45钢表面激光熔覆Al_2O_3陶瓷涂层的研究

采用SEM,TEM及EDAX等手段研究了45钢表面Al2O3－NiCrAl复合陶瓷涂层的组织结构,实验结果表明：Al2O3－NiCrAl复合陶瓷等离子喷涂层的组织呈层片状,面层由α－Al2O3和少量的γ－Al2O3组成,Al2O3与NiCrAl及NiCrAl与基体间均为机械结合界面：激光熔覆层组织为单一的α－Al2O3柱状晶、过渡合金与基体间形成了良好的冶金结合界面,Al2O3与NiCrAl间的界面结合状况得到了明显的改善,在激光熔覆过程中存在着分层凝固机制．熔敷层硬度达2423－2664HV0．2     

热化学反应喷涂Al2O3基复合陶瓷涂层的制备及其性能

使用热化学反应热喷涂技术,在紫铜表面喷涂制备Al2O3基复合陶瓷涂层.利用XRD和SEM分析该复合陶瓷涂层物相组成和组织形貌,并对其热震性能、抗高温氧化性能和磨损性能进行测试.结果表明:采用热化学反应喷涂法在紫铜表面制备的陶瓷涂层内部生成陶瓷过渡相Al1.4Si0.3O2.7和Al1.9Si0.5O2.95等,在陶瓷涂层与Ni-Al过渡层间存在金属间化合物AlNi3;该复合陶瓷涂层熔化率较高,表面呈珊瑚状;涂层与紫铜基体结合牢靠,具有优异的高温抗氧化能力,其磨粒和粘着磨损比紫铜基体分别提高10倍和15倍.     

Al-Ti基体上纳米网状钙磷陶瓷/多孔Al2O3生物复合涂层的原位生长

先采用PVD法在医用钛金属表面沉积一层Al膜,得到Al-Ti基体材料;而后采用阳极氧化与水热合成复合制备技术在Al-Ti基体上成功构造了由纳米网状磷酸盐组成的钙磷生物陶瓷/Al2O3多孔复合生物涂层.利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电子能谱(EDAX)、X射线衍射(XRD)表征了阳极氧化前后铝膜和钙磷生物陶瓷涂层的微观形貌、元素构成以及晶相成分.结果表明:在阳极氧化过程中,钙、磷元素嵌入阳极氧化铝(AAO)膜,并经水热处理反应原位生成钙磷陶瓷;钙磷陶瓷晶体从Al2O3孔洞长出并覆盖于多孔氧化膜的表面;最终获得的钙磷生物陶瓷/多孔Al2O3复合涂层具有纳米网状、多孔的结构特征.分析探讨了钙磷生物陶瓷/多孔Al2O3复合涂层的原位生长过程,浓度梯度与电位差分别是Ca、P元素进入AAO膜的主要推动力.     

等离子喷涂氧化铝基陶瓷涂层的性能研究

通过对45钢基体表面等离子喷涂Al2O3-13wt%TiO2(AT13)涂层和Al2O3涂层进行对比试验。结果表明:涂层组织呈明显的层片状结构,并含有孔隙、微裂纹及未熔颗粒等缺陷,基体与粘结层以及陶瓷层与粘结层之间形成良好的机械结合界面;TiO2的添加使AT13涂层孔隙减少,致密度提高;AT13涂层与Al2O3涂层相比硬度较低,但其硬度分布的分散性较小;在相同的摩擦磨损试验条件下,AT13涂层比Al2O3涂层耐磨性更好。     

45钢表面PII-DGPSM复合强化层的耐腐蚀性能研究

针对海工装备中常用45钢表面耐腐蚀性不足的问题,采用离子注入技术(PII)注Al和双辉等离子表面冶金技术(DGPSM)渗Cr复合,在基体45钢表面制备Al-Cr复合强化层。利用X射线衍射(XRD)、光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)等对试样的元素分布、物相结构进行表征。并采用极化曲线和电化学阻抗谱,对比分析Al-Cr复合涂层、注Al涂层和基体在3.5wt%NaCl溶液中的耐腐蚀性,研究其腐蚀机理。研究表明,采用复合技术制备所得Al-Cr涂层的耐腐蚀性最佳,其表面形成Cr2O3和Al2O3复合钝化膜,和涂层内部形成具有优异耐腐蚀性Fe2AlCr和Al8Cr5相,阻碍Cl-的腐蚀作用;注Al层耐腐蚀性次之,其表面形成致密Al2O3钝化膜,延缓了Cl-对基体的腐蚀作用;基体耐腐蚀性最差。     

TiC/Ni3Al表面复合涂层及其耐磨性

采用铸造工艺结合SHS技术制备TiC/Ni3Al表面复合涂层,研究了涂层的显微组织及其耐磨性.结果表明:表面复合涂层中直径为1 μm～2μm的TiC颗粒呈球形镶嵌在Ni3Al基体上,涂层致密.与钢基体为良好的冶金结合,界面随TiC含量的变化而呈现不同的形貌,在TiC含量＜45%时,涂层为一整体;在TiC含量≥45%时,涂层出现了分层.表面复合涂层的HV值最高达8970 MPa,沿界面呈梯度变化;涂层具有高的耐磨性,在室温下约是钢基体的3～5倍;在400℃下是钢基体的20倍左右.     

溶胶-凝胶复合料浆热压滤法制备Al2O3-ZrO2-Y2O3复合涂层

在Fe-18Cr-8Ni不锈钢表面涂覆由纳米α-Al2O3颗粒、微米ZrO2-8wt%Y2O3(YSZ)颗粒和Al(OH)3-Y(OH)3溶胶-凝胶(sol-gel)组成的复合料浆层,采用热压滤法制备Al2O3-ZrO2-Y2O3复合涂层.为了匹配陶瓷涂层和金属基体间的热膨胀系数,采用sol-gel法在两者之间施加一层ZrO2-8wt%Y2O3过渡层.SEM分析结果表明,获得的陶瓷涂层厚度大于30μm,无裂纹.XRD分析结果表明,该陶瓷涂层主要由t-Zr0.92Y0.08O1.96和α-Al2O3以及少量t-ZrO2和γ-Al2O3相组成.900℃高温氧化实验结果表明,Al2O3-ZrO2-Y2O3复合涂层能够有效提高Fe-18Cr-8Ni基体的抗高温氧化和抗剥落性能.     

TiC/Ni3Al表面复合涂层及其耐磨性

采用铸造工艺结合SHS技术制备TiC/Ni3Al表面复合涂层,研究了涂层的显微组织及其耐磨性.结果表明表面复合涂层中直径为1 μm～2μm的TiC颗粒呈球形镶嵌在Ni3Al基体上,涂层致密.与钢基体为良好的冶金结合,界面随TiC含量的变化而呈现不同的形貌,在TiC含量＜45%时,涂层为一整体;在TiC含量≥45%时,涂层出现了分层.表面复合涂层的HV值最高达8970 MPa,沿界面呈梯度变化;涂层具有高的耐磨性,在室温下约是钢基体的3～5倍;在400℃下是钢基体的20倍左右.     

纳米掺杂Al2O3基等离子喷涂涂层残余应力分析

利用逐层剥离X射线衍射法,测定了纳米粒子掺杂对Al2O3 13%TiO2(AT13)等离子喷涂涂层残余应力的影响.结果证明AT13等离子喷涂涂层残余应力分布为:陶瓷涂层部分为压应力;Al/Ni过渡层由陶瓷涂层到钢基体,由压应力过渡到拉应力;在距钢基体0.05mm处现拉应力峰值.随着纳米掺杂量的增大,陶瓷涂层及Ni/Al过渡层残余应力绝对值降低,这对改善陶瓷涂层性质是十分有益的.     

激光熔覆等离子喷涂Al2O3陶瓷涂层组织结构研究

研究了45钢表面激光熔覆等离子喷涂Al2O3陶瓷涂层的组织结构、显微硬度及滑动磨损特性.结果表明,等离子喷涂Al2O3涂层的组织呈层片状,层间为机械结合,涂层由α-Al2O3, ZrO2和少量γ-Al2O3组成;激光熔覆Al2O3陶瓷涂层组织为细小枝状晶,由α-Al2O3及少量ZrO2组成.激光熔覆Al2O3涂层的显微硬度较高,滑动磨损时耐磨性明显优于等离子Al2O3喷涂层.