AZ31镁合金表面纳米A12O3涂层的耐蚀耐磨性能研究

在AZ31表面磁控溅射单层纳米Al2O3涂层,用FESEM、TEM、XRD等分析涂层的形貌和结构,用电化学工作站和摩擦磨损实验研究了涂层的耐蚀和耐磨性能.结果表明,磁控溅射获得了界面结合良好的单层致密的纳米AlO3陶瓷涂层,在3.5％(质量分数)NaC1溶液中腐蚀电位从-1.812V提高到了-1.298V,电流密度从2.009×10-4A/cm2下降到了6.792×10-6A/cm2;摩擦系数从0.21下降到了0.15,磨痕从841窄化为400μm.综上所述,磁控溅射单层纳米Al2O3涂层显著地改善了镁合金的耐腐蚀和耐磨损性能.     

纳米Al_2O_3增强杂化环氧复合涂层的制备与性能

采用正硅酸乙酯(TEOS)和甲基三甲氧基硅烷(MTMS)为水解前驱体,γ-缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)为偶联剂,利用溶胶-凝胶法合成了有机-无机杂化环氧树脂,研究了纳米Al2O3对复合涂层性能的影响规律。结果表明,复合涂层的力学性能和耐腐蚀性能优于未添加纳米Al2O3的涂层。当添加15%的纳米Al2O3时,涂层硬度由4H提高到6H,耐盐雾时间从360h增加到620h。电化学分析显示,腐蚀电流密度由1.53×10-6 A/cm2下降到5.07×10-8 A/cm2,阻抗值从5.0×105Ψ·cm2增加至6.3×106Ψ·cm2。涂层在3.5%NaCl溶液中浸泡30d后,阻抗均保持在105Ψ·cm2以上。SEM分析表明,纳米Al2O3显著增强了涂层的致密性。     

Mn2+掺杂对V2O5纳米材料结构与电化学性能的影响

以V2O5粉末、H2O2和Mn(CH3COO)2·4H2O为原料,采用水热法制备了纳米结构的锂离子电池阴极材料Mnx V2O5。运用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱分析(XPS)和扫描电镜(SEM)测试对制备的材料进行结构和形貌表征,并利用充放电测试和交流阻抗测试研究了样品的电化学性能。结果表明:随着锰掺杂量的增加,V2O5的正交晶型层状结构未发生改变,其层间距逐渐扩大,形貌由纳米短棒状向纳米带簇状变化。电化学测试表明:Mn2+掺杂提高了V2O5的电化学性能,其首次充放电效率由70.8%提高到90%以上;Mn0.01V2O5经过90次充放电循环后,其容量仍为192.2 mAh/g。Mn2+掺杂对V2O5电极材料的离子电导率有影响,Mn0.02V2O5离子电导率由未掺杂时的6.27×10-4S/cm提高到1.58×10-3S/cm。     

微弧等离子喷涂碳纳米管/纳米Al2O3-TiO2复合涂层高温性能研究

采用等离子喷涂技术制备了5wt%CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层,借助SEM、热红联仪和RAM反射率测试系统对CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层的组织结构、高温氧化性能、电磁特性进行了分析.结果表明:CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层的组织结构致密、孔隙率低,CNTs分散均匀,碳纳米管与Al2O3-TiO2陶瓷粘结剂之间具有良好的界面相容性.在20～700℃高温氧化过程中,CNTs起始失重温度为471.29℃,CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层的高温氧化性能有一定提高,起始失重温度从471.29℃提高到507.8℃,而碳纳米管的失重率从100%下降到33.68%.CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层具有较好的高温吸波性能,25℃时复合涂层的反射率峰值为-7.86dB.随温度的升高,CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层的反射率峰值不断减小,谐振频率向低频移动,300℃时复合涂层的反射率峰值为-12.88dB,小于-5dB频带宽为4.48GHz.     

Al2O3缓冲层对以ZnO∶Al为阳极的有机电致发光器件性能的影响

采用直流磁控溅射法制备ZnO∶Al(AZO)透明导电薄膜,薄膜电阻率为5.3×10-4Ω.cm,可见光区平均透过率大于85%。采用施加缓冲层的方法,在AZO和NPB之间加入一层Al2O3绝缘薄膜,提高了AZO阳极有机电致发光器件的性能,分析了Al2O3缓冲层的作用机理。结果表明施加1.5 nm缓冲层后器件的电流效率是单纯AZO阳极器件的3.4倍,同时也高于传统ITO器件。     

TiN-Al2O3纳米复合材料的力学性能和导电性能

以纳米TiN和α-Al2O3粉体为原料,采用球磨混合法制备了纳米TiN-Al2O3复合粉体,通过热压烧结得到致密烧结体.研究了纳米TiN颗粒对Al2O3材料力学性能和导电性能的影响,实验结果表明:在Al2O3基体中加入15vol％TiN纳米颗粒时,Al2O3材料的弯曲强度和断裂韧性分别从370MPa和3.4MPa·m1/2提高到690MPa和5.1MPa·m1/2,随着TiN添加量的增加,复合材料的电阻率逐渐降低,在25vol％TiN时达到最低值(6.5×10-3Ω·cm).     

硅基HA/Al2O3复合生物涂层的制备与表征

通过磁控溅射沉积、阳极氧化与溶胶-凝胶结合的多步技术在Si(100)表面制备了HA/Al2O3复合生物涂层材料.采用TG-DSC测定了复合涂层中HA外层的烧成温度,采用XRD、FT-IR以及EDS分析了Si(100)基HA/Al2O3复合生物涂层的组成,并借助SEM研究了复合涂层的表面与截面的微观形貌.研究表明,凝胶完全转变为HA外层的最低温度约为550℃,凝胶经600℃处理30min后可在Si(100)-Al2O3基上形成具有一定数量纳米细孔且含有少量CO3的HA外层;A外层嵌入Si(100)基阳极氧化Al2O3多孔层的孔洞中构成HA/Al2O3复合生物涂层.     

射频磁控溅射制备 HA(+ZrO2+Y2O3)/Ti6Al4V 复合生物活性涂层

采用射频磁控溅射法制备了HA（＋ZrO2＋Y2O3）／Ti6Al4V生物复合涂层．借助于XRD、SEM、FTIR和AFM等对溅射涂层的相组成、微观形貌和界面结合进行了研究，并以模拟体液试验探讨了涂层的生物活性．实验结果表明：磁控溅射的复合涂层呈非晶态，经过退火处理，可以使其转化为晶态；复合涂层的微观表面凹凸不平，并呈现网状结构和较多的孔隙，其孔隙直径约为0．5-2．0μm，孔隙面积占涂层表面积的30％-40％；HA（＋ZrO2＋Y2O3）／Ti6Al4V复合涂层的界面结合强度随（ZrO2＋Y2O3）复合颗粒含量的增大和溅射功率的提高而增强，最高可达59．6MPa．复合涂层在模拟体液中浸泡一段时间后，表面覆盖一层新生物质—含有CO^2-3的类骨磷灰石，其晶粒非常小，它与自然骨中无机相的结构成分相似，表明复合涂层具有良好的生物活性．     

不同Al2O3-TiO2-Cr2O3-SiO2配比等离子喷涂层的耐磨粒磨损性能

为了探讨等离子喷涂制备Al2O3-TiO2-Cr2O3-SiO2层的可行性及其喷涂层的耐磨性,采用等离子喷涂在Q235钢表面分别制备了54%Al2O3-36%TiO2-10%Cr2O3-0.5%SiO2,42%Al2O3-28%TiO2-28.5%Cr2O3-1.5%SiO2和30%Al2O3-20%TiO2-47.5%Cr2O3-2.5%SiO23种陶瓷层,分析了陶瓷涂层的金相显微形貌、显微硬度及耐磨粒磨损性能,并分析了其耐磨粒磨损的机理。结果表明:3种涂层的显微硬度分布均具有梯度分布特性,Al2O3+Cr2O3硬质相含量越高,涂层硬度越大;30%Al2O3-20%TiO2-47.5%Cr2O3-2.5%SiO2喷涂粉制成的涂层的硬度最大,耐磨粒磨损性能最佳。     

Al_2O_3/CrN_x复合膜的摩擦磨损特性

为改善铝合金零部件的摩擦磨损特性,采用微弧氧化和射频磁控溅射技术,在2A12铝合金表面制备Al2O3/CrNx复合膜。用X射线衍射仪、涡流测厚仪、纳米硬度仪、微摩擦磨损试验机、非接触表面三维形貌仪及扫描电镜对Al2O3涂层及复合膜的相组成、膜厚、纳米硬度、摩擦磨损特性和磨痕形貌等进行了研究。实验结果表明:32μm厚的多孔Al2O3陶瓷涂层由α-Al2O3和γ-Al2O3相组成,外层1.2μm厚的CrNx膜由单质Cr,Cr2N和CrN相组成;Al2O3涂层及Al2O3/CrNx复合膜的摩擦因数和磨损率都随法向载荷的增加而增大,在相同实验参数下,复合膜的摩擦因数和磨损率都远小于Al2O3涂层的,这表明在Al2O3涂层表面沉积CrNx膜能明显改善其摩擦磨损特性,将延长对偶件的使用寿命。     

等离子喷涂法制备Al/TiB2复合电极及电化学性能研究

采用等离子喷涂法制备出Al/TiB_2电极。运用SEM、XRD表征复合电极界面的组织形貌和物相结构,研究在相同送粉电位、喷涂距离条件下不同喷涂功率对复合电极界面电阻率及电化学性能的影响。结果表明:等离子喷涂法制备的Al/TiB_2复合电极表面涂层的物相组成为TiB_2。喷涂后的TiB_2可均匀致密地涂在Al基体表面,但并未与Al发生界面反应,而是形成机械式结合。当喷涂功率、送粉电位和喷涂距离分别为34kW、12V、10cm时试样界面电阻率最小为1.22×10~(-6)Ω·cm,较Ti/Al电极降低66%,腐蚀电流密度(1.47×10~(-4) A/cm~2)较Ti/Al电极降低81%,腐蚀电压(-0.579V)较Ti/Al电极增加35%,其耐腐蚀性能达到最好。     

CNTs-SiC/Al2O3-TiO2复合涂层的制备及其性能

采用微弧等离子喷涂技术制备了CNTs-SiC/Al2O3-TiO2复合涂层,借助SEM、X射线衍射、仪热分析仪和网络分析仪对CNTs-SiC/Al2O3-TiO2涂层的组织结构、高温氧化性能、电磁特性进行了测试分析.结果表明:多功能微弧等离子喷涂枪内中心轴向送粉方式制备的CNTs-SiC/Al2O3-TiO2复合涂层的组织结构致密、孔隙率低,SiC和CNTs的物相也保留下来.CNTs-SiC/Al2O3-TiO2涂层的高温氧化性能有所提高,涂层在35～700℃升温阶段失重率为0.71wt%,700℃恒温氧化60min后失重率为0.41wt%.随着频率的增加,CNTs-SiC/Al2O3-TiO2复合粉末的介电常数的实部从17.3下降到10.3,而虚部在6.3～2.9之间,具有频散效应.制备的CNTs-SiC/Al2O3-TiO2复合涂层在一定的范围内随着涂层厚度的增加,吸波能力显著提高,其谐振频率不断向低频移动.     

Al/Al2O3多层膜的表面和界面的分析研究

用热蒸发沉积和自然氧化及加热法制备纳米量级的Al/Al2O3薄膜和多层膜.用X射线光电子谱仪(XPS)和透射电镜(TEM)对样品进行检测.XPS实验说明自然氧化的Al2O3膜层厚在2～5 nm.Al/Al2O3薄膜及多层膜的O与Al的原子浓度比为1.43～1.85.Ar离子刻蚀的XPS实验结果(刻蚀速率为0.09 nm/s)说明2个对层的Al/Al2O3多层膜截面样品具有周期性结构.TEM观察到了5个对层的Al/Al2O3多层膜的层状态结构,其周期为4 nm.由此说明,热蒸发及自然氧化法是制备纳米量级的Al/Al2O3多层膜的有效方法.     

等离子喷涂纳米Al2O3-TiO2复合陶瓷涂层的研究现状

等离子喷涂纳米Al2O3-TiO2复合陶瓷涂层具有耐磨、耐腐蚀、抗热氧化等优良性能,因而成为目前纳米涂层领域的研究热点之一。归纳了纳米结构Al2O3-TiO2喂料的制备方法,介绍了纳米结构涂层的显微结构和力学性能(断裂韧性、显微硬度、结合强度等),分析了纳米结构涂层的抗热氧化性和摩擦学性能,综述了等离子喷涂纳米Al2O3-TiO2复合陶瓷涂层的研究现状,讨论并展望了其未来的发展方向和应用前景。     

纳米Cr2O3对环氧涂层耐腐蚀性的影响

利用燃烧法制备粒径为10-20 nm的球状纳米Cr2O3。将纳米Cr2O3粉体添加到环氧涂层中,根据电化学阻抗谱和盐雾试验研究Nano-Cr2O3对环氧涂层耐蚀性的影响。结果表明,Nano-Cr2O3可显著提高环氧涂层耐蚀性。Nano-Cr2O3主要在涂层中提高涂层耐蚀性起到两方面作用:一是减少了孔隙率,增加了涂层的物理屏蔽作用;二是Cr3+离子直接与溶液中腐蚀热镀锌所产生的Zn2+、OH-离子反应,生成了不溶性的Zn Cr2O4隔离层。     

退火温度对透明导电Ga_2O_3/ITO周期多层膜性能的影响

用射频磁控溅射Ga2O3陶瓷靶材和直流磁控溅射ITO靶材在石英玻璃衬底制备Ga2O3/ITO周期多层膜。样品在300~800℃真空退火1小时,研究退火温度对薄膜光学和电学性能的影响。400℃退火的Ga2O3/ITO周期多层膜面电阻和电阻率低至68.76Ω/□和3.47×10-3Ω·cm,载流子浓度和霍尔迁移率高达1.30×1020cm-3和14.02cm2 V-1s-1。退火温度超过500℃后,Ga2O3膜层和ITO膜层之间开始相互扩散,薄膜结晶质量和导电性变差。所有退火薄膜在紫外-可见光范围的平均光学透过率高于83%,光学带边吸收随退火温度增加发生蓝移,光学带隙从4.59eV增加到4.78eV。     

316L不锈钢基体上反应溅射添加YOx粘接层的Y2O3/Er2O3复合涂层的研究

为了研究添加粘接层对复合涂层的影响,采用脉冲反应溅射在316L不锈钢基体上制备了调制周期为700 nm左右(5层)的Y2O3/Er2O3复合涂层,通过调整氧氩比制备了不饱和氧化钇(YOx,x＜1.5)作为粘接层,研究了添加粘接层对复合涂层相组成、组织形貌以及涂层与基底结合情况的影响.X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、结合力及纳米硬度分析结果表明,当氧分压为0.036 Pa制备YO1.401粘接层时,Y2O3/Er2O3/YOx涂层的结合力相比于Y2O3/Er2O3复合涂层,涂层与基体的结合力增大了约60％,纳米硬度增大了近30％,绝缘电阻率测试结果表明,Y2O3/Er2O3/YOx涂层绝缘电阻率在1×109Ω·cm～1×1011Ω ·cm,绝缘性能良好.     

无机EL显示器件用高性能介电层的研究

用rf和反应磁控溅射法成功制备了一种总厚度为530～730nm的SrTiO3/Ta2O5复合介电层,获得在500Hz下介电常数为48～73,反映介电损耗的参数ΔVy在0.06～0.15V之间,击穿场强为106～139MV/m,在0.05V/nm的电场下正、反向漏电流在10-9～10-7A/cm2之间,品质因子(εrεoEb)大于5μc/cm2.同时比较了SrTiO3/Ta2O5复合介电层和SrTiO3和Ta2O5单层薄膜的介电性能.把复合膜应用于以ZnS:Mn和Zn2Si0.5Ge0.5O4:Mn为发光材料的器件中,获得了适当的阈值电压和较高的亮度.     

Ag/Cu共渗不锈钢表面的微观结构及抗菌性能研究

以银铜合金为靶材,利用辉光等离子体在AISI304不锈钢表面同时渗入银和铜,制备性能优良的抗菌不锈钢。对渗层的形貌、化学组成、耐蚀性能和抗菌性能进行了研究,结果表明,所得渗层在不锈钢表面分布均匀,Ag/Cu元素质量比为4.9∶3;不锈钢表面渗层腐蚀电位由-0.103V提高到0.07V,自腐蚀电流密度从1.66×10-7A/cm2降至5.813×10-9A/cm2,耐腐蚀性能有所提高;渗层对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀菌率均达100%。     

羰基铁/Al2O3核壳复合粒子的制备和性能

制备壳层形貌不同的羰基铁/Al2O3核壳复合粒子,研究了Al2O3纳米壳层形貌对羰基铁/Al2O3核壳复合粒子的抗氧化性能、微波电磁性能和吸波涂层力学性能的影响.结果表明,羰基铁/Al2O3核壳复合粒子的壳层形貌强烈依赖制备过程中酸的种类和pH值.与羰基铁相比,羰基铁/Al2O3核壳复合粒子的抗氧化性能、电磁参数及其与基体的界面相容性明显改善.均匀致密的颗粒状Al2O3纳米壳层有利于在保持磁导率基本不变的前提下改善热稳定性,并降低微波介电常数;纤维状的Al2O3壳层更有利于改善其与基体的界面相容性,提高涂层力学性能.