等离子沉积ZrO2-Y2O3陶瓷涂层与基体结合力的研究

研究了在利用高能脉冲等离子方法沉积的ZrO2-Y2O3陶瓷涂层和NiCoCrAlY合金层之间加入陶瓷梯度结合层的技术，进行了涂层的截面形貌分析。实验结果证明，在加入陶瓷梯度结合层之后，提高了NiCoCrAlY合金的抗高温氧化性能及与ZrO2-Y2O3ZrO2陶瓷涂层的结合力。在实验的基础上提出了陶瓷涂层的物理模型。     

纳米SiC涂层的电泳沉积工艺及其抗氧化性能

过去,对电泳沉积siC涂层的研究大多局限于沉积机理方面,对涂层的制备技术方面鲜有报道.为此,采用电泳沉积法在石墨基体上涂敷纳米SiC,分析了沉积时间、电压、粘结剂、添加剂量、固含量和沉积参数对纳米SiC沉积状况的影响,得出了电泳沉积制备SiC涂层的优化参数:电压120 V,SiC纳米粉末固含量30 g/L,PVB 15 g/L,正丁醇1.0%(体积分数),时间3 min.所制备样品经烧结处理即为石墨的SiC涂层,涂层经氧化后能形成致密的SiO2保护膜,具有优良的抗氧化性能.     

La2(Zr0.7Ce0.3)2O7——新型高温热障涂层

采用电子束物理气相沉积技术(EB-PVD)制备了新型La2(Zr0.7Ce0.3)2O7 (LZ7C3)热障涂层.研究了涂层的组分、显微结构、表面和横截面形貌以及恒温氧化行为.结果表明:涂层中La2O3/ZrO2/CeO2的相对含量偏离了化学计量比,但X 射线衍射(XRD)相结构与靶材非常相似.通过CeO2 掺杂后,LZ7C3体材料的热膨胀系数比La2Zr2O7 (LZ)大;在1100℃恒温氧化890h的条件下,LZ7C3涂层的抗氧化增重性能明显优于传统的Y2O3部分稳定化的ZrO2(8YSZ)涂层.此外,热膨胀不匹配、黏结层氧化和陶瓷涂层内部微观裂纹的出现可能是导致LZ7C3涂层恒温氧化失效的主要原因.     

射频磁控溅射制备 HA(+ZrO2+Y2O3)/Ti6Al4V 复合生物活性涂层

采用射频磁控溅射法制备了HA（＋ZrO2＋Y2O3）／Ti6Al4V生物复合涂层．借助于XRD、SEM、FTIR和AFM等对溅射涂层的相组成、微观形貌和界面结合进行了研究，并以模拟体液试验探讨了涂层的生物活性．实验结果表明：磁控溅射的复合涂层呈非晶态，经过退火处理，可以使其转化为晶态；复合涂层的微观表面凹凸不平，并呈现网状结构和较多的孔隙，其孔隙直径约为0．5-2．0μm，孔隙面积占涂层表面积的30％-40％；HA（＋ZrO2＋Y2O3）／Ti6Al4V复合涂层的界面结合强度随（ZrO2＋Y2O3）复合颗粒含量的增大和溅射功率的提高而增强，最高可达59．6MPa．复合涂层在模拟体液中浸泡一段时间后，表面覆盖一层新生物质—含有CO^2-3的类骨磷灰石，其晶粒非常小，它与自然骨中无机相的结构成分相似，表明复合涂层具有良好的生物活性．     

Ti-6Al-4V合金基体等离子喷涂生物活性羟基磷灰涂层的研究进展

系统阐述了在钛合金(Ti-6Al-4V)表面等离子喷涂羟基磷灰石(HA)涂层的研究进展.描述了等离子喷涂制备HA涂层的工艺过程、微观形貌和化学组成.综述几种综合性能较高的复合型涂层:HA/BG(生物活性玻璃)复合涂层,HA/ZrO2复合增强型涂层,HA/Ti涂层,HA/Ti-6Al-4V梯度涂层;并对HA涂层发展趋势进行了展望.     

纳米掺杂Al2O3/ZrO2等离子喷涂涂层组织结构研究

利用大气等离子喷涂技术,在N80钢基体上制备纳米掺杂Al2O3/ZrO2热障涂层。利用XRD、SEM等观察分析了纳米掺杂Al2O3/ZrO2粉末及等离子喷涂涂层组织形貌及结构,结果表明,Al2O3/ZrO2等离子喷涂粉末是由纳米包覆微米级粒子及少量的纳米团聚体球团粒子构成。纳米掺杂等离子喷涂Al2O3/ZrO2涂层的微观组织形貌复杂,存在着纳米柱状晶薄壳内包裹着微米级柱状晶、未熔化的ZrO2陶瓷粒子嵌镶在晶体内部的独特晶内结构。涂层主要由α-Al2O3及亚稳四方相t,-ZrO2相构成。     

316L不锈钢基体上反应溅射添加YOx粘接层的Y2O3/Er2O3复合涂层的研究

为了研究添加粘接层对复合涂层的影响,采用脉冲反应溅射在316L不锈钢基体上制备了调制周期为700 nm左右(5层)的Y2O3/Er2O3复合涂层,通过调整氧氩比制备了不饱和氧化钇(YOx,x＜1.5)作为粘接层,研究了添加粘接层对复合涂层相组成、组织形貌以及涂层与基底结合情况的影响.X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、结合力及纳米硬度分析结果表明,当氧分压为0.036 Pa制备YO1.401粘接层时,Y2O3/Er2O3/YOx涂层的结合力相比于Y2O3/Er2O3复合涂层,涂层与基体的结合力增大了约60％,纳米硬度增大了近30％,绝缘电阻率测试结果表明,Y2O3/Er2O3/YOx涂层绝缘电阻率在1×109Ω·cm～1×1011Ω ·cm,绝缘性能良好.     

稀土锆酸盐热障涂层的相稳定性和界面结合性能研究

采用电子束物理气相沉积(EB-PVD)工艺制备了La2Zr2O7(LZ)、La2Zr2O7-3wt.％Y2O3(LZ3Y)、La2(Zr0.7Ce0.3)2O7(LZ7C3)和6～8wt.％Y2O3部分稳定化的ZrO2(YSZ)四种陶瓷涂层,研究了稀土锆酸盐和YSZ热障涂层的高温相稳定性、涂层结合性能和热循环行为.借助...     

大气等离子体喷涂Sm2Zr2O7涂层的结构和性能

稀土锆酸盐材料具有比Y2O3部分稳定ZrO2陶瓷低的热导率,是新型热障涂层的潜在候选材料之一.利用大气等离子体喷涂技术以喷雾造粒的Sm2Zr2O7粉体制备涂层,并在相同条件下沉积8wt%Y2O3稳定ZrO2涂层.对比评价了两种涂层的结构、热物理性能和力学性能.X射线衍射结果表明,制备态Sm2Zr2O7涂层为缺陷萤石结构.扫描电镜分析显示,Sm2Zr2O7和8wt%Y2O3稳定ZrO2涂层为典型的层状结构,内部有很多气孔、裂纹等缺陷.800℃测得的Sm2Zr2O7涂层的热导率为0.44 W/(m.K),比相同条件下测得的8wt%Y2O3稳定ZrO2涂层的热导率低~40%,两者的热膨胀系数相似.力学测试结果显示,Sm2Zr2O7涂层的抗折强度、硬度和弹性模量均低于8wt%Y2O3稳定ZrO2涂层.     

Ti(CN)/TiC/Al2O3/TiN多层涂层的结构和界面结合力研究

采用中温、高温复合化学气相沉积技术(MHCVD)在WC- (6％wt)Co硬质合金基体表面制备了Ti(CN)/TiC/Al2O3/TiN 多层陶瓷涂层.通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和数显显微硬度计等手段分析多层陶瓷涂层的表面及断面形貌、物相组成、显微硬度;采用表面划痕实验,结合形貌观察及X射线能谱分析(EDS)研究多层陶瓷涂层/硬质合金基体的界面结合力及其影响因素.结果表明:Ti(CN)/TiC/Al2O3/TiN 多层陶瓷涂层结构均匀致密,涂层后硬质合金的显微硬度明显提高,约2600 HV,多层陶瓷涂层与基体界面结合良好,划痕实验显示临界载荷高达105 N,多层陶瓷涂层界面间的原子扩散作用对涂层/基体界面附着力有较大贡献,而涂层内部少量Ti2O3、W6Co6C 等物相的存在对提高界面结合力也有帮助.     

电子束蒸发法制备掺钇稳定氧化锆薄膜的光学特性研究

利用电子束蒸镀方法在单晶硅和石英玻璃上制备了掺不同Y_2O_3浓度的掺钇稳定ZrO_2薄膜(YSZ),用X射线衍射、原子力显微镜、扫描电子显微镜和透射光谱测定薄膜的结构、表面特性和光学性能,研究了退火对薄膜结构和光学性能的影响.结果表明:一定浓度的Y_2O_3掺杂可以使ZrO_2薄膜稳定在四方相,退火显著影响薄膜结构,随着温度的升高薄膜结构依次经历由非晶到四方相再到四方和单斜混合相转变;AFM分析显示薄膜表面YSZ颗粒随着退火温度的升高逐渐增大,表面粗糙度相应增大,晶粒大小计算表明,退火温度的提高有助于薄膜的结晶化,退火温度从400℃到1100℃变化范围内晶粒大小从15.6nm增大到46.3nm;同时利用纳秒激光对薄膜进行了破坏阈值测量,结果表明电子束蒸镀制备YSZ薄膜是一种制备高抗激光损伤镀层的有效方法.     

离子束轰击的ZrO2—8wt%Y2O3薄膜的XPS分析

对不同剂量离子束轰击的ZrO_2—8wt%Y_2O_3薄膜进行了XPS全扫描和窄扫描能谱的测量。结果表明,薄膜表面的碳沾污浓度与轰击离子的剂量有关;薄膜的体内部份是由标准化学配比的ZrO_2及Y_2O_3组成,Zr、Y氧化态不随轰击剂量大小而变,但Y_3d,O_(15)化学位移既不同于体材料情形,还与氩离子轰击剂量有关,对此结果进行了讨论。     

Y_2O_3对铌硅化物基超高温合金硅化物渗层组织的影响

采用包埋共渗工艺在铌硅化物基超高温合金表面制备了Si-Y2O3共渗层,共渗温度为1050℃,共渗时间为10h。利用SEM,EDS和XRD等方法分析了渗剂中Y2O3添加量对渗层结构、组织形貌及其成分分布的影响,并与相同包埋渗温度和时间下单独渗Si渗层的组织进行了对比。结果表明:在渗剂中添加不同含量Y2O3后的渗层具有相似的结构,均具有明显分层的结构,由外至内依次为(Nb,X)Si2(X表示Ti,Hf和Cr)层,(Nb,X)5Si3过渡层和富Al扩散区。与单独渗Si渗层相比,渗剂中添加Y2O3没有改变渗层表层的相组成,但抑制了渗层中孔洞的产生,使相同包埋渗温度和时间处理后Si-Y2O3共渗层的组织较单独渗Si渗层的更为致密。EDS能谱分析结果表明,Y在渗层中的分布是不均匀的,在靠近过渡层与基体界面处的Y含量较高,并由内向外逐渐递减。随渗剂中Y2O3含量增加,渗层中的平均Y含量出现先增加后降低的规律。当渗剂中Y2O3的加入量为1%~2%(质量分数)时,Y2O3具有明显的催渗作用。     

Investigation of Y_2O_3 Particle Doped on Superalloy by Laser Irradiation

Possibility to dope Y_2O_3 particles into the sur-face of superalloy sample by means of laserirradiation and the relationship betweenhomogeneity and laser irradiation parameters havebeen investigated.The results show that homoge-neous distribution of Y_2O_3 particles in melt-dopedregion can be obtained on a macro scale and thecontent of Y_2O_3 in the region can reach 2 wt-%when precoating powder quantity is 0.05g/cm~2,laser power density is selected as 1.76×10~4W/cm~2 and scanning speed 0.36m/min.     

热障涂层用La2O3、Y2O3共掺杂ZrO2陶瓷粉末的制备及其相稳定性

采用反向化学共沉淀法制备了热障涂层用La₂O₃-Y₂O₃-ZrO₂（LaYSZ）原始复合粉末, 将原始粉末团聚造粒和热处理后得到适于等离子喷涂的团聚粉末. 采用电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）、扫描电子显微镜（SEM）、霍尔流速计、X射线衍射（XRD）等方法分别对LaYSZ的化学组成、微观形貌、流动性和松装密度、高温相稳定性进行了研究. 结果表明: LaYSZ团聚粉末室温呈四方ZrO₂结构, 在1150℃热处理2h后为致密的球形或近球形颗粒, 粉末流动性较好, 适于等离子喷涂. LaYSZ团聚粉末在1300℃热处理100h后仍保持单一的四方ZrO₂晶型, 而8YSZ中有12mol%的四方相转变为单斜相; LaYSZ在1400℃热处理100h后, 单斜相含量为2mol%, 而8YSZ中单斜相含量达到47mol%, 表明La₂O₃、 Y₂O₃共掺杂稳定ZrO₂较单一Y₂O₃ 稳定ZrO₂具有更好的高温相稳定性.     

In situ composite coating of titania-hydroxyapatite on titanium substrate by micro-arc oxidation coupled with electrophoretic deposition processing

In situ composite coating of hydroxyapatite (HA)/TiO₂ were produced on titanium (Ti) substrate by micro-arc oxidation coupled with electrophoretic deposition (MAO&EPD) technique with different concentrations of HA particles in the 0.2 M NaOH electrolyte solution. The surface morphology and chemical composition of the hybrid coating were effected by HA concentration. The amount of HA particles incorporated into coating layer increased with increasing HA concentration used in the electrolyte solution. The corrosion behavior of the coating layer in simulated body fluids (SBF) was evaluated using a potentiodynamic polarization test. The corrosion resistance of the coated sample was increased compared to the untreated Ti sample. The in vitro bioactivity assessment showed that the MAO&EPD treated Ti substrate possessed higher apatite-forming ability than the untreated Ti. Moreover, the apatite-forming ability had a positive correlation with HA concentration. In addition, the cell behavior was also examined using cell proliferation assay and alkaline phosphatase ability. The coating formed at HA concentration of 5 g/L exhibited the highest cell ability.     

BN纤维补强ZrO_2材料的显微结构

研究了 BN 纤维补强 ZrO_2 材料中显微结构及界面特性,BN 纤维与 ZrO_2基体之间有一扩散区,经烧结后复合材料中 BN 以多晶形式存在。在 BN 纤维内扩散入较多 Y_2O_3 和 SiO_2,这些组分在纤维内形成玻璃相。聚集在 ZrO_2之间的 BN 形成细长结晶体,该晶体内有较多刃位错和反相畴区域。与 BN 相邻的 ZrO_2仍为四方相。     

氧化锆增韧HA/ZrO2功能梯度涂层的TEM分析

利用净能量控制的PRAXAIR4500型等离子喷涂系统,在钛合金基体上制备出HA/ZrO2功能梯度涂层,采用HTEM、XRD、SEM等对涂层过渡层ZrO2相的结构特征进行分析.结果表明:(1)富锆的过渡层存在ZrO2 3种晶型,主要以四方氧化锆为主,含有少量的立方氧化锆及微量的单斜氧化锆和CaZrO3,单斜氧化锆的出现说明材料内发生了四方氧化锆向单斜氧化锆马氏体相变,这种马氏体相变有利于提高HA材料的韧性;(2)生物活性功能涂层的富锆过渡层致密,与钛合金基体结合紧密,纯羟基磷灰石的表面层具有典型的多孔结构特征,整个涂层沿垂直基体方向从过渡层致密结构向表面层多孔结构过渡;涂层的这种结构特征有利于改善功能梯度涂层的综合性能,提高涂层与基体的结合强度,其结合强度达到48.6MPa.     

两步法制备Y_2O_3掺杂ZnO压敏瓷

采用两步烧结制备了Y_2O_3掺杂ZnO压敏瓷,其电位梯度为863～1330V/mm,非线性系数为27.0～49.7,漏电流为0.55～1.13μA.研究结果表明,当Y_2C_3的掺杂量为1.00%(摩尔分数)时,压敏瓷电性能最好,电位梯度为1330V/mm,非线性系数为49.7,漏电流为0.76μA.     

(Zr1-xMx)O2陶瓷的电导性能研究

本文利用量子化学理论方法研究了含有不同金属（Ｍ＝Ｙ，Ｍｇ和Ａｌ）掺杂的ＺｒＯ２陶瓷体系的电子能谱和不同原子的局域态密度，并结合实验分析探讨了掺杂下的电子导电和离子导电行为，研究表明，Ａｌ掺杂体系费米能级附近的能隙较小，因而其电子导电能力强；而Ａｌ与Ｏ的结合较强，使Ｏ空位形成能加大，表现出其离子导电性弱，而Ｙ掺杂与Ａｌ掺杂的情形相反，Ｙ掺杂导致了较强的离子导电性，但电子导电性较弱，Ｍｇ掺要的影响介于