热喷涂方法对Al2O3涂层层状结构的影响

热喷涂层由扁平粒子组成，呈层状结构。气孔不可避免地存在于涂层中，而这些气孔包括通常所指的微米级气孔以及亚微米级的气孔。亚散米级气孔由扁平粒子间的未结合界面和扁平陶瓷粒子内所产生的显微裂纹构成，业已开发成功陶瓷涂层的电镀技术，并利用电镀的铜在涂层断面上的分布，揭示热喷涂Al2O3涂展的的真实气孔结构的方法。该方法的最重要之处在于直观地揭示热喷涂层的扁平陶瓷粒子间的未结合界面。本论文将电镀技术应用于传统的等离子、低气压等离子以及爆炸喷涂法喷制的Al2O3涂层，用扁平粒子间平均结合率和扁平粒子的平均厚度为结构参数定量地评价涂层结构。考察热喷涂方法对扁平粒子间结合的影响。     

Al_2O_3涂层对高温合金K38G热腐蚀的影响

用直流反应溅射方法在镍基高温合金K38G上制备了Al_2O_3涂层,研究了涂覆(Na、K)_2SO_4的试样在1123K空气中的热腐蚀行为。实验表明,Al_2O_3涂层具有良好的粘附性,能降低K38G合金的腐蚀速率并减小腐蚀深度。本文还讨论了Al_2O_3涂层对K38G热腐蚀影响的机制。     

α-Al_2O_3层厚度对TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN涂层抗氧化性能的影响

为获得抗氧化性能更为优越的TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN复合涂层,本文采用中温化学气相沉积(MT-CVD)在WC-Co硬质合金基体表面沉积不同厚度α-Al_2O_3层的TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN多层涂层,并在1 000℃下对涂层试样进行氧化实验。通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等手段研究α-Al_2O_3层厚度对TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN涂层抗氧化性能的影响,确定可显著提高涂层抗氧化性能的α-Al_2O_3层厚度,同时探索涂层的抗氧化机理。结果表明:随着α-Al_2O_3层厚度的增加,TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN多层涂层试样氧化后质量增量减少,涂层氧化增厚降低。当α-Al_2O_3层厚度为6.5μm时,TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN涂层的抗氧化性能显著提高。随着涂层厚度的增加,涂层阻止O向涂层内部扩散及Al、Ti向外部涂层扩散能力增强,抗氧化性能更优越。     

Sol-Gel法块状透明Al_2O_3陶瓷的制备及结构

采用Sol-Gel方法,利用溶胶-凝胶块-陶瓷工艺路线制备出了透明块状Al2O3陶瓷。采用X-ray衍射,IR及TG,DTA测试技术对凝胶块及其热处理过程中的结构转变进行了研究,结果表明：凝胶块中的氧化铝以一水铝石形式存在,一水铝石的热分解温度在320～650℃之间;凝胶块在热处理过程中经历了由无定型→γ-Al2O3→θ-Al2O3→α-Al2O3的结构转变;其间总的失重率为46.58％,其中17％为结构水脱除引起,另外一部分由吸附水及醇的脱出引起;透明Al2O3陶瓷存在温度在950℃以下,超过此温度则不透明。     

纯Mo、Al_2O_3喷涂层的结合强度研究

本文研究了在45号碳钢基体金属上用线材火焰喷涂枪喷涂纯Mo丝与用等离子喷涂机喷涂纯Mo、Al_2O_3粉末时所形成的涂层结合机理。较系统地作了涂层的拉伸强度试验,探讨了若干影响涂层拉伸强度的因素,并用电子探针、扫描电镜测试仪分析涂层界面上的成分及形貌。     

CaSiO_3复合添加剂对CaZrO_3~-Al_2O_3接触层抗Al_2O_3附着性能影响

骨料部分采用锆酸钙颗粒(粒度≤0.374 mm和≤0.147 mm),基质部分采用6%的α-Al_2O_3微粉,在基质部分分别加入2%、4%、6%、8%的CaSiO_3以及3% CaSiO_3-3% SiO_2、3% CaSiO_3-3% ZrSiO_4,经冷等静压成型、干燥后于1550 ℃,3 h烧成制得复合了CaSiO_3的CaZrO_3-Al_2O_3接触层,对接触层检测其显气孔率及体积密度,同时进行XRD及SEM分析,并建立抗附着模型对比了CaSiO_3复合添加剂对接触层抗Al_2O_3附着性能的影响.结果表明,随着CaSiO_3含量的增加,接触层的致密化程度先增加后减小,其促进CaZrO_3分解的程度变大,抗Al_2O_3附着的性能增强.在添加剂量相同的情况下,CaSiO_3复合添加剂抗Al_2O_3附着堵塞的效果要比单独加入CaSiO_3的好,其中CaSiO_3-SiO_2复合添加剂抗Al_2O_3附着堵塞的效果最佳.此外,CaSiO_3复合添加剂不仅可以细化CaZrO_3颗粒,而且使颗粒间结合更为紧密;颗粒越小,其晶界面积越大,CaZrO_3分解出的CaO沿晶界扩散就越快,从而与Al_2O_3反应的程度越大.     

界面结构对Al_2O_3-Nb封接质量的影响

本文通过对Al_2O_3-Nb封接界面Na腐蚀情况的研究,证明玻璃焊料与Nb界面结合不好是影响Al_2O_3-Nb封接质量和高压钠灯寿命的主要原因.并利用透射电子显微镜,研究了不同寿命的高压钠灯中玻璃焊料与Nb界面的显微组织结构,揭示了界面结构对Al_2O_3-Nb封接质量的影响.根据热力学分析和Pask的金属-陶瓷界面结合理论,讨论了在焊接过程中发生在玻璃焊料与Nb界面的物理化学过程和界面结合机制.     

Al_2O_3弥散粒子对Cu-Al_2O_3合金高温退火显微组织的影响

利用TEM研究弥散Al_2O_3粒子对变形Cu-Al_2O_3弥散强化铜合金高温退火显微组织的影响.结果表明:弥散强化铜合金等时(1 h)退火时,显微硬度HV呈缓慢下降趋势,没有发生突降现象;弥散铜高温退火主要以位错亚结构回复为主,而亚晶较为少见;粒子弥散参数和胞壁性质对退火时的回复产生非常重要的影响;Al_2O_3弥散粒子影响位错在胞壁内的运动,阻碍胞壁内位错重排、迁移,使得胞壁很难通过运动而获得位向差的积累,从而阻碍大角晶界的形成;随合金中弥散粒子含量的增大和粒子间距的减小,亚晶形核更加困难;Cu-Al_2O_3合金冷轧过程中形成的胞组织的胞壁具有较小的平均位向差,导致弥散铜合金高温退火时难以形成具有明晰边界的亚晶组织.     

纳米Al_2O_3-13％TiO_2粉末及其等离子喷涂涂层的相变

将商用纳米Al_2O_3与TiO_2粉末混合制浆,通过喷雾造粒技术重构成大颗粒纳米Al_2O_3-13％T102团聚粉体,然后采用不同加热温度进行烧结,制备用于热喷涂的纳米喂料。采用等离子喷涂技术沉积形成纳米涂层。利用XRD和SEM对纳米粉末和涂层的形貌、显微结构和晶相进行表征。结果表明,在烧结过程中纳米氧化铝没有发生相变,而纳米氧化钛则由锐钛矿相转变为金红石相;在等离子喷涂过程中,部分a—Al_2O_3发生熔化转变为y—Al_2O_3,且转变量与喷涂工艺参数有关;而TiO_2相只在较低喷涂工艺参数下存在衍射峰,在较高喷涂工艺参数下则以z—A1203＂Ti02固溶体存在;涂层在热处理过程中会发生y．A1203向a—A1203的转变,且有Ti02相析出。     

激光熔覆纳米Al_2O_3增强等离子Al_2O_3+13%TiO_2复合陶瓷涂层的组织结构及磨损性能

在45钢的Al_2O_3+13%TiO_2等离子涂层上进行了纳米Al_2O_3的激光熔覆试验,对制备的纳米复合陶瓷涂层进行了磨损性能测试与组织结构分析。试验表明:由于纳米材料的大量渗入与激光的双重作用,涂层原有的疏松、裂纹等缺陷得到极大改善,致密度极大提高,力学性能得到显著改善。磨损试验中,纳米涂层材料的去除持续、均匀,无脆断现象,磨损状况良好。     

Al_2O_3的能带结构和光学函数的关系

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理CASTEP计算程序,研究Al_2O_3的能带结构和光学函数.结果表明,α-Al_2O_3和γ-Al_2O_3的能带结构形状相似,γ-Al_2O_3的高对称性使得费米面向高能级方向移动,进入导带;对于较常见的几种波长激光,α-Al_2O_3的介电函数虚部均为0,实部随着激光波长增大而减小;γ-Al_2O_3的介电函数虚部、实部随着激光波长增大而增大.γ-Al_2O_3的介电函数虚部、实部和反射率均高于α-Al_2O_3,在激光波长为10.6 ìm时反射率最高,达到40.1%,为α-Al_2O_3的7倍.     

HOT CORROSION PERFORMANCE OF AMORPHOUS Al_2O_3 COATING

The amorphous Al_2O_3 coatings were prepared on superalloy GH30 by dc reactive sputtering. Hot corrosion behaviors of the coated and uncoated specimens were studied in 75％Na_2SO_4 25％K_2SO_4 melt at I 123 K by either immersing the samples half in sulphate or applying sulphate deposit. The Al_2O_3 coatings reduced the hot corrosion rates by about one magnitude, and the internal sulphidation was not observed in the Al_2O_3 coated specimens.     

纳米SiC对Al_2O_3-SiC-C质浇注料性能的影响

以ω(Al_2O_3)＞99.1%的电熔致密刚玉,粒度＜0.074 mm、ω(SiC)＞97%的碳化硅等为主要原料,SiO_2微粉、沥青和Alphabond为添加物,研究了纳米SiC加入量(质量分数,下同)分别为0, 0.5%, 1%, 1.5%和2%时对Alpha-bond结合的Al_2O_3-SiC-C质浇注料的流动值、常规物理性能、高温抗折强度和抗渣性的影响.采用XRD衍射仪和SEM对实验后的试样进行了物相和显微结构分析.结果表明:采用细粉预混法引入纳米SiC,使Al_2O_3-SiC-C质浇注料更为致密;在保持浇注料流动性相当的条件下,纳米SiC加入量增加到2%,浇注料加水量从3.83%增加到4.67%,增幅为22%,说明纳米SiC的引入对浇注料的流动性影响较大;纳米SiC的加入,对浇注料的常温抗折强度和耐压强度影响不大,高温抗折强度在纳米SiC加入量为0.5%时最高,提高幅度为4%;物相分析表明,添加1.0%纳米SiC后的试样中生成的莫来石比不加纳米SiC试样中生成的少,刚玉的量跟不加纳米SiC试样中的相当,SiC的量比不加纳米SiC试样中剩余的多;静态坩埚抗渣实验表明,含纳米SiC的浇注料,在加入1.0%纳米Al_2O_3时,抗渣渗透性得到显著改善,而抗渣侵蚀性变化不明显.     

植物种子模板法制备Al_2O_3泡沫陶瓷的研究

将小米种子排列成模板,通过在模板内对Al2O3浆料进行离心成形来制备孔径均匀的Al2O3泡沫陶瓷。观察了浆料固相含量对Al2O3生坯密度均匀性的影响,研究了植物种子特性对Al2O3生坯干燥和焙烧行为的影响,测量烧结产物的密度、收缩率、孔隙率和压缩强度,并通过体式显微镜和扫描电镜观察Al2O3泡沫陶瓷的宏观结构和显微组织。研究结果表明,小米和Al2O3生坯具有较好的收缩匹配性,干燥后可以保持生坯形状完整。在较高的固相含量(50%,体积分数)下,离心时的物质分离现象被抑制,孔壁具有较高的生坯相对密度(63.8%)。1500℃烧结2h后,Al2O3泡沫陶瓷具有致密的孔壁和较高的烧结相对密度(98.9%),其孔隙度为66.5%,抗压强度为5.26MPa。     

激光熔覆纳米Al_2O_3等离子喷涂陶瓷涂层

采用X射线衍射仪、扫描电镜和显微硬度计研究了45#钢表面激光熔覆纳米Al2O3改性Al2O3 13%TiO2(质量分数)陶瓷涂层的相组成、微观结构和显微硬度,同时对涂层的磨损特性进行了考察。结果表明,激光重熔区亚稳相γ Al2O3转变成稳定相α Al2O3,熔覆层由粗颗粒α Al2O3和TiO2以及纳米α Al2O颗粒组成,在激光的作用下,等离子喷涂层的片层状结构得以消除;纳米Al2O3颗粒仍然保持在纳米尺度,填充在涂层的大颗粒之间,使涂层致密化程度得以提高,因此纳米Al2O3改性涂层的显微硬度较高,且其耐磨性能明显优于等离子喷涂层。     

溶胶-凝胶制备的Al_2O_3-SiO_2复合陶瓷涂层抗原子氧侵蚀性能研究

采用溶胶-凝胶法,以异丙醇铝、正硅酸乙酯为原料制得了稳定、均一的溶胶,浸涂在聚酰亚胺表面干燥后获得了致密透明的涂层.采用空间综合环境地面模拟设备对试样进行了原子氧(Atomic Oxygen, AO)暴露实验.测试表明,溶胶-凝胶制备的Al_2O_3-SiO_2涂层抗原子氧侵蚀性能优异,抗原子氧侵蚀性能比聚酰亚胺基体提高了2个数量级以上.经原子氧暴露后的复合陶瓷涂层质量几乎没有发生变化.经FTIR和XPS分析表明,在原子氧暴露后涂层表面产生的是Al_2O_3-SiO_2复合物.SEM分析表明,无涂层的聚酰亚胺原子氧暴露后表面非常粗糙且表面呈现地毯状形貌,而涂覆涂层的试样暴露前后表面形貌没有发生变化.采用紫外-可见光-近红外分光光度计对涂覆溶胶-凝胶复合陶瓷涂层后的试样分析表明原子氧暴露前后试样表面的光学性能也未发生变化.     

粗颗粒Al2O3陶瓷材料的研究

研究了一种粗颗粒Ａｌ２Ｏ３的新型陶瓷材料，探讨了该材料的烧结机理，并对其主要机械性能进行了测试与分析．结果表明，加入适量的ＭｇＯ、ＳｉＯ２、ＣａＯ氧化物助烧添加剂，经１５００℃左右烧结而成的此类材料具有一定的综合机械性能，其烧结机理主要为粘－塑性流动机理。该材料具有制造工艺简单、成本低等优点。     

添加纳米Al2O3对Al2O3陶瓷增韧和增强的影响

添加尺寸为３７ｎｍ的Ａｌ２Ｏ３不仅可以显著地提高通用Ａｌ２Ｏ３陶瓷的烧结性能，降低烧结体的晶粒度，而且可以提高烧结体的断裂韧性和抗弯强度，添加量为２０％时，能产生最佳增韧和增强作用。     

镁合金等离子喷涂Al/Al_2O_3涂层的耐腐蚀性能

采用等离子喷涂技术在AZ31镁合金表面制备Al/Al_2O_3复合涂层,测试了镁合金及表面喷涂有Al/Al_2O_3复合涂层的镁合金试样的极化曲线,研究了没有涂层、经封孔处理和未经封孔处理的喷涂有复合涂层的镁合金三种试样在浸泡腐蚀和5%NaCl盐雾腐蚀情况下的耐腐蚀性能及其腐蚀行为.结果表明,经封孔处理的Al/Al_2O_3复合涂层镁合金试样在上述腐蚀条件下的耐腐蚀性均优于镁合金和涂层未封孔处理的试样,在浸泡试验中未封孔处理的涂层试样比镁合金腐蚀更加严重,在盐雾试验中却优于镁合金.     

Al_2O_3颗粒对LiTaO_3压电陶瓷增强增韧机制的探讨

采用氮气保护热压烧结工艺制备Al_2O_3/LiTaO_3(简称ALT)陶瓷基复合材料,研究了Al_2O_3颗粒对LiTaO_3压电陶瓷增强增韧的机制.结果表明,ALT陶瓷复合材料的相对密度比烧结纯LiTaO_3陶瓷的高得多,且其各项力学性能均有明显的提高;Al_2O_3的加入起到烧结助剂的作用;Al_2O_3第二相加入后对LiTaO_3压电陶瓷起到弥散强化作用,其增韧机理为ALT复合材料中残余应力场和裂纹偏转增韧.