惰性无机填料比例和颗粒尺寸对纳米Al/Al2O3 改性有机硅涂料抗高温氧化行为的影响

本文研究了纳米ZrO₂、亚微米碳化硅、微米玻璃粉(软化点450℃)填料含量对304不锈钢表面纳米Al/Al₂O₃改性有机硅涂层的600℃高温氧化行为的影响。在1000 h氧化测试过程中,不锈钢样品表面涂层未出现剥落,未观察到基体氧化膜,说明涂层具有良好的抗氧化性能。对氧化后样品的显微观察表明,ZrO₂、SiC和玻璃粉质量分数分别为7%、7%和3%时的涂层中未出现微孔,而玻璃粉质量分数为7%的两种涂层中则出现了大量的微孔。相应地,前者的氧化增重也仅为后两者的约60%,这说明减少玻璃粉的添加量,可消除涂层微孔,有利于提高涂层的抗氧化性能。     

Al2O3基多孔隔热材料表面Al2O3/MoSi2涂层的制备及其性能

采用刷涂法在Al₂O₃基多孔隔热材料表面制备Al₂O₃/MoSi₂涂层,涂层以硅溶胶作为粘结剂,纳米Al₂O₃与Al₂O₃纤维作为耐高温组分,MoSi₂为高发射率组分。通过SEM、XRD对Al₂O₃/MoSi₂涂层微观表面结构、物相组成进行分析。研究纳米Al₂O₃与Al₂O₃纤维的质量比和MoSi₂含量对Al₂O₃/MoSi₂涂层耐温性能的影响,并对Al₂O₃/MoSi₂涂层的抗热震性能、发射率进行表征。结果表明,当纳米Al₂O₃与Al₂O₃纤维的质量比小于1∶1时,热考核后Al₂O₃/MoSi₂涂层表面无裂纹产生;当纳米Al₂O₃与Al₂O₃纤维的质量比在1∶2~1∶4之间时,Al₂O₃/MoSi₂涂层中的纤维网络较完整。MoSi₂的含量为20%时,Al₂O₃/MoSi₂涂层抗热震实验循环25次后表面保持完好,热考核后在2.5~25 μm波段的平均发射率在0.85左右,具有较高的发射率。      

Al2O3、TiO2溶胶涂覆粉煤灰/黄土支撑体制备陶瓷膜的研究

用溶胶-凝胶法制备了Al₂O₃、TiO₂两种溶胶,分别涂覆在粉煤灰/黄土支撑体表面制备陶瓷膜,并利用热重分析仪、X-射线衍射仪对膜材料的热稳定性、晶相组成进行分析,并对陶瓷膜的微观形貌、孔隙率、膜通量、膜通量恢复率进行测试与表征。结果表明,烧结温度及干燥条件能有效控制陶瓷膜晶相变化及膜层完整性,Al₂O₃、TiO₂膜材料分别在50,25℃时干燥,600℃时烧结,制得的Al₂O₃膜材料为γ-Al₂O₃,TiO₂膜材料为金红石相TiO₂;Al₂O₃、TiO₂陶瓷膜的孔隙率分别为28.56%、34.12%,膜通量分别为1 092.67和2 983.33 L/(m²·h),膜通量恢复率分别为97%、89%。与未覆膜的支撑体相比,Al₂     

Al2O3/TiO2复配改性环氧树脂的绝缘特性

为了满足高压直流输电体系对绝缘子性能的特殊要求,使用三氧化二铝(Al₂O₃)和二氧化钛(TiO₂)复配掺杂的方法改性环氧树脂基底,对复合物表面结构以及绝缘特性进行了分析。绝缘性能测试结果表明,相比于Al₂O₃或者TiO₂单独掺杂,共掺杂可以更显著降低复合物表面电阻率并且增加电气强度。将2种纳米材料的质量调到合适比例时,纳米粉体/树脂基底界面上会形成一定的导电通道,载流子可以沿着通道被传导出去,从而改善表面电阻率。而适当量Al₂O₃的引入可以进一步改善材料的电气强度。优化后复合物的表面电阻率为8.62×10¹³Ω,电气强度可达到29.01 kV/mm,共掺杂的协同效应对于树脂绝缘性能的提升十分有意义。     

片状纳米Al2O3/环氧树脂复合材料的制备及性能

采用水热法制备片状纳米Al₂O₃,经过偶联剂改性后与环氧树脂复合,通过溶液混合法制备了不同填充量的片状纳米Al₂O₃/环氧树脂复合材料,研究了片状纳米Al₂O₃用量对片状纳米Al₂O₃/环氧树脂复合材料介电性能和热性能的影响,利用SEM对复合材料的断口形貌进行了表征。结果表明: 片状纳米Al₂O₃在环氧树脂基体中分散良好;随着片状纳米Al₂O₃填充量的增加,复合材料的起始热分解温度升高、介电强度增大,当片状纳米Al₂O₃的填充量为7wt%时,复合材料的介电强度为 29.58 kV/mm,比纯环氧树脂的介电强度提高了30%;复合材料的介电常数(3.8~4.5)和介电损耗(0.015)比纯环氧树脂稍有增大,但仍维持在较好的介电性能范围内。     

原位自生纳米Al2O3/Al-Zn-Cu复合材料的力学性能

将纳米ZnO粉末和Al粉球磨后冷压成Al-ZnO预制块,然后将其加到Al-Zn-Cu熔体中进行Al-ZnO原位反应,制备出纳米Al₂O₃颗粒增强Al-Zn-Cu基复合材料。能谱面扫描分析和透射电镜观察结果表明,复合材料由纳米Al₂O₃颗粒和Al₂Cu析出相两种颗粒/析出相组成。纳米Al₂O₃颗粒通过异质形核和晶界钉扎,细化了Al-Zn-Cu合金晶粒组织和Al₂Cu析出相。原位纳米Al₂O₃颗粒的生成提高了基体合金的拉伸性能,轧制+热处理使Al₂O₃/Al-Zn-Cu复合材料的拉伸强度比相同处理的基体合金提高约100%,总伸长率提高约98%。     

MTES含量对Al2O3/有机硅/SiO2杂化涂层性能的影响

以正硅酸乙酯（TEOS）、甲基三乙氧基硅烷（MTES）、二苯基二甲氧基硅烷（DDS）和仲丁醇铝（ASB）为原料,制备Al₂O₃/有机硅/SiO₂杂化涂层,测试了涂层的物理性能、耐热和电化学阻抗,研究了MTES含量对其性能的影响。结果表明:随着MTES含量的增加,硬度和耐冲击性先增大后减小;柔韧性和附着力良好且变化不大;当n（ASB）:n（TEOS）:rn（MTES）:n（DDS）=1:3:9:1时,Al₂O₃/有机硅/SiO₂杂化涂层的耐热和耐蚀性能最佳。     

钎焊参数对Al2O3陶瓷/304不锈钢接头组织和性能的影响

本工作采用Ag-Cu-Ti钎焊了Al₂O₃陶瓷和304不锈钢,分别研究了钎焊温度和保温时间对Al₂O₃陶瓷/304不锈钢接头组织和性能的影响规律。试验结果表明：接头组织为Al₂O₃/Cu₃Ti₃O+TiCu/Ag(s, s)+Cu(s, s)+TiCu/Cu0.8Fe0.2Ti/Fe-Cr/304。当钎焊温度较低、保温时间较短时,Cu₃Ti₃O反应层较薄,Al₂O₃陶瓷与钎缝的结合较弱;在900℃保温10 min时,Cu₃Ti₃O反应层厚度为2.5μm,接头最大剪切强度为130.54 MPa;继续提高钎焊温度和延长保温时间,Cu₃Ti₃O反应层过厚,降低了钎缝的塑性变形能力。Cu₃Ti₃O反应层厚...     

Al2O3微滤膜的超疏水改性研究

采用多层自组装技术在Al₂O₃微滤膜表面制备TiO₂纳米涂层, 并利用1H,1H,2H,2H-全氟辛基乙基三乙氧基硅烷(PFDS)对其表面进行氟化处理, 获得超疏水改性膜。通过X射线衍射仪, 傅立叶变换红外光谱仪, 原子力显微镜, 水接触角测试仪和扫描电子显微镜对改性膜进行表征。分析了TiO₂纳米涂层的晶型结构, 探讨了TiO₂沉积时间与改性膜表面粗糙度和疏水性之间的关系, 研究了PFDS改性次数对膜表面形貌和疏水性能的影响规律。结果表明: 在600℃退火1 h后, 获得锐钛矿结构的TiO₂纳米涂层。随TiO₂沉积时间的延长, 膜表面粗糙度增大, 水滴在膜表面的接触由Wenzel状态转变为Cassie状态; 当TiO₂沉积时间为50?min, PFDS改性3次时, 获得理想的微纳米二级超疏水表面形貌, 水接触角达到174.5°。     

Bi@Bi4Ti3O12/TiO2等离子体复合纤维的制备及增强可见光催化性能

以电纺TiO₂纳米纤维为基质和反应物、乙二醇为还原剂,采用溶剂热法原位合成了新型Bi@Bi₄Ti₃O₁₂/TiO₂等离子体复合纤维。利用XRD、SEM、高倍透射电子显微镜（HRTEM）、XPS、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）和光致发光图谱（PL）等分析测试手段研究了Bi@Bi₄Ti₃O₁₂/TiO₂复合纤维的结构和性能。结果表明:当反应温度低于210℃时,Bi@Bi₄Ti₃O₁₂/TiO₂复合纤维的Bi₄Ti₃O₁₂纳米片随反应温度升高逐渐缩小、增厚,且有金属Bi纳米粒子生成;当反应温度高于210℃时,Bi@Bi₄Ti₃O₁₂/TiO₂复合纤维的纳米片发生堆积、变形、表面金属Bi被氧化成Bi₂O₃。反应温度对Bi@Bi₄Ti₃O₁₂/TiO₂等离子体复合纤维的形貌和物相组成有重要影响;Bi@Bi₄Ti₃O₁₂/TiO₂复合纤维对罗丹明B表现出优异的光催化活性,可见光照5 h其降解率达97.8%。Bi@Bi₄Ti₃O₁₂/TiO₂复合纤维光催化性能提高归结于Bi₄Ti₃O₁₂与TiO₂间形成异质结、金属Bi等离子体共振效应及等离子体共振效应与异质结的协同作用。      

不锈钢表面阴极微弧电沉积氧化铝膜层的性能

以0.4 mol/L Al（NO₃）₃乙醇溶液为电解液,用阴极微弧电沉积方法在304不锈钢表面制备了80μm厚的氧化铝膜层。分析了膜层的形貌、成分和相组成,测试了膜层的抗高温氧化和电化学腐蚀性能。结果表明.电沉积膜层由γ-Al₂O₃和α-Al₂O₃组成。膜层中含有少量的Fe、Cr、Ni元素,表明膜/基界面附近的不锈钢基体在微弧放电作用下也参与氧化铝膜层的沉积和烧结过程。氧化铝膜层使不锈钢在800℃恒温氧化速率明显降低,表明其抗高温氧化性能得到提高。同时,其腐蚀电位正向移动,腐蚀电流密度降低1个数量级,表明其耐腐蚀性能得到提高。     

热处理对Ni-P-A12O3化学复合镀层摩擦磨损性能的影响

热处理可显著提高镀层的硬度和耐磨性能。采用化学镀的方法在45钢表面制备了Ni-P-纳米A12O3复合镀层,并以不同温度对其热处理,研究了镀层热处理前后的物相、硬度和耐磨性能。结果表明：400℃热处理后,Ni-P-A12O3复合镀层达到稳态,稳定相是Ni＋Ni3P＋NiO＋A12O3;镀层的显微硬度随热处理温度的升高而先...     

莫来石粉末化学镀镍和涂层的高温摩擦学性能

先进行正交试验优化镀液的工艺参数,然后用化学镀对莫来石粉末进行表面包覆并对包覆粉末进行850℃热处理,用等离子喷涂技术在304不锈钢表面分别制备莫来石涂层和包覆粉末涂层。用附带能谱的扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)表征了包覆粉末和涂层的微观结构,用HV-1000维氏显微硬度仪测试了涂层硬度,用HT-1000摩擦实验机测试了800℃时涂层的摩擦磨损性能。结果表明：镀液的优化工艺参数为：硫酸镍20 g/L,次磷酸钠30 g/L,柠檬酸钠20 g/L,氯化铵20 g/L,pH=5.5,水浴温度80℃,施镀时间1 h。在莫来石粉末表面包覆的Ni-P镀层均匀致密,热处理使包覆镀层由非晶态向晶态转变,生成了Ni和Ni3P相。莫来石涂层主要由莫来石相和γ-Al2O3相组成,包覆粉末涂层主要由Ni、AlNi3、Ni3P和莫来石相组成。在包覆粉末涂层中引入Ni-P镀层使涂层的硬度由417.5 HV0.2提高到500.1 HV0.2。包覆粉末涂层的耐磨性优于莫来石涂层,包覆粉末涂层的摩擦系数比莫来石涂层明显减小,包覆粉末涂层的磨损率为13×10^-4 mm³     

Microstructure of Al2O3 nanocrystalline/cobalt-based alloy composite coatings by laser deposition

Composite coatings, made of nano-Al₂O₃/cobalt-based alloy, produced by a 5-kW CO₂ laser on Ni-based superalloy were investigated. The coatings were examined to reveal their microstructure using optical microscope, scanning electron microscope, transmission electron microscope and X-ray diffraction instrument. The results showed that some equilibrium or non-equilibrium phases, such as γ-Co, Cr₂₃C₆, CoAl₂O₄, Al₂O₃ and ε-Co existed in the coatings. Fine and short dendritic microstructure and columnar to equiaxed transition occurred by adding nano-Al₂O₃ particle. With the increase of nano-materials (1%, mass fraction), fully equiaxed crystallization appeared. These were contributed to that nano-Al₂O₃ particles acted as new nucleation site and rapid solidification of the melted pool. The results also showed inhomogeneous dispersion of nano-Al₂O₃ that resulted in the formation of ε-Co phase in the coatings. The sub-microstructure of the clad was stacking fault. The mechanism of formation of equiaxed grains was also analyzed.     

纳米Ni60-TiB2复合涂层的超音速火焰喷涂制备及600℃循环氧化特性

采用超音速火焰喷涂技术在45#钢基体表面制备纳米Ni60-TiB2复合涂层,研究了纳米和常规微米Ni60-TiB2复合涂层在静态大气环境下600℃的循环氧化行为。结果表明：纳米Ni60-TiB2涂层具有晶粒纳米化和微观组织均匀化的特点,其氧化膜由完整连续SiO2膜构成,在其上均匀地分布着细小的TiO_2颗粒和B_2O_...     

掺杂纳米SnO_2-Al_2O_3/Cu新型电触头复合材料的制备及耐磨性能

为满足低压电器对于高品质电触头材料的迫切需求,同时保护稀缺资源、降低电触头成本,采用粉末冶金工艺制备了掺杂纳米SnO_2-Al_2O_3/Cu新型电触头复合材料,并对其电导率、硬度及耐磨性能进行了研究。结果表明:复烧与冷变形工艺均可显著提高复合材料的烧结质量、密度、电导率与硬度。随着纳米Al_2O_3及掺杂纳米SnO_2颗粒的总含量增加,掺杂纳米SnO_2-Al_2O_3/Cu电触头复合材料的硬度与耐磨性能表现出了相同的变化规律,即先升高后降低。当纳米Al_2O_3及掺杂纳米SnO_2颗粒的总含量为0.80wt%时,复合材料的硬度与耐磨性能均达到最优;而当纳米Al_2O_3及掺杂纳米SnO_2颗粒的总含量保持0.80wt%不变时,随纳米Al_2O_3颗粒的含量增加,掺杂纳米SnO_2-Al_2O_3/Cu电触头复合材料的硬度与耐磨性能改善;当掺杂纳米SnO_2颗粒的含量为0时,复合材料的耐磨性能达到了最优。因此较之掺杂纳米SnO_2颗粒,纳米Al_2O_3颗粒对掺杂纳米SnO_2-Al_2O_3/Cu电触头复合材料的耐磨性能有更显著的提高作用。     

球磨-转喷微注法制备纳米Al2O3颗粒/Al(7075)复合材料的组织及磨损特性

采用球磨-转喷微注相结合的新工艺制备纳米Al₂O₃颗粒(Al₂O_3p)/Al(7075)复合材料,设计一种转喷微注装置,该装置能将连续、微量的纳米Al₂O_3p注入到Al熔体中。观察纳米Al₂O₃增强相对Al(7075)基体合金材料微观组织的影响,并测试Al(7075)基体和纳米Al₂O_3p/Al(7075)复合材料的磨损特性。对纳米Al₂O_3p/Al(7075)复合材料和Al(7075)基体在不同载荷(15 N、25 N和35 N)下的磨损特性进行对比研究。结果表明:球磨-转喷微注法制备的纳米Al₂O_3p/Al(7075)复合材料晶粒较小,且增强相在基体中分布均匀且结合良好;随着载荷增大,纳米Al₂O_3p/Al(7075)复合材料磨损量的上升趋势慢于Al(7075)基体。载荷为35 N时,纳米Al₂O_3p/Al(7075)复合材料的磨损量较Al(7075)基体少,磨屑尺寸较小,其耐磨性能明显改善,这主要得益于纳米Al₂O_3p的支撑作用和材料的细晶强化作用。      

Yttrium oxide film deposition by a Langmuir-Blodgett processing technique and its incorpiration into oxide scales by substrate oxidation

Thin films (about 10 nm) of Y₂O₃ have been deposited by a Langmuir-Blodgett processing technique onto a variety of substrates: type 304 stainless steel, low carbon steel, titanium, zirconium and silicon. The substrates were afterwards oxidized in air at 800, 1000 (304 steel), 400 (low C steel), 500 (Ti), 450 (Zr) and 1000 (Si) °C. The effects of the film on the oxide scale thickness and the interaction between Y₂O₃ and the oxide of the substrate have been studied by ion backscattering. In stainless steel, the Y₂O₃ film reduces the oxidation rate by orders of magnitude and Y is distributed throughout the oxide scalw (1–10 at.% level). In other substrates, the effect on oxidation rate was less pronounced, but changes in the visual appearance often took place. The Y₂O₃ incorporation varied for the different substrates, and Y₂O₃ remained as a surface film in the cases of Ti and Si. Such films exhibited good adherence and could not be removed by wiping. The potential use of metal oxide thin films for surface analysis standards and diffusion marker studies is discussed.     

锆合金表面Cr基涂层的耐高温氧化性能

用磁控溅射法在锆合金基体表面制备Cr和CrAl层,并使其在1200℃/1 h水蒸汽中氧化,用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等手段表征氧化前后涂层和Zr合金基体的微观结构,研究了两种涂层在(反应堆失水(LOCA)事故情况下的)高温蒸汽环境中的抗氧化性能。结果表明：在1200℃/1 h水蒸汽中氧化后没有涂层的锆合金基体表面生成厚度约为100 μm的氧化膜;而在Cr涂层表面生成的致密Cr₂O₃层其厚度约为4 μm,表明氧化速率显著降低。CrAl涂层氧化后表面生成致密的Cr₂O₃和Al₂O₃混合氧化层,其厚度只有0.8 μm,表明氧化速率进一步降低。这些结果表明: 用磁控溅射法在锆合金表面制备的Cr和CrAl涂层,在1200℃水蒸气环境中均表现出良好的耐氧化性能。在Cr涂层表面生成的氧化膜厚度约为未涂层锆合金氧化层的1/25,CrAl涂层氧化膜厚度低于锆合金表面氧化层的1/100。