Al-Si合金Al2O3-ZrO2微弧氧化层生长及性能测试

针对单一Al2O3微弧氧化层不能满足基体Al-Si合金使用要求的问题,采用微弧氧化法在Al-Si合金表面制备了Al2O3-ZrO2复合陶瓷层,研究了涂层的组成、结构及生长过程;测试了涂层的隔热温度.研究结果表明：在Al-Si合金试样表面微弧氧化30 min后,涂层的表面形成＂火山喷射状＂组织形貌,截面由疏松层、致密层、过渡层组成;涂层由-αAl2O3,γ-Al2O3,m-ZrO2和t-ZrO2组成,t-ZrO2为涂层的主晶相,膜层的生长分为匀速生长阶段和缓慢生长阶段;膜层隔热温度可达30℃.     

等离子喷涂复合热障涂层的静态氧化行为

采用等离子喷涂方法，在GH536高温合金基材上制备了传统的双层热障涂层（TBCs）和两种含有Al2O3与ZzO2陶瓷复合层的三层热障涂层，传统TBCs结构为Ni22Cr10AlY合金连接层和8％Y2O3部分稳定的ZrO2陶瓷顶层；三层TBCs分别用了置于陶瓷层内侧及外侧的Al2O3复合层，三种类型试样的100h,1050℃静态氧化试验结果表明：三层涂层较双层涂层的氧化阻力提高，双层涂层的氧化阻力最差，不同复合层形式试样氧化动力学曲线不同，内置复合层的氧化增重最小，氧化阻力最佳。1050℃是氧化增重的临界点，外置复合层试样的氧化增重出现明显增加趋势。     

溶胶凝胶旋涂法制备不锈钢Al2O3-CeO2-Y2O3复合涂层

本文以Al（NO3）3·9H2O,Ce（NO3）3·6H2——Y（NO3）3·6H2O为原料,PVP（聚乙烯吡咯烷酮）为稳定剂,用sol-gel法通过共沉淀水解再胶溶的办法,得到透明、稳定性能好的复合溶胶.利用旋涂法在SUS304不锈钢基体表面涂覆凝胶膜,经热处理得到复合涂层.采用XRD、SEM、EDS和电化学工作站等测试技术对复合涂层的相组成、微观形貌、成分及耐腐蚀性能等进行测试、表征.实验结果表明：用溶胶凝胶旋涂法能够成功制备出均匀的Al2O3-CeO2-Y2O3复合涂层.当主盐硝酸铝的浓度为0.60 mol/L,加入PVP含量为0.3 mol/L时,旋涂速度为3000r/min,旋涂8次,采用自然干燥再经过800℃煅烧能制得较为均匀连续,并且具有优良抗腐蚀性能的Al2O3-CeO2-Y2O3复合涂层.     

挤压轮表面等离子喷涂Al_2O_3-13%TiO_2涂层组织和性能分析

在挤压轮表面,用等离子技术喷涂Al2O3-13%TiO2涂层。利用XRD、SEM和EDS等技术对Al2O3-13%TiO2涂层微观组织、形貌和物相成分进行表征,运用维氏显微硬度计对基体和涂层的显微硬度进行了测试,用高温摩擦磨损试验机对Al2O3-13%TiO2涂层的耐磨损性能进行了评价。结果表明,Al2O3-13%TiO2涂层中γ?Al2O3和α?Al2O3共存,以γ?Al2O3为主,涂层表面有Al2O3白色颗粒存在,涂层致密度较好,其表面显微硬度为975HV,耐磨损性能要明显优于H13钢,有效的提高了挤压轮的使用寿命。     

溅射铝涂层在800℃的热腐蚀

对耐热钢(2.25Cr-Mo钢)基材溅射铝涂层,溅射时间为1 h、2 h.其中一部分进行预氧化处理,对比研究溅射铝涂层的耐热钢在800℃涂敷Na2SO4盐膜时的热腐蚀性能.结果表明:溅射时间为2 h的涂层试样的抗腐蚀能力优于溅射时间为1 h的涂层试样.预氧化在一定程度上也加强了合金的抗腐蚀能力.涂层试样在800℃空气中腐蚀24 h后的腐蚀产物为Al2O3、Fe2O3及少量的Cr2S3.     

Y_2O_3掺杂氧化铝纳米复相陶瓷的制备及其显微组织结构分析

Y2O3和Al2O3的掺杂可以制备出高性能的纳米复相陶瓷,这种陶瓷的相对密度高、硬度大和断裂韧性好.本课题主要研究Y2O3作为增强剂加到Al2O3陶瓷对其陶瓷性能的影响及机理.本次实验通过改变Y2O3添加剂的含量,采用干压成型(35 MPa、30 s)以及无压烧结技术(1 550℃,1 600℃和1 650℃)制得陶瓷试样,使用电子天平,维氏硬度计,扫描电镜(SEM)对其相对密度、硬度、断裂韧性和显微组织结构进行分析,进而获得高硬度和断裂韧性的纳米复相陶瓷.     

电弧离子镀(Ti,Al)N涂层高温氧化形貌分析

利用电弧离子镀在1Cr11Ni2W2MoV不锈钢表面上沉积了(Ti,Al)N梯度涂层,通过用扫描电镜对700℃空气条件下氧化500h试样表面形貌分析来测定其抗高温氧化性能.分析表明:700℃条件下(Ti,Al)N涂层试样表面形成致密完整的Al2O3氧化物层,在200h以后出现少数氧化物颗粒的长大现象.分析认为(Ti,Al)N涂层优良的抗高温氧化性能是由于其特有的成分与结构所致.(Ti,Al)N为陶瓷涂层,氧化时先要发生氮化物的分解,而生成的Al2O3氧化膜不仅可以抑制O、Al等元素的扩散,也会抑制N元素的扩散,使N2在氧化反应界面处富集而降低氧分压,从而会进一步降低氧化速度,少数大氧化物颗粒的出现对涂层的高温氧化性影响甚微.     

急冷Al-Cr合金低温氧化制备自修复α-Al2O3薄膜

为了在750℃下制备自修复α-Al2O3薄膜,对Cr质量分数为8%和18%的急冷Al-Cr合金在大气气氛中670～720℃下进行氧化,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和能谱分析(EDS)对氧化膜进行分析.结果表明,Cr质量分数为8%的急冷Al-Cr合金主要由Cr固溶于Al的单相组织构成,质量分数为18%的急冷Al-Cr合金则为Al上分布Al45Cr7的双相组织.急冷Al-Cr合金可以在720℃的低温下通过氧化制备出薄且致密的α-Al2O3膜,合金的基体组织对氧化结果无明显影响,但Cr质量分数较高时,α-Al2O3膜中固溶有少量的Cr.此外,XRD检测结果表明,试样的表面粗糙度有利于获得α-Al2O3.     

热处理对热障涂层材料Y_2O_3部分稳定ZrO_2性能的影响

热障涂层用于燃气轮机的热端部件,可以显著提高其使用温度,延长热端部件的使用寿命,并增大燃气轮机发动机的效率.利用Y2O3和ZrO2为原料,通过固相合成法合成了Y2O3(w(Y2O3)=6%~8%)部分稳定的ZrO2(Y-PSZ)热障涂层陶瓷顶层,并对此陶瓷顶层的微观形貌、相组成进行了研究.同时研究了热处理对热障涂层材料Y-PSZ性能的影响.     

纳米Fe_3O_4/Co_3O_4催化H_2O_2氧化降解亚甲基蓝

纳米四氧化三钴(Co3O4)催化剂对废水中有机物具有良好的催化降解活性,但纳米催化剂难从溶液中分离的缺点限制了其应用.通过将不同量的纳米Co3O4催化剂自组装在纳米四氧化三铁(Fe3O4)上,制备出了一系列不同纳米Co3O4催化剂含量的纳米Fe3O4/Co3O4,并将该系列纳米Fe3O4/Co3O4用于双氧水(H2O2)氧化降解亚甲基蓝的反应来测试其催化性能和回收再利用性能.实验结果表明,尽管纳米Co3O4催化剂的含量对于纳米Fe3O4/Co3O4的催化性能有所影响,但该系列纳米Fe3O4/Co3O4相对纯纳米Co3O4催化剂仍表现出很好的催化活性和回收再利用性.     

Al-Si合金Al2O3-ZrO2微弧氧化涂层生长机理研究

为了解决Al2O3微弧氧化层不能满足Al-Si合金使用要求的问题,采用微弧氧化法在Al-Si合金表面制备了Al2O3-ZrO2复合膜层,通过SEM、XRD分析测试手段研究膜层的微观表面形貌、组织结构和相组成.结果显示:微弧氧化初期,陶瓷层生长速率较快且反应速率稳定,反应后期陶瓷层生长速率减缓;陶瓷层微观表面形貌比较均匀,有部分放电微孔和裂纹;陶瓷层与金属基体呈犬牙状交错结合;陶瓷层的主要相组成是t-ZrO2、α?Al2O3、m-ZrO2、γ?Al2O3,其中t-ZrO2为膜层主晶相.并根据实验结果研究了微弧氧化涂层的生长机理.     

原位合成Al_2O_3/FeAl复合材料的组织与性能

利用Fe-Al-Fe2O3体系的放热反应,原位热压合成了Al2O3/FeAl复合材料.借助XRD和SEM等研究了复合材料的物相组成和显微结构,以及Al2O3生成量对复合材料显微结构和力学性能的影响.结果表明:经1 250℃保温1.5h热压烧结的块体材料主要由FeAl及少量Al2O3相构成,FeAl基体为片层结构,增强相Al2O3分散在基体和晶界处.随着Al2O3含量的增加,基体晶粒尺寸明显减小,同时对材料起增强增韧作用.在Al2O3含量为1.2wt%时,试样的抗弯强度达到最大值1 329.22MPa;在Al2O3含量为0.8wt%时,试样的断裂韧性达到最大值29.95MPa·m1/2.此值正好处于金属与陶瓷材料性能链的断缺处.因此,本研究结果对于完善材料性能体系具有重要意义.     

圆柱形微波多模烧结腔烧结Al_2O_3陶瓷的性能

应用微波加热技术进行高纯Al2O3陶瓷烧结是一种理想的选择.本文使用一种新型的圆柱形微波多模烧结腔体进行了Al2O3陶瓷的烧结研究,该设备可在短时间内达到较高的烧结温度,并能实现坯体的整体烧结.分别对纯Al2O3粉体和Al2O3/MgO混合粉体进行了烧结实验,结果表明,添加MgO作为助烧剂烧结得到的陶瓷试样的相对密度高于纯Al2O3粉体烧结得到的陶瓷试样,在1 700℃下保温40 min,其相对密度可以达到理论密度的97.8%,维氏硬度达22.3 HV/GPa.从SEM图中可观察到试样微观结构良好,晶粒大小均匀,致密化程度高.     

反应热喷涂法制备陶瓷涂层的研究

首先通过差热-失重分析和XRD测试手段对反应热喷涂Al＋TiO2＋H3BO3混合粉体以制备Al2O3/TiB2复合陶瓷涂层的可行性进行了分析.然后对喷涂后试样涂层的耐磨性进行了研究.结果表明：Al＋TiO2＋H3BO3混合粉体差热-失重分析和在1200℃烧结后XRD测试分析均表明完全可以反应生成所需的Al2O3/TiB2复合陶瓷涂层.所制备陶瓷涂层的耐磨性要比基体提高1倍左右.     

TiC、TiN和Al_2O_3涂层硬质合金结构和磨损研究

用化学气相沉积方法,研究了沉积到C-6硬质合金基体上的Ti C,Ti C/Ti CN/Ti N,Ti C/Al2O3和Ti C/Al2O3/Ti N涂层的显微结构和磨损特性。涂层后硬质合金的高温化学稳定性、抗氧化性能、硬度和切削性能明显提高,Al2O3的加入进一步提高了CVD多层涂层硬质合金的抗氧化性能、硬度和切削性能、隔热和阻碍氧扩散的作用;通过提高涂层硬质合金的抗氧化性能和硬度能提高涂层硬质合金的切削性能。同时也研究了Ti C/Al2O3涂层厚度与磨损以及温度之间的关系。     

挤压轮表面等离子喷涂Al2O3-13％TiO2涂层组织和性能分析

在挤压轮表面,用等离子技术喷涂Al2O3-13％TiO2涂层.利用XRD、SEM和EDS等技术对Al2O3-13％TiO2涂层微观组织、形貌和物相成分进行表征,运用维氏显微硬度计对基体和涂层的显微硬度进行了测试,用高温摩擦磨损试验机对Al2O3-13％TiO2涂层的耐磨损性能进行了评价.结果表明,Al2O3-13％TiO2涂层中γ-Al2O3和α-Al2O3共存,以γ-Al2O3为主,涂层表面有Al2O3白色颗粒存在,涂层致密度较好,其表面显微硬度为975HV,耐磨损性能要明显优于H13钢,有效的提高了挤压轮的使用寿命.     

Al涂层对Ni基合金高温氧化性能的影响

为了研究Al涂层对Ni基合金高温氧化性能及氧化机理的影响,采用磁控溅射方法在Ni基合金表面制备了Al涂层,在600℃下对涂层进行了真空扩散退火和预氧化处理,并研究了涂层在1 100℃下的高温氧化性能.利用扫描电子显微镜和能谱仪分析了氧化膜的截面形貌及组成.结果表明,Ni基合金氧化动力学曲线近似服从抛物线规律,且合金的氧化增重最大.经过1 100℃高温氧化后,Ni基合金表面形成三层氧化膜,外层为Ni O、Cr_2O_3、Al_2O_3的混合氧化物和少量尖晶石氧化物,中间层主要为Ni的氧化物,内层为Al_2O_3.Al涂层试样的氧化增重相对较小,表明Al涂层在一定程度上提高了Ni基合金的抗氧化性能.     

Fe-Al/Al_2O_3功能梯度涂层材料研究现状及展望

对Al2 O3陶瓷和Fe Al金属间化合物及其复合材料作了总结分析 ,综述了Fe Al/Al2 O3功能梯度涂层材料设计的现状 ,并探讨了其发展趋势     

掺杂对Al_2O_3/TiAl复合材料性能的影响

本研究采用Ti-Al-TiO2-La2O3体系,通过热压烧结工艺原位合成了Al2O3/TiAl复合材料.借助X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等分析研究了材料的物相组成和微观组织结构,同时分别将掺杂La2O3和掺杂Fe2O3对合成Al2O3/TiAl复合材料微观结构和力学性能的影响进行了对比.结果表明:掺杂La2O3合成的Al2O3/TiAl复合材料基体尺寸相对掺杂Fe2O3合成产物较小,分散更加均匀,致密度更高.当La2O3掺杂量为3.93wt%时,Al2O3/TiAl复合材料的抗弯强度和断裂韧性达到最大值,分别为701.95MPa和7.79MPa·m1/2.由于稀土氧化物具有对基体和增强颗粒的净化,细化晶粒等作用,因此提高了TiAl基体与Al2O3增强颗粒结合强度,所以掺杂La2O3合成材料的力学性能相比掺杂Fe2O3合成的产物较高.     

大孔容γ-Al_2O_3的制备研究

以硫酸铝为铝源、碳酸氢铵为沉淀剂,采用分步老化法,使用L9(34)正交实验考察了碳酸氢铵物质的量浓度、反应温度、pH和n(HCO-3)/n(Al 3+)等因素对制备γ-Al2O3的影响,并对所得Al2O3进行了N2物理吸附表征和堆积密度测量,对Y5样品进行了X射线衍射和电镜扫描,由正交实验结果分析得出温度和pH对γ-Al2O3的结构影响很大。大孔容氧化铝的制备最佳条件为:反应温度为75℃,pH为8.5,碳酸氢铵物质的量浓度为2mol/L,n(HCO-3)/n(Al 3+)为0.75。其中,样品Y5孔容达2.02mL/g,具有双峰孔分布,粒子呈纤维状,大小均匀,粒径为1μm左右。