添加Y(NO_3)_3电解液体系MAO陶瓷层组织和隔热性能研究

为研究电解液中Y(NO_3)_3对微弧氧化陶瓷层组织、生长速率及隔热性能的影响,通过微弧氧化技术在锆盐体系和锆钇盐体系电解液中于Al-Si合金表面制备ZrO_2-Al_2O_3陶瓷层和Y_2O_3-ZrO_2-Al_2O_3陶瓷层.采用环境扫描电子显微镜和X射线衍射仪分别对陶瓷层进行了表面、截面形貌分析,以及物相组成分析.利用涡流测厚仪测量不同反应时间段的膜厚,分析两种体系陶瓷层生长速率.通过自制隔热测试装置对两种不同体系陶瓷层进行了隔热性能测试.结果表明:ZrO2-Al2O3陶瓷层表面由胞状熔融物烧结而成,粗糙度较大,并分布着孔径较大的放电通道,膜厚约20μm;而Y_2O_3-ZrO_2-Al_2O_3陶瓷层表面由细小颗粒组成,粗糙度较小,且陶瓷层更加致密,厚度增大到28μm.两种体系陶瓷层均形成了ZrO_2及Al_2O_3相,在约20°~30°范围之间出现明显的"馒头包"现象,说明陶瓷层中均含有非晶成分;但锆钇盐体系陶瓷层中形成了钇部分稳定锆的固溶体(Y2O3和Y0.15Zr0.85O1.93),且Y_2O_3-ZrO_2-Al_2O_3陶瓷层的衍射峰"馒头包"现象更为严重,非晶成分含量更高,说明电解液中Y(NO_3)_3的加入提高了反应温度.Y_2O_3-ZrO_2-Al_2O_3陶瓷层生长速度大于ZrO_2-Al_2O_3陶瓷层,主要表现为向外生长厚度明显增大.ZrO_2-Al2O3陶瓷层与Y_2O_3-ZrO_2-Al_2O_3陶瓷层的隔热温度分别为45.9℃和53.4℃,说明后者具有更优的隔热效果.     

ZrO_2纳米粉对Al-Si合金微弧氧化陶瓷层组织和性能的影响

为提高铝硅合金在高温环境下的服役寿命,文中通过微弧氧化技术在硅酸盐体系电解液中于Al-Si合金表面制备ZrO_2-Al_2O_3陶瓷层。采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分别对陶瓷层进行了表面、截面形貌以及物相组成分析。利用涡流测厚仪测量不同ZrO_2加入量的膜厚,分析ZrO_2-Al_2O_3体系陶瓷层的生长速率,通过自制隔热装置对陶瓷层进行隔热性能测试。研究结果表明:Al_2O_3陶瓷层表面由许多胞状熔融物烧结而成,粗糙度较大,并分布着孔洞较大的放电通道,膜厚约10μm;ZrO_2-Al_2O_3陶瓷层表面除了胞状熔融物还有细小的颗粒,粗糙度较小,且陶瓷层更加致密,膜层厚度达到25μm。两种体系陶瓷层均形成了Al_2O_3及SiO2相,且在15°～50°范围内出现"馒头包"现象,说明陶瓷层中有非晶成分,但ZrO_2-Al_2O_3陶瓷层中衍射峰"馒头包"的现象更为严重,非晶成分含量更高,说明在微弧氧化过程中ZrO_2纳米粉的加入有利于亚稳相γ?Al_2O_3的形成。陶瓷层生长速度研究结果表明,电解液中ZrO_2的浓度越大,陶瓷层厚度越厚,生长速度先增大后减小。隔热性能测试结果显示,随ZrO_2含量的增多,陶瓷层的隔热温度升高,ZrO_2的加入对涂层的隔热起到增强的作用。     

偏铝酸盐溶液纯铝阳极微弧氧化膜的影响因素

利用阳极微弧氧化技术在纯铝表面制备了陶瓷膜,研究了偏铝酸盐体系下,影响氧化陶瓷层生长的因素,并分析了电解液浓度、氧化电压、电流密度及氧化时间对阳极微弧氧化陶瓷层生长的影响.得到了电解液浓度、电压、电流密度及氧化时间对氧化膜成膜的关系曲线.利用SEM分析了铝合金阳极微弧氧化陶瓷层的表面微观形貌.实验结果表明:陶瓷层表面宏观粗糙度及膜层表面微观形貌受电参数和氧化时间的影响较大.最佳的工艺参数为:电解液浓度为30g/L、电压350V、电流密度1.5A/cm2、氧化时间控制在25min以内.     

Mg-9Gd-3Y镁合金PEO-EPD复合膜层组织结构与耐蚀性研究

为了提高镁合金的耐蚀性,本文利用扫描电镜分析了Mg-9Gd-3Y(GW93)镁稀土合金表面等离子电解氧化陶瓷层、等离子电解氧化-电泳复合膜层和电泳膜层的表面与纵截面形貌组织,利用傅立叶红外光谱仪(FT-IR)分析了电泳膜层有机官能团类型,用电化学测试手段和盐雾试验方法测试了该合金不同处理膜层的耐蚀性,讨论了电泳电压和固体粉料分数对等离子电解氧化-电泳复合膜层厚度、成膜速率和耐蚀性的影响.研究结果表明,随着电压、固体份的升高,等离子电解氧化-电泳复合涂层厚度和成膜速率呈增大趋势,腐蚀速率随着电压升高呈先减小后增大的趋势,随着固体份的增加呈降低趋势.电泳电压为70V,固体份为19%时,在等离子电解氧化膜层上生成陶瓷层与有机化合物层结合紧密的等离子电解氧化-电泳复合膜层,腐蚀电流密度比等离子电解氧化膜层降低两个数量级,自腐蚀电位正移200mV,耐蚀性提高近13倍.     

铝合金微弧氧化黑色陶瓷层的显色原理分析

利用微弧氧化技术在6063铝合金表面制备了黑色陶瓷膜层,根据对微弧氧化工艺因素的分析以及对膜层化学组成和相结构的检测,探讨了黑色膜层的显色机理.结果表明,在以硅酸钠(Na2SiO3)和多聚磷酸钠(Na5P3O10)为主盐、偏钒酸铵(NH4VO3)为着色剂的电解液体系中,且仅施加正向电压,在铝合金表面可以形成以γ-Al2O3为主要组成相的陶瓷膜.亚稳定的γ-Al2O3吸附在正向电场作用下迁移到试样附近的VO3-离子,VO3-离子在等离子弧高温下反应形成黑色的V2O3,是黑色陶瓷膜形成的主要机制.     

磷酸锆结合多孔氮化硅的增强与高温结构稳定性

采用磷酸铵盐部分取代磷酸,利用它们分解温度的不同和气相传质作用,控制磷酸锆结合多孔氮化硅陶瓷中的磷酸锆结合相逐级生成,巩固多孔陶瓷的孔壁结构,增强氮化硅晶粒之间的结合。结果表明:通过600℃埋烧后,所制备的多孔氮化硅陶瓷具有较高的孔隙率,且孔壁中Si3N4晶粒均具有完整的连接结合;经1 400℃高温热处理后,多孔陶瓷中的磷酸锆部分分解使材料的孔隙率进一步增大,且主要物相仍为α-Si3N4晶粒,只有少量的α-β相转变;热处理后材料结构稳定且具有较高的力学强度,孔隙率60%样品的抗弯强度超过50MPa,且随着孔隙率的降低而增强显著。     

Na2SiO3含量对等离子体电解氧化Al2O3-ZrO2复合陶瓷层形成机制的影响

铸造Al-Si合金表面ZrO2陶瓷层可有效提高基体的隔热及抗高温氧化性能,采用等离子体电解氧化方法在Al-Si合金表面制备了氧化锆涂层.涂层的组成、结构通过SEM、XRD进行研究.结果表明:K2ZrF6体系成膜速度较快,30min膜厚可达92μm,膜层表面和截面没有明显的等离子体放电形成的微孔,大量聚集的Zr(OH)4在等离子体放电产生的热化学作用下分解为ZrO2,表面出现大量2μm～5μm的陶瓷颗粒.K2ZrF6复合Na2SiO3体系成膜速度较慢,30min膜厚仅为27μm,表面和截面存在较多喷射状孔洞,随着溶液浓度的增大,成膜速度均呈先增后减的趋势.K2ZrF6复合Na2SiO3体系中,陶瓷层主要由α-Al2O3、γ-Al2O3、Al2(OH)3F3和m-ZrO2组成,α-Al2O3为陶瓷层的主晶相.K2ZrF6体系中陶瓷层的主要成分为t-ZrO2、m-ZrO2、α-Al2O3和γ-Al2O3,t-ZrO2为涂层的主晶相.涂层中m-ZrO2较少,而t-ZrO2含量高,表明生成的α-Al2O3起到稳定高温相t-ZrO2的作用.     

磷酸盐浓度对微弧氧化陶瓷膜耐腐蚀性能的影响

为探讨Ti6Al4V合金在不同浓度磷酸盐体系中进行微弧氧化(MAO)后的性能,本实验利用X射线衍射仪、扫描电镜、涡流测厚仪以及电化学工作站等对生成膜层的物相组成、显微形貌、厚度以及耐腐蚀性能等进行研究.结果表明:所制备的微弧氧化膜结构呈表面粗糙,内部致密,含锐钛矿、金红石以及少量羟基磷灰石.随磷酸二氢钾浓度升高,金红石及羟基磷灰石相增多;微弧氧化膜厚度增大到一定值后不再发生变化;微弧氧化致密层与疏松层比例发生变化,增厚的疏松层表面孔增多且孔径增大,降低了膜层的耐腐蚀性能.     

铝合金表面锆化膜的耐腐蚀性能

采用锆化技术在铝合金表面生成锆化膜,用扫描电镜和能谱分析了铝合金表面的微观形貌和元素组成,测试了锆化膜的耐腐蚀性能、锆化膜与漆粉的附着力及喷漆后铝合金的耐腐蚀能力。结果表明,铝合金表面的锆化膜为无色薄膜,主要由O、F、Al、Zr等元素组成;锆化膜的交流阻抗明显大于裸膜,极化电位提高,腐蚀速率降低,说明锆化膜的耐腐蚀性能优异;600h酸性盐雾实验,扩缝小于1mm。锆化技术可以作为环境友好型的涂装前处理技术。     

Ti6Al4V钛合金微弧氧化工艺研究

采用直流稳压电源,选用3种不同PH值的碱性微弧氧化电解液,在Ti6Al4V钛合金表面制备微弧氧化膜层;应用扫描电子显微镜分析微弧氧化膜层形貌特征。结果表明,钛合金微弧氧化膜层表面凹凸不平,带有微米级和亚微米级的孔洞,孔洞周围呈现火山丘状形貌特征;微弧氧化电解液PH值越大,火花放电时间越长;在给定电压条件下,电解液PH值越大,微弧氧化膜层厚度越大。     

电解液对镁合金微弧氧化层耐蚀性的影响

为了提高镁合金基体的耐蚀性,采用微弧氧化法在镁合金表面制备了MgO-ZrO2复合陶瓷层,利用XRD和SEM研究了膜层的相组成、结构及生长过程,并用LK98C电化学综合系统测试了其耐蚀性.实验结果表明：三种电解液中,K2ZrF6-KOH耐蚀性能较好;在交流阻抗测试结果中,镁基体出现了点蚀;K2ZrF6为8g/L,KOH为3.2g/L时,电荷转移电阻较高,达到4.058×105Ω.     

SiC纳米颗粒对6060型铝合金微弧氧化膜组织结构及耐蚀性能的影响

为提高铝合金表面微弧氧化膜的耐蚀性,通过向电解液中添加SiC纳米颗粒的方式,成功获得了含有SiC纳米颗粒的复合微弧氧化膜层。采用D-MAXIIA型X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)和金相定量分析光学显微镜分别对陶瓷膜的相组成、微观组织结构及膜层厚度进行了检测分析;采用AutoLAB-PGSTAT302型电化学工作站对制备的微弧氧化膜进行极化曲线和交流阻抗谱的测定。结果表明:SiC颗粒在复合微弧氧化膜层中的含量随着氧化时间的增加而逐渐增加;添加SiC纳米颗粒后微弧氧化膜的厚度没有明显变化;与未添加SiC纳米颗粒的微弧氧化膜层相比,其耐蚀性明显提高。     

Effects of ZrO_2 Nanoparticles on the Microstructure and Thermal-protective Properties of PEO Coating on Al-12.5%Si Alloy

PEO ceramic coatings including ZrO_2-Al_2O_3-SiO_2 in three phases were prepared on an Al-12.5%Si alloy in electrolyte solutions containing ZrO_2 nanoparticles. The microstructures and phases of the coatings were analyzed by SEM and XRD, and the heat insulation performance and the thermal shock resistance of the coatings were investigated. The compactness of the coating increased significantly and the hindrance of the Si element on plasma electrolytic oxidation process was effectively weakened. The growth rate of the coating was improved substantially with the addition of ZrO_2 nanoparticles. The PEO ceramic coatings are primarily composed of SiO_2 and high temperature steady phases such as a-Al_2O_3 and c-ZrO_2. Both the content of c-ZrO_2 and the heat-insulating property of the coating increased significantly. The ceramic coatings with special microstructure and composition formed in the solutions containing ZrO_2 nanoparticles possess excellent heat insulation performance and thermal shock resistance.     

Microstructure and Thermal-protective Property of CPED Coating with ZrO_2 Nanoparticles Addition on Al-12Si Alloy

A novel thermal-protective coating has been successfully prepared by CPED process on a cast Al-12%Si alloy with the addition of ZrO_2 nano-particles in the electrolyte. The microstructures and phase composition of the coatings were analyzed by SEM and XRD, and the heat insulation performance and the thermal shock resistance of the coatings were investigated. With ZrO_2 nanoparticles addition, the cathode plasma discharge on the coating surface is more obvious than that without ZrO_2 nanoparticles addition, the coating is more uniform and compact, and the thickness of the coating increases. Furthermore, the content of Zr and Y elements increases and the degree of crystallization of the coating is more complete. The formation of the solid solution of yttrium stabilized zirconia is promoted by cathode plasma discharge. In addition, the thermal insulation temperature increases as ZrO_2 nano-particles are added to the electrolyte. After 1 000 cycles of thermal shock, there was no cracking in the coating surface layer, which indicated that the CPED coating with ZrO_2 nanoparticles addition possessed a good thermal shock resistance.     

复合刷镀Ni-ZrO2工艺与性能研究

复合刷镀Ni-ZrO2镀层具有优良的高温性能。对Ni-ZrO2复合刷镀工艺中刷镀电压和电流密度，刷镀电压与镀层显微硬度的关系进行了研究。镀层的显微硬度、耐热性等性能进行了测试。对镀液中粒子合量对镀层中粒子合量的影响，以及时效热处理对硬度的影响进行了分析。对复合刷镀的沉积机理和镀后强化机理进行了探讨。     

等离子体电解氧化陶瓷膜的工艺研究

利用等离子体电解氧化技术在铝合金6063表面生成了氧化物陶瓷膜．测试了氧化膜表面厚度和硬度，观察了膜层表面形貌，分析了氧化陶瓷膜的成分，探讨了不同电流密度对形成陶瓷膜厚度和硬度的影响．结果表明：铝合金6063表面陶瓷膜的厚度和硬度随电流密度的增大而提高，但有一极限值平均电流密度极限值为25A／dm^2；随氧化时间的延长而增厚增硬，但也有一极限值，氧化时间极限值为45min．     

热障涂层对活塞温度场影响的三维分析

为提高内燃机的工作效率和使用寿命,以表面涂覆热障涂层的发动机活塞为主要研究对象,综合分析热障涂层对活塞温度场的影响.建立了热障涂层活塞的三维模型,运用有限元软件对其进行了温度场分析计算,考察了不同涂层材料和涂层厚度对活塞温度场的影响情况.研究结果表明:0.4mm厚的ZrO2陶瓷涂层可使活塞的隔热效果提升约8.8%,并且隔热效果明显优于Al2O3、Si3N4和SiC;ZrO2涂层厚度每增加0.5mm,活塞金属基体顶面的最高温度下降约3.2℃,陶瓷涂层顶面的最高温度上升约8.3℃.     

电镀法制备Ni-W合金镀层的耐盐雾腐蚀性能

利用电镀法在N80钢表面制备了Ni-W合金镀层,用SEM、EDS分析了镀层表面与界面形貌以及化学元素的分布,通过XRD测试了镀层物相的组成。在5% NaCl溶液中测试了镀层盐雾腐蚀能力,分析了Ni-W镀层抗盐雾腐蚀机理。试验结果表明,镀层厚度约40m,主相为Ni-W,Ni和W以金属形式存在于镀层中;经过高温热处理后,镀层与基体发生了化学元素扩散现象,形成冶金结合;盐雾腐蚀后镀层表面腐蚀物为Fe的氧化物和氯化物,基体无腐蚀现象发生。     

工艺参数对LY12铝合金复合涂层的影响

以恒压模式在NaOH-Na2SiO3电解液中对LY12铝合金进行微弧氧化实验,然后用强流脉冲电子束轰击,采用扫描电镜、XRD、涂层测厚仪等检测手段,研究电参数对复合涂层的影响.结果表明：电压越高,氧化时间越长,微弧氧化膜越厚;电子柬复合处理后,涂层变得平整、致密,新相α-Al2O3峰值变高,耐摩擦磨损性能增加.     

Investigation on plasma-sprayed ZrO_2 thermal barrier coating on nickel alloy substrate

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＺｒＯ2 ｔｈｅｒｍａｌｂａｒｒｉｅｒｃｏａｔｉｎｇｓａｒｅｍａｉｎｌｙｕｓｅｄａｓｈｅａｔ ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇｌａｙｅｒｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｈｉｇｈｔｅｍ ｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｄｉｅｓｅｌ,ｔｕｒ ｂｉｎｅ ,ａｎｄｊｅｔｅｎｇｉｎｅｓ.Ｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｔｈｅｈｏｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｃａｎｇｒｅａｔｌｙｂｅｒｅｄｕｃｅｄｕｓｉｎｇｔｈｅｈｅａｔ ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇｌａｙｅｒ,ｗｈｉｃｈｒｅｓｕｌ…