Al_2O_3/MoS_2复合涂层的制备及摩擦磨损性能

以大气等离子喷涂工艺制备的Al_2O_3陶瓷涂层为模板,利用陶瓷涂层中存在的孔隙和微裂纹,采用水热反应在其内部原位合成具有润滑特性的MoS_2,制备出Al_2O_3/MoS_2的复合涂层。结果表明,通过水热反应在陶瓷涂层原有的微观缺陷中成功合成了MoS_2,合成的MoS_2固体粉末呈类球形状,并且这球状的粉末是由纳米片层状的MoS_2搭建组成的。摩擦试验结果表明,与纯Al_2O_3涂层相比,复合涂层中由于MoS_2润滑膜的形成,其摩擦因数和磨损率都显著降低,且载荷越大,复合涂层的摩擦性能越好。     

TC4合金表面Ni-SiC-Y2O3复合镀层的摩擦磨损性能

为提高TC4合金表面耐磨性能,采用复合镀方法在其表面制备Ni-SiC-Y_2O_3复合镀层,研究镀层的组织结构及其在常温和高温下(600℃)下的摩擦磨损行为。结果表明,所制备的Ni-SiC-Y_2O_3复合镀层组织致密且与基体结合紧密,主要由Ni基体和弥散分布其中的SiC颗粒及微量Y_2O_3混合组成。镀层的硬度明显高于TC4基体合金,且由表向内呈梯度降低趋势。与GCr15对摩时,Ni-SiC-Y_2O_3复合镀层在常温和600℃均具有一定程度的减磨作用,并且耐磨性能明显优于TC4基体合金。镀层在常温下的磨损失重显著低于TC4基体合金,此时其磨损机制可以归结为疲劳磨损和轻微的氧化磨损;随磨损温度升高至600℃,镀层的磨损失重明显增大,此时的磨损机制为严重的氧化磨损、削层磨损和疲劳磨损。     

微坑分布位置对复合润滑结构缸套摩擦磨损性能的影响规律

采用电火花加工方法在FeNi合金镀铁缸套试样表面的止点、中点、全程位置刻蚀微坑织构,采用球磨法对微坑填充固体润滑剂MoS_2以制备复合润滑结构缸套。采用对置往复式摩擦磨损试验机,研究微坑分布位置对复合润滑结构缸套摩擦磨损性能的影响规律。采用SEM和EDS研究配副的磨损形貌。结果表明:复合润滑结构缸套能提高承载性能、降低摩擦因数,但不一定都能提高缸套的磨损性能和抗拉缸性能。唯有微坑分布在止点的复合润滑结构缸套相比未处理缸套,表现出良好的减摩耐磨和抗拉缸性能,摩擦因数降低了4.97%~6.26%,对磨环磨损量减少了58.3%,拉缸时间延长了10倍。随着往复运动的进行,微坑中的MoS_2逐渐向缸套表面转移,改善了止点区域的润滑性能,良好保护了摩擦界面。     

La2O3含量对搅拌摩擦加工制备Ni /Al复合材料组织和性能的影响

采用搅拌摩擦加工方法在Al基体中添加不同La₂O₃含量的混合粉末(Ni+La₂O₃),制备 (Ni+La₂O₃)/Al复合材料。采用SEM、EDS、 EPMA及XRD对复合区微观结构及相组成进行分析,采用室温拉伸试验对 (Ni+La₂O₃)/Al复合材料力学性能进行了测试。结果表明,随着La₂O₃含量的增加,(Ni+La₂O₃)/Al复合材料的组织和性能先变好后变差。当La₂O₃添加量达到5%时,复合材料中Al₃Ni增强颗粒分布均匀、颗粒数量最多,块状的Ni粉团聚减少,其抗拉强度达到最大值215MPa,相比Ni/Al复合材料(抗拉强度176MPa),其抗拉强度提高了22%;当La₂O₃的添加量为7%时,复合材料中Al₃Ni增强颗粒含量减少,块状Ni粉团聚重新出现,抗拉强度下降至201MPa。     

Cu-Al合金薄板内氧化析出相Al_2O_3晶型及分布

Al含量为0.50%(质量分数)的Cu-Al合金薄板在900℃下内氧化25 h制备Cu-Al_2O_3薄板复合材料,并用富集萃取法提取Cu-Al_2O_3复合材料中的Al_2O_3相。利用TEM分析了Cu-Al_2O_3薄板中的Al_2O_3相的种类、分布、与Cu基体的界面关系,用X射线衍射和TEM研究了萃取粉末的组成。结果表明,Cu-Al薄板内氧化法所得的Cu-Al_2O_3复合材料的析出相主要为γ-Al_2O_3,有少量的α-Al_2O_3和θ-Al_2O_3相存在。析出相Al_2O_3颗粒弥散分布在Cu基体上,且析出相γ-Al_2O_3与Cu基体完全共格;Cu-Al_2O_3薄板复合材料从表层至深约0.5 mm处,Al_2O_3颗粒粒径逐渐减小,从14 nm减小到5 nm,颗粒间距逐渐增大,从10 nm增加到15 nm。     

Al_2O_3陶瓷与5005铝合金的高频感应钎焊

为实现Al2O3陶瓷与5005铝合金的低温连接,采用Ag-Cu-Ti粉末对Al2O3陶瓷表面进行活性金属化处理.结果表明,当活性金属化温度为880~900℃,保温时间10 min时,在Al2O3陶瓷界面形成连续致密无缺陷的Ti3Cu3O反应层.采用Al-Si钎料对活性金属化Al2O3陶瓷与5005铝合金进行高频感应钎焊,研究了接头的典型界面组织及其形成过程.结果表明,当温度为600℃,保温时间为1 min时,铝合金侧由团状α-Al和晶间渗入的AlAg-Cu共晶组织构成,团状α-Al上有板条状初晶硅出现,Al2O3陶瓷侧有弥散分布的过共晶Al-Si组织,Ti3Cu3O反应层的形成是实现Al2O3陶瓷与5005铝合金可靠连接的关键,接头的最大抗剪强度达到52 MPa.     

纳米Al_2O_3对等离子喷涂ZrC-ZrSi_2复合涂层结构与性能的影响

大气等离子喷涂ZrC-ZrSi_2陶瓷涂层的孔隙率高,提高等离子喷涂ZrC-ZrSi_2陶瓷涂层的致密度成为亟待解决的问题。在TC4钛合金表面采用大气等离子喷涂ZrC-ZrSi_2复合粉和ZrC-ZrSi_2-Al_2O_3复合粉分别制备两种复合涂层。研究纳米Al_2O_3对等离子喷涂ZrC-ZrSi_2复合涂层组织结构与性能的影响。结果表明,添加了Al_2O_3的ZrC-ZrSi_2复合涂层的组织结构更为致密,相较于ZrC-ZrSi_2复合涂层具有更优异的力学性能。熔点相对较低的Al_2O_3能够在喷涂焰流中先熔化,熔融态的Al_2O_3能够填充在ZrC-ZrSi_2复合涂层的孔洞处,提高复合涂层的致密度,改善涂层的力学性能。研究成果可为提高大气等离子喷涂制备含高熔点组分复合涂层的致密度提供指导。     

镀液中纳米颗粒浓度对n-Al2O3/Ni复合电沉积的影响

利用电沉积方法制备了n–Al₂O₃/Ni复合镀层。研究了镀液中添加不同纳米颗粒浓度对复合镀层沉积速率、电流效率、镀层中纳米颗粒共析量、表面形貌及腐蚀电位的影响。研究表明，随着镀液中纳米颗粒浓度提高，镀层中的纳米颗粒共析量也随之提高，在20 g/L时趋于稳定；沉积速度和电流效率先增后降，在30 g/L时达到最大；纳米颗粒的加入改变并细化了镀层的表面形貌；当纳米颗粒浓度20 g/L和30 g/L时镀层表现出较好的耐腐蚀性能。     

添加CeO_2对MoS_2基复合涂层摩擦学性能的影响

针对MoS_2基复合涂层耐磨性差和承载能力低的问题,以不同含量(质量分数)的CeO_2作为添加剂,采用喷涂法在GCr15钢表面制备MoS_2基复合涂层。利用摩擦磨损试验机和划痕仪分别研究涂层摩擦磨损性能和结合强度,并借助金相显微镜对涂层磨损形貌进行表征。结果表明:添加适量CeO_2可以改善涂层的摩擦磨损性能,其最佳含量为2%,此时摩擦因数和磨损量均最小,分别为0.232和0.011 3 mm~3;同时结合强度从22 N提高到28.29 N。涂层磨损量随载荷的增大而增大;而载荷小于8 N时,涂层的摩擦因数随载荷的增大而减小,当载荷大于8 N时,摩擦因数又有回升趋势。添加稀土后涂层的承载能力有明显提高。未添加稀土时,涂层产生严重剥离,并发生磨粒磨损;添加2%CeO_2后,涂层发生轻微磨粒磨损,耐磨性得到显著提高。     

Ti、Cr元素在Cr_2O_3薄膜中的扩散及其对摩擦学性能的影响

为了研究Ti和Cr元素在Cr_2O_3薄膜中的扩散行为及其对摩擦学性能的影响,对Cr_2O_3薄膜在1 000℃大气环境下进行不同保温时间的退火处理。利用扫描电子显微镜、三维轮廓仪、X射线衍射仪以及透射电镜对薄膜的表面形貌、成分以及结构进行分析,采用球盘式摩擦磨损试验机对Cr_2O_3薄膜的摩擦学性能进行研究。结果表明:在1 000℃下Inconel 718基材中的Ti和Cr会沿着Cr_2O_3薄膜的晶界扩散至薄膜表面,与大气中的氧反应生成由Cr_2O_3和Cr_2Ti_7O_(17)组成的复合相,并在薄膜表面晶界处堆积形成类网状凸起结构。随着保温时间的增加,这种类网状凸起结构的高度也越大。该结构可以显著降低薄膜的摩擦因数以及磨损率。当保温时间只有1 min时,薄膜的平均摩擦因数为0.35,磨损率为5.7μm~3/Nm。而当保温时间达到240 min时,薄膜的摩擦因数降至0.24,磨损率降至3.2μm~3/Nm。     

304不锈钢表面Ni-Al2O3复合镀层制备及性能研究

采用复合电沉积法在304奥氏体不锈钢表面制备Ni-Al₂O₃纳米镀层. 研究了Al₂O₃颗粒在复合镀层中的分布情况, 确定了镀液中颗粒的最佳加入量、最佳电流强度和最佳搅拌速度. 用扫描电镜和能谱仪、X射线衍射仪等设备鉴定镀层显微组织与组成. 结果表明, Ni-Al₂O₃纳米复合镀层均匀、致密、晶粒细小; 复合镀层结合强度、耐腐蚀性能优良, 抗高温氧化性能优于纯镍镀层.     

玻璃Cr2O3陶瓷涂层表面液态重金属润湿角的测量与表征

金属材料的腐蚀性能与其表面润湿特性有着密切的关系。采用亚音速火焰喷涂技术制备了玻璃-Cr2O3陶瓷涂层,设计了一套运行在高温环境中且密封的专用试验平台,研究经过不同保温时间后,重金属在45钢与喷有玻璃-Cr2O3陶瓷涂层的45钢表面的润湿角及相关现象的变化。结果表明:相同质量的重金属液滴在45钢表面的润湿角为18°,在玻璃-Cr2O3陶瓷涂层表面的润湿角为114°,玻璃-Cr2O3陶瓷涂层抗液态重金属润湿性能较好。固化后重金属颗粒与试样之间的接触面积及剪切强度均有所不同,304不锈钢与颗粒剪切强度为1.42MPa,而涂层与颗粒剪切强度为0.21MPa。     

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%。     

镍包覆氧化铝增强铁基复合材料的界面行为及其耐磨性

采用化学沉积法在Al2O3表面制备了Ni镀层,将所制得的Ni包覆Al2O3颗粒(Al2O3P@Ni)作为铁基体的增强颗粒,采用SPS法制备了镀镍氧化铝增强铁基复合材料(Al2O3p@Ni/Fe).通过优化化学镀工艺,使得Al2O3表面被Ni层均匀覆盖.Ni镀层呈典型的花椰菜状结构,尺寸为1～4 ～μm,施镀过程中镍首先...     

In-situ TiB2 and Al2O3 formation by DC plasma spraying

In-situ plasma spraying (IPS) is a promising process to fabricate composite coatings with in-situ formed thermodynamically stable phases. In the present study, mechanically alloyed Al-12Si, B₂O₃ and TiO₂ powder was deposited onto an aluminum substrate using atmospheric plasma spraying (APS). It has been observed that, during the coating process, TiB₂ and Al₂O₃ are in-situ formed through the reaction between starting powders and finely dispersed in hypereutectic Al-Si matrix alloy. Also, obtained results demonstrate that in-situ reaction intensity strongly depends on spray conditions.     

Effect of Bi2O3 on structure and wetting studies of Bi2O3-ZnO-B2O3 glasses

Glasses with different Bi₂O₃ contents (37-42 mol%) have been prepared by conventional melt quench technique. The IR and Raman studies indicate that these glasses are made up of [BiO₆], [BiO₃], [BO₃] and [BO₄] basic structural units. The vibrations of [BiO₃] and [BO₃] become stronger as the content of Bi₂O₃ increases, which makes glass structure loosened. Viscosity of the glasses was measured by using a Rheotronic III paralleled plate rheometry, which shows that the viscosity of glass samples decreased when the content of Bi₂O₃ increased at the same temperature (400-460 °C). The temperature range which suits for glasses sealing was calculated by using the approximation of Arrhenian behaviour. The wetting performance of Bi₂O₃-ZnO-B₂O₃ glasses was described by using high-temperature microscope, which also proves that the structure of investigated Bi₂O₃-ZnO-B₂O₃ glasses become loosened due to the increasing of the content of Bi₂O₃.     

Effects of K2O-Li2O doping on surface and catalytic properties of Fe2O3/Cr2O3 system

The effects of K₂O and Li₂O-doping (0.5, 0.75 and 1.5 mol%) of Fe₂O₃/Cr₂O₃ system on its surface and the catalytic properties were investigated. Pure and differently doped solids were calcined in air at 400-600 °C. The formula of the un-doped calcined solid was 0.85Fe₂O₃:0.15Cr₂O₃. The techniques employed were TGA, DTA, XRD, N₂ adsorption at −196 °C and catalytic oxidation of CO oxidation by O₂ at 200-300 °C. The results revealed that DTA curves of pure mixed solids consisted of one endothermic peak and two exothermic peaks. Pure and doped mixed solids calcined at 400 °C are amorphous in nature and turned to α-Fe₂O₃ upon heating at 500 and 600 °C. K₂O and Li₂O doping conducted at 500 or 600 °C modified the degree of crystallinity and crystallite size of all phases present which consisted of a mixture of nanocrystalline α- and γ-Fe₂O₃ together with K₂FeO₄ and LiFe₅O₈ phases. However, the heavily Li₂O-doped sample consisted only of LiFe₅O₈ phase. The specific surface area of the system investigated decreased to an extent proportional to the amount of K₂O and Li₂O added. On the other hand, the catalytic activity was found to increase by increasing the amount of K₂O and Li₂O added. The maximum increase in the catalytic activity, expressed as the reaction rate constant (k) measured at 200 °C, attained 30.8% and 26.5% for K₂O and Li₂O doping, respectively. The doping process did not modify the activation energy of the catalyzed reaction but rather increased the concentration of the active sites without changing their energetic nature.