Oxidation behavior of γ-TiAl based alloy with Al2O3-Y2O3 composite coatings prepared by electrophoretic deposition

Electrophoretic deposition (EPD), a versatile and cost-effective process, was employed to prepare Al₂O₃-Y₂O₃ composite coatings on a γ-TiAl based alloy. SEM observations showed that the composite coatings were compact and consisted of uniform nano-particles. Cyclic oxidation at 1000 °C indicated that the γ-TiAl alloy exhibited a cyclic spallation-oxidation behavior under cyclic oxidation while the Al₂O₃-Y₂O₃ composite coatings improved the oxidation and scale spallation resistance of γ-TiAl alloy significantly due to the suppression of outward diffusion of Ti in the γ-TiAl substrate and the promotion of selective oxidation of Al in the γ-TiAl alloy induced by the composite coating.     

Al2O3/Au/Al2O3层状阻氚薄膜

采用磁控溅射法在316L不锈钢基体上分别沉积单层Al2O3膜、单层Au膜以及Al2O3/Au/Al2O3层状薄膜。采用气相渗透法在500℃,氘分压为0.06 MPa条件下测试了薄膜的阻氘性能。结果表明,3种薄膜氘渗透后,薄膜的形貌良好,无开裂、无剥落的现象,氘渗透率减低因子均比316L不锈钢基材增大一个数量级以上,阻氘效能按单层Al2O3膜、单层Au膜以及Al2O3/Au/Al2O3层状薄膜依次递升。Al2O3/Au/Al2O3层状薄膜的优异阻氘效能可归因于,延性的Au夹层使层状薄膜的力学性能得到显著提高;Al2O3层能阻止Au与基体间互扩散,使Au能充分发挥阻氘效能。本研究表明,由贵金属与陶瓷阻氚材料构成的层状薄膜是发展阻氚涂层的新途径。     

In-situ formed γ-Al2O3 nanocrystals repaired and toughened Al2O3 coating prepared by plasma spraying

During process of plasma spraying of alumina with the stable α phase in the as-received powder, metastable γ phase tends to form in the as-deposited coating. In this paper, plasma-sprayed Al₂O₃ coating was investigated using transmission electron microscopy. In situ formation of γ-Al₂O₃ nanocrystals was observed in the pre-existing cracks of the as-sprayed Al₂O₃ coating, which contributes to self-repairing and self-toughening of the Al₂O₃ coating. Except for the predominant intergranular fracture, the pre-formed γ-Al₂O₃ nanocrystals would effectively obstruct the crack development in the coating and then the coating fracture toughness is enhanced.     

不同Al2O3含量的Al2O3/Cu复合材料的热变形行为

为探究Al₂O₃含量对Al₂O₃/Cu复合材料热变形行为的影响,采用内氧化法制备了3种Al₂O₃含量(0.28、0.66和1.13 mass%)的Al₂O₃/Cu复合材料,通过热模拟实验对其热变形行为进行了研究。结果表明：在823、923和1223 K时,随着Al₂O₃/Cu复合材料中Al₂O₃含量的增加,复合材料的峰值应力逐渐增大;显微组织观察发现,由于1.13 Al₂O₃/Cu复合材料内动态软化积累程度最大,导致其在1023和1123 K下出现了峰值应力下降现象。经热挤压后,在热变形过程中Al₂O₃/Cu复合材料的软化效果以动态回复为主。同时,发现0.28 Al₂O₃/Cu和0.66 Al     

B2O3含量对SiO2–B2O3–Al2O3–Na2O系陶瓷结合剂结构与性能的影响

制备不同B₂O₃含量的SiO₂–B₂O₃–Al₂O₃–Na₂O系玻璃试样和陶瓷结合剂试样,利用电子多功能实验机、扫描电镜、显微硬度仪、平面流淌法、热膨胀系数测试仪等分别测试不同玻璃试样的密度和显微硬度,陶瓷结合剂试样的抗折强度、微观形貌和热膨胀系数等,并用X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪对陶瓷结合剂的结构和成分变化进行分析。结果表明:将B₂O₃引入陶瓷结合剂中可有效降低其烧结温度,提高其热稳定性并调节其热膨胀系数等。在陶瓷结合剂中加入摩尔分数为15%的B₂O₃时,其样条抗折强度最高为78.11 MPa,密度和硬度最高分别为2.45 g/cm3和856 MPa,且该陶瓷结合剂的热膨胀系数与金刚石最匹配。X射线衍射分析结果表明陶瓷结合剂是典型的玻璃相结构,且对磨料有良好的包覆效果。      

Al2O3颗粒直径对1 vol%的Al2O3/Cu基复合材料组织和性能的影响

采用粉末冶金法+热压工艺制备了不同Al₂O₃颗粒直径的1 vol%Al₂O₃/Cu基复合材料,使用光学显微镜和扫描电镜(SEM)观察了复合材料的显微组织,利用电子拉伸试验机测试了复合材料的力学性能。基于弹/塑性理论推导出了复合材料中颗粒周边的弹性区宽度的表达式。结果表明：Al₂O₃颗粒直径对Al₂O₃/Cu基复合材料强度及基体晶粒尺寸有着较大的影响;Al₂O₃颗粒直径越大,Al₂O₃/Cu基复合材料的抗拉强度、屈服强度越小;当Al₂O₃颗粒直径为5μm时,Al₂O₃/Cu基复合材料的抗拉强度和屈服强度分别为207和90 MPa,是铜试样的95.8%和95.7%。     

孔道Al2O3/SiO2对NaAlH4-Tm2O3体系储氢性能的影响

以机械球磨法制备具有可逆吸放氢性能的NaAlH4-Tm2O3储氢材料体系。利用相同制备方法进一步研究两种不同孔道材料(大孔Al2O3与介孔SiO2)对NaAlH4-Tm2O3体系储氢性能的影响,测试样品的循环吸放氢性能,并对样品吸放氢前后的结构进行表征。结果表明:大孔Al2O3材料的添加并不能明显改善NaAlH4-Tm2O3体系的放氢速率和放氢量,而介孔SiO2的加入使NaAlH4-Tm2O3体系在150℃条件下5 h内的首次放氢量(质量分数)达到4.61%,高于NaAlH4-Tm2O3体系的4.27%,增加了约8.0%。此外,添加介孔SiO2的NaAlH4-Tm2O3体系放氢速率也有所提高。     

Dry Sliding Wear Behaviour of Al2O3-Cr2O3 Coatings with Different Contents of Cr2O3EI北大核心CSCD

Cr₂O₃对 Al₂O₃-Cr₂O₃复合涂层与高硬度陶瓷接触时的摩擦磨损行为及磨损机制的影响尚未揭示。采用大气等离子喷涂的方法制备 Cr₂O₃含量不同的 Al₂O₃-Cr₂O₃复合涂层以研究 Cr₂O₃的影响机制。试验结果表明：Cr₂O₃明显减少了涂层的微观孔隙;复合涂层中 α-Al₂O₃ / γ-Al₂O₃的相对含量比明显高于 Al₂O₃ 层中的 37%;Al₂O₃-40%Cr₂O₃涂层的硬度与 Al₂O₃涂层相比提高了 48%,断裂韧性是 Al₂O₃涂层的 2 倍多;当载荷为 5 N、10 N 和 15 N 时,Al₂O₃-40%Cr₂O₃复合涂层的摩擦因数最低,磨损率依次降低 60%、85% 和 79%。但是当载荷为 20 N 时,Al₂O₃-20%Cr₂O₃复合涂层的摩擦因数最低,磨损率降低了 50%。微观脆性断裂是涂层的主要磨损机制。复合涂层耐滑动磨损性能与 Cr₂O₃含量及磨损条件是密切相关的。微观结构、硬度、断裂韧性、导热系数等是影响 Al₂O₃-Cr₂O₃ 复合涂层耐磨损性能的重要因素。研究结果可为高耐磨性 Al₂O₃基涂层的设计和应用提供指导。     

载体中ZrO2/Al2O3比对Pt/ZrO2-Al2O3催化剂性能的影响

相比汽油车而言,柴油车具有高效、低油耗的优势已得到广泛应用。本实验以ZrO₂作为改性剂,探究了ZrO₂与Al₂O₃的质量比对催化剂的影响。研究结果表明：随着ZrO₂的加入,Pt粒子先减小后增大;Pt粒子与载体的交互作用先增大后减小。活性实验数据分析表明,ZrO₂的最佳添加量为40 wt%,CO和C₃H₆完全氧化温度分别降低20 _oC 、25 _oC。贵金属在催化剂的分散度以及贵金属与载体的相互作用随着ZrO₂与Al₂O₃质量比的变化而变化。Pt粒子越小,其与载体的交互作用越强,这表明催化剂性能越强。     

Al3Ti和Al2O3增强铝基复合材料的XD合成

通过XD(Exothermic Dispersion)法原位反应生成Al2O3与Al3Ti复合增强的铝基复合材料,结果表明Al/TiO2经充分混合、挤压成坯后,在真空炉中以一定的升温速率加热至1 073     

Al2O3悬浮液分散稳定性的影响因素

研究分散剂聚丙烯酸铵(NH4PAA)加入量、pH值、固相体积分数、球磨时间和离子强度对Al2O3陶瓷悬浮液黏度和沉降高度的影响。结果表明:分散剂加入量、pH值、固相体积分数、球磨时间和离子强度均对悬浮液的分散稳定性有显著影响。当分散剂加入量为0.8%(质量分数)、pH为9.5、固相体积分数为50%、球磨时间为24 h时、离子强度为0时,悬浮液的黏度和沉降高度达到最小值,分散稳定性达到最佳。     

Al2O3复合磨粒的制备及表征

为了提高Al2O3超微粉在水介质中的分散稳定性,先采用硅烷偶联剂KH570对Al2O3进行表面改性,再对Al2O3粒子锚固偶氮引发剂偶氮二异丁基脒盐酸盐(AIBA),进而引发丙烯酰胺(AM)单体聚合而制备聚丙烯酰胺(PAM)/Al2O3复合粒子。利用XPS、FT-IR、激光粒度仪、微电泳仪、分光光度计、SEM及XRD等对Al2O3复合粒子结构及分散性能等进行表征。结果表明:在40℃下加入水溶性偶氮引发剂,可以得到在水介质中分散稳定性良好,以聚丙烯酰胺为壳,以Al2O3为核的复合磨粒。与未改性的Al2O3超微粉相比,经AM接枝聚合改性后的颗粒表面团聚现象得到改善,颗粒的D50减小;接枝改性后Al2O3的等电点IEP发生迁移,在pH值为9时颗粒表面Zeta电位绝对值达到最大。     

La2O3含量对Al2O3/Cu基复合材料组织与性能的影响

以La₂O₃粉、Al粉、CuO粉为反应物原料、纯铜为基体,采用原位合成技术和近熔点铸造法制备颗粒增强Cu基复合材料,研究La₂O₃对Al-CuO体系制备的Cu基复合材料组织及性能的影响。结果表明：添加La₂O₃可获得纳米Al₂O₃颗粒,且弥散分布于Cu基体中,制备的材料组织更加细小、均匀,其材料的电导率及摩擦磨损性能明显提高。当添加0.6%wtLa₂O₃,复合材料的电导率达到90.2%IACS,磨损量达到最小,相比未添加La₂O₃,其导电率提高10.1%,磨损量减小36.6%。     

Thermal stability of γ-Al2O3 coatings for challenging cutting operations

Crystalline PVD Al₂O₃ coatings offer great potential for their use in cutting operations. They promise high hot hardness and high oxidation resistance at elevated temperatures. Alumina exists in different crystallographic phases. α-Al₂O₃ appears to be the only thermodynamically stable phase at all common temperatures and pressures. Today there are many efforts to generate α-Al₂O₃ by means of physical vapour deposition. In this regard one problem is the high deposition temperature, which does not allow the deposition on temperature-sensitive materials.Another promising candidate is γ-Al₂O₃ which is more fine-grained than α-Al₂O₃ and can be deposited at lower temperatures. At high temperatures γ-Al₂O₃ might be transformed into α-Al₂O₃, which could limit the application temperature. But until now it is not clearly proved, up to which temperatures γ-Al₂O₃ thin films are stable and which mechanisms influence the stability. In the present work different (Ti,Al)N/γ-Al₂O₃ coatings are deposited on cemented carbides by means of Magnetron Sputter Ion Plating (MSIP). The (Ti,Al)N bond coat was employed to improve adhesion of γ-Al₂O₃ on the substrate. It could be shown that the γ-phase is stable in vacuum up to 1200 °C. In the atmosphere the formation of α-Al₂O₃ begins at 900 °C and it is influenced by the choice of transition zone between the (Ti,Al)N interlayer and γ-Al₂O₃. The results show that the thermal stability of the γ-phase and therefore the application temperature of the coating can be enhanced by the choice of interlayer.     

CeO2对Al2O3基陶瓷涂层耐蚀性的影响

通过优化Al2O3基陶瓷涂层配方和工艺,并加入适量的稀土氧化物CeO2,对陶瓷涂层的界面形貌、组织结构、结合力和耐蚀性进行了研究。结果表明,添加适量的稀土氧化物CeO2,使Al2O3基陶瓷涂层致密性、结合力和耐蚀性得到提高。     

用Ti箔直接连接Al2O3/Cu

借助ＳＥＭ，ＥＤＸ和ＸＲＤ分析手段，对直接用Ｔｉ箔在１２７３Ｋ连接的Ａｌ２Ｏ３／Ｃｕ接头的连接界面微观结构进行了研究，分析了Ｔｉ箔厚度影响反应层度和连接强度的机制。     

Al2O3–TiB2复合陶瓷涂层制备及耐液锌腐蚀性能

针对连续热镀锌生产线中浸锌零部件表面的腐蚀磨损问题,应用高能高速等离子喷涂设备制备了Al2O3-TiB2复合陶瓷涂层。测试了涂层的显微组织、显微硬度、结合强度及耐熔融锌液腐蚀性能。结果表明涂层显微组织中不存在相互贯通的孔隙、微裂纹和未熔化颗粒,孔隙分布均匀且孔径较小,孔隙率<3%。涂层与基体结合状态良好,结合强度达到56 MPa。经过30天的熔融锌液浸泡,涂层表面未见有点蚀、裂纹或剥落现象。Al2O3-TiB2复合陶瓷涂层高的致密性和较好的抗热震性能对涂层力学性能和耐熔融锌液腐蚀性能提高起到了重要作用。     

烧结助剂Y2O3和Pr6O11对Al2O3陶瓷相对密度和热导率的影响

采用高分子网络法制备混合纳米粉体,研究稀土氧化物Y2O3和Pr6O11加入量对Al2O3陶瓷相对密度和热导率的影响。采用阿基米德方法测定样品的体积密度,利用激光脉冲法测量试样的热扩散率并计算得出热导率。结果表明:两种添加剂都可以降低Al2O3陶瓷的烧结温度,提高Al2O3陶瓷的热导率,其中Y2O3的促进作用较强;当保温时间相同、烧结温度为1 500~1 650℃时,Al2O3陶瓷的相对密度和热导率都随烧结温度的升高而增大;当烧结温度相同、保温时间为30~120 min时,Al2O3陶瓷的相对密度和热导率也随保温时间的延长而增大。