Ar/N2-Ar共溅射Ti掺杂对Ta2O5 涂层光学和力学性能的影响

为了探索Ar/N₂-Ar共溅射Ti掺杂对Ta₂O₅涂层光学性能和力学性能的影响,采用射频和直流磁控共溅射技术在玻璃基底表面制备了Ta₂O₅、N₂-Ta₂O₅、Ti-Ta₂O₅和N₂-Ti-Ta₂O₅涂层。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）表征了Ta₂O₅、N₂-Ta₂O₅、Ti-Ta₂O₅和N₂-Ti-Ta₂O₅涂层的微观结构和表面形貌;通过紫外可见分光光度计测试了涂层的光学参数;采用纳米压痕仪测试了涂层的硬度和杨氏模量。XRD测试结果表明,Ta₂O₅、N₂-Ta₂O₅、Ti-Ta₂O₅和N₂-Ti-Ta₂O₅涂层主要以Ta₂O₅为主体的非晶相结构组成。SEM和AFM结果显示,沉积在玻璃基底上的涂层未出现大面积空隙,溅射粒子在基底表面均匀堆积生长,并且涂层沉积厚度基本一致,厚度误差在5%以内。分别引入N₂和Ti及N₂-Ti共掺杂,均可降低Ta₂O₅涂层的粗糙度。光学测试结果表明,分别引入N₂和Ti元素,可以提高Ta₂O₅涂层的平均透射率至81%以上,而N₂-Ti共掺杂制备的N₂-Ti-Ta₂O₅涂层平均透射率降低。力学测试结果显示,与Ta₂O₅涂层对比,N₂-Ta₂O₅和N₂-Ti-Ta₂O₅涂层的硬度显著增大,Ti-Ta₂O₅涂层硬度基本一致。弹性指数（H/E）和塑性指数（H³/E²）表明,N₂-Ta₂O₅涂层和N₂-Ti-Ta₂O₅涂层具备更好的断裂韧性和抗塑性变形能力。在玻璃表面制备Ta₂O₅掺杂N₂和Ti元素的涂层,可以实现以N₂-Ta₂O₅涂层和N₂-Ti-Ta₂O₅涂层为代表的、同时具备优异光学性能和力学性能的多功能涂层。     

AlN粉体表面抗水解涂层的制备及其对AlN陶瓷热导率的影响（英文）

提升AlN陶瓷粉体的抗水解性能对于其储存和成型加工至关重要。使用一种抗水解涂层作为阻止水分与AlN表面接触的屏障,以提升AlN粉体的抗水解性能。采用化学沉淀工艺在AlN粉体表面制备均匀、全包覆的非晶Y_2O_3涂层。利用TEM、XPS和Zeta电位测试详细研究了包覆层的有效性和完整性。通过测试室温下水基AlN悬浮液的pH-时间曲线以研究AlN粉体的水解性能。结果表明,经包覆处理的AlN粉体能够在水中保持稳定至48 h,这说明Y_2O_3表面包覆处理可以有效钝化AlN粉体,从而避免了其水解反应的发生。此外,与球磨工艺引入烧结助剂相比,化学沉淀工艺有利于提升Al N陶瓷的热导率。     

基于磁过滤技术的热障涂层表面Al2O3 覆盖层抗CMAS腐蚀性能

为了提高热障涂层（TBC）的抗沉积物（主要成分为CaO、MgO、Al₂O₃和SiO₂,简称CMAS）腐蚀性能,采用磁过滤阴极真空电弧（FCVA）技术在TBC表面上制备了致密的Al₂O₃覆盖层,比较和分析了Al₂O₃改性TBC和沉积态TBC的润湿行为和抗CMAS腐蚀性能。结果表明：使用FCVA技术制备Al₂O₃覆盖层的过程对7%（质量分数）氧化钇稳定的氧化锆（7YSZ）相的结构无明显影响,且经Al₂O₃改性的TBC综合性能均优于沉积态TBC。在1250 ℃、CMAS腐蚀条件下,Al₂O₃覆盖层有效地限制了熔融CMAS在TBC表面上的扩散行为。同时,Al₂O₃填充了7YSZ柱状晶之间的间隔并且阻碍了熔融CMAS的渗透,证明了FCVA可作为一种制备Al₂O₃涂层的新方法以提高TBC的抗CMAS腐蚀性能,且Al₂O₃涂层及其制备过程对TBC的热震性能均无消极影响。     

多孔ZrO2-8 wt% Y2O3涂层的制备及性能

航空发动机的效率与转动叶片和机匣之间的间隙密切相关。为了控制转子和静子之间的间隙,需要在机匣表面制备可磨耗的封严涂层。在发动机的高温端,ZrO₂-8wt% Y₂O₃涂层是经常采用的封严涂层基体。涂层中的孔隙可以增加涂层的可磨耗性。本文利用聚苯酯(PHB)增加等离子喷涂的ZrO₂-8 wt% Y₂O₃涂层的孔隙率。为了避免聚苯酯在等离子喷涂过程中的烧损,利用溶胶-凝胶法在聚苯酯颗粒表面沉积一层TiO₂层。文中将讨论采用此方法制成的涂层的形态、孔隙率、硬度和可磨耗性。结果表明,在喷涂粉末中混合包覆型的聚苯酯后,涂层的孔隙率将会得到提升,涂层硬度将会下降。磨耗试验的结果表明涂层的磨耗深度随着涂层孔隙率的增加而增加。     

丝网印刷氧化石墨烯对锂离子电池LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 三元正极的改性及性能影响

通过丝网印刷方法,在由LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂、导电添加剂和聚偏氟乙烯制成的电极表面涂覆了一层薄薄的氧化石墨烯。在充电截止电压为4.3 V的条件下进行了循环性能和倍率性能测试。结果表明：未改性电极在恒电流充放电测试中容量下降且极化增加,而包覆改性后电极的容量衰减程度和极化增加速度降低。这是由于氧化石墨烯涂层抑制了LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂电极和电解质之间的部分副反应,使得改性电极的循环稳定性和倍率性能显著提高,为提升LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂电极性能提供了一种环境友好且非常有效的方法。     

酸刻蚀处理对IrO2-Ta2O5/Ti阳极寿命的影响

通过改变腐蚀方法,研究了使用H₂C₂O₄和H₂SO₄进行钛基体表面刻蚀对金属氧化物钛阳极电化学性能和表面形貌的影响。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和光电子能谱等测试方法对样品进行了结构分析。然后利用电化学工作站测试了样品的电催化活性,利用加速寿命测试研究了样品的电化学稳定性。结果表明,通过H₂C₂O₄和H₂SO₄分步腐蚀可以获得更加均匀致密的表面形貌和更好的催化稳定性。在此基础上,进一步研究了预处理对钛阳极寿命的影响原因。IrO₂-Ta₂O₅/Ti阳极的催化活性和稳定性与酸刻蚀处理的先后顺序及表面结构密切相关,并建立了预处理方法与阳极性能之间的关系。分步腐蚀使钛表面具有合适的粗糙度,因而提升了涂层附着力。在热分解过程中,经分步腐蚀形成的氢化钛在不改变表面形貌的情况下转变为金红石结构的氧化钛,有利于电子输运,从而增强涂层附着力并延长加速寿命。     

BN/Al2O3 复合粉末及其聚合物基复合材料的制备与导热性能

采用固-液相共混法制备了多种BN/Al₂O₃复合粉末,通过冻融法和表面修饰法对BN进行了改性处理,改变表面修饰剂类型和摩尔比得到了前驱体和烧结态BN/Al₂O₃复合粉末,并利用机械混合法制备了聚合物基BN/Al₂O₃复合材料,并测试分析了其导热性能。结果表明,经冻融处理的BN分散性和界面相容性明显优于未经冻融处理的BN。多巴胺对BN的改性效果优于聚乙二醇。采用多巴胺作为表面修饰剂且BN与Al(NO₃)₃的摩尔比为1:1时,能够得到纳米Al₂O₃均匀包覆的微米BN粉末,即BN/Al₂O₃微纳复合粉末,其聚合物基复合材料的导热系数可达0.62 W·m^-1·K^-1,是纯聚合物导热系数的3倍,是采用纯微米BN粉末制备的聚合物基复合材料导热系数的1.5倍。在BN表面附着的Al₂O₃可以形成层状热传导通道,能够有效提高聚合物基BN/Al₂O₃复合材料的热导率。     

γ-TiAl合金表面Al2O3/Al复合涂层的抗高温熔盐腐蚀性能研究

采用磁控溅射技术于γ-TiAl合金表面制备Al₂O₃/Al复合涂层。在850 °C下、 100 wt.% Na₂SO₄熔盐中观测Al₂O₃/Al复合涂层的高温腐蚀行为。结果表明,Al₂O₃/Al复合涂层具备由Al₂O₃表层、富Al中间层以及互扩散层组成的梯度结构,因而有效地提高了基体γ-TiAl合金的抗高温腐蚀性能。在腐蚀实验后,涂层试样表面相结构为Al₂O₃,TiO₂和TiAl₃。致密的Al₂O₃/Al复合涂层有效地抑制了O_2-,S_-和Na₊对基体γ-TiAl合金的侵蚀。并且,Al₂O₃/Al复合涂层的梯度结构亦使其表现出了优异的抗开裂和抗剥落性能。     

SOLID SOLUTION BEHAVIOR OF Y2−x−yGdxEuyO3 NANOPOWDERS DURING PROCESS OF PREPARATION AND THEIR LUMINESCENCE PROPERTIES

用柠檬酸螯合法制备Y_2-x-yGd_xEu_yO₃纳米粉体(x+y≤ 2), 通过FTIR, XRD和SEM分析了制备过程中的物相变化以及pH值对粉体 形貌的影响. 测试了Y_2-x-yGd_xEu_yO₃ 晶格常数和晶胞体积, 分析了Gd与Eu在Y₂O₃中的固溶行为及其发光性能. 结果表明: 在pH<3的体系中制备Y_2-x-yGd_xEu_yO₃粉体较为适合, 经900 ℃煅烧2 h可完全合成出立方相的Y_2-x-yGd_xEu_yO₃; 在pH=1时, 加入少量乙二醇 (5%, 体积分数) 时得到粉体形貌最佳, 粒径约90 nm, 近球形. 样品的发光性能和Y, Gd的配比以及Eu的含量有关, 当化学配比为Y_0.2Gd_1.65Eu_0.15O₃时样品发光强度最高,y值超过0.15会发生浓度猝灭, 导致发光强度降低.     

高阻尼高强度铸态SiCp/Mg94Zn5Y1 复合材料的综合性能

采用铸造方法制备具有不同SiC_p含量（0.5%~2.0%,质量分数,下同）的SiC_p/Mg₉₄Zn₅Y₁复合材料,并研究了复合材料的力学性能和阻尼性能。通过扫描电子显微镜和X射线衍射仪测试复合材料的微观组织结构和物相组成。在基体中加入SiC_p之后,SiC_p均匀分布在基体中,增强体细化了复合材料的微观组织结构。SiC_p/Mg₉₄Zn₅Y₁复合材料包括α-Mg、I相（准晶相）和SiC_p相。分别使用动态热机械分析仪和AG-X试验机测试了SiC_p/Mg₉₄Zn₅Y₁复合材料的阻尼性能和力学性能。复合材料的力学性能优于Mg₉₄Zn₅Y₁合金,1.0%SiC_p/Mg₉₄Zn₅Y₁复合材料的抗压缩强度高达350 MPa;所有复合材料的阻尼性能都远高于基体合金的阻尼性能,其中0.5%SiC_p/Mg₉₄Zn₅Y₁复合材料具有最佳的阻尼性能。此外,根据功效系数法,SiC_p含量为1.0%的SiC_p/Mg₉₄Zn₅Y₁复合材料具有良好的综合性能。     

Characterization of plasma-sprayed Y2O3 coating and investigation of its visual aspect change

Yttria (Y₂O₃) has been commonly used as a protective coating material because it has strong resistance to plasma erosion with reducing the amount of reaction products generated during the semiconductor/LCD fabrication process. We have investigated the visual aspect of the plasma-sprayed Y₂O₃ coating both experimentally and numerically to propose the process conditions proper for white Y₂O₃ coating. It was demonstrated that heating of the particle surface in oxygen deficient plasma jet core resulted in the reduction of coating materials associated with the formation of black spots, while the re-oxidation of reduced feed stock materials at long spray distance, where they were exposed to relatively lower temperature of plasma and abundant oxygen, caused the whitening of coating. Based on the results, we proposed a spray coating condition proper for reducing the black spots formed in protective Y₂O₃ ceramic coating.     

包覆量对铝酸锶复合包覆效果的影响

目的对铝酸锶进行复合包覆处理,以提高荧光粉的抗水解性能。方法采用液相水解法在铝酸锶表面包覆SiO2/Al2O3膜,并对膜层进行耐水性、发光性能测试及形貌分析,研究包覆量对包覆效果的影响。结果包覆量对包膜效果有着重要的影响。包覆量太低,荧光粉的耐水性能受到限制,很容易发生水解;包覆量太高,会影响荧光粉的发光性能,发光亮度降低。结论要想得到包膜效果较好的产品,SiO2和Al2O3占铝酸锶的质量百分比最好控制在5%左右。     

Y2O3对原位自生TiC增强Ni基涂层组织和性能影响

采用氩弧熔覆的方法,以Ni60A自熔性合金粉末为粘结相,添加Ti粉、C粉和不同含量的稀土氧化物Y₂O₃,在16Mn钢基体上制备出TiC陶瓷颗粒增强金属基熔覆涂层. 运用XRD, SEM等手段对复合涂层的显微组织进行表征和分析,并对熔覆涂层的硬度及耐磨性进行了测试. 结果表明,适量添加Y₂O₃可以使涂层组织中枝晶的方向性减弱、同时细化涂层组织,使涂层组织更加均匀,涂层的硬度和耐磨性有显著提高. 添加2% Y₂O₃熔覆涂层的组织为最细,涂层具有较高的显微硬度和良好的耐磨性能.     

玻璃Cr2O3陶瓷涂层表面液态重金属润湿角的测量与表征

金属材料的腐蚀性能与其表面润湿特性有着密切的关系。采用亚音速火焰喷涂技术制备了玻璃-Cr2O3陶瓷涂层,设计了一套运行在高温环境中且密封的专用试验平台,研究经过不同保温时间后,重金属在45钢与喷有玻璃-Cr2O3陶瓷涂层的45钢表面的润湿角及相关现象的变化。结果表明:相同质量的重金属液滴在45钢表面的润湿角为18°,在玻璃-Cr2O3陶瓷涂层表面的润湿角为114°,玻璃-Cr2O3陶瓷涂层抗液态重金属润湿性能较好。固化后重金属颗粒与试样之间的接触面积及剪切强度均有所不同,304不锈钢与颗粒剪切强度为1.42MPa,而涂层与颗粒剪切强度为0.21MPa。     

Y2O3 对DZ125合金表面Cr-Al-Y渗层的组织结构及抗氧化性能影响

为进一步提高DZ125合金高温服役性能,通过扩散渗方法在其表面制备了稀土元素Y改性的Cr-Al共渗层,研究了Y₂O₃含量对渗层组织结构及抗高温氧化性能的影响。结果表明：不同条件下制备的Cr-Al-Y渗层均具有三层结构,由外向内依次为：Cr+Ni₃Cr₂外层,Ni₃Cr₂+Al₁₃Co₄中间层,以及Ni₃Al内层。当渗剂中Y₂O₃含量为0%～2%(质量分数,下同)时,渗层的厚度与密度显著增加;当稀土Y₂O₃的添加量过高时(5%),渗层的密度及厚度反而下降。1100℃高温氧化实验表明,Cr-Al-Y渗层显著提高了DZ125合金的抗高温氧化性能。     

AISI430铁素体不锈钢表面制备MnCo2O4涂层特性及内应力研究

为了探究MnCo₂O₄尖晶石涂层作为固体氧化物燃料电池的金属连接体表面涂层的性能,使用溶胶-凝胶法制备出纯净的前驱体粉末,再使用电泳沉积方法制备出致密的MnCo₂O₄尖晶石涂层,利用SEM、EDS和XRD等表征手段观察分析MnCo₂O₄尖晶石涂层的相结构和微观组织形貌。采用“四探针法”测量MnCo₂O₄尖晶石涂层800℃氧化200h前后的面比电阻使用拉拔法完成不同界面粗糙度下的涂层结合强度测试,并用有限元仿真加以验证。结果显示,MnCo₂O₄尖晶石涂层结构均匀,致密度较好。相较于AISI430不锈钢基体来说,在800℃空气中氧化200h,抗氧化性提高了接近3倍。且中温面比电阻小于SOFC金属连接体规定的极限值。此外,基体表面粗糙度可以有效的增加涂层与基体的机械咬合作用,但同时也会导致应力集中,出现缺陷,从而降低了结合强度。     

Effect of Feedstock Size and its Distribution on the Properties of Detonation Sprayed Coatings

The detonation spraying is one of the most promising thermal spray variants for depositing wear and corrosion resistant coatings. The ceramic (Al₂O₃), metallic (Ni-20 wt%Cr) , and cermets (WC-12 wt%Co) powders that are commercially available were separated into coarser and finer size ranges with relatively narrow size distribution by employing centrifugal air classifier. The coatings were deposited using detonation spray technique. The effect of particle size and its distribution on the coating properties were examined. The surface roughness and porosity increased with increasing powder particle size for all the coatings consistently. The feedstock size was also found to influence the phase composition of Al₂O₃ and WC-Co coatings; however does not influence the phase composition of Ni-Cr coatings. The associated phase change and %porosity of the coatings imparted considerable variation in the coating hardness, fracture toughness, and wear properties. The fine and narrow size range WC-Co coating exhibited superior wear resistance. The coarse and narrow size distribution Al₂O₃ coating exhibited better performance under abrasion and sliding wear modes however under erosion wear mode the as-received Al₂O₃ coating exhibited better performance. In the case of metallic (Ni-Cr) coatings, the coatings deposited using coarser powder exhibited marginally lower-wear rate under abrasion and sliding wear modes. However, under erosion wear mode, the coating deposited using finer particle size exhibited considerably lower-wear rate.     

Fabrication of Al alloys reinforced with AlN particles formed byin-situ reaction

The tensile properties and microstructures of Al alloys reinforced with AlN particles formed byin-situ reaction under a nitrogen atmosphere were analyzed. It was found that AlN particle layers formed on the surface of the Al particles in the powder bed, which replaced the Mg₃N₂ coated layers through the reaction, Mg₃N₂+2A1 → 2AlN+3Mg. The tensile strength and 0.2% offset yield strength in the control alloys were significantly greater than those in commercial alloys. This increase was due to the fine AlN particles formed by the abovein-situ reactions of the Mg₃N₂ formation and its decomposition into AlN. This article is based on a presentation made in the symposium “The l^st KIM-JIM Joint Symposium: High Strength Ratio Aluminum Alloys”, held at Inha University, Inchon, Korea, October 22, 1999 under the auspices of The Korean Institute of Metals and Materials and The Japanese Institute of Metals.     

Al2O3微粉添加量对镁合金微弧氧化膜特性影响研究

为了研究添加Al₂O₃微粉对AZ31A镁合金微弧氧化膜特性影响,在不同浓度Al₂O₃微粉电解液中对其进行了微弧氧化处理。利用扫描电镜(SEM)观察微弧氧化膜形貌,能谱仪(EDS)分析了膜层表面Ca、Mg、O、Al元素分布,X射线衍射仪(XRD)分析了相组成,测定了膜厚、硬度和氧化液中Al₂O₃表面电荷,讨论了掺杂改性机理。结果表明,加入Al₂O₃微粉后,氧化电压随Al₂O₃添加量增加先增加后降低;氧化膜表面孔洞数量和尺寸减小,膜层表面Ca元素分布逐渐减少,成膜效率降低,膜层致密度和表面疏松层硬度提高,氧化膜主要由MgO和MgO₄等相组成。