纳米Al2O3和TiO2改性有机硅涂层对304不锈钢高温氧化行为的影响

本文以纳米Al₂O₃和TiO₂为主要填料,采用物理混合方法制备了两种纳米改性有机硅涂料,将涂料喷涂于马口铁和304不锈钢表面并室温干燥,获得了两种涂层样品。测试了两种涂层的常规机械性能,研究了600℃空气中涂层对304不锈钢抗氧化性能的影响。结果表明：两种涂层均具有良好的附着力、柔韧性和耐冲击性能。两种涂层均能有效减缓304不锈钢在600℃下的氧化;当纳米Al₂O₃和TiO₂含量比例为4:1时,纳米改性有机硅涂层对304不锈钢的防护效果最佳。     

304不锈钢表面纳米铝改性有机硅涂层的高温氧化和电化学行为

研究了纳米铝改性有机硅高温涂层的固化、抗650℃高温氧化性能和耐3.5% NaCl水溶液电化学腐蚀性能。当聚氨酯:有机硅的质量分数达到1:3或更高时,有机硅涂料可以在24 h内完成常温固化。制备出的纳米铝改性有机硅高温涂层表面致密,没有微观裂纹等缺陷。纳米铝改性的有机硅涂层显著提高了304不锈钢抗氧化性能,经1028 h氧化实验,基体几乎没有发生氧化,涂层没有出现开裂和剥落。纳米铝改性的有机硅涂层还显著提高了氧化后的304不锈钢耐氯化钠水溶液腐蚀性能,无涂层的304不锈钢氧化后形成的氧化膜低频阻抗仅3.2 Ω·cm²,而涂装涂层的不锈钢的低频阻抗约为1.1×10⁵ Ω·cm²。     

纳米Cr2O3对环氧涂层耐腐蚀性的影响

利用燃烧法制备粒径为10-20 nm的球状纳米Cr2O3。将纳米Cr2O3粉体添加到环氧涂层中,根据电化学阻抗谱和盐雾试验研究Nano-Cr2O3对环氧涂层耐蚀性的影响。结果表明,Nano-Cr2O3可显著提高环氧涂层耐蚀性。Nano-Cr2O3主要在涂层中提高涂层耐蚀性起到两方面作用:一是减少了孔隙率,增加了涂层的物理屏蔽作用;二是Cr3+离子直接与溶液中腐蚀热镀锌所产生的Zn2+、OH-离子反应,生成了不溶性的Zn Cr2O4隔离层。     

Al2O3纳米粒子对镁合金阳极氧化的影响研究

通过在阳极氧化液中添加纳米Al2O3,在镁合金表面制备了复合阳极氧化膜。采用扫描电镜、能谱仪、动电位极化测试以及往复摩擦磨损实验研究了纳米Al2O3的添加量对阳极氧化过程、形貌及氧化膜性能的影响。结果表明,纳米颗粒的加入,增大了溶液电阻,从而使得成膜电压提高。纳米粉末的添加量与复合氧化膜的性能没有线性相关性。当电解液纳米颗粒的浓度为10g/L时,可以获得表面光滑平整、孔径细小均匀的复合氧化膜,此时复合氧化膜具有最优的耐蚀性和耐磨性能。     

纳米SiO2/Al2O3复合改性对环氧树脂绝缘性能的影响

以双酚A型环氧树脂E51为基体,纳米SiO₂/Al₂O₃为辅助填料,采用低温等离子体协同偶联剂对纳米填料进行接枝处理,控制低温等离子体处理时间,制备出纳米SiO₂/Al₂O₃/E51三元复合绝缘材料,研究纳米填料对环氧树脂复合材料介电性能、闪络电压、热分解温度及击穿强度等的影响。结果表明,纳米SiO₂填充量为3%,纳米Al₂O₃填充量为1.5%,并且采用偶联剂协同低温等离子体的处理时间为30 s时,复合试样各项电气性能均得到显著提升。初始分解温度较未改性时提高22℃;闪络电压较未改性时提高20.9%;击穿强度较未改性时提高23.1%。这一结果为提高环氧树脂电气性能提供了新的研究思路。     

钎焊参数对Al2O3陶瓷/304不锈钢接头组织和性能的影响

本工作采用Ag-Cu-Ti钎焊了Al₂O₃陶瓷和304不锈钢,分别研究了钎焊温度和保温时间对Al₂O₃陶瓷/304不锈钢接头组织和性能的影响规律。试验结果表明：接头组织为Al₂O₃/Cu₃Ti₃O+TiCu/Ag(s, s)+Cu(s, s)+TiCu/Cu0.8Fe0.2Ti/Fe-Cr/304。当钎焊温度较低、保温时间较短时,Cu₃Ti₃O反应层较薄,Al₂O₃陶瓷与钎缝的结合较弱;在900℃保温10 min时,Cu₃Ti₃O反应层厚度为2.5μm,接头最大剪切强度为130.54 MPa;继续提高钎焊温度和延长保温时间,Cu₃Ti₃O反应层过厚,降低了钎缝的塑性变形能力。Cu₃Ti₃O反应层厚...     

超声波及分散剂对纳米SiO2/CaCO3/Al2O3颗粒分散特性的影响

在材料科学领域,颗粒的均匀分散是获得具有较好的显微结构和性能材料制品的基础。采用分光光度计法表征分散效果,研究了超声波及不同分散稳定剂复合作用下纳米SiO_2、纳米CaCO_3、纳米Al_2O_3颗粒的分散性能,并结合DLVO理论探讨了分散机理,给出了分散剂优选方案。结果表明,超声波处理纳米颗粒悬浮液可以有效打破纳米颗粒团聚;不同分散剂对不同纳米颗粒的分散效果差异较大,NS颗粒相比NC、NA更难被分散剂分散,分散剂SHMP、SDBS作用效果随用量的增大先增强后减弱,分散剂PCS作用效果随用量的增加而增强;分散剂种类、用量会影响纳米悬浮颗粒的双电层厚度和颗粒周围空间微环境,从而影响分散体系的稳定性。     

Al2O3颗粒对Al2O3p/Al复合材料时效析出的影响

本文通过采用硬度测量,差热分析及透射电镜综合研究了Al₂O₃p/6061复合材料在时效过程中的析出变化。结果表明,在Al₂O₃p/6061时效过程中,峰时效的主要强化相是β'相,并且以160℃,8小时时效的效果为最佳。     

硅烷偶联剂KH550表面改性纳米Al2O3的研究

利用硅烷偶联剂KH550对自制均匀分散的纳米Al2O3进行表面改性。红外光谱分析表明,纳米Al2O3表面成功接枝了KH550。热失重分析得出KH550的最佳用量为2.5%,最佳改性时间为60min,吸附量约为2.394%。透射电镜照片表明,表面改性提高了纳米Al2O3在无水乙醇体系中的分散均匀性,表面由亲水变为亲油。     

ZnO/Al2O3复合纳米颗粒的制备与表征

以硫酸锌和氢氧化钠为原料,采用直接沉淀法制备了纳米氧化锌,并用硫酸铝水解生成的三氧化铝对钠米氧化锌进行了表面改性,并采用IR、TEM、SEM、XRD等手段对改性前后的粉体进行表征研究.TEM和SEM分析结果表明,改性后粉体颗粒的粒径小、团聚现象减轻.此外,进行了粉体的光催化降解甲基橙的实验研究.实验结果表明,改性后ZnO粉体的光催化活性明显下降,这进一步证明了纳米氧化锌颗粒表面存在三氧化二铝的包覆层.     

温度与气压对脉冲PECVD沉积氧化铝薄膜的影响

在有机基体表面等离子体增强化学气相沉积(PECVD) Al₂O₃薄膜是提高其阻隔性能的有效方法,而高品质的Al₂O₃薄膜是提高阻隔性的关键因素之一。脉冲射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)可以实现比热化学气相沉积技术更宽的气体工作压力、更多的单体选择和更好的薄膜性能,适合于制备高质量的薄膜。本文报道采用脉冲RF-PECVD氧化铝薄膜,且对影响薄膜结构和性能的工艺参数进行研究。通过椭圆偏振仪测量Al₂O₃的生长速率和折射率;利用红外光谱、扫描电镜和原子力显微镜对沉积的Al₂O₃薄膜进行成分、结构、表面粗糙度和形貌分析、测量和表征;采用透湿仪测量在有机聚酯薄膜表面沉积Al₂O₃层的阻隔性能。结果表明:薄膜沉积过程中的工作气压和沉积温度对脉冲RF-PECVD薄膜性能影响较大,在一定的沉积温度范围内,沉积的Al₂O₃薄膜为无色、透明、表面结构平滑致密;在温度相同的条件下,工作气压越高,纳米膜生长速率越快;而在相同工作气压下,沉积温度越低,薄膜生长速率越快。     

Development of a modified CVD coating process for the enhancement of the high temperature oxidation resistance of Cr2O3 and Al2O3 forming alloys

In this work, a new deposition method for coating Cr₂O₃ and Al₂O₃ forming alloys has been set up. This is a modified CVD deposition method based on the pyrolisis of an aerosol produced by an ultrasonic wave focussed on the surface of a solution containing a reactive element soluble salt that will later transform to an oxide. The deposition takes place in a reaction chamber maintained at 473 K. To test the efficiency of the deposition method, commercial AISI-304 stainless steel samples were coated directly on the mill finish surface and on a pre-formed oxide layer with lanthanum nitrate. Specimens were then oxidised at 1173 K in synthetic air atmosphere during 25 h in a thermobalance. Oxidation kinetics of coated samples was compared with that of untreated ones. The results show that coated samples improve their high temperature oxidation resistance by decreasing their parabolic rate constant by one order of magnitude. The deposition method developed proves to be an easy, cheap and efficient way of increasing the service temperature of conventional stainless steel.     

钛合金表面梯度Al2O3陶瓷涂层的高温抗氧化性能

钛合金应用广泛,但在高温环境中极易被氧化,降低其力学性能及寿命。利用溶胶-凝胶法在TC11钛合金上制备梯度层(ZrO_2+Al_2O_3)+表层(Al_2O_3)的复合梯度涂层,提高其高温抗氧化能力。将复合梯度涂层、单层氧化铝涂层以及基体在700℃进行100h的高温氧化,利用氧化增重数据拟合得到梯度涂层的氧化速率为0.015mg~2/(cm4·h),氧化指数为2.137,并结合氧化后EDS成分分布,发现复合梯度涂层可以提高基体的高温抗氧化性能。同时利用700℃热震实验比较了复合梯度氧化铝涂层试样和单层氧化铝陶瓷试样的热震次数,梯度层(ZrO2+Al_2O_3)的存在缓解了基体与氧化铝陶瓷涂层之间热膨胀系数不匹配而导致的易剥落的问题,延长了涂层寿命,进一步提高了基体的高温抗氧化能力。     

Nb掺杂对Ti-Al合金化层抗高温氧化性能的影响

为提高钛合金TC4的抗高温氧化性能,采用激光表面合金化技术在钛合金表面制备不同Nb掺杂量的Ti-Al合金化层。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、箱式电阻炉等对合金化层的组织结构和高温氧化行为进行分析测试。结果表明,合金化层主要组成物相为TiAl以及少量的Ti_3Al相。Nb主要以置换溶质原子的形式固溶于合金化层中。合金化层组织均匀,与基体呈典型的冶金结合,在不含Nb的Ti-Al合金化层中发现大量的表层裂纹及少量的贯穿性裂纹,而在Nb掺杂的合金化层中未发现明显的宏观裂纹。合金化层在800℃保温1000h的氧化增重显著低于基体,表现出优异的抗高温氧化性能。相比而言,随着Al含量和Nb掺杂量的提高,合金化层的抗高温氧化能力也随之提高。Nb掺杂提高Ti-Al合金化层抗高温氧化性能的作用机理包括减少TiO_2中的空位缺陷、细化氧化物颗粒及促进Al_2O_3的形成。     

纳米TiO_2-WO_3复合涂层及纳米TiO_2/WO_3叠层涂层的制备及性能

为了解决电子池材料改性TiO2涂层暗态下无阴极保护作用的问题,用溶胶-凝胶法及浸渍提拉技术在304不锈钢表面制备了纳米TiO2-WO3复合涂层与纳米TiO2/WO3叠层涂层,用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)研究了2种涂层的表面形貌、成分,并用电化学方法研究了2种涂层的光阴极保护特性及耐腐蚀性能。结果表明:2种涂层表面均连续均匀,由Ti,W,O,C组成;紫外光照1 h时2种涂层均对304不锈钢有一定的光阴极保护作用,闭光后纳米TiO2/WO3叠层涂层的延时阴极保护作用远好于纳米TiO2-WO3复合涂层;2种涂层均对304不锈钢有防腐蚀作用,紫外光照射时纳米TiO2-WO3复合涂层的防腐蚀性比纳米TiO2/WO3叠层涂层的好。     

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。     

Effect of Al2O3 particle size on vacuum breakdown behavior of Al2O3/Cu composite

In order to clarify the effect of Al₂O₃ particle size on the arc erosion behavior of the ceramic-reinforced Al₂O₃/Cu composite, Al₂O₃/Cu composites with different sizes of Al₂O₃ particles were prepared by powder metallurgy, the effect of Al₂O₃ particle size on the characteristics of arc motion was studied, and the mechanism of arc erosion of Al₂O₃/Cu composites was discussed as well. The results show that with decrease in the size of Al₂O₃ particles, the erosion area increases significantly and the erosion pits become shallower. The vacuum breakdown is preferred to appear in the area between Al₂O₃ particle and the copper matrix. Based on the experimental results and theoretical analysis, a particle partition arc model is proposed.     

In situ Al3Ti and Al2O3 nanoparticles reinforced Al composites produced by friction stir processing in an Al-TiO2 system

Al and TiO₂ powders were selected to fabricate in situ Al composites via multiple pass friction stir processing (FSP) based on the thermodynamic analysis. The microstructural investigations indicated FSP would induce reaction between Al and TiO₂. Al₃Ti and Al₂O₃ particles were formed after 4 pass FSP with 100% overlapping. The in situ particles were about 80 nm in size at various FSP conditions, and ultrafine matrix grains 602 nm in size were obtained when water cooling was applied during FSP. Tensile tests indicated that the in situ nanocomposites exhibited pronounced work hardening behavior and a good combination of strength and ductility.