制备温度对ZrC-SiC复合涂层高温耐烧蚀性能影响

为提高C/C复合材料在超高温环境中的高温耐烧蚀性能,不同包埋温度1 450,1 550,1 650,1 750℃下在C/C复合材料表面制备了ZrC-SiC复合涂层。利用XRD、SEM和EDS等分析测试手段,对比研究了涂层的物相组成和微观结构,并借助等离子烧蚀设备进行烧蚀实验,分析讨论涂层的高温耐烧蚀性能和烧蚀机理。结果表明:1 650℃包埋温度下的ZrC-SiC涂层与基体结合良好,其质量烧蚀率和线烧蚀率分别为0.129 mg/s和1.867μm/s,烧蚀性能最好。烧蚀后,ZrC-SiC涂层表面形成了ZrO_2和SiO_2熔融相,其中ZrO_2分布在SiO_2熔融物中,提高了氧化层的黏度和抗冲刷能力,使得ZrC-SiC涂层具有良好的高温耐烧蚀能力。     

NiCrAlY含量对NiCrAlY/Al2O3涂层机械性能及介电性能的影响

采用大气等离子喷涂技术,以镍基合金(NiCrAlY合金)粉为吸收剂、氧化铝(Al2O3)为基体,制备出NiCrAlY/Al2O3(NA)复合涂层.分析了复合涂层的相组成及显微结构,研究了 NiCrAlY含量变化对复合涂层的机械性能及介电性能的影响.结果表明:喷涂后的涂层中出现了刚玉、铬刚玉等非金属相及唯一的金属相Ni.随着NiCrAlY含量的增加,复合涂层的抗弯强度、断裂韧性逐渐增强;在8.2～12.4 GHz频率范围内,涂层的介电常数实部与虚部值都随着NiCrAlY含量的变化而明显变化,且在NiCrAlY含量为25％时达到最高值,这主要与喷涂过程中分离出金属Ni的含量、冷却后的形状及分布状态有关.     

制备温度对ZrC-SiC复合涂层高温耐烧蚀性能影响北大核心

为提高C/C复合材料在超高温环境中的高温耐烧蚀性能,不同包埋温度1450,1550,1650,1750℃下在C/C复合材料表面制备了ZrC-SiC复合涂层。利用XRD、SEM和EDS等分析测试手段,对比研究了涂层的物相组成和微观结构,并借助等离子烧蚀设备进行烧蚀实验,分析讨论涂层的高温耐烧蚀性能和烧蚀机理。结果表明:1650℃包埋温度下的ZrC-SiC涂层与基体结合良好,其质量烧蚀率和线烧蚀率分别为0.129 mg/s和1.867μm/s,烧蚀性能最好。烧蚀后,ZrC-SiC涂层表面形成了ZrO2和SiO2熔融相,其中ZrO2分布在SiO2熔融物中,提高了氧化层的黏度和抗冲刷能力,使得ZrC-SiC涂层具有良好的高温耐烧蚀能力。     

Al_2O_3包覆ZrO_2粉体制备的热障涂层材料的结构与性能

以化学液相法制备的Al_2O_3包覆ZrO_2/Y_2O_3复合粉体作为喷涂原料,利用等离子喷涂法制备了不同厚度的热障涂层。采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对涂层物相和显微结构进行了分析,并对其相结构稳定性、与基体结合强度、抗高温氧化性等性能进行了研究。结果表明:采用Al_2O_3包覆ZrO_2/Y_2O_3复合粉体制备的热障涂层具有t相结构,涂层与基体之间具有较好的结合力,不同厚度涂层试样SEM形貌表面平整、光滑细致、晶界清晰、晶粒大小均匀,但气孔和裂纹随涂层厚度增大明显减少。经1 050℃氧化10 h处理后,涂层的氧化后质量增加速率随氧化时间的延长明显变缓,另外涂层的稳定性、高温抗氧化性能及隔热效果随着涂层厚度的增大而增强。     

石墨表面Si-SiC-TaB2抗烧蚀复合涂层的制备及性能研究

为了提高碳材料的抗烧蚀性能，以石墨块作为基体，SiC(d₅₀=10μm)、B₄C(d₅₀=50μm)、TaC(d₅₀=3μm)为主要原料，采用料浆法结合反应熔渗Si在石墨材料表面制备了Si-SiC和Si-SiC-TaB₂涂层，研究了涂层的物相组成、显微结构和元素分布，考察了Si-SiC-TaB₂复合涂层在室温至1 600℃的抗热震性能，并通过等离子火焰烧蚀试验(2 350℃分别烧蚀120和1 980 s)测试了涂层对石墨材料高温下的抗烧蚀防护性能。结果表明：Si-SiC-TaB₂复合涂层结构致密，涂层中SiC和TaB₂陶瓷颗粒与Si无明显界面；在1 600℃热震循环20次后，涂层试样的质量基本逐渐增加，具有良好的抗热震性能；Si-SiC-TaB₂复合涂层试样烧蚀1 980 s后质量增加，表面覆盖了含有Ta₂O₅和SiO₂的Ta...     

316L不锈钢表面不同涂层的制备以及在超临界水中腐蚀特性研究

针对超临界水氧化过程中材料腐蚀严重的问题,采用等离子喷涂技术在316 L不锈钢上分别喷涂约0.2 mm的Al_2O_3,ZrO_2和TiO_2涂层以提高其耐腐蚀性。采用间歇式超临界水氧化反应釜研究了各涂层试样在500℃、25 MPa、氧浓度1000 mg×L-1条件下,连续腐蚀80 h的腐蚀特性。对各涂层试样的结合强度及腐蚀前后表面及截面的形貌、元素分布等进行了表征。结果表明,Al_2O_3、ZrO_2和TiO_2涂层的结合强度分别为26.639 N×mm-2、24.526 N×mm-2和40.607N×mm-2。经腐蚀实验后,Al_2O_3涂层表面呈沟壑状,出现较多的孔洞和缝隙,涂层几乎完全脱落;ZrO_2涂层表面原平整致密涂层受到破坏,呈现断裂及碎片化涂层形貌,涂层因腐蚀变薄,剩余厚度约为0.15 mm;TiO_2涂层表面相对比较致密,涂层厚度未发现明显降低,呈现较好的耐腐蚀性能。该研究结果为超临界水氧化过程中金属材料腐蚀防控方法提供一种新思路。     

等离子喷涂高强陶瓷复合骨内种植体实验研究

以氮化硅陶瓷为基底材料,应用等离子喷涂技术,在其表面喷涂羟基磷灰石陶瓷涂层,制成氮化硅-羟基磷灰石陶瓷复合种植体.应用扫描电子显微镜、能谱X线、X-射线衍射仪观测种植体涂层结构和晶相结构变化情况,及Ca/P比值.结果显示羟基磷灰石呈熔和状态,颗粒较大,形成相互沟通的孔道,因而有利于骨组织的长入,喷涂前后其晶相结构及Ca/P比值无明显变化.用推出法测定的涂层结合强度(剪切强度)为23.60MPa.     

碳/碳复合材料SiC-HfSi_2抗烧蚀复合涂层(英文)

为改善碳/碳(C/C)复合材料的抗烧蚀性能,采用包埋技术在C/C复合材料表面制备了碳化硅-硅化铪(SiC-HfSi2)抗烧蚀复合涂层。采用氧乙炔火焰烧蚀试验评价了C/C复合材料样品的抗烧蚀性能。通过扫描电镜观察、能谱分析及X射线衍射分析研究了烧蚀前后C/C复合材料抗烧蚀涂层的表面和断面形貌、元素分布和相组成。结果表明:涂层C/C复合材料在烧蚀后其表面出现了丛生的氧化硅纳米线。同时,与未涂层C/C复合材料相比,SiC-HfSi2涂层使C/C复合材料的质量烧蚀率下降了85.6%。     

等离子喷涂硅酸盐搪瓷涂层及其热循环行为研究

[目的]硅酸盐搪瓷涂层在冷热循环过程中的失效行为很少受到关注。[方法]采用喷雾造粒与烧结相结合的方式制备了多组分硅酸盐团聚烧结喷涂粉末材料,随后采用大气等离子喷涂技术在12CrMoV合金钢表面制备了SiO₂–Al₂O₃–Na₂CO₃–CaO基硅酸盐搪瓷涂层,研究了该涂层的微观组织和在700℃下的水淬热震循环行为。[结果]硅酸盐团聚烧结喷涂粉末材料呈球形,粒径分布在20～60μm之间。等离子喷涂硅酸盐涂层呈明显的堆叠层状铺展沉积,表面较为粗糙,其内部虽然存在一定数量的闭孔,但整体较为致密,除了含有一定数量的非晶相,还有SiO₂、Al₂SiO₅和Ca₂MgSi₂O₇晶相。该涂层在700℃水淬热震循环145次后发生部分脆性剥落。[结论]热震循环过程中发生的金属基体氧化、晶相分解,以及冷热交变循环等因素产生的热应力可能是导致涂层失效的原因。     

C/C复合材料ZrB2-SiC涂层的微观结构及烧蚀性能研究

采用包埋法在密度为1.63g/cm~3的C/C复合材料上制备了不同ZrB_2含量的ZrB_2-SiC复相陶瓷涂层,考察了不同配比包埋粉料对涂层微观结构和抗烧蚀性能的影响。结果表明,当包埋粉料中ZrB_2质量分数为50%时,涂层ZrB_2含量最多,氧乙炔烧蚀60s时,其线烧蚀率、质量烧蚀率最低,分别为5.3×10~(-4) mm/s和2.1×10~(-3)g/s;在烧蚀过程中,SiC氧化产物SiO_2发生了相变,形成玻璃态,吸收大量热量。玻璃态的SiO_2相包裹着ZrO_2相,使得在烧蚀过程中,有效降低了烧蚀火焰冲击对ZrO_2造成的损失,ZrO_2导热系数低,是一种优异的热障材料,从而降低了复合材料烧蚀率。     

武术器械用碳纤维的表面改性与性能研究

采用表面涂层法对武术器械用碳纤维进行了表面改性处理,对比分析了原始碳纤维、表面涂覆ZrO_2涂层和Y-ZrO_2涂层的碳纤维的表面形貌、物相组成和界面剪切强度,并分析了涂层层数对涂覆Y-ZrO_2涂层的碳纤维的表面形貌和界面剪切强度的影响。结果表明,ZrO_2涂层和Y-ZrO_2涂层可以在碳纤维表面均匀涂覆,ZrO_2粉主要物相为m-ZrO_2和t-ZrO_2,Y-ZrO_2粉的主要物相为t-ZrO_2;随着温度的升高,碳纤维、碳纤维表面ZrO_2涂层和Y-ZrO_2涂层都会发生不同程度的质量损失,但是Y-ZrO_2涂层的失重速率最小;在Y-ZrO_2涂层层数为4时,Y-ZrO_2涂层在碳纤维表面可以均匀完全涂覆且不会在碳纤维间产生Y-ZrO_2涂层剩余;随着Y-ZrO_2涂层层数的增加,界面剪切强度呈现先增加而后减小的特征,在Y-ZrO_2涂层层数为4时取得最大值。     

氧化锆增强HA涂层的制备及其磨损性能

以钛合金为基底,采用等离子喷涂技术制备含30wt%ZrO_2的羟基磷灰石(HA)生物陶瓷复合涂层。观察了HA/ZrO_2复合涂层的微观形貌,采用UMT-3销盘摩擦试验机重点研究了在牛血清润滑环境中,该复合涂层在不同载荷和转速下的磨损性能,观察涂层磨损表面形貌,分析其磨损机理。结果表明:HA30涂层微观表面覆盖着针片状晶粒,结构致密、均匀。截面以无规则细小的气孔为主,并且ZrO_2中间过渡层分别与HA30涂层、基体的结合界面均实现良好的机械咬合。随着施加载荷的增大,HA30复合涂层的摩擦系数和摩损率都升高,磨损机理由微观剥落转化为剥落磨损。随着销盘转速的增加,涂层的摩擦系数减小,磨损率则是先减小后增加,涂层裂纹萌生、扩展直至最终形成凹坑。     

喷涂功率对YSZ涂层的力学性能和抗铝硅熔体腐蚀性能的影响

热浸镀Al–Si合金涂层是一种有效的现代钢铁防腐涂层,但熔融Al–Si合金腐蚀已成为热浸镀Al–Si合金生产线沉没辊及其备件亟待解决的关键问题之一。本工作采用大气等离子喷涂技术制备Y2O3部分稳定ZrO2(YSZ)/NiCrAlY防护涂层,研究了喷涂功率对YSZ涂层组织和力学性能的影响和涂层在700℃下Al–Si熔体中的腐蚀行为。结果表明,YSZ涂层是由板条和层间柱状晶粒组成的典型层状结构,随着喷涂功率从37 kW增至46 kW,层间柱状结晶呈长大趋势;YSZ涂层主要由t-ZrO2相和少量m-ZrO2相组成,喷涂功率对涂层相组成无明显影响;喷涂功率为40 kW的YSZ涂层具有较高的显微硬度642.4 HV0.3和结合强度62 MPa。此外,当带有涂层的样品在700℃的Al–Si熔液中腐蚀240 h后,YSZ涂层与高温Al–Si熔液之间的界面没有反应层生成,同时Al–Si合金熔液中的Al和Si元素也未渗透进YSZ涂层内部,表明YSZ/NiCrAlY防护涂层有效地将Al–Si合金熔体阻挡在涂层表面。     

不同电流下超音速等离子喷涂钼-钨复合涂层的性能

将Mo粉和W粉按质量比4:1混合后用超音速等离子喷涂系统在45CrNiMoVA钢表面制备了Mo-W复合涂层。通过扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计和摩擦磨损试验机考察了不同喷涂电流下所制涂层的微观形貌、成分、物相、显微硬度及耐磨性。结果表明,喷涂电流对Mo-W复合涂层影响显著,喷涂电流为350 A时所制涂层的各项性能最好。电流过大或过小均会导致涂层疏松,孔隙增大。Mo-W复合涂层显著提高了基体的显微硬度及耐磨性。在摩擦磨损过程中涂层和基体表面均生成了一层薄薄的耐磨氧化膜。     

大气等离子喷涂ZrSiO4涂层的物相转变行为

为研究硅酸锆陶瓷作为航空发动机高温(>1 200 ℃)热障/热防护涂层的可能性,采用大气等离子喷涂技术制备了硅酸锆涂层.用原位高温X射线衍射技术研究了涂层在25～1 400 ℃循环升降温过程中的物相变化行为,以及分别在1 000,1 200 ℃和1 400 ℃恒温不同时间后的物相转变;用扫描和透射电镜观察粉体及涂层的形貌.结果表明:硅酸锆粉体在等离子喷涂后分解成为四方相和单斜相的ZrO2以及非晶态的SiO2;由于ZrO2和SiO2两相界面上Si-O-Zr键的作用,涂层中的SiO2对ZrO2在高温下的相变产生了阻滞作用.在温度高于1 200 ℃热处理后涂层中ZrO2和SiO2能够重新生成稳定的硅酸锆涂层.     

等离子物理气相沉积高熵合金涂层及组织性能

采用等离子物理气相沉积的方法在316L不锈钢表面制备了AlCoCrFeNi高熵合金涂层,研究了喷涂距离和电流对高熵合金涂层物相组成、表面形貌、截面形貌、硬度、结合强度和耐磨性的影响。结果表明,不同喷涂距离和电流下,高熵合金涂层都主要由BCC、B2和FCC相组成;随着电流或者喷涂距离增加,涂层中BCC平均晶粒尺寸先增后减。当喷涂距离为460 mm时,随着电流从1600 A增加至2000 A,涂层平均摩擦系数逐渐增大,表面和截面硬度先减后增,涂层结合力和结合强度先增大后减小,涂层的磨损率先增加后减小;当电流为1800 A时,随着喷涂距离从420 mm增加至500 mm,涂层平均摩擦系数逐渐减小,表面硬度先减后增,截面硬度先增后减,涂层结合力和结合强度逐渐增大,涂层的磨损率逐渐减小。高熵合金涂层的磨损率与涂层表面硬度和内聚强度都有一定相关性。     

轴向送粉等离子喷涂制备TiB2/Al2O3复合陶瓷涂层

将Al2O3-30%(质量分数,下同)TiB2的复合粉与10%粒度为80～200 nm的Al2O3粉混合,喷雾干燥造粒制备成热喷涂喂料,采用三阴极轴向送粉等离子喷涂系统(Axial-Ⅲ)喷涂沉积TiB2/Al2O2涂层.用X射线衍射、扫描电子显微镜及能谱仪分析涂层物相组成、微观形貌,测试涂层表面显微硬度和Rockwell硬度.结果表明:涂层由α-Al2O3,γ-Al2O3,TiB2和少量TiO2组成;TiB2在涂层中主要以颗粒状形态存在.显微硬度为16.68 GPa;涂层表面Rockwell硬度平均值达52.9.     

等离子喷涂陶瓷涂层降低孔隙率的研究进展

通过对等离子喷涂陶瓷涂层降低孔隙率研究现状的文献综述,概括了国内外在等离子喷涂制备Al2O3及其复合涂层、Cr2O3及其复合涂层、ZrO2及其复合涂层降低孔隙率的研究进展,展望今后等离子喷涂陶瓷涂层降低孔隙率的发展方向.     

纳米Al2O3–ZrO2涂层的制备与微观结构

用Al（NO3）3.9H2O、ZrOCl2.8H2O及NH4OH作为原料,采用溶胶–凝胶工艺制备出Al2O3–40%（质量分数）ZrO2纳米复合粉体。并以此粉体为原料,用等离子喷涂工艺在不锈钢基体上制备了Al2O3–40%ZrO2纳米涂层。采用X射线衍射、扫描电子显微镜及高分辨透射电子显微镜分析粉体及涂层的物相及微观结...     

反应等离子喷涂TiN-Al3Ti-Al复相陶瓷涂层的研究

采用反应等离子喷涂法制备了TiN-Al3Ti-Al复相陶瓷涂层,并通过XRD、SEM对复相涂层进行了相分析、表面行貌分析。结果表明涂层主要由TiN、Al3Ti、Al等三相组成;涂层的结构为富硬质相和富软质相堆叠在一起的层状组织;显微压痕和断口表明复合涂层的韧性较Al2O3涂层有着明显提高。