30 wt.% 碳化物含量 (Cr,Fe)7C3/Fe3Al 金属陶瓷涂层磨损行为

采用销-盘往复干摩擦磨损试验研究了30wt.%碳化物含量的由原位自生(Cr,Fe)_7C_3颗粒弥散强化的(Cr,Fe)_7C_3/Fe_3Al金属陶瓷涂层的形貌、硬度,以及室温和400℃下的磨损性能。为了便于对比,同时测定了不同温度下的RuT350基体、Fe3Al涂层硬度。此外,在相同条件下,测定了室温和400℃时RuT350基体和NiCr-MoCr_3C_2涂层的摩擦磨损情况。结果表明,(Cr,Fe)_7C_3/Fe_3Al涂层硬度随温度升高衰减较慢,且在相同的接触载荷下,(Cr,Fe)_7C_3/Fe_3Al涂层的摩擦系数明显低于RuT350铸铁,其与摩擦副的总磨损量400℃下仅为RuT350基体与摩擦副总磨损量的45.8%,其室温与400℃下的耐磨性优于Fe3Al涂层和NiCr-Mo-Cr_3C_2涂层。(Cr,Fe)_7C_3/Fe_3Al具有较高的中高温耐磨性主要源于金属间化合物Fe3Al粘结相在特定的温度范围具有异于普通合金的R现象,致使(Cr,Fe)_7C_3/Fe_3Al具有较高的高温硬度,并存在大量弥散分布的细小(Cr, Fe)_7C_3晶粒,不易造成陶瓷颗粒从金属相中脱落在磨损表面形成第三粒的协同机制。     

CeO2对不锈钢基SiO2-BaO-Al2O3-Cr2O3陶瓷涂层性能的影响

采用高温熔烧法于1Cr18Ni9Ti不锈钢基材表面制备掺CeO2的SiO2-BaO-Al2O3-Cr2O3陶瓷涂层,研究了不同含量CeO2对涂层的抗氧化性、抗热震性和硬度的影响。研究结果表明,含CeO2的不锈钢基SiO2-BaO-Al2O3-Cr2O3陶瓷涂层能有效阻止不锈钢基体的氧化增重,提高涂层的抗热震性能及硬度。本实验条件下,CeO2含量2.8%时,涂层具有最好的抗氧化性能和抗热震性能。     

在高导磁率硅钢制造中含氮基体涂层的应用

生产导磁率μ_(10)≥1850G/Oe取向硅钢的工艺包括下列步骤:钢水的准备,其成份主要为(按重量计):≤0.07％碳,2.6～4.0％硅,0.03～0.24％锰,硫和硒的含量为0.01～0.09％,铝和硼至少要有一种,其含量分别为0.015～0.04％和≤0.0035％,≤0.02％氮,≤0.5％铜,其余为铁。把这种钢水进行浇注、热轧、退火、用含有(NH_4)2SO_4、Fe(NO_3)_3、Al(NO_3)3、Mg(NO_3)_2和Zn(NO_3)_2冷轧、脱碳这组含氮化合物一种的基体涂料作涂层以及最终织构退火。     

Al(NO_3)_3对白云石烧结性能和抗水化性能的影响

在天然白云石中添加不同比例的Al(NO_3)_3,采用二步煅烧法制备镁钙砂,研究Al(NO_3)_3添加量对白云石烧结性能和抗水化性能的影响。结果表明,在1 600℃保温3 h,没有添加Al(NO_3)_3时,镁钙砂试样的烧结密度为3.17 g/cm3,显气孔率为4.9%,抗水化增重率为3.1%,粉化率为20.1%,MgO的晶粒尺寸为2.92μm;添加Al(NO_3)_3后,由于Al(NO_3)_3在高温分解产生Al_2O_3,Al_2O_3在高温下会和CaO发生反应,生成3CaO2·Al_2O_3,在高温下形成液相,促进试样烧结,当添加0.30%Al(NO_3)_3(质量分数)时,试样的烧结密度为3.24 g/cm~3,显气孔率为3.8%,抗水化增重率为2.0%,粉化率为15.6%,MgO的晶粒尺寸为3.48μm。     

不同偏压下Cr/CrCN涂层在3.5%NaCl环境下的电化学及摩擦学行为

研究通过电弧离子镀方法在304L不锈钢及Si片上沉积Cr/CrCN涂层,通过改变基体偏压(30 V,60 V,90 V,120 V)来探讨涂层在3.5%(质量分数,下同)NaCl溶液中的电化学与摩擦学行为。研究结果表明:随着基体偏压的增加,涂层的硬度呈现递增的趋势,在基体偏压为120 V时达到最高,约为29 GPa;而临界载荷、韧性及耐蚀性则呈现先递增后递减的趋势,在基体偏压为90 V时达到最佳;当基体偏压由30 V上升到90 V时,涂层在3.5%NaCl溶液中的摩擦系数和磨损率分别由0.34和1.78×10~(-6)mm~3/Nm下降为0.21和7.8×10~(-7)mm~3/Nm,当基体偏压进一步上升时,涂层的摩擦磨损性能则开始下降。基体偏压对Cr/CrCN涂层在3.5%NaCl中的电化学与摩擦学行为有着重要影响,基体偏压为90 V时涂层的防腐耐磨性能最为优异。     

不锈钢基体上制备Al2O3涂层的研究

在核反应堆液态Li-Pb包层中,涂层的研究和发展是重要的内容.由于Al2O3涂层高电阻率的特性及与液态Li-Pb有良好的兼容性,所以成为陶瓷涂层中的最佳候选材料之一.采用射频磁控溅射法,在奥氏体不锈钢基体上制备了Al2O3涂层,并且研究了分别于800和1000℃进行热处理时温度对涂层的相组成、表面形貌、界面组织及绝缘电阻率的影响.结果表明,Al2O3涂层组织致密、均匀.经1000℃热处理后主要组成相为具有高温热稳定性能的α-Al2O3和少量的γ-Al2O3.不锈钢基体与Al2O3涂层层间界面结合良好可能是由于经退火处理后出现新生FeAl相,提高了涂层与基体的结合强度;涂层电阻率在1×1012～1×1014Ω·cm,绝缘性能良好.     

基体温度对超音速火焰喷涂NiCr-Cr_3C_2涂层性能的影响

采用超音速火焰喷涂(HVOF)技术在316L不锈钢基体上制备Ni Cr-Cr3C2涂层,探讨了不同基体预热温度对涂层结构性能的影响。通过金相显微镜、维氏硬度测试、洛氏压痕分析、热震等方法对Ni Cr-Cr3C2粉体形貌、基体-涂层硬度分布及其界面结合情况、涂层热疲劳性能等进行表征分析,采用XRD方法分析了不同基体温度条件下涂层的表面残余应力。结果表明,随基体温度上升,喷涂粒子扁平化程度加大,沉积率略有提高,界面结合更加致密,涂层残余应力降低,基体温度为200℃时,涂层与基体的结合性能最佳。     

金属氧化物陶瓷涂层高温阻氘渗透性能研究

采用射频磁控溅射方法在316L不锈钢表面沉积了 Al2O3,Cr2O3,Y2O3和ZrO2(8％Y2O3)4种单层氧化物陶瓷涂层.选用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对4种氧化物陶瓷涂层相组成、微观组织结构进行表征,结果表明,Al2O3涂层为非晶态,其他3种氧化物陶瓷涂层均为晶体结构,且涂层沉积致密,无明显微观...     

热喷涂玻璃-Cr2O3陶瓷涂层的性能

以SiO2-Al2O3系玻璃与Cr2O3陶瓷粉末为原料,采用高温烧结、球磨破碎工艺制备玻璃态物质包覆Cr2O3陶瓷颗粒的玻璃-Cr2O3陶瓷复合粉末,利用氧-乙炔火焰热喷涂技术在45号钢表面喷涂SiO2-Al2O3-Cr2O3玻璃陶瓷保护涂层。利用扫描电镜(SEM)对SiO2-Al2O3-Cr2O3玻璃陶瓷粉末与涂层的微观形貌进行表征。采用粘接拉伸法检测涂层与基体的界面结合强度,在介质溶液中进行腐蚀实验,研究玻璃与陶瓷粉末的配比对涂层微观结构与性能的影响。研究表明:当SiO2-Al2O3系玻璃的含量(质量分数)为40%时,涂层具有较好的综合性能,与基体的结合强度达30.4MPa,在10%CH3COOH溶液(体积分数)、8%NaOH溶液(质量分数)和3.5%NaCl溶液(质量分数)中腐蚀120 h的腐蚀速率分别为112.6、87.1和83.1 mg/(h.m2)。     

等离子喷涂Al_2O_3-TiO_2陶瓷涂层的显微组织及摩擦学性能

以Al_2O_3-TiO_2(x=0%,3%,13%,20%,40%,质量分数)复合陶瓷粉末为原料,采用等离子喷涂工艺在316L不锈钢基体表面制备5种陶瓷涂层。利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X线衍射仪(XRD)、荧光金相显微镜分析粉末和涂层形貌、微观结构、物相组成及涂层孔隙率;利用显微硬度计及摩擦磨损试验机测试涂层力学及摩擦学性能,观察试样磨损形貌,分析磨损机理。结果表明:涂层呈典型的等离子喷涂层状堆积特征,涂层与基体结合良好。随TiO_2含量增加,涂层主相由γ-Al_2O_3向Al_2TiO_5相过渡,涂层韧性升高,硬度和孔隙率降低。在大气环境下,低TiO_2含量的涂层(Al_2O_3、AT3)发生应力疲劳磨损,高TiO_2含量的涂层(AT13、AT20和AT40)发生应变疲劳磨损;而在水环境下,5种涂层均发生应力疲劳磨损。     

烧结工艺对涂覆法制备Y-Ce-La-TZP陶瓷微观结构与力学性能的影响

采用新型涂覆法,将Y(NO_3)_3、Ce(NO_3)_3和La(NO_3)_3混合溶液涂覆于Zr O_2表面,制备多元稀土共掺杂的Zr O_2陶瓷粉体,再通过无压烧结制备1.5Y-5.5Ce-0.3La-TZP(摩尔分数,%)块体材料,研究烧结温度、保温时间和升温速率对Zr O_2陶瓷相对密度、显气孔率、线收缩率、相变转化、力学性能以及显微组织的影响。结果表明:随烧结温度升高,单斜相Zr O_2含量减少,当烧结温度为1 550℃时,单斜相含量几乎为0,四方相的稳定化程度达到最大;在1 200～1 450℃烧结温度下,降低升温速率有利于陶瓷的烧结致密化。在1 550℃保温90 min的Zr O_2陶瓷的相对密度、抗弯强度、硬度(HV_(10))以及断裂韧性均达到最大,分别为98.8%、1 001.3 MPa、1 124.3和10.81 MPa·m~(1/2)。     

激光原位合成ZrB_2-C增强Cu基涂层的微观结构

采用Al-ZrO_2-B_4C-Ni-Cu粉末为原料,以激光熔覆技术与原位反应相结合的方式,在纯Cu表面制备了ZrB_2与石墨C增强Cu基复合涂层。利用光学显微镜(OM),X射线衍射仪(XRD),扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM)和能谱仪(EDS)等分析了涂层的组织结构、相组成、原位自生相的形态和界面;利用维氏显微硬度计测量了复合涂层的硬度;并分析复合涂层微观结构的生长过程。结果表明:复合涂层中原位合成了细针状的ZrB_2陶瓷相和以Al_2O_3为核心的球形石墨。熔池基体成分由于快速冷却,非平衡凝固形成树枝晶结构,并包裹ZrB_2陶瓷相。原位合成的细针状ZrB_2陶瓷为纤维型增强相,并且与金属基体结合良好,可以有效的提高复合涂层的机械性能。在接近复合涂层表面的位置具有最高的显微硬度,在深度方向上涂层内部的显微硬度缓慢降低,在经过界面后迅速降低至Cu基体的硬度值。复合涂层的平均显微硬度达到4800 MPa,相比Cu基体提高了约7倍。     

原位自生 (Cr,Fe)7C3/Fe3Al复合材料组织结构及物相组成的研究

本文通过真空雾化方法制备原位自生(Cr,Fe)_7C_3/Fe_3Al粉末,采用显微硬度,SEM,TEM,XRD等分析方法对制品的成分,表面形貌,物相组成,及硬度等进行初步分析。研究结果表明,(Cr,Fe)_7C_3/Fe_3Al粉末硬度较Fe3Al粉末有明显提高,同时急速冷却状态下,Fe_3Al粉末与(Cr,Fe)_7C_3/Fe_3Al粉末中基体相皆由DO_3型有序相Fe_3Al组成,Cr以固溶方式存在于基体中。(Cr,Fe)_7C_3以类珠光体团簇状均匀弥散分布在基体之中,碳化物保持Cr_7C_3点阵类型,Fe原子固溶在其中。     

铝表面自蔓延-离心法合成α-Fe(Al)涂层

通过调整稀释剂和加料量等工艺参数,利用自蔓延-离心法在铝板表面制备了熔覆质量较好的α-Fe(Al)涂层.利用X射线衍射分析涂层的相组成,扫描电镜观察涂层及涂层基体连接处的组织,能谱仪分析涂层及连接处的元素分布,显微硬度仪测量内衬层硬度.结果表明,涂层主要由α-Fe(Al)组成,组织均匀.涂层与基体形成了冶金结合,涂层与基体之间呈锯齿状,涂层与基体连接处生成FeAl2.涂层显微硬度为3.73±0.09 GPa,是基体的6倍,且分布均匀.     

Al靶溅射功率对CrAlN涂层组织结构及摩擦性能的影响

为探寻Al靶功率对CrAlN涂层性能的直接影响, 利用直流反应磁控溅射的方法在304不锈钢基体上沉积CrAlN涂层, 并研究不同Al靶功率对CrAlN涂层组织结构与摩擦性能的影响.采用SEM、XRD、AFM、往复摩擦磨损试验机、显微硬度计、三维轮廓仪对试样的物相组成、表面形貌、摩擦磨损性能、硬度和磨痕形貌进行表征.结果表明:随着Al靶功率的增加, CrAlN涂层的晶粒尺寸呈现轻微的先增大后减小的规律, Al靶功率为180 W时的晶粒尺寸最小; 随着Al靶功率的增加, 显微硬度、平均沉积速率呈现先增大后减小的规律而磨痕深度、平均体积磨损率呈现出相反的变化趋势.经综合比较, Al靶功率为150 W时CrAlN涂层的综合性能较优.      

喷涂功率对等离子喷涂TiB2-40Ni涂层显微结构及性能的影响

在304不锈钢表面利用大气等离子喷涂技术制备TiB_2-40Ni金属陶瓷涂层,研究该涂层在4种不同喷涂功率下组织结构和性能特征。采用扫描电子显微镜分析涂层的微观组织,采用X射线衍射仪表征涂层的物相组成,采用压痕法测定涂层的显微硬度,采用图像统计法测量涂层的孔隙率,并对涂层的常温摩擦磨损性能进行了研究。结果表明,随着喷涂功率的提高,涂层的孔隙率降低;涂层存在TiB_2和Ni两种主要物相;TiB_2-40Ni涂层截面平均显微硬度达到722.28 HV,为不锈钢基体显微硬度222.4 HV的3.24倍;通过摩擦磨损试验发现,该涂层常温下的质量磨损量约为不锈钢基体的1/3,且其摩擦系数稳定性较基体明显提高。     

机械合金化制备Al-Al2O3-ZrO2-Y2O3复合涂层及其性能研究

通过机械合金化在室温下于304不锈钢表面成功制得Al-Al2O3-ZrO2-Y2O3复合涂层。通过相关实验分析了复合涂层的组织形貌、显微硬度及高温氧化性能。结果表明:随着球磨时间的增加,涂层厚度先增加后减小;当球磨时间为8h时,涂层最为致密,平均厚度约为200μm;当球磨时间为14h时,涂层部分剥落,涂层厚度减小。涂层的显微硬度明显高于基体,且从表层到基体呈梯度下降,最高显微硬度值达HV0.1525,为基体硬度的2倍多。Al-Al2O3-ZrO2-Y2O3复合涂层的抗高温氧化性能良好。     

电弧喷涂含陶瓷颗粒铝基复合涂层的微结构和性能

采用5052半硬铝带分别包覆Al_2O_3、SiC、B_4C、TiC陶瓷颗粒制备的粉芯丝材进行电弧喷涂试验,制备了含陶瓷颗粒的铝基复合涂层。利用光学显微镜、XRD分析了涂层的微观组织和相结构,测试了复合涂层的显微硬度、耐磨性及耐腐蚀性。研究结果表明,制备的铝基复合涂层中含有一定数量的未熔陶瓷颗粒,涂层较为致密,无明显缺陷。含陶瓷铝基涂层的物相主要由Al和所添加的陶瓷相构成,其中在含B_4C陶瓷涂层中还存在Al_3BC、Al_4C_3和AlB_2等新相。陶瓷颗粒的加入有利于提高铝基复合涂层的显微硬度,其中B_4C的加入使涂层中基体相显微硬度提高了1.5倍,这是由于B_4C陶瓷和Al反应生成Al_3BC、Al_4C_3和AlB_2硬质相。复合涂层的耐磨性均优于纯铝涂层,摩擦磨损的形式主要为粘着磨损。动电位极化腐蚀试验表明,含SiC和TiC陶瓷涂层具有较低的腐蚀电流,耐蚀性较好,含SiC陶瓷的复合涂层出现了明显的钝化现象。     

Cr_7C_3-(Ni,Cr)_3(Al,Cr)热喷涂涂层残余应力状态及其来源分析

采用热喷涂方法在灰铸铁基体沉积Cr_7C_3-(Ni,Cr)_3(Al,Cr)涂层。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)分析涂层的形貌及结构,涂层厚度约235μm,涂层主要相成分为Cr_7C_3相和Ni_3Al相。纳米压痕仪测定涂层硬度为16.022±2.125 GPa,弹性模量为247.75±16.873 GPa。利用sin~2ψ法分析Cr_7C_3相在(522)晶面在不同夹角(Ψ=0°、±9°、±18°、±27°、±36°和±45°)下的残余应力。结果表明涂层表面为残余压应力,残余应力大约为-1375.9MPa,其中本征应力为主要来源约-1267.9 MPa,热应力为次要来源约-108 MPa。     

钢基Fe/Al2O3复合材料的界面特征

用喷涂法和溶胶-凝胶法相结合的工艺制备钢基Fe／Al2O3，梯度复合材料，并对其性能进行分析。采用电子万能材料试验机进行结合测试，利用金相显微镜分析复合材料断面组织，用X射线衍射仪分析陶瓷涂层成分。结果表明，Fe／Al2O3，梯度涂层与钢基体界面结合强度较高，平均达到17.62MPa；涂层与基体以及涂层与涂层之间相互融合，并未出现明显的界面联接层，实现了涂层与钢基体在同一区域共存，有助于提高涂层与基体的结合强度；Fe／Al2O3，梯度涂层主要由α-Al2O3、AlFeO3、AlFe3和Al86Fe14等物相组成，对材料的结构和性能都非常有利。