C17200铍铜合金表面等离子制备Ta涂层的组织及耐腐蚀性能

用双层辉光等离子渗金属技术在C17200铍铜合金表面制备Ta涂层,以提高其抗腐蚀性能。用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、划痕仪等分别研究Ta涂层组织结构、成分以及与基体的结合强度,并用三电极体系测量C17200合金及其制备Ta涂层后的腐蚀性能。研究表明,保温0.5~3 h后,在C17200表面形成表面Ta沉积层/Ta-Cu-Be过渡层的复合Ta涂层,该复合涂层由Ta、Ta₂Be、Cu （Be）等相组成。涂层由岛状组织融合生长,Ta涂层随保温时间的延长而增厚。保温2 h的Ta涂层表面平整致密,与基体结合良好,在10% H₂SO₄溶液中较未处理C17200基材的自腐蚀电位升高,自腐蚀电流下降,腐蚀速率降低,表现出良好的耐蚀性能,有效地保护铍铜基体不受腐蚀液侵蚀。     

4Cr13钢基表面SiC/Ta复合涂层的制备及摩擦磨损性能

针对马氏体不锈钢的表面耐磨性不能满足应用需求,且在钢基表面直接制备Si C涂层会产生与基体结合不良的问题,采用双辉等离子表面冶金技术在4Cr13马氏体不锈钢表面制备SiC/Ta复合涂层,对涂层的组织结构、表面硬度、结合强度和摩擦磨损性能进行研究。结果表明,所制备的SiC/Ta复合涂层厚5~6μm,由SiC、Ta、Ta_2C和TaC相构成。SiC/Ta/基体各层间以扩散连接,与基体结合良好。经双辉等离子表面冶金技术处理后,表面显微硬度由基材的279 HV_(0.2)提高到1 738 HV_(0.2)。4Cr13不锈钢的摩擦学性能也得到明显改善,摩擦因数比基材的平均摩擦因数降低了0.32,磨损率是基材磨损率的4%。     

C/C复合材料表面双层辉光等离子制备铼涂层研究

用双层辉光等离子渗金属技术,在C/C复合材料基体表面制备了铼涂层,研究了铼涂层显微结构、相组成、硬度以及结合强度。结果表明,铼涂层致密光滑,由多晶结构的柱状晶粒组成,晶粒尺寸在0.5～1.5μm之间。涂层(110)和(103)晶面发生了择优生长。涂层HV显微硬度为6.66±0.25GPa。制备过程中涂层与基体发生互扩散,界面既有机械结合又有物理结合。划痕试验加载过程中,当C/C复合材料基体由于硬度和韧性低而发生破碎后,铼涂层与基体仍结合良好。     

炭/炭复合材料表面氢刻蚀改善等离子体渗Cr层的抗氧化性能

用双层辉光等离子渗金属技术,在炭/炭复合材料表面制备Cr涂层,改善其抗高温氧化性能。渗Cr前先用微波等离子体对炭/炭复合材料表面进行氢刻蚀处理,提高Cr涂层与基体间的结合力。用扫描电子显微镜、能谱仪和X-射线衍射仪分别对刻蚀、渗Cr及氧化后炭/炭复合材料表面形貌、成分及组织结构进行分析。结果表明:经过900℃、1 h刻蚀后,炭/炭复合材料表面形成蜂窝状结构,经后续950℃、2 h渗Cr处理后,在刻蚀后的炭/炭复合材料表面形成厚约5μm的Cr/Cr_yC_x复合涂层,涂层表面致密均匀,无裂纹和剥落;900℃高温循环氧化2.4 h后的失重率为2.79%,抗高温氧化能力较基材得到明显改善。     

等离子渗镀TiN/TiCN多涂层的力学和摩擦磨损性能

采用等离子渗镀复合处理技术在DC53模具钢表面制备出TiN/TiCN多层涂层,重点研究了等离子渗氮(PN)和等离子氮碳共渗(PNC)工艺对随后的电弧离子镀TiN/TiCN涂层的力学性能和摩擦磨损性能的影响。结果表明:经等离子渗氮和等离子氮碳共渗处理后,模具钢基体表面均形成Fe_3N和γ'-Fe_4N化合物。等离子渗氮(等离子氮碳共渗)-电弧离子镀复合处理工艺制备的TiN/TiCN多层涂层的硬度和结合强度明显优于单一的TiN/TiCN多层涂层样品。由于等离子氮碳共渗硬化层中存在较多的γ'-Fe_4N硬质相,有利于面心立方结构氮化物涂层外延生长,改善了涂层体系的承载能力,耐磨损性能得到显著提升。     

B4 C 含量对等离子喷涂 NiCoCrAlY / Al2 O3 -B4 C复合涂层力学性能的影响

目的提高等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层的摩擦性能。方法采用离心喷雾造粒、化学冶金包覆和固相合金化技术制备NiCoCrAlY/Al2O3和NiCoCrAlY/B4C复合粉体,通过等离子喷涂技术制备NiCoCrAlY/Al2O3-B4C复合涂层。对涂层的显微结构、结合强度和显微硬度进行表征,研究B4C含量对等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3-B4C复合涂层力学性能的影响。结果 Al2O3和B4C颗粒包覆了致密的NiCoCrAlY合金层,包覆层厚约3~5μm。等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3-B4C复合涂层呈典型的层状结构,涂层结构致密,各层间结合良好。随着B4C含量的增加,复合涂层的显微硬度逐渐增大,结合强度逐渐降低,当B4C质量分数达到30%时,涂层的显微硬度比未添加B4C时提高了1.4倍,结合强度比未添加B4C时降低了26%。涂层在拉伸试验中发生了典型的脆性断裂,断裂位置发生在涂层内部。结论向等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层中添加B4C,可显著提高涂层的显微硬度,但会使涂层的结合强度有一定程度降低。     

渗铝-真空预氧化制备FeAl/Al2O3防氚渗透涂层性能

在核级316L不锈钢基体上,采用固体埋层渗铝和真空预氧化工艺制备FeAl/Al2O3防氚渗透自修复涂层,研究了这种渗铝氧化涂层的表面形貌、化学成分、相组成以及涂层表面纳米级氧化膜的厚度的SEM/EDS、XRD、XPS、AES、RBS等测试分析与表征方法.结果表明:该复合涂层由约20μm厚的Fe-Al扩散层以及约200nm厚的表面Al2O3氧化层组成;Fe-Al扩散层的主要相组成为FeAl及少量Fe3Al、NiAl、α-Fe相,微观观察表明由外渗铝层、过渡层、内扩散层构成.     

CuCrZr合金表面等离子喷涂Cr3C2-NiCr及NiAl/Cr3C2-NiCr涂层的结合性能

在CuCrZr合金表面等离子喷涂Cr3C2-NiCr涂层、NiAl/Cr3C2-NiCr复合涂层.测试涂层与基体间的结合强度及涂层的热震性能,结合SEM,EDS和XRD等分析涂层物相变化,探讨涂层的结合机理.结果表明,涂层的结合强度均较高;Ni-Al发生放热反应,生成Al4Ni3,Al3Ni2,AlNi3,剩余的铝与铜反应生成Cu3Al2,CuAl2,CuAl,局部区域形成微冶金结合;二种涂层均以机械锚合为主,在参数适合且基体相同的情况下,涂层结合强度取决于涂层材料的力学性能;相同试验条件下,NiAl/Cr3C2-NiCr复合涂层的热震性能优于Cr3C2-NiCr涂层.     

γ-TiAl表面NiCrAlY/Al复合涂层的高温氧化行为

采用磁控溅射和电弧离子镀技术在γ-TiAl合金表面制备NiCrAlY/Al复合涂层,研究了复合涂层对提高γ-TiAl合金抗高温氧化性能的作用机理。经950℃恒温氧化100 h后,涂层表面未发现裂纹和脱落,涂层试样氧化增重值较基体大幅减小。对氧化层进行了SEM、EDS和XRD分析,结果表明无保护涂层的基体γ-TiAl合金表层疏松多孔,无法抵抗高温环境下氧气对基体合金的侵蚀。复合涂层表面的NiCrAlY镀层在氧化过程中形成了Cr2O3,α-Al2O3和β-NiAl相组成的致密防护涂层,阻隔了氧气与基体的接触,中间的Al层为表层持续生成Al2O3提供了Al源。NiCrAlY/Al复合涂层显著提高了基体在950℃下的抗高温氧化性能。     

W-SiC-C/C复合材料制备及等离子烧蚀性能

目的提高C/C复合材料在超高温下的抗烧蚀性能。方法采用化学气相沉积法,在C/C复合材料表面制备SiC过渡层,然后以惰性气体保护等离子喷涂工艺在带有SiC过渡层的C/C材料表面制备W涂层,研究所制备的W-SiC-C/C复合材料的微观形貌与结构特征。以200 kW超大功率等离子焰流,考核W-SiC-C/C材料的抗烧蚀性能,并与无涂层防护的C/C材料进行对比分析。结果W涂层主要为层状的柱状晶结构。W涂层与SiC过渡层、过渡层与基体界面呈镶嵌结构,结合良好。SiC过渡层阻止了W、C元素相互迁移与反应。在驻点压力为4.5 MPa、温度约5000 K、热流密度为36 MW/m²的烧蚀条件下,当烧蚀时间小于10 s时,涂层对C/C材料起到了较好的保护作用,W涂层发生氧化烧蚀,基体未发现烧蚀,平均线烧蚀率为0.0523 mm/s;当烧蚀时间超过15 s后,涂层防护作用基本失效,基体C/C材料发生烧蚀现象。结论以W涂层、SiC过渡层为防护的C/C复合材料,能够适用于短时间超高温的烧蚀环境,如固体火箭发动机等。W涂层的熔融吸热、氧化耗氧以及SiC过渡层的氧化熔融缓解涂层热应力和氧扩散阻碍的联合作用,提高了C/C材料的抗烧蚀性能。     

混杂C／C复合材料的烧蚀性能

利用等离子体火炬为高温热源，研究了混杂C／C复合材料的烧蚀性能。结果表明：随着烧蚀区域从火焰中心到边缘的变化，材料的烧蚀特性从中心区域的以热力学烧蚀为主向靠近边缘区域的以热化学烧蚀为主过渡；碳基体和碳纤维的抗热力学烧蚀性能相当，而碳纤维的抗热化学烧蚀特性则明显优于碳基体。     

Co／C多层膜的结构稳定性

用Ｘ射线衍射、透射电镜、Ｒａｍａｎ光谱、Ｘ射线光电子谱等测量方法研究了用对向靶溅射法制备的Ｃｏ／Ｃ多层膜的结构热稳定性．退火Ｃｏ／Ｃ多层膜的结构变化包括周期膨胀、非晶Ｃｏ层结晶、掠入射反射率变化以及化合物的形成．４００℃退火，周期膨胀主要是由于非晶碳层的石墨化．Ｃｏ／Ｃ系统的相分离造成掠入射反射率增强，可解释为Ｃｏ／Ｃ系统的正的混合焓．５００℃退火，Ｃｏ层的结晶和集聚导致了周期的异常膨胀和反射率的降低．此时界面处形成了少量的碳化物．     

C／C坯体对RMI C／C—SiC复合材料组织的影响

以PAN基炭纤维（Cf）针刺整体毡为预制体，用化学气相渗透（CVI）、浸渍炭化（IC）方法制备了不同炭纤维增强炭基体的多孔C／C坯体，采用反应熔渗（RMI）法制备C／C—SiC复合材料，研究了渗Si前后坯体的密度和组织结构。结果表明：不同C／C坯体反应溶渗硅后复合材料的物相组成为SiC相、C相及单质Si相；密度低的坯体熔融渗硅后密度增加较多；密度的增加与开口孔隙度并不是单调增加的关系，IC处理的坯体开口孔隙度低，但渗硅后复合材料的密度增加较多；IC坯体中分布分散的树脂C易与熔渗Si反应，CVI坯体中的热解C仅表层与熔渗Si反应，在Cf和SiC之间有热解C存在；坯体密度相同时，IC处理的坯体中SiC量较多，单质Si相含量少且分散较好，而CVI坯体中SiC量较少，单质Si相的量较多；制备方法相同时，高密度的C／C坯体，渗硅后C相较多。     

碳/铜复合材料摩擦磨损性能的研究

将用机械合金化法制备的碳/铜复合材料粉末进行放电等离子烧结。对烧结后的样品进行了摩擦磨损性能研究。结果表明,复合材料的摩擦系数均随含碳量的增加呈下降趋势;当碳含量为6%时,磨损率最低。     

Rapid fabrication of C/C/SiC composite by PIP of HMDS

The C/C/SiC composite was fabricated within several days by the method of precursor impregnation and pyrolysis (PIP) using hexamethyldisilazane (HMDS) as the precursor. The carbon fiber plates, woven and punctured with two-dimensional orthogonal continuous carbon bundle and short carbon fiber, were used as the reinforced preforms. The characters of the C/C/SiC composite were analyzed using XRD, EDS and SEM, and three-point-bending test. The results indicated that pyrolyzed substance of the precursor contained excessive carbon, followed by silicon, and a small amount of nitrogen. There were micro-cracks on the massive matrix. The phase composition was difficult to distinguish, primarily considered as the Si–C–N composite. The structure of C/C/SiC was dense and homogeneous with some pores whose sizes were less than 5 μm between fibers and less than 100 μm between the carbon fiber bundles, respectively.

Fiber pull-out was observed on the bending fracture surface. The stress–strain curve of both at room temperature and 1300 °C appeared ascending zigzag. Flexural strength was 150 MPa at 1300 °C, higher than 121 MPa at room temperature.     

CVI C／C复合材料及其表面HA涂层成骨细胞体外响应行为对比研究

采用声电化学工艺在CVI C／C复合材料表面制备了HA涂层，分别用SEM，XPS，EDAX和XRD表征了CVI C／C和HA的表面形貌、组成和结构，同时对比了成骨细胞在其表面的粘附、增殖和碱性磷酸酶活性的表达。制备的HA涂层为球状形貌，由纳米片状晶体构成。细胞培养初期，粘附于HA涂层表面的细胞数与CVI C／C表面的细胞数无显著差别，成骨细胞在CVI C／C表面易铺展在孔的边缘，8h后粘附于HA表面的成骨细胞数显著多于CVI C／C表面。HA涂层提高了细胞的增殖能力，成骨细胞碱性磷酸酶在HA涂层表面的表达也优于CVI C／C材料。结果表明，声电化学制备的HA涂层提高了CVI C／C材料的生物活性和生物相容性，可以加速成骨细胞的粘附、增殖、分化和成熟。成骨细胞在材料表面的粘附机制是由多因素综合作用的，材料的表面形貌和生物活性在细胞粘附过程的早期发挥着重要作用。     

石墨和C/C复合材料表面ZrB2-SiC陶瓷涂层的研究进展

C/C复合材料具有优异的高温力学性能,是航空航天领域最具发展前景的结构材料之一,但在高温含氧环境中的氧化问题严重地限制了其实际应用。涂层技术是提升基体抗氧化能力的有效手段,因ZrB_2-SiC陶瓷涂层具有优异的抗氧化、抗烧蚀、抗热震等性能,非常适合作为C/C复合材料的高温防护涂层。首先,介绍了ZrB_2-SiC陶瓷涂层在氧化和烧蚀过程中组织结构的演变规律,阐明了该涂层的高温防护机理;然后,综述了该涂层的主要制备方法(包埋法、CVD、等离子喷涂)及每种方法的优点与不足,并对不同方法所制备涂层的抗氧化性和抗烧蚀性进行了比较;之后,针对该涂层研究和应用中存在的问题,如涂层致密性差、元素分布不均匀、应用温度范围窄、与基体热匹配性差等,从粉体改性和掺杂改性两方面总结了该涂层的改性研究现状,重点阐述了对ZrB_2-SiC粉末进行喷雾造粒和感应等离子球化处理对于提升等离子喷涂涂层性能的重要意义;最后,从涂层制备、涂层结构设计、涂层改性、涂层性能测试等方面,指出了该涂层体系存在的主要问题和未来的发展方向。     

C／C复合材料的导热系数

用热物性综合测试仪测定了不同热处理温度下Ｃ／Ｃ复合材料的导热系数，通过Ｘ射线衍射石墨化度的测定及晶粒尺寸计算，分析了材料的材质。进一步讨论了热处理温度、石墨化度与导热系数之间的关系。表明试样中存在性质不同的３个组元，随热处理温度的升高，平行于碳纤维长向的导热系数值从２２００℃的１４７Ｗ／ｍ·Ｋ升高到２８００℃的１８０Ｗ／ｍ·Ｋ左右，而垂直方向从相应的４９Ｗ／ｍ·Ｋ升高到７０Ｗ／ｍ·Ｋ。     

TiB_w/TC4钛合金与C/C复合材料钎焊接头的界面组织结构

采用活性钎料TiZrNiCu对TiBw/TC4钛合金和C/C复合材料进行了钎焊连接,借助SEM,EDS,XRD等分析手段研究了钎焊工艺参数对接头界面组织结构的影响.结果表明,采用TiZrNiCu钎料可以实现对两种材料的连接,接头典型的界面结构为：C/C复合材料/TiC＋（Ti,Zr）2（Cu,Ni）/Ti（s,s）＋（...