铝及其合金表面微弧氧化工艺的研究进展

微弧氧化技术是一种直接在有色金属表面原位生长陶瓷膜的新技术。利用该技术可使铝及其合金表面的陶瓷膜层结构致密,结合好,具有优良的综合力学性能。在国内外公开发表的微弧氧化技术文献的基础上,概括了微弧氧化的基本原理、生长规律以及工艺参数对陶瓷膜生长和性能的影响规律,并展望了该技术的应用前景及研究方向。     

镁合金微弧氧化制备浅绿色陶瓷膜

在硅酸盐体系下,研究AZ91D镁合金微弧氧化着色盐种类及用量对陶瓷膜颜色、微观结构及组成的影响。制备的彩色陶瓷膜X射线衍射、TEM和SEM分析表明,陶瓷膜由硅酸镁、重铬酸镁和氧化镁尖晶石相组成。表面由许多颗粒组成,颗粒上有孔洞。膜由里向外由致密层、过渡层和疏松层组成。陶瓷膜颜色与主盐的浓度无关,重铬酸钾和高锰酸钾为着色盐均可着色,以重铬酸钾为着色盐制备的陶瓷膜为浅绿色。     

TC4钛合金表面微弧氧化陶瓷涂层的摩擦学行为

在硅酸盐体系碱性溶液中,采用交流微弧氧化法在TC4钛合金基体上制备出氧化物陶瓷膜,并通过X射线衍射、扫描电镜分析了膜层的物相组成、微观结构和显微形貌。用HIT-2型球-盘摩擦磨损试验机对其耐磨性能进行了测试,分析陶瓷涂层的摩擦学行为。结果表明:微弧氧化陶瓷膜层同GCr15对摩钢球干摩擦时的摩擦系数仅为0.09左右,表面的磨损痕迹较轻微,磨损量较少,其磨损机制主要是磨粒磨损与黏着磨损;且由于在磨损过程中对摩材料转移到微弧氧化陶瓷层表面,在磨损后期呈现钢-钢对磨的规律;微弧氧化技术能够改善TC4钛合金基体的表面耐磨性。     

基于镁合金微弧氧化技术制备浅绿色陶瓷膜

在硅酸盐体系下,研究AZ91D镁合金微弧氧化着色盐种类及用量对陶瓷膜颜色、微观结构及组成的影响。制备的彩色陶瓷膜通过X-衍射、TEM和SEM分析表明陶瓷膜由Mg₂SiO₄、MgCr₂O₄和MgO尖晶石相组成;表面由许多颗粒组成,颗粒上有孔洞;膜由里向外由致密层、过渡层和疏松层组成。研究表明陶瓷膜颜色与主盐的浓度无关,K₂Cr₂O₇、KMnO₄为着色盐均可着色,以K₂Cr₂O₇为着色盐制备的陶瓷膜为浅绿色。     

CrN膜层结构对其性能的影响

为制备厚且结合良好的硬质陶瓷膜层,采用真空阴极电弧离子镀技术,在6Cr13Mo钢表面分别沉积不同膜层结构的CrN膜.利用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、划痕仪和磨擦磨损试验仪分析探讨了膜层结构与性能之间的关系.结果表明:单层结构CrN膜沿(111)择优生长;随膜层厚度的增加,颗粒等缺陷增多及晶粒长粗,致密度下降,结合力及磨损率下降;多层结构Cr-CrN膜沿(200)择优生长,随膜层厚度的增加,晶粒细小,致密性高,结合力及磨损率保持稳定;当厚度在20μm左右时,单层结构Cr-CrN膜硬度(Hv)为1899、结合力为13 N、磨损率为17.30×10-6mm3/m·N,而多层结构Cr-CrN膜硬度(Hv)为2000、结合力为100 N、磨损率为4.25×10-6 mm3/m·N;多层结构Cr-CrN膜的性能明显优于单层结构CrN膜.     

钛合金表面抗高温氧化TiAl3-Al 复合涂层的制备?

采用低温超音速火焰喷涂(LT-HVOF)在钛合金(Ti6Al4V)基体表面制备纯 Al 涂层后进行真空热处理,获得了厚度约300μm的TiAl3-Al复合涂层,并对该涂层在700℃下长时间高温氧化行为进行了研究,用 SEM,EDS和 XRD分析了涂层的形貌、成分及相组成。结果表明：低温超音速火焰喷涂制备的纯 Al涂层结构较为致密,但存在少量的微孔洞,经真空热处理后的纯 Al涂层与钛合金基体间在界面处形成了TiAl3互扩散层;再700℃下静态氧化时,随着时间的增加,涂层表面形成了一层薄而致密的Al2 O3和TiO2的混合氧化层,而涂层中纯Al与基体中的Ti互扩散逐渐转变为TiAl3;氧化约5 h后涂层进入稳态氧化阶段,高温氧化500 h 后涂层未出现剥落等现象,表明 TiAl3-Al 复合涂层能显著提高Ti6Al4V合金的抗高温氧化性能。     

热膨胀剥离法制备石墨烯及其表征

以-48μm高纯鳞片石墨为原料,先采用Hummers法制备氧化石墨,再采用高温热膨胀剥离法制备石墨烯.利用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、原子力显微镜(AFM)、N2吸附-脱附(BET)等研究了氧化石墨及石墨烯的晶体结构、表面官能团、表面形貌、比表面积、孔径分布等.XRD研究结果表明,氧化石墨层间距为0.94 nm,原有的石墨峰消失;热膨胀所得石墨烯(2θ=25.6°,d(002)=0.348 nm)为无定形态.FT-IR分析表明,石墨氧化过程中结构层间形成大量含氧官能团,经高温还原后仅残存部分含氧官能团.石墨烯具有较高的比表面积(336.7 m2/g),其厚度在0.4～0.7nm之间,为1～2层石墨烯.     

尖端结构对PS-PVD YSZ涂层沉积的影响

采用等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)技术在设计的尖端结构试样表面制备了YSZ涂层,研究了YSZ涂层在尖端不同区域的形貌、厚度、孔隙率和微区力学性能的差异.结果表明:尖端部位各区域涂层呈现羽柱状结构,在涂层生长过程中柱状晶之间会因生长的空间受限而存在“挤压”竞争效应,尖端边角的几何特性会削弱“挤压”竞争效应,因此其涂层厚度远高于尖端其他区域;此外,尖端尖角附近的涂层羽柱状结构呈放射状,并沿基体表面法线方向向上生长;纳米压痕表明涂层硬度由顶部至底部呈现逐渐下降趋势,这与涂层结构和残余应力相关;尖端结构的尖角区域涂层微区硬度,显著高于尖端两侧区域;结合数值模拟分析结果发现,半封闭型面会导致等离子射流紊乱度上升,由于不同方向等离子体存在“卷流”和“冲击”现象,其对应沉积的涂层厚度下降,孔隙率上升.     

氮分压对Ti_(0.33)Al_(0.67)N陶瓷膜层形貌与性能的影响

应用多弧离子镀技术在不同的氮气分压条件下制备Ti_(0.33)Al_(0.67)N陶瓷膜层,分析氮气分压对膜层形貌的影响和对膜层厚度、结合力及显微硬度等性能的影响。结果表明,氮气分压参数设计范围内存在一个最佳值,可以获得膜层最优性能。     

阻燃性软质聚氨酯泡沫制备及其研究进展

由于软质聚氨酯泡沫易燃并伴有大量烟雾和有毒气体,对生命财产构成潜在威胁,通常通过添加阻燃剂和制备阻燃涂层来降低引起火灾危险几率.与添加阻燃剂相比,表面涂覆法在聚氨酯表面制备阻燃涂层,可以实现在不影响机械性能的情况下提高其阻燃性能的目的,因而获得更多青睐.目前,有包括原位沉积法、溶胶-凝胶法、等离子体技术和逐层组装技术等在内的多种表面阻燃涂层制备方法,可以提高聚氨酯泡沫的防火性能.综述了近年来采用表面涂层法制备阻燃聚氨酯泡沫的研究进展,比较了不同制备方法的优势和不足,并对未来发展进行展望.