等离子喷涂CNTs/Al2O3复合涂层力学性能研究

通过等离子喷涂工艺制备了不同碳纳米管含量的CNTs/Al2O3复合涂层,系统研究了碳纳米管含量对涂层孔隙率、洛氏硬度和断裂韧性的影响规律。实验结果表明:采用喷雾干燥工艺制备的CNTs/Al2O3颗粒为球形,CNTs均匀分布在团聚颗粒的表面;部分CNTs经等离子喷涂后保留在沉积涂层内部并且与Al2O3基体形成冶金结合,起到一定桥接作用。涂层孔隙率和洛氏硬度值均随CNTs含量的增加呈现降低的趋势。随CNTs含量从6%(质量分数)增加到12%(质量分数),CNTs增韧效果的增强和涂层孔隙率的降低导致涂层断裂韧性值从48MPa增加到90MPa。     

轴向送粉等离子喷涂Ni/Al2O3涂层的力学及微波介电性能

以轴向送粉等离子喷涂法制备了Ni/Al2O3陶瓷涂层,分析了Ni含量变化对涂层材料的显微结构、力学性能及微波介电性能的影响.结果表明,随着Ni含量增加,涂层中Ni粒子的分布逐渐由孤立向部分桥连方式转变;陶瓷涂层的相对密度、抗弯强度呈下降趋势,这主要是由于在陶瓷涂层中Ni与Al2O3不润湿,Ni与Al2O3热膨胀系数不匹配从而形成空隙引起的.涂层断裂韧性随Ni含量的增加而升高,则是由于材料中Ni粒子发生了延展变形和引起裂纹转向.复介电常数性能测试结果表明,在8.2～12.4GHz微波频率范围内,陶瓷涂层复介电常数的实部值随Ni粒子含量的增加先逐渐上升后逐渐下降,复介电常数的虚部上升.这与Ni粒子形成的桥连结构有关.     

等离子喷涂纳米Al2O3-TiO2复合陶瓷涂层的研究现状

等离子喷涂纳米Al2O3-TiO2复合陶瓷涂层具有耐磨、耐腐蚀、抗热氧化等优良性能,因而成为目前纳米涂层领域的研究热点之一。归纳了纳米结构Al2O3-TiO2喂料的制备方法,介绍了纳米结构涂层的显微结构和力学性能(断裂韧性、显微硬度、结合强度等),分析了纳米结构涂层的抗热氧化性和摩擦学性能,综述了等离子喷涂纳米Al2O3-TiO2复合陶瓷涂层的研究现状,讨论并展望了其未来的发展方向和应用前景。     

空间导电滑环绝缘环片等离子喷涂Al2O3绝缘涂层的性能研究

为解决空间导电滑环中非金属绝缘环片存在的结构稳定性差、加工困难等问题，在2A12铝合金基体上利用大气等离子喷涂技术沉积了Al₂O₃陶瓷涂层，以替代非金属绝缘材料，研究了涂层的物相组成、微观形貌、显微硬度、结合强度和绝缘性能。结果表明：由原始纳米颗粒经过团聚-烧结制备的Al₂O₃球形粉末的物相主要为α-Al₂O₃,喷涂后涂层中的Al₂O₃以α相和γ相共存，涂层与基体的结合良好，涂层的孔隙较低。制备的涂层组织结构均匀致密，涂层内无明显的宏观裂纹和大孔洞，虽未采用封孔处理，但涂层在大气环境下直流电压为1 000 V的绝缘电阻测试中仍表现出较高的绝缘性能，可满足空间导电滑环绝缘环片的服役要求。     

微弧等离子喷涂碳纳米管/纳米Al2O3-TiO2复合涂层高温性能研究

采用等离子喷涂技术制备了5wt%CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层,借助SEM、热红联仪和RAM反射率测试系统对CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层的组织结构、高温氧化性能、电磁特性进行了分析.结果表明:CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层的组织结构致密、孔隙率低,CNTs分散均匀,碳纳米管与Al2O3-TiO2陶瓷粘结剂之间具有良好的界面相容性.在20～700℃高温氧化过程中,CNTs起始失重温度为471.29℃,CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层的高温氧化性能有一定提高,起始失重温度从471.29℃提高到507.8℃,而碳纳米管的失重率从100%下降到33.68%.CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层具有较好的高温吸波性能,25℃时复合涂层的反射率峰值为-7.86dB.随温度的升高,CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层的反射率峰值不断减小,谐振频率向低频移动,300℃时复合涂层的反射率峰值为-12.88dB,小于-5dB频带宽为4.48GHz.     

等离子喷涂MoSi2/Al2O3涂层材料的力学与介电性能

以MoSi2为吸收剂,纳米Al2O3粉为基体,采用大气等离子喷涂法制备出MoSi2/Al2O3复合涂层。研究了MoSi2含量对复合涂层力学及介电性能的影响。结果表明,MoSi2颗粒均匀分布于Al2O3基体中;随MoSi2含量的增加,复合涂层的抗弯强度、断裂韧性及冲击强度逐渐增强;根据测定的复介电常数与频率的关系及计算出的介电损耗角正切可以看出,复合涂层的介电常数与MoSi2含量有关,MoSi2掺量越高,复合材料涂层的介电常数越小;随频率的逐渐增大,材料的复介电常数表现出减小的趋势,具有频散效应。     

等离子喷涂纳米Al2O3/TiO2复合陶瓷涂层的显微组织与性能

采用液相喷雾造粒方法将纳米级Al2O3/TiO2团聚成微米级颗粒,制备了适用于等离子喷涂的陶瓷复合粉体,并利用等离子喷涂技术成功的制备出了含有纳米结构的陶瓷涂层.利用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和显微硬度计等设备对涂层的微观结构和性能做了初步的检测.结果表明,涂层中含有适当比例的未熔或半熔的纳米颗粒,涂层的硬度、韧性和耐磨性等性能与普通涂层相比都有了较大提高.     

多孔Al2O3f/Al2O3复合材料研究进展

作为20世纪90年代兴起的一类连续陶瓷纤维增强陶瓷基复合材料,连续氧化铝纤维增韧氧化铝(Al₂O_3f/Al₂O₃)复合材料已经发展为与C_f/SiC、SiC_f/SiC等非氧化物复合材料并列的陶瓷基复合材料。以多孔基体实现基体裂纹偏转成为Al₂O_3f/Al₂O₃复合材料主要的增韧设计方法,形成的多孔Al₂O_3f/Al₂O₃复合材料具有优异的抗氧化性能和高温力学性能,可在高温富氧、富含水汽的中等载荷工况中长时服役,是未来重要的热结构材料。经过近30年的发展,多孔Al₂O_3f/Al₂O₃复合材料已被应用于航空发动机、燃气轮机等热端部件。本文综述了多孔Al₂O_3f...     

YSZ纤维增强等离子喷涂Al2O3/8YSZ涂层耐磨性能研究

将纤维增韧理念应用在等离子喷涂涂层设计中,可提升陶瓷涂层的断裂韧性,解决等离子喷涂陶瓷涂层韧性不足的问题。采用大气等离子喷涂技术制备了添加4%和8%(质量分数)氧化钇稳定氧化锆(YSZ)的YSZ纤维增强Al_2O_3/8YSZ涂层,对纤维增强涂层的断裂韧性及耐磨性能进行了研究。结果表明:等离子喷涂YSZ纤维增强Al_2O_3/8YSZ陶瓷涂层由α-Al_2O_3、γ-Al_2O_3和t′相组成;添加YSZ纤维后,涂层的断裂韧性明显改善,添加8%YSZ纤维复合涂层的KIC达2.924 MPa·m~(1/2),涂层的显微硬度变化较小;在相同磨损工况下,相比于未添加纤维的涂层,YSZ纤维增强涂层的耐磨性显著提高,其中,添加8%YSZ纤维后复合涂层的耐磨性是未添加涂层的2.5倍。     

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。     

建筑用5082铝合金表面等离子烧结SiC-Al2O3涂层性能分析

采用等离子烧结方法在建筑用5082铝合金基体上制得SiC-Al₂O₃涂层,通过实验测试的方式对其涂层制备过程及性能进行分析,并与采用微弧氧化方法得到的Al₂O₃涂层相比。研究结果表明:当提高电流密度后SiC-Al₂O₃涂层达到了更优的表面状态,形成尺寸更大球形颗粒,获得了更高的致密度。SiC-Al₂O₃涂层厚度接近100μm。SiC-Al₂O₃涂层内各元素含量表现为梯度分布,SiC比例随深度增大而逐渐降低,Al₂O₃比例出现了升高。当制备时间提高后,在制备期间发生了电压上升,尤其是在初始阶段电压发生了快速增长。当电流密度提高后,SiC-Al₂O₃涂层可以达到更高的电压,SiC-Al₂O₃涂层可以达到更高的临界起弧电压。制备时间增加后,涂层形成了更大的厚度,SiC-Al₂O₃涂层达到比Al₂O₃涂层更大厚度,显著提升涂层制备效率。相比较微弧氧化Al₂O₃涂层,等离子烧结SiC-Al₂O₃涂层获得更高的硬度。     

车用ZL205A铝合金激光熔覆Al2O3/NiCrAl涂层组织及摩擦性能研究

综合运用Ni/Al和Al₂O₃粉末并以激光熔覆方法在阀门用ZL205A铝合金上制得耐磨涂层,实验测试研究其微观组织及摩擦性能。研究结果表明:NiCrAl/Al₂O₃复合涂层形成较为平整表面,得到的熔覆涂层具有均匀的厚度。添加Al₂O₃陶瓷颗粒后,能够达到细化组织的效果。位于在枝晶间隙区域还有许多白色的小尺寸颗粒,在相邻枝干间形成了由Al、Ti共同组成的微量起伏结构。NiCrAl涂层硬度平均为350 HV,NiCrAl/Al₂O₃复合涂层达到了650 HV硬度,说明加入Al₂O₃颗粒后可以获得比原先单一NiCrAl涂层更高显微硬度。与铝合金相比,NiCrAl/Al₂O₃复合涂层达到了更小的磨损量,并且比NiCrAl涂层减小近30%。NiCrAl/Al₂O₃复合涂层内存在许多弥散态的Al₂O₃细小颗粒,对摩擦期间的基体塑性起到抑制作用,对基体发挥明显支撑作用,显著提升涂层耐磨能力。     

大气等离子喷涂工艺参数对Al2O3涂层性能的影响

为了提高燃烧器工艺烧嘴的使用寿命,在UMCo-50基材表面大气等离子喷涂Al2O3层。采用正交试验法对喷涂工艺参数进行了优化,运用微观形貌分析、X射线衍射分析并结合强度及显微硬度等测试方法,系统研究了喷涂主气流量、功率和送粉量对AI2O3涂层综合性能的影响规律。结果表明:喷涂主气流量、功率和送粉量对Al2O3涂层性能具有交互性影响,在40L/min Ar,48 kW和30g/min条件下可以获得性能较好的Al2O3涂层,极大地提高了UMCo-50基材的抗高温氧化和耐磨性能,使之具有广阔的应用前景。     

Al2O3颗粒形貌对注凝成型ZrO2/Al2O3陶瓷性能的影响

采用3种不同形貌的Al₂O₃原料对注凝成型制备ZrO₂/Al₂O₃（ZTA）陶瓷工艺中悬浮体的流变性能进行了研究。以低毒的单体N,N-二甲基丙烯酰胺（DMAA）制备了ZrO₂/Al₂O₃坯体和陶瓷。讨论了3种不同形貌的Al₂O₃原浆料的分散剂用量、球磨时间和固含量对浆料流变性的影响。Al₂O₃粉体呈扁平状有利于降低浆料的黏度,Al₂O₃粉体呈棒状对生坯强度的提高有利。制得的3种ZrO₂/Al₂O₃坯体颗粒间结合紧密,抗弯强度分别达到21.45,19.87,25.90 MPa。Al₂O₃粉体呈颗粒状有利于最终陶瓷力学性能的提高,陶瓷的抗弯强度及断裂韧性分别为680 MPa和7.49 MPa·m^1/2,453.1 MPa和6.8 MPa·m^1/2,549.4 MPa和6.34 MPa·m^1/2。     

Bi2O3助熔剂对CaO-B2O3-SiO2/Al2O3玻璃陶瓷复合材料性能的影响

以CaO-B₂O₃-SiO₂(CBS)玻璃粉体和Al₂O₃陶瓷粉体为原料,通过在CBS与Al₂O₃的质量比固定为50:50的玻璃-陶瓷复合材料中添加适量的Bi₂O₃作为烧结助熔剂,探讨了Bi₂O₃助熔剂对CBS/Al₂O₃复合材料的烧结性能、介电性能、抗弯强度和热膨胀系数的影响规律.研究表明:Bi₂O₃助熔剂能通过降低CBS玻璃的转变温度和黏度促进CBS/Al₂O₃复合材料的致密化进程,于880 ℃下烧结即能获得结构较致密、气孔较少的CBS/Al₂O₃复合材料.然而,过量添加Bi₂O₃将使玻璃的黏度过低,从而恶化CBS/Al₂O₃复合材料的烧结性能、介电性能及抗弯强度.当Bi₂O₃的添加量为CBS/Al₂O₃复合材料的1.5wt%时,于880 ℃下烧结即能获得最为致密的CBS/Al₂O₃复合材料,密度为2.82 g·cm^-3,这一材料具有良好的介电性能(介电常数为7.21,介电损耗为1.06×10^-3),抗弯强度为190.34 MPa,0~300 ℃的热膨胀系数为3.52×10^-6 K^-1.     

等离子喷涂Fe/Al2O3涂层的微观结构及介电性能

以往将等离子喷涂层用于介电性能的研究较少。采用大气等离子喷涂在石墨表面制备了一系列Fe/Al2O3陶瓷涂层。采用表面分析技术研究了不同Fe/Al2O3含量涂层的微观结构和在8.2～12.4GHz频率范围的介电性能,探讨了Fe含量对涂层相组成和微观结构以及介电性能的影响。结果表明:Fe/Al2O3陶瓷涂层中Fe粉和气孔分布均匀;随着Fe粉量的增加,颗粒热导率变大,涂层中未熔融颗粒减少,γ-Al2O3随之增加,气孔率逐渐下降;涂层的复介电常数随着Fe粉含量的增加而增大。     

Al2O3纤维对SiO2基陶瓷型芯的烧缩阻滞

向SiO₂基体粉料中添加Al₂O₃纤维,采用热压注法制备Al₂O₃/SiO₂陶瓷型芯。分析Al₂O₃纤维含量对陶瓷型芯性能的影响。研究结果表明：Al₂O₃纤维含量对Al₂O₃/SiO₂陶瓷型芯的线收缩率、体积密度和抗弯强度均有较大的影响。当Al₂O₃纤维含量大于1wt%时,Al₂O₃/SiO₂陶瓷型芯的线收缩率大幅度降低,稳定在0.335%左右,体积密度随之降低,稳定在1.790 g · cm^-3左右;当Al₂O₃纤维含量为1wt%时,陶瓷型芯抗弯强度达最大值20.48 MPa。分析了Al₂O₃纤维对Al₂O₃/SiO₂陶瓷型芯烧结收缩的阻滞作用机制。     

Fe/Al2O3复合材料的制备和性能

用石墨埋烧方法制备Fe/Al₂O₃复合材料,对其力学性能和微观结构进行了分析。结果表明:Fe/Al₂O₃复合材料的弯曲强度与断裂韧性均随Al₂O₃含量的升高先升高后降低,当Al₂O₃含量（质量分数）为70%时,其弯曲强度与断裂韧性分别达到602.49 MPa和9.33 MPa·m¹/2,其硬度随Al₂O₃含量先降低后升高。在烧结过程中在Fe颗粒周围形成一种成分为FeO与FeAl₂O₄的壳体,在壳体与Fe颗粒之间存在微裂纹缺陷。壳体的形成和壳体与金属颗粒间的微裂纹钝化了外部应力,从而提高了复合材料的韧性。     

不锈钢基Al2O3/SiC双层薄膜的制备和性能

用磁控溅射法在奥氏体不锈钢上分别制备了SiC单层膜和Al2O3/SiC双层膜,研究了溅射气压,溅 射功率以及退火温度对性能的影响.对比了二者的结构、硬度以及耐腐蚀性.结果表明,Al2O3缓冲层降低了SiC薄膜与奥氏体不锈钢基底的热失配和晶格失配,减少了因其而产生的缺陷,从而改善了奥氏体不锈钢上SiC薄膜的结晶质量.