铝合金表面氧化锆等离子体电解氧化涂层的制备及形成机理研究

采用等离子体电解氧化方法在铝合金表面制备了氧化锆涂层,电解液为包含Zr(OH)₄颗粒的碱性溶液. 涂层的组成、结构通过XRD、EPMA进行了研究. 结果显示,涂层主要由t-ZrO₂、m-ZrO₂、α-Al₂O₃和γ-Al₂O₃组成,t-ZrO₂为涂层的主晶相,分布在涂层表面,而α-Al₂O₃出现在涂层的内侧.涂层表面呈颗粒状,颗粒尺寸约为1~2μm.在氧化过程中,Zr(OH)₄颗粒在电场力的作用下向等离子体放电通道口沉积,在放电产生的高温作用下直接转化为氧化锆.     

真空等离子喷涂碳化硼涂层制备与抗激光辐照性能研究

采用真空等离子喷涂技术,在不锈钢基体上制备碳化硼(B₄C)涂层,并对涂层的组成、结构、沉积效率、结合强度以及抗激光辐照性能进行了表征.结果显示,真空等离子喷涂B₄C涂层中没有出现明显的B₂O₃相,表明真空等离子喷涂可有效避免B₄C氧化现象.采用较细的粉末制备的B₄C涂层较为致密.较高的喷涂功率和较大的氢气流量,有助于改善粉末的熔化程度,从而提高涂层的沉积效率和结合强度.在适宜的工艺参数下,涂层的沉积效率与结合强度可分别达72%与49MPa.激光辐照试验表明,在不锈钢表面沉积B₄C涂层,可以明显改善其抗激光辐照性能.     

纳米晶添加氧化铝粉体的低温烧结研究

以湿化学法制备的纳米α-Al₂O₃粉体作为添加剂,MgO和SiO₂为烧结助剂,对商用γ-Al₂O₃粉体预处理后,采用无压烧结工艺,有效的降低了烧结温度.在1450℃制备了高性能的氧化铝陶瓷,并对添加α-Al₂O₃纳米晶的作用机理进行了研究.     

在氧气中焙烧C/γ-Al2O3复合物快速制备α-Al2O3微粉

提出了一种快速制备α-Al₂O₃微粉的方法, 以淀粉为碳源、γ-Al2O₃为前体制备了C/γ-Al₂O₃复合物, 然后在800℃、氧气氛中焙烧制备α-Al₂O₃微粉. N₂物理吸附及SEM分析结果表明, 所制得的α-氧化铝颗粒细小, 约为2μm. 该方法具有焙烧温度低、焙烧时间短的优点, 同时, 淀粉及γ-Al₂O₃均为廉价的工业原料, 且该方法所需淀粉量较少, 最少仅需0.3g/g γ-Al₂O₃, 对应的C/γ-Al₂O₃复合物碳含量约为6wt%, 因而极具工业化应用前景.     

微波法制备γ-Al2O3蜂窝陶瓷涂层的实验研究

采用微波加热法制得了γ-Al₂O₃蜂窝陶瓷涂层及相应的三效催化剂.比较并详细分析了微波涂层（TC-B）与传统涂层（TC-A）在晶型、比表面积及三效催化剂活性上的差别.结论是.微波涂层的主要特性参数均达到或超过了传统涂层.以微波法制备γ-Al₂O₃涂层的工艺过程能耗少、周期短、生产成本低.     

等离子体源增强磁控溅射沉积Al2O3薄膜研究

采用电子回旋共振微波等离子体源增强磁控溅射沉积氧化铝薄膜.X射线光电子谱和X射线衍射分析表明,在600℃沉积温度下,Si（100）基片上获得了亚稳的具有化学计量配比成分、面心立方结构的γ-Al₂O₃薄膜.薄膜的折射率为1.7,与稳定的α-Al₂O₃体材料相当.     

复合相基体上制备的beta-氧化铝膜及其特性

研究了在α-Al₂O₃及其与尖晶石复合的陶瓷基体上多晶Na-beta-Al₂O₃膜的形成过程及其特性.结果表明,在单相α-Al₂O₃基体上形成的beta-Al₂O₃膜呈现不均匀的显微结构,异常长大的晶粒尺寸达到15μm.在复合相基体上制备的Na-beta-Al₂O₃膜晶粒尺寸得到了有效的控制,当其中相应的MgO含量为3wt％时,Na-beta-Al₂O₃的晶粒异常生长被完全抑制,最大晶粒尺寸仅2～3μm.动力学分析表明,复合基体表面Na-beta-Al₂O₃(Li,Mg)的形成过程中,Li的扩散和α-Al₂O₃→尖晶石的结构重排同时控制膜的生长过程.所制备的beta-Al₂O₃膜的钠离子导电性与beta-Al₂O₃陶瓷体相似,并取决于其中β-Al₂O₃和β″-Al₂O₃相的相对含量以及过剩MgAl₂O₄的含量.     

晶种对氢氧化铝转相和热压烧结氧化铝晶形变化的影响

以氢氧化铝为初始原料,通过球磨过程中高纯氧化铝磨介的磨屑作为晶种引入氢氧化铝中.引入的α-Al₂O₃品种使氢氧化铝于1100℃×2h的条件下转变为α相氧化铝.而且随着α-Al₂O₃品种引入量的增加,煅烧后氧化铝颗粒的平均粒径减小,颗粒尺寸分布均匀.煅烧得到的氧化铝超细粉经热压烧结后,Al₂O₃晶粒形貌随品种的引入量的不同而发生变化.未引入α-Al₂O₃品种的条件下,晶粒形状主要为等轴状;晶种引入后,晶粒发育成六角片状;而且随着晶种引入量进一步增加时,六角片状晶粒尺寸减小,当晶种数量增加到20wt％以上时,晶粒发育生长为长柱状.     

不同喷涂工艺下NiCoCrAlYTa涂层的显微结构和性能

为探索不同喷涂工艺对NiCoCrAlYTa涂层的显微结构和性能的影响规律,确定最优工艺,采用大气等离子、低压等离子、常规超音速火焰和低温超音速火焰4种工艺在镍基单晶高温合金表面制备了NiCoCrAlYTa涂层。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和显微硬度计等分析手段对喷涂态涂层的相组成、显微结构和显微硬度等进行了表征。结果表明,不同喷涂工艺下涂层的相组成均为γ′-Ni_3Al、β-NiAl和γ-Ni固溶体。低压等离子和超音速火焰喷涂的涂层致密且孔隙率低,其中超音速火焰喷涂的涂层孔隙率低于1%。低压等离子和低温超音速火焰喷涂的涂层氧含量很低,控制在0.3%~0.6%的范围。综合来说,低温超音速火焰喷涂工艺制备的涂层结构致密,孔隙率和氧含量很低。该工艺是沉积NiCoCrAlYTa涂层的首选。     

Al2O3-SiO2复合膜的制备与结构表征

以异丙醇铝和正硅酸乙酯为主要原料,用溶胶-凝胶法制备无支撑体Al₂O₃-SiO₂复合膜.应用XRD、DTA-TGA、IR、BET等测试手段对复合膜的物相组成、热稳定性、孔结构进行表征.并且讨论了化学组成和煅烧温度对复合膜孔结构的影响.研究结果表明:550℃煅烧10h的复合膜物相组成为无定形的SiO₂和γ-Al₂O₃晶体,粒度大小在2-4nm之间,化学组成为Al₂O₃/SiO₂=3:2的复合膜在不同煅烧温度时,400℃煅烧的物相为γ-AlOOH和,γ-Al₂O₃,550-1150℃煅烧的物相为γ-Al₂O₃,1220℃煅烧的物相为γ-Al₂O₃和α-Al₂O₃,1300℃煅烧的物相为莫来石相和α-Al₂O₃;化学组成不同的复合膜主要是由Al-O网络和Si-O网络构成,没有形成Al-O-Si网络结构;复合膜具有良好的热稳定性;化学组成和煅烧温度对复合膜的孔结构有一定的影响.     

铝合金微弧氧化陶瓷膜形成过程中的特性研究

保持交流电压脉冲幅度不变,对浸在硅酸钠和氢氧化钠溶液中的铝合金样品进行了微弧氧化处理,发现在陶瓷膜形成过程中,样品的电流随时间明显分成五个不同阶段.对应各阶段所制备的陶瓷膜分别用扫描电镜和X射线衍射仪进行了分析,结果表明,铝合金微弧氧化陶瓷膜主要由γ-Al₂O₃和α-Al₂O₃相组成,其含量随氧化时间变化.陶瓷膜内外层α,γ相含量差异主要是由于微弧区熔融的Al₂O₃凝固时冷却速率不同引起的.     

铝基复合材料微弧氧化陶瓷膜的组成与性能

微弧氧化是一种利用液相介质中阳极表面产生的等离子体放电合成氧化物陶瓷膜的技术. 本文利用微弧氧化技术在铝基复合材料表面制备了氧化铝陶瓷膜. XRD和SEM分析结果显 示, 陶瓷膜由α-Al₂O₃、γ-Al₂O₃和ε -Al₂O₃组成, 与基体结合效果好, 陶瓷膜表面存在大量类似火山口的等离子体放电产物, 说明陶瓷膜是 沿着放电通道生长. 陶瓷膜的最高硬度可达21GPa, 分布在距界面12μm附近; 恒电位极化实验结果显示, 经微弧氧化后的铝基复合材料拥有非常好的耐腐蚀性能.     

网眼陶瓷凝胶成型工艺条件研究

以α-Al₂O₃为主原料制备凝胶注模浆料, 采用浸渍工艺制备了均匀性好、强度高的网眼陶瓷材料. 研究了固相含量、分散剂与pH值等对Al₂O₃浆料流变特性的影响. 实验表明: 在pH=9、分散剂添加量为0.5wt%及固相体积分数为57%时, 可以获得良好流动性(粘度为140mPa·s)的浆料; 研究了聚氨酯泡沫塑料载体表面改性对浆料吸附力的作用, 采用氩等离子体处理并在丙烯酸溶液中接枝反应使聚氨酯泡沫塑料有效吸附浆料量从0.42g/cm³提高到0.71g/cm³. 制备出气孔率为86%、体积密度为0.52g/cm³、耐压强度为3.60MPa和均匀无盲孔的Al₂O₃泡沫陶瓷材料.     

SPS制备亚微米晶氧化铝陶瓷

以商业α-Al₂O₃粉体为原料, MgO为烧结助剂, 采用放电等离子烧结技术(SPS)制备亚微米晶氧化铝陶瓷. 系统研究了烧结温度、烧结助剂含量对亚微米晶氧化铝陶瓷的致密化过程及显微结构的影响. 分析结果表明, 1250℃以及0.05wt%分别是最佳的烧结温度和烧结助剂含量; 在此条件下获得的亚微米晶氧化铝陶瓷, 其相对密度达到99.8%TD(theoretical density),平均晶粒尺寸约0.68μm,显微硬度(HV5)达到20.75GPa,在3～5μm中红外范围内直线透过率超过83%. 当MgO掺杂量超过0.1wt%时, 第二相MgAl₂O₄形成, 引起光散射, 降低红外透过率.