纳米结构Al2O3+13%TiO2热喷涂喂料的研究

纳米结构的Al2O3 13％TiO2混合粉经过球磨制浆和喷雾干燥，制得了25～50μm的球形大颗粒结构，分别采用高温电炉和高速火焰两种方式，对喷雾造粒的纳米结构Al2O3 13％TiO2颗粒进行了致密化处理，制备了适合热喷涂的纳米颗粒喂料。测试了喂料形貌、晶粒尺寸及物相成分。分析结果表明，应用高温电炉烧结造粒喂料时，在选定的温度范围内(110-1300℃)，喂料的相成分没有改变，晶粒没有显著长大；采用高速火焰烧结造粒喂料，喂料经高温快速激冷，Al2O3晶粒尺寸仍在100nm以下，但因火焰温度高(2500-3200℃)，相成分分析表明，喂料中发生α-Al2O3→γ-Al2O3及金红石TiO2→板钛矿TiO2的转变。     

超音速等离子喷涂纳米结构Al2O3-TiO2喂料涂层性能研究

采用特殊的工艺，制备了可用于热喷涂的纳米结构Al2O3-TiO2喂料，并采用超音速等离子喷涂技术制备了涂层。涂层的结合强度和显微硬度与美国产相同成分的Nanox^TM2613P纳米喂料制备的涂层基本相同。喷涂过程中存在相的转变和晶粒长大现象。     

等离子喷涂纳米结构n-Al2O3/Ni涂层性能研究

采用化学方法在纳米Al2O3颗粒表面包覆了一层Ni，通过喷雾干燥法制成了纳米结构热喷涂喂料。采用等离子喷涂工艺在45钢试样上制备了纳米结构n-Al2O3／Ni涂层，并对涂层的性能和结构进行了试验分析。结果表明，粒子飞行过程中存在“爆破”及物质迁移现象；涂层结构疏松多孔，与基体平均结合强度低；喷涂过程发生了由α-Al2O3向У-Al2O3的转变；与电弧喷涂类似3Cr13钢成分涂层相比，n-Al2O3／Ni涂层耐磨性显著提高，摩擦系数降低，主要的磨损形式是伴随疲劳磨损的粘着磨损。     

纳米 Al2 O3 等离子喷涂涂层的制备及性能分析

目的对比研究微/纳米Al2O3等离子喷涂涂层的组织、力学及摩擦磨损行为。方法以纳米Al2O3粉末为原料,利用喷雾干燥法制备出粒径分布在35~75μm的喷涂喂料,采用等离子喷涂技术在20钢基体上制备纳米Al2O3涂层。采用商用微米Al2O3喂料,以相同的喷涂工艺制备出微米Al2O3涂层。对粉末、涂层的显微结构及涂层的磨损形貌进行表征,对比分析两种涂层的组织、力学性能和摩擦磨损行为。结果与微米Al2O3涂层相比,纳米Al2O3涂层粒子间结合更为致密,使得其结合强度和显微硬度得到大幅度提高。在载荷750 g,转速1000 r/min的条件下,微米Al2O3涂层的摩擦系数为0.41,而纳米Al2O3涂层仅为0.34,并且摩擦系数值的波动幅度更为稳定。在不同转速下,纳米Al2O3涂层的磨损率均降低明显。结论纳米Al2O3等离子喷涂涂层组织致密,表现出了较好的力学性能和耐磨性。     

等离子喷涂制备纳米结构涂层研究进展

等离子喷涂制备的纳米结构涂层在耐热、耐磨、耐蚀、生物相容性等方面比传统微米级涂层具有更优良的性能,从而在军事以及民用工业等领域得到了广泛应用。本文介绍了纳米结构喂料的制备方法,评述了等离子喷涂制备纳米涂层的研究进展,并对等离子喷涂纳米结构涂层的研究和发展进行展望。     

喷雾造粒纳米结构喂料等离子喷涂过程温度特性

采用CCD热喷涂状态监测设备对采用喷雾造粒方法制备的纳米结构Al2O3-13%TiO2喂料在等离子喷涂过程中的温度特性进行了研究。结果表明,CCD设备清晰地捕捉到了飞行粒子,其流量呈近似正态分布。喂料的温度最高超过2600℃,当下降到熔点附近时出现再次升高现象,内部熔化材料随气体在局部喷发而流到表面是导致出现这一现象的主要原因。     

等离子喷涂Al2O3与Al2O3/TiO2涂层中的相变及涂层的耐腐蚀行为

研究了采用等离子喷涂法制备Al2O3涂层与Al2O3／TiO2复合涂层，以及喷涂前后涂层中相变及涂层的腐蚀行为。结果表明，在喷涂过程中有9％的α-Al2O3及45％的β-Al2O3转变成为γ-Al2O3；机械混合的Al2O3与TiO2之间没有新相Al2TiO5形成，但有39％的TiO2由金红石晶型转变为锐钛矿晶型。在5％沸腾的HCl内γ-Al2O3及β-Al2O3较α-Al2O3被优先腐蚀，TiO2相也同时被腐蚀。     

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.     

高强韧耐磨纳米Al2O3／TiO2涂层的制备及应用

通过分析纳米结构可喷涂陶瓷喂料在热喷涂过程中的受热熔化差别和所制备的纳米结构陶瓷涂层的裂纹生成和扩展方式,探讨了Al2O3／TiO2纳米陶瓷涂层的强韧耐磨机制,并展望了应用前景。     

纳米掺杂Al2O3/ZrO2等离子喷涂涂层的组织及性能

利用自行研制的纳米掺杂AZ-20热喷涂粉末，采用大气等离子喷涂技术，在35号钢基体上制备A12O3／ZrO2复合材料热障涂层，对涂层的组织结构及性能进行分析。结果表明：制备的涂层是由四方结构的t＇=ZrO2与六方结构的α-A12O3构成的，具有纳米晶与微米晶混晶组织；涂层孔隙率为11．2％，孔隙尺度较均匀：涂层硬度HV100为702，抗磨损能力较常规AZ-20涂层高约25％：涂层具有良好的隔热性能。     

等离子喷涂用纳米结构Gd2Zr2O7 喂料的制备与性能

目的 稀土锆酸盐具有低热导率、优异的抗烧结性能和相稳定性,是下一代热障涂层和环境障涂层的理想材料。通过纳米粉体再造粒技术制备出等离子喷涂用高性能纳米结构球形喂料Gd2Zr2O7,以满足下一代热障涂层和环境障涂层的需求。方法 以Gd2O3与ZrO2粉体为原材料,采用纳米粉体再造粒技术制备出可等离子喷涂用的纳米结构Gd2Zr2O7喂料。利用SEM、XRD研究了固相烧结温度和时间对Gd2Zr2O7含量和晶粒尺寸的影响,分析了纳米结构Gd2Zr2O7喂料在不同纳米粉体再造粒阶段的微观形貌和相组成。同时,测定了纳米结构Gd2Zr2O7喂料的流动性、松装密度和振实密度。结果 纳米粉体再造粒技术可以制备出等离子喷涂用纳米结构Gd2Zr2O7喂料,喂料内部结构致密,球形度好,粒径为10~50 μm。在纳米粉体再造粒过程中,晶粒尺寸会随着烧结温度的升高而增大。在1 300 ℃烧结2 h生成的Gd2Zr2O7含量高,且晶粒尺寸小,为最优固相烧结工艺。等离子球化处理能有效地改善喂料的流动性。等离子球化处理后的喂料松装密度为2.09 g/cm3,振实密度为3.26 g/cm3,流动性为22.3 s/(50 g)。结论 采用纳米粉体再造粒技术成功制备出纳米结构Gd2Zr2O7粉体喂料。该喂料颗粒内部结构致密,外部表面光滑,球形度好,适合等离子喷涂,有望成为下一代热障涂层和环境障涂层。     

Al2 O3与ZrO2复合粉涂层的组织形貌分析

利用大气等离子喷涂技术（ASP）在20号锅炉钢（20G）基体上制备Al2O3和ZrO2复合粉热障涂层（TBC）。通过X射线衍射分析（XRD）、扫描电镜（SEM）等观察分析了复合粉涂层表面形貌，分析了表面微裂纹和孔隙的形成过程。结果表明，涂层表面主要由α-Al2O3和t-ZrO2高温稳定相组成。复合粉涂层面层组织致密，Al2O3和ZrO2颗粒互熔在一起，从而提高了涂层的结合强度和致密度。     

特征喷涂参数对等离子喷涂纳米 Al2 O3 -13%TiO2涂层微观结构及耐磨性能的影响

目的研究等离子喷涂纳米Al2O3-13%TiO2的特征喷涂参数(CPSP)对涂层微观结构及耐磨性能的影响,探索更合理的等离子喷涂工艺参数。方法采用等离子喷涂,在Q235钢表面制备过渡层为NiCrAl、陶瓷层为纳米Al2O3-13%TiO2的涂层系统。对涂层试样进行高温和常温磨损性能测试,并对比分析喷涂粉末、涂层的微观结构和相组成。结果纳米涂层为微观双模结构,由部分熔化区和完全熔化区组成,存在裂纹、孔隙等缺陷,其主要物相为α-Al2O3,γ-Al2O3和rutile-TiO2。纳米涂层磨损失效的主要原因是内部板条的分层剥落和涂层表面材料的塑性变形切削。结论随着CPSP的增大,纳米涂层的耐磨性能增强,且高温磨损性能较室温磨损性能为差。纳米Al2O3-13%TiO2涂层微观结构中部分熔化区结构和纳米晶粒的存在显著提高了涂层的耐磨性。     

��������Ϳ����Al��2O��3/Ni����Ϳ�����֯����ĥ�����о�

 将纳米Al2O3颗粒和镍基粉用湿法混合，采用等离子喷涂工艺制备了复合涂层。利用SEM和TEM分析了Al2O3复合涂层的表面形貌和微观组织，用磨粒磨损试验机进行磨损试验，研究了纳米Al2O3的体积分数、粒径对涂层喷焊性和耐磨粒磨损性能的影响。结果表明，Al2O3复合涂层的表面形貌细腻，颗粒加入能有效改善弥散相与镍基涂层的相容性，当纳米Al2O3的体积分数为20%时，涂层的耐磨性能最好为镍基涂层的2倍多，在相同的体积分数下，随着涂层中弥散强化相尺寸减小，涂层的耐磨性提高。     

激光重熔纳米Al2O3-13%TiO2陶瓷涂层组织及性能

为了进一步提高等离子喷涂纳米Al2O3-13%TiO2(质量分数, 下同)复合陶瓷涂层的性能,在γ-TiAl基体材料表面采用激光重熔工艺对涂层进行处理,研究了激光重熔对涂层微观组织和性能的影响.用扫描电镜(SEM)和显微硬度计分析了涂层形貌、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,等离子喷涂纳米陶瓷涂层由纳米颗粒完全熔化区和部分熔化区两部分组成,仍然具有等离子喷涂态的典型层状结构.经过激光重熔后,形成了致密细小的等轴晶重熔区、烧结区和残余等离子喷涂区,由于激光快速加热和快速冷却加工特点,在重熔区仍保留了部分来源于原等离子喷涂部分熔化区的残留纳米粒子.与常规等离子喷涂陶瓷涂层相比,纳米结构涂层可在一定程度上提高其硬度和耐磨性,经过激光重熔后其硬度和耐磨性进一步提高.     

等离子喷涂纳米结构Al2O3/TiO2涂层的组织与性能研究

采用液相喷雾造粒的方法将纳米级Al2O3／TiO2颗粒团聚成适用于等离子喷涂的微米级粉体。并利用等离子喷涂技术成功地制备出含有纳米结构的陶瓷涂层。利用X射线衍射仪、扫描电镜和显微硬度计等设备对涂层的微观结构和性能进行检测。结果表明，所制备的涂层中含有适当比例的未熔或半熔的纳米颗粒。涂层的硬度、韧性和耐磨性等性能与传统涂层相比都有了较大的提高。     

等离子喷涂镍基Al2O3梯度涂层的组织与结合性能

采用大气等离子喷涂在不锈钢表面制备镍基Al2O3梯度陶瓷涂层和双层陶瓷涂层,研究涂层的显微组织和结合性能.结果表明:梯度涂层结构紧凑,层状结构明显,孔隙率低,稀土氧化物对梯度涂层微观结构和结合强度改善起到一定作用.梯度涂层比双层结合强度高,双层涂层在打底层与基体间断开,而梯度涂层断层在第4层,梯度涂层拉断层层面凹凸不平,由原来等离子喷涂粒子相互交叉堆叠部分、陶瓷相脆性断裂和少数金属相塑性变形组成.     

热喷涂Cr/Al2O3复合粉末的制备及性能研究

目的获得热喷涂用包覆型Cr/Al_2O_3复合粉末的制备工艺,探究工艺参数对热喷涂粉末结构及性能的影响规律。方法将纳米Al_2O_3水分散液与粘结剂混合润湿形成胶状液体,然后使其在核心粒子Cr表面团聚直接得到陶瓷相包覆金属相的复合颗粒,确定最佳制备工艺参数,并通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)和霍尔流速与松装密度计研究工艺参数对复合粉末结构和性能的影响。结果在核-壳结构复合粉末制备过程中,加入一定量的粘结剂和减少包覆次数可以改善包覆效果,最终制得的包覆型颗粒壳层厚度可以达到25μm。随着Cr含量的增大,包覆效果有所下降,但粉末流动性变好,松装密度值提高。初始Cr粒度增大,包覆效果增强,颗粒球形度改善,但流动性和松装密度变化不大。结论机械包覆Cr/Al_2O_3复合粉末的最佳制备工艺参数为加入质量分数为5%的粘结剂进行一次包覆,该方法制得的复合粉末粒度分布均匀,流动性和松装密度值良好,适合热喷涂。