等离子喷涂纳米Al2O3-TiO2陶瓷涂层研究综述

本文从纳米结构喂料制备、纳米Al2O3-TiO2涂层结构特征及其形成机制、喷涂工艺及在线控制、纳米Al2O3-TiO2涂层性能4个方面论述了等离子喷涂纳米Al2O3-TiO2涂层的研究进展。在此基础上,对等离子喷涂纳米Al2O3-TiO2涂层的前景进行了展望。     

太阳能选择性吸收涂层设计及空气高温稳定性测试

使用光学软件TFCalc设计了2种金属陶瓷太阳能选择性吸收涂层,根据反射率曲线,优选出Al–Al2O3复合涂层,并按照设计的最优涂层结构,采用磁控溅射法在铜基体上制备了Al–Al2O3复合涂层。研究了涂层在300°C/3 h热处理前后的结合强度、太阳光反射率和表面形貌。结果表明,经300°C空气高温处理3 h后,涂层临界载荷由11.62 N下降到8.75 N,太阳光谱吸收率由93%(该值与TFCalc模拟结果基本一致)下降到86%。显微分析证实涂层性能下降是由于热处理后,涂层表面不再致密平整所致。     

镁合金表面纳米Al2O3陶瓷涂层的制备及耐磨性研究

采用热化学反应法在MB2镁合金表面制备了含有纳米Al2O3粒子的陶瓷涂层。采用XRD分析了微米Al2O3陶瓷涂层和纳米Al2O3陶瓷涂层的相结构,并测试了这两种涂层的耐磨性及耐热冲击性。结果表明,微米级Al2O3陶瓷涂层磨粒磨损及黏着磨损耐磨性相对于镁合金基体分别提高了14%及47%,且涂层中有新相MgMnSiO4生成;纳米Al2O3陶瓷涂层耐磨性及耐热冲击性优于以微米粒子制备的陶瓷涂层,磨粒磨损及黏着磨损耐磨性相对于基体分别提高了55%及100%,涂层中产生新相Mg2SiO4和Al2SiO5。     

ZrO2对Al2O3-Mo金属陶瓷抗折强度的影响

采用粉末冶金工艺制备出Al2O3-Mo金属陶瓷,并结合显微结构及能谱分析研究了ZrO2的添加对Al2O3-Mo金属陶瓷抗折强度的影响.结果表明:zrOz对Al2O3-Mo金属陶瓷的抗折强度影响明显,添加2vol%ZrO2可使强度提高50%,添加10vol%ZrO2可实现金属陶瓷的抗折强度提高1倍;ZrO2主要通过相变增韧和微裂纹增韧基体Al2O3来实现对金属陶瓷的增韧.     

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.     

新型Ti(C,N)基金属陶瓷刀具的磨损性能

金属陶瓷由于具有优良的综合性能而广泛用作刀具材料.本文研究了纳米TiN改性TiC基金属陶瓷刀具的组织及其在加工正火态45号钢时的磨损性能.结果表明,与传统金属陶瓷相比,新型金属陶瓷的组织更细小.与传统金属陶瓷刀具、Al2O3刀具及YT15硬质合金刀具相比,新型金属陶瓷刀具具有更高的刀具寿命和切削效率,且主要以"磨损"形式失效.     

粉煤灰活性氩弧熔覆Al2O3-TiB2-TiC复合涂层组织和性能分析

以铁基合金粉末、Al、TiO2和B4 C粉末为涂覆材料,以高铝粉煤灰、SiO2、MgO、CaF2和CeO2为活性剂,采用活性氩弧熔覆技术在Q235钢表面原位合成Al2O3-TiB2-TiC颗粒增强铁基复合涂层.测试熔覆涂层的物相结构、金相组织、显微硬度和耐磨性能,并与未涂覆活性剂的常规熔覆涂层进行对比分析.结果表明,复合涂层由Al2O3、TiB2、TiC、FeSi2 Ti、FeB2和α-Fe相组成,其与基体界面无气孔、裂纹等缺陷,呈良好的冶金结合;复合涂层测试点的最高显微硬度为1283.4 HV0.2,其在室温干滑动磨损条件下耐磨性良好;粉煤灰复合活性剂的加入可以促进熔覆层与母材之间的良好熔合、增加涂层中新相种类和数目、提高氩弧熔覆效率,这对改善复合涂层的综合性能具有重要意义.     

Al2O3-SiO2-TiO2-ZrO2复合膜与基体结合性的研究

采用Sol-Gel法制备了Al2 O3-SiO2 -TiO2 -ZrO2 复合多孔膜 ,并在不同基体上进行了涂膜实验研究。结果表明 ,以孔隙率为46.8%、最可几孔径为几个微米的α -Al2 O3作基体 ,可以制备出膜厚为 1～ 2 μm纳米级孔径的Al2 O3-SiO2 -TiO2 -ZrO2 复合多孔膜 ,Al2 O3复合膜与α -Al2 O3基体的结合性最好。通过对α -Al2 O3基体分析发现 ,基体的成型压力、烧成后基体的孔径大小以及膜与基体之间的应力作用对Al2 O3-SiO2 -TiO2 -ZrO2 复合多孔膜形成影响甚大。对膜与基体的结合强度进行了研究 ,结果表明 ,膜的热稳定性高 ,耐酸、耐碱性好 ,相对硬度介于 6～ 7之间     

Ni-P-纳米Al2O3复合镀层耐磨性能研究

本文通过在Ni-P合金化学镀液中加入纳米α-Al2O3颗粒,获得Ni–P–纳米Al2O3复合镀层。采用SEM对Ni–P–Al2O3复合镀层的表面形貌进行分析;采用EDX对复合镀层中的元素进行分析;用显微硬度计测量了不同Al2O3质量分数下镀层的硬度值;通过MM-W1立式万能摩擦磨损试验机对复合镀层的磨损性能进行了评价,并分析了复合镀层的磨损机理。结果表明:纳米Al2O3的加入可以增加镀层的硬度,并能有效地降低摩擦副之间的犁沟效应及摩擦表面发生粘着的面积,从而减少镀层的磨损。     

La2O3对激光热喷涂TiC增强Al基涂层组织与性能的影响

运用激光热喷涂技术在S420钢表面制备了TiC增强Al基涂层,采用扫描电镜、X射线衍射仪、维氏硬度计和电化学工作站表征了涂层的显微组织、物相、显微硬度和耐蚀性.结果表明:涂层主要由基体Al相、连续相和硬质TiC增强相组成,涂层与基体界面间为冶金结合.添加适量的La2O3可以细化涂层内晶粒,提高涂层的显微硬度和耐蚀性.     

Fe2O3-A12O3-SiO2-TiO2抗菌、纳米湿敏陶瓷薄膜的Sol-Gel制备

利用溶胶凝胶法制成了Fe2O3-Al2O3-SiO2-TiO2抗菌、纳米湿敏陶瓷薄膜。用扫描电镜和原子力显微镜对膜的表面形貌和显微结构进行表征，分析了处理方式对膜的表面形貌和微观结构的影响。制成的Fe2O3-Al2O3-SiO2-TiO2抗菌、纳米湿敏陶瓷薄膜具有广谱抗菌、高效、无毒、持久和耐热等特点。湿敏特性测试结果表明：Fe2O3-Al2O3-SiO2-TiO2抗菌、纳米陶瓷薄膜制品的感湿灵敏度高，具有较好的响应特性和稳定性。     

金属表面Ni/Al-13wt%TiO2/Al2O3梯度复合陶瓷涂层的腐蚀行为

为了解决陶瓷涂层中的通孔问题，把复合材料与梯度材料的主应用到陶瓷涂层，采用等离子喷涂技术在Q235钢表面形成Ni/Al-13wt％TiO2/Al2O3梯度复合陶瓷涂层，对其在沸腾的5％HCl溶液中的腐蚀行为进行了研究。结果表明，Ni/Al-13wt%TiO2/Al2O3梯度复合陶瓷涂层中的通孔率较单一层Al2O3陶瓷涂层显著降低，带有该梯度复合陶瓷涂层试样的耐蚀性明显提高，该涂层腐蚀14天仍未出现鼓泡削落现象。     

Sol-Gel法制备Al2O3-SiO2-TiO2-ZrO2复合陶瓷膜的研究

将Sol-Gel法应用于无机膜的制备,成功的研制出一种新型的膜面平整、膜厚均匀且无宏观缺陷的Al2O3-SiO2-TiO2-ZrO2复合陶瓷膜,复合膜含有γ-Al2O3、SiO2、TiO2、ZrO2和Al2SiO5等晶相,改变体系组成含量,晶相组成和含量随之变化,从而引起膜的显微结构的变化。利用XRD、SEM、AFM、EPMA等测试手段重点研究了膜的表面形貌和显微结构,并分析了添加剂、热处理方式等对膜的表面形貌和显微结构影响。     

Al2O3-CoCrAlY 复合陶瓷激光熔覆层的组织与性能

研究了Ａｌ２Ｏ３－ＣｏＣｒＡｌＹ复合陶瓷涂层的组织结构、成分分布及其耐磨性能。结果表明：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,层间为机械结合界面,涂层平均硬度为８９７ＨＶ０．２。经激光重熔后的组织为单一的α－Ａｌ２Ｏ３柱状晶,在ＣｏＣｒＡｌＹ与基体间有界面相形成,其界面为冶金结合,层间存在着平缓的成分过渡;Ａｌ２Ｏ３与ＣｏＣｒＡｌＹ间的界面结合状况得到了明显的     

镁合金固相反应复相陶瓷涂层性能对比

采用固相反应法分别在MB2镁合金基体上制备Al2O3基和SiO2基复相陶瓷涂层,确定了陶瓷涂层的较佳配方如下:SiO2基陶瓷涂层为m(SiO2):m(Al2O3):m(MgO):m(钠长石)=66.8:13.2:12:8,Al2O3基陶瓷涂层为m(Al2O3):m(SiO2):m(MgO):m(ZnO)=66:12:12:10,陶瓷料浆与粘接剂质量比为0.5:1。对所制备的涂层结构,封孔前后涂层的致密性、耐酸性、耐盐水性以及耐磨性进行了测试。结果表明,SiO2基复相陶瓷涂层因在热固化过程中产生大量新相,而提高了涂层的致密性。与镁合金基体相比,封孔后涂层的耐酸性和耐盐水性分别提高了21倍和17倍,相对耐磨性增强了1.94倍,均优于封孔后Al2O3基复相陶瓷涂层的相关性能。     

Pt/WO3-TiO2/ZrO2-Al2O3甘油加氢体系中Al2O3的双功能催化作用研究

考察了WO3-TiO2/ZrO2-Al2O3四元氧化物中ZrO2:Al2O3质量比对Pt-WO3体系对质量分数30%甘油水溶液氢解制备1,3-丙二醇催化性能的影响，揭示了Al2O3组分在四元氧化物体系中的双功能作用。N2物理吸附脱附(BET)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换CO吸附及吡啶吸附红外光谱(FT-IR)、透射电镜(TEM)、程序升温还原(H2-TPR)等表征结果表明，氧化铝的掺入量直接影响到制备过程中WOx、ZrO2、TiO2等氧化物的晶相结构，进而影响到负载Pt纳米与载体的相互作用。在固定床反应器中，Pt-WO3-TiO2/ZrO2-Al2O3催化剂(Pt质量分数2%)上甘油转化率随着Al2O3质量比的升高逐渐降低，当ZrO2/Al2O3质量比为9:1时，催化活性最高，甘油转化率为38%，1,3-PDO选择性为49%，催化剂可稳定运行不低于100小时。     

镍离子注入Al2O3陶瓷表面化学镀铜层与基体结合特征

用金属蒸汽真空弧离子源在Al2O3陶瓷表面注入Ni2+离子,然后进行化学镀铜。用扫描电镜分析了离子注入辅助Al2O3陶瓷表面化学镀Cu镀层和基体的结合行为。结果表明:镀层呈层状结构生长,镀层与基体存在紧密结合、疏松结合和微孔结合三种形式,紧密结合区镀层像锯齿一样"嵌入"陶瓷基体。镀层与基体的结合机理为机械结合和冶金结合共同作用。     

锐钛矿型TiO2溶胶的成膜特性及薄膜性能

使用具有锐钛矿晶粒的TiO2溶胶,在铜质基材、氧化铝陶瓷片、玻璃载玻片、聚碳酸酯(PC)板、聚氯乙烯(PVC)片、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜、涂料涂层、纸片等多种基材表面涂膜。利用扫描电子显微镜观察了各种基材表面的TiO2薄膜形貌,并对以载玻片为基材的TiO2薄膜的光学性能和光催化性能进行了测试。结果表明TiO2溶胶在多种基材上都能较好地成膜;TiO2薄膜透明,不会遮盖基体材料;TiO2薄膜具有较好的光催化活性。     

S_2O_8~(2-)/ZrO_2-Al_2O_3-TiO_2固体超强酸的制备及催化活性研究

本文采用单因素实验法,研究了固体超强酸催化剂S2O82-/ZrO2-Al2O3-TiO2的制备工艺。结果表明,S2O28-/ZrO2-Al2O3-TiO2的最佳制备条件为:n(Zr)∶n(Al)∶n(Ti)=1∶3∶1,(NH4)2S2O8浸渍液浓度0.5mo.lL-1,浸渍时间2h,焙烧温度300℃,焙烧时间6h。此外,用红外光谱对固体酸进行了结构表征,以乙酸正丁酯的酯化反应对其酸催化活性进行了初步研究。