨能力．涂层与铝青铜对磨时,随着CeO2含量的增加,ZrO2涂层粘着磨损形式增强,而涂层脆性断裂脱落的趋势减轻．     

封孔处理等离子喷涂Cr2O3涂层耐蚀性的电化学表征

用等离子喷涂工艺在Q235钢基体上制备Cr₂O₃陶瓷涂层,并采用磷酸铝和环氧树脂对其进行封孔处理。利用图像分析法和电化学方法对封孔前后涂层的孔隙率进行了测试,采用弱极化技术和电化学阻抗谱技术对封孔前后涂层的耐蚀性能进行了研究。结果表明,封孔处理提高了涂层的耐蚀性能,环氧树脂封孔涂层的耐蚀性能更优异;陶瓷涂层在腐蚀介质中耐蚀性能主要取决于涂层的孔隙率。     

等离子喷涂镍基合金非晶涂层的组织与性能

用超声气体雾化法制备了一种快凝Ni-Mo-Cr-B合金微晶粉末,使用常规的等离子喷涂工艺可以将该粉末沉积在金属基体上形成一个致密的涂层。该涂层具有较高的结合强度和硬度,在不同的腐蚀介质中显示出较好的耐蚀性和耐磨性.经X射线衍射,差热分析和透射电镜做的微晶结构分析表明,快凝镍基微晶粉末经过等离子喷涂后发生了非晶转变,所获得的非晶涂层具有较高的热稳定性,在600℃以下的温度范围内不发生晶化过程,与此同时对比了同一种粉末采用氧乙炔火焰喷涂的不同工艺后涂层力学性能的差别。     

MoSi_2含量对MoSi_2/Al_2O_3复合涂层介电与力学性能的影响(英文)

通过喷雾干燥法制备MoSi2包覆Al2O3的壳核结构混合粉,利用该混合粉以等离子喷涂技术制备MoSi2/Al2O3复合涂层材料。研究MoSi2/Al2O3质量比涂层材料的力学和介电性能的影响。结果表明:随着MoSi2含量从0增加到45%,复合材料的抗弯强度和断裂韧性分别从198MPa和3.05MPa·m1/2增加到324MPa和4.82MPa·m1/2,随后又降到310MPa和4.67MPa·m1/2。在8.2-12.4GHz微波频率波段内,随着MoSi2含量的增加,复合材料的介电损耗增加,而介电常数的实部却呈减小趋势。这主要是由于MoSi2颗粒熔化后的凝聚及导电网络结构的形成导致电导率的增加引起的。     

等离子体处理对非晶态镍基合金镀层耐蚀性的影响

探讨低温低压微波等离子体处理对镍基非晶态合金镀层耐蚀性的影响,经过微波等离子体处理后的镀层面几种强酸介质中（Ｈ２ＳＯ４、ＨＮＯ３、ＨＣＬ）和高温环境下,其耐蚀性和抗高温氧化性能得到了很大提高,耐蚀性与微波离子体处理的时间、功率有关系。     

氢气流量对大气等离子喷涂TiO2涂层导电性的影响

采用大气等离子喷涂方法制备TiO2涂层,研究氢气流量的变化对TiO2涂层的显微结构、相结构以及导电性的影响.随着氢气流量的增加,TiO2涂层的孔隙率减少,缺氧相增加,涂层的电阻率随之减小.同时在通电升温条件下涂层的电导率随温度的升高而增加.结果表明,大气等离子喷涂TiO2涂层主要由金红石相、锐钛矿相和缺氧相Magneli(TinO2n-1,n=4～10)组成,各相的含量与等离子气中氢气的流量有关.     

双脉冲电沉积纳米晶Ni-CeO2复合镀层的微观结构及其高温抗氧化性能

在超声波振荡环境下,用双脉冲电源在Watt-Ni电解液体系中电沉积了纳米晶Ni CeO₂复合镀层,采用E-S:EM,TEM和XRD对镀层的形貌,微观结构及相组成进行分析;通过循环氧化增重曲线和DSC曲线,比较研究了纯Ni镀层和NiCeO₂复合镀层的高温抗氧化性能与热稳定性.结果表明,超声波振荡能有效抑制纳米颗粒在镀液中的团聚;添加20 g/L CeO₂,可使Ni晶粒细化;在873 K空气中退火处理2 h,复合镀层中的CeO₂沿裂纹扩展间隙处析出并形成含有稀土元素的弥散相,可起到钉扎晶界和阻止热裂纹萌生的作用.晶界作为Ni的快速扩散通道,促进稀土弥散相沿晶界析出并形成连续的致密氧化膜,能有效抑制O与Ni原子在氧化膜中互扩散,从而降低镀层的氧化速率.通过测定不同升温速率下镀层DSC曲线的吸热峰对应温度,由Kissinger方程求得Ni CeO₂复合镀层中Ni晶粒长大的表观活化能为243.3 kJ/mol,明显高于纯Ni的晶粒长大表观活化能（159.2 kJ/mol）,吸热峰对应温度也较纯Ni镀层提高约130 K,因此Ni-CeO₂复合镀层具有更高的热稳定性.     

等离子喷涂La2(Zr0.7Ce0.3)2O7热障涂层的抗热震性能

采用等离子喷涂制备了La₂(Zr_0.7Ce_0.3)₂O₇（LZ7C3）热障涂层,并对涂层的微观组织、相结构、成分、相稳定性、涂层热导率以及抗热震性能进行了研究.结果表明,LZ7C3涂层由单相烧绿石结构物质组成,高温稳定性较好;涂层的热导率较块材下降约20%,这是由于涂层具有较高的孔隙率所致:涂层在不同温度范围的热震寿命和失效机制不同,在室温至约1000℃间的热震寿命为116 cyc,涂层失效方式以片状剥落为主:在室温至1100℃间的热震寿命为53 cyc,涂层失效方式为片状剥落和层状撕裂;在室温至1200℃间的热震寿命为3 cyc,涂层失效方式以层状撕裂为主.     

大气等离子喷涂Al2O3-40%TiO2涂层的组织与性能

为提高舰船关重部件的耐磨损、抗腐蚀性能,开展了大气等离子喷涂氧化铝复合涂层技术研究。在45钢表面制备Al2O3-40%TiO2陶瓷涂层,通过扫描电子显微镜、显微硬度计、电子天平、摩擦磨损试验机等仪器设备,分析该涂层的显微结构,测其显微硬度、孔隙率等性能,研究其在干摩擦条件下的摩擦磨损性能。结果表明:涂层均匀致密,孔隙率为1.86%,涂层与粘结层之间有明显的倒钩镶嵌结构;Al2O3-40%TiO2涂层的平均硬度为687.2 HV0.1,同时粘结层起到了硬度梯度作用;在干摩擦条件下,45钢主要为严重的黏着磨损,而涂层的磨损主要以层状剥离为主,伴随着少量磨粒磨损,且磨损量低于45钢。在某舰艇主机正时齿轮密封失效部位表面使用Al2O3-40%TiO2涂层,大大提高了正时齿轮的使用寿命,为舰船关重部件的维修与再制造提供了技术支持和理论参考。     

纳米Fe-10Cr涂层电化学腐蚀行为影响研究Ⅰ.钝化性能

利用磁控溅射技术制备出了晶粒尺寸为20nm-30nm的Fe—10Cr合金涂层．通过动电位极化曲线、电化学阻抗谱图（EIS）和Mott—Schottky分析等电化学测试手段，探讨了Fe—10Cr纳米涂层在0．05mol／LH2SO4＋0．25mol／LNa2SO4溶液中的钝化性能。发现纳米化使材料的活性溶解增强；在钝化膜形成过程中Cr更容易富集，从而更容易钝化；纳米化后，材料表面钝化膜中的载流子密度下降，化学稳定性提高。