硅酸盐电解液中铝合金微弧氧化陶瓷膜层的结构与性能

在硅酸盐电解液中利用微弧氧化方法，在LYl2铝合金上制备了陶瓷膜层。用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)观察分析了其形貌和相组成，测定了膜层厚度、显微硬度，并对涂层进行了耐蚀性和抗热震性研究。结果表明，涂层分为两层，外层为疏松层，内层为致密层，涂层总厚度76μm，致密层厚度50μm，硬度1500HV；涂层相组成为γ-Al2O3和α-Al2O3；涂层在30℃、10%NaOH水溶液和30℃、20%Nacl水溶液中的耐蚀性极好。     

纳米 α-Al2O3添加剂对铝合金微弧氧化膜层性能的影响

目的探究微弧氧化电解液中纳米α-Al2O3的浓度对铝合金微弧氧化膜层组织和性能的影响。方法在硅酸盐体系电解液中加入1~5 g/L纳米α-Al2O3,微弧氧化获得不同的陶瓷膜层,对膜层的微观结构、厚度、硬度和耐腐蚀性能进行分析。结果膜层的主要组成相为α-Al2O3、γ-Al2O3和SiO2。当纳米α-Al2O3添加量为3 g/L时,膜层表面微裂纹少,孔隙率小,厚度达70μm,硬度为513HV,耐腐蚀性能好。结论硅酸盐电解液中加入纳米α-Al2O3,能够改善铝合金微弧氧化膜层的综合性能。     

电流密度对ZA43微弧氧化膜的影响

研究了不同电流密度对ZA43微弧氧化膜层的表面形貌、膜厚、硬度以及膜的组成相的影响等问题。结果表明:随着电流密度的增大,膜层表面的孔洞尺寸变大;氧化膜厚度逐渐增大,但是增加的速度变得缓慢;膜层硬度在一定电流密度范围内增加,最终趋于稳定;膜层主要相成分为α-Al2O3和γ-Al2O3,增加了ZA43高铝锌基合金的表面硬度,耐磨性和耐腐蚀性能。     

2A12航空铝合金微弧氧化陶瓷层生长过程

研究2A12铝合金微弧氧化陶瓷层的生长规律,分析不同氧化时间陶瓷层的表面和截面形貌、成分和相组成。研究表明,陶瓷层总厚度接近于线性增长,向外生长速度比向基体内生长的速率稍大,而致密层占总膜层的比例先快速增加,其后略微下降。SEM结果显示,陶瓷层表面有大量呈火山口状的等离子放电痕迹,随氧化时间延长,厚度在整个表面上趋于相等,界面处氧化膜变得比较平坦。陶瓷层主要由α-Al2O3和γ-Al2O3相组成,随着氧化时间的延长,γ-Al2O3相在陶瓷层中的含量先增加后减小,而α-Al2O3相的含量随氧化时间的延长逐渐提高。     

硅酸盐溶液中ZL101等离子体电解氧化膜形成过程的研究

以硅酸盐溶液为电解液,对ZL101合金进行等离子体电解氧化(PEO)处理,分析膜层的形成过程和膜层的组成和结构。结果表明,PEO初始阶段的膜层分别在初生α相和共晶体上独立形成,Si相上无等离子体放电产生,Si在临近α相的等离子体放电产生高温下氧化,形成SiO2进入膜层。初生α相的膜层以Al2O3为主,含有少量的SiO2。而共晶体的膜层中SiO2含量显著高于Al2O3。ZL101的PEO膜主要成分为γ-Al2O3、α-Al2O3,SiO2及莫来石(3Al2O3.2SiO2)。随着PEO处理时间的增加,γ-Al2O3逐渐向α-Al2O3转化,膜层中α-Al2O3量增加。     

电解液中Ce(NO_3)_3含量对ZAlSi12合金微弧氧化层特性的影响

研究Na2SiO3-NaOH体系电解液中Ce(NO3)3含量在0～0.20g/L范围内变化时对ZAlSi12合金表面微弧氧化陶瓷层组织和厚度的影响。采用SEM、XRD分析微弧氧化处理后陶瓷层的表面形貌和相组成。结果表明:随着Ce(NO3)3含量增加,陶瓷氧化层厚度逐渐增大,电解液中Ce(NO3)3加入量0.15g/L时可获得最大厚度为170μm的陶瓷层;电解液中加入Ce(NO3)3后,膜层仍主要由α-Al2O3和γ-Al2O3相组成,但α-Al2O3相的相对含量增加。     

化学气相沉积硬质合金TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN多层涂层的抗氧化性能

对化学气相沉积(CVD)法制备的硬质合金TiN/TiCN/Al2O3/TiN多层涂层试样在600~950℃温度范围内进行了氧化质量增加试验,采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析试样氧化前后相组成及微观组织。结果表明:复合涂层最外层为α-Al2O3时,涂层具有最佳的抗氧化能力;增加TiN/TiCN/κ-Al2O3/TiN复合涂层中TiCN和κ-Al2O3的厚度能大大提高涂层高温抗氧化性。TiN和TiCN涂层经600℃以上氧化后,产物均为金红石结构的TiO2,氧化后TiN/TiCN间的界面消失;经900℃以上氧化时,κ-Al2O3转变为α-Al2O3。     

正向氧化电压对ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化膜形成的影响

通过改变正向氧化电压,对ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化膜的形成进行研究,研究其对微弧氧化膜层特性的影响,并测定了膜层的相组成.结果表明:电压为430 V时,膜层厚度仅65 μm,膜层硬度434 HV,在30 min的干摩擦后膜层的磨损量为基体合金的29.86％;电压提高到440 V时,膜厚增到154 μm,膜层中含有3Al2O3·2SiO2、SiO2、α-Al2O3、γ-Al2O3和WO3,膜层硬度提高到898 HV,膜层的磨损量仅为基体的12.45％.超过440 V后,膜层厚、硬度及耐磨性均有所下降.     

6061铝合金表面ZrO2-Al2O3复合陶瓷涂层制备与性能研究

利用微弧氧化技术在6061铝合金表面原位生长ZrO2-Al2O3复合陶瓷涂层,通过SEM、XRD及纳米压痕仪对陶瓷涂层的微观结构、相组成、硬度及杨氏模量进行分析,并对其热震及高载荷耐磨性能进行研究。结果表明:陶瓷涂层由疏松层和致密层组成,其表面分布较多微孔;陶瓷涂层主要由t-ZrO2、γ-Al2O3和α-Al2O3相组成,其维氏硬度和杨氏模量分别为19.569和307.927GPa,约为6061铝合金的8倍和3倍;此外,陶瓷涂层还具有较高的抗热震性和耐磨性。     

TiAlCNO过渡层组织结构及其对Al_2O_3涂层结构性能的影响

MT-TiCN/α-Al2O3多层涂层是高性能硬质合金CVD涂层刀具的典型涂层结构,得到广泛的应用和研究。TiAlCNO过渡层可以改善MT-TiCN/α-Al2O3涂层之间的结合性能。通过改变沉积气氛氧化势,制备了不同成分的TiAlCNO过渡层和MT-TiCN/TiAlCNO/Al2O3多层涂层,研究了沉积气氛氧化势对TiAlCNO过渡层和MT-TiCN/TiAlCNO/Al2O3多层涂层的结构性能的影响。结果表明:当沉积气氛中有CO2时,沉积TiAlCNO过渡层中可以检测到α-Al2O3相;随沉积气氛中CO2的增加,TiAlCNO过渡层中的Al含量增加,沉积在TiAlCNO过渡层表面的α-Al2O3涂层织构降低,结合强度增加。当TiAlCNO过渡层沉积气氛中CO2流量由0 L/min增加到1 L/min时,Al2O3涂层的织构系数TC(113)由0.64增加到1.33,而TC(012)由2.07降到1.5,TC(110)由1.99降到0.97;划痕临界载荷LC由36.5 N增加到51.7 N。     

纯铝及其合金的微等离子体氧化成膜特征

研究了纯Al及其合金LC9、LY12在偏铝酸钠溶液中微等离子体氧化成膜的特点.通过X射线衍射,SEM和EMPA等分析了陶瓷膜层的相组成及表面、截面形貌和膜层截面的元素含量分布,利用测厚仪测量了陶瓷膜层的厚度.结果显示:Al膜层由α-Al2O3相组成,LC9膜层由γ-Al2O3相组成,LY12膜层由γ-Al2O3和α-Al2O3两相组成,且膜层都由致密层和疏松层构成;膜层的厚度随时间都近似呈线性变化;在Al和LY12膜层中,由内向外铝元素的含量逐渐增加;在LC9膜层中,铝元素的分布略呈两侧高中间低;在LC9和LY12膜层中,镁元素分布比较均匀;在LC9膜层中,含有很少量的锌元素,而铜元素含量很不明显;在LY12膜层中含有很少量的铜元素.     

不锈钢-铝复合材料表面微弧氧化陶瓷膜的研究

采用微弧氧化的方法在不锈钢-铝复合材料表面获得陶瓷膜.对该膜层进行了断面形貌观察和X-射线衍射分析、耐磨分析,研究了膜层的厚度随微弧氧化时间的规律,结果表明:陶瓷膜层厚度随时间的增加而增加,但有一个极限值.陶瓷层主要由α-Al2O3和γ-Al2O3组成.     

激光熔覆纳米Al2O3等离子喷涂陶瓷涂层

采用X射线衍射仪、扫描电镜和显微硬度计研究了45#钢表面激光熔覆纳米Al2O3改性Al2O3 13%TiO2(质量分数)陶瓷涂层的相组成、微观结构和显微硬度,同时对涂层的磨损特性进行了考察.结果表明,激光重熔区亚稳相γ-Al2O3转变成稳定相α-Al2O3,熔覆层由粗颗粒α-Al2O3和TiO2以及纳米α-Al2O颗粒组成,在激光的作用下,等离子喷涂层的片层状结构得以消除; 纳米Al2O3颗粒仍然保持在纳米尺度,填充在涂层的大颗粒之间,使涂层致密化程度得以提高,因此纳米Al2O3改性涂层的显微硬度较高,且其耐磨性能明显优于等离子喷涂层.     

溶胶-凝胶复合料浆热压滤法制备Al2O3-ZrO2-Y2O3复合涂层

在Fe-18Cr-8Ni不锈钢表面涂覆由纳米α-Al2O3颗粒、微米ZrO2-8wt%Y2O3(YSZ)颗粒和Al(OH)3-Y(OH)3溶胶-凝胶(sol-gel)组成的复合料浆层,采用热压滤法制备Al2O3-ZrO2-Y2O3复合涂层.为了匹配陶瓷涂层和金属基体间的热膨胀系数,采用sol-gel法在两者之间施加一层ZrO2-8wt%Y2O3过渡层.SEM分析结果表明,获得的陶瓷涂层厚度大于30μm,无裂纹.XRD分析结果表明,该陶瓷涂层主要由t-Zr0.92Y0.08O1.96和α-Al2O3以及少量t-ZrO2和γ-Al2O3相组成.900℃高温氧化实验结果表明,Al2O3-ZrO2-Y2O3复合涂层能够有效提高Fe-18Cr-8Ni基体的抗高温氧化和抗剥落性能.     

等离子喷涂热障涂层高温 TGO 的形成与生长研究

目的研究热障涂层(TBC)和纯粘结层(BC)在1100℃下的氧化动力学,探讨热障涂层中热生长氧化物(TGO)组织结构的演化规律。方法运用大气等离子喷涂技术(APS)制备涂层,对比分析热障涂层和纯粘结层涂层在1100℃下等温氧化2,5,10,20,50,100,200,350 h后TGO的厚度变化,并对粘结层表面和热障涂层截面分别进行XRD和SEM分析。结果热障涂层和纯粘结层在1100℃下的氧化动力学均遵循抛物线规律,其氧化速率常数分别为0.344,0.354μm/h0.5。等温氧化5 h后,TGO的主要成分为α-Al2O3;随氧化时间的增加,生成Cr2O3、尖晶石、Co O和Ni O的混合氧化物;等温氧化100 h后,Co O消失,Ni O的含量减少,Cr2O3和尖晶石氧化物的含量增加;等温氧化350 h后,TGO中出现了裂纹,但涂层仍未剥落,TGO最终由顶层多孔的混合氧化物层和底层具有柱状晶结构的α-Al2O3层组成。结论顶层陶瓷层(TC)对热障涂层氧化速率常数的影响很小。TGO中α-Al2O3首先形成并以柱状结晶的方式生长,混合氧化物在α-Al2O3上形成,TGO生长速度逐渐变缓。     

激光熔覆等离子喷涂Al2O3陶瓷涂层组织结构研究

研究了45钢表面激光熔覆等离子喷涂Al2O3陶瓷涂层的组织结构、显微硬度及滑动磨损特性.结果表明,等离子喷涂Al2O3涂层的组织呈层片状,层间为机械结合,涂层由α-Al2O3, ZrO2和少量γ-Al2O3组成;激光熔覆Al2O3陶瓷涂层组织为细小枝状晶,由α-Al2O3及少量ZrO2组成.激光熔覆Al2O3涂层的显微硬度较高,滑动磨损时耐磨性明显优于等离子Al2O3喷涂层.     

CeO_2对2A12铝合金微弧氧化膜层组织和性能的影响

在硅酸盐电解液中添加稀土二氧化铈(Ce O2)颗粒,采用恒流模式在2A12铝合金表面制备陶瓷膜层。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、粗糙度仪、硬度计、极化曲线等手段研究Ce O2颗粒对2A12铝合金微弧氧化陶瓷膜层微观形貌、组织、粗糙度、硬度和耐蚀性的影响。实验结果表明:添加Ce O2使膜层表面微孔直径减小,膜层粗糙度下降,厚度增加。Ce O2颗粒进入膜层中大部分以Ce O2化合物沉积形式存在,微量Ce O2参与反应以Ce O、Ce Al11O8化合物形式存在。Ce O2颗粒具有促进γ-Al2O3向α-Al2O3转变的作用,从而提高了膜层的硬度。当Ce O2浓度为3~4 g/L时膜层耐蚀性能较好。     

纳米ZrO2-Al2O3基高温封严涂层的结构与性能研究

研制了3种不同Al2O3含量(质量分数分别为5%,10%,15%)的纳米ZrO2-Al2O3基高温可磨耗封严涂层粉末材料,采用大气等离子喷涂(APS)工艺,制备了3种涂层材料的双层结构封严涂层和Al2O3含量逐层递增的多层结构封严涂层.对涂层材料的沉积效率,涂层的微观结构、硬度和结合强度等进行了测试与分析.结果表明:封严涂层材料的沉积效率随Al2O3含量的增加而升高;由于熔融条件的不同,涂层内ZrO2的形态不唯一;封严涂层的硬度和结合强度与厚度和Al2O3含量有紧密的关系;与双层结构封严涂层相比,多层结构封严涂层的综合性能良好,基本可以满足封严涂层对厚度、硬度和结合强度的要求.     

纯铝及其合金微弧氧化陶瓷膜性能分析

分析了纯Al及合金LC9,LY12在偏铝酸钠溶液中微弧氧化陶瓷膜层的相组成、形貌、硬度、耐腐蚀性、抗热震性、结合强度等.结果表明:膜层都由致密层和疏松层两部分构成,Al膜层由α-Al2O3组成,LC9膜层由γ-Al2O3组成,LY12膜层由大量γ-Al2O3和少量α-Al2O3组成;膜层硬度沿截面分布都具有两侧低中间高的变化特点,Al, LY12,LC9膜层的最大硬度值分别为33.4 GPa,22.15 GPa,16.8 GPa.Al膜层耐腐蚀性最差,LY12膜层耐腐蚀性稍好于LC9膜层;膜层抗热震性按LC9＜LY12＜Al依次增强;拉伸断裂都发生在膜层内,膜层与基体结合牢固,膜层内的结合强度按Al＜LC9＜LY12依次增大.     

等离子喷涂Al2O3/TiO2纳米陶瓷复合涂层的微观结构及性能

采用等离子喷涂技术制备了不同成分的Al2O3/TiO2纳米陶瓷复合涂层,并利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计和摩擦磨损试验机等分析测试手段研究了纳米陶瓷复合涂层的微观结构与性能.结果表明:纳米陶瓷复合涂层中Al2O3以α-Al2O3和γ-Al2O3两相共存的形式存在,且γ-Al2O3的含量随喷涂功率的增加而增加,而涂层中的TiO2则以金红石型存在;其微结构为完全熔化区的片状微观组织和部分熔化区的纳米级颗粒共存的组织;等离子喷涂功率和TiO2含量对涂层的硬度和耐磨性能均有显著的影响.