热处理对等离子喷涂Al_2O_3/TiO_2涂层断裂韧性的影响

对等离子喷涂纳米结构Al_2O_3/Ti O_2陶瓷涂层在不同温度、时间下进行退火处理,并结合喷涂态涂层进行对比分析,研究了热处理对陶瓷涂层断裂韧性的影响,分析了涂层的显微结构和物相的变化以及残余应力的松弛情况。结果表明,退火处理可以显著降低涂层的残余应力而提高断裂韧性,并在400℃退火3 h效果达到最好。     

热喷涂方法对Al_2O_3涂层层状结构的影响

热喷涂层由扁平粒子组成，呈层状结构。气孔不可避免地存在于涂层中，而这些气孔包括通常所指的微米级气孔以及亚微米级的气孔。亚微米级气孔由扁平粒子间的未结合界面和扁平陶瓷粒子内所产生的显微裂纹构成。业已开发成功陶瓷涂层的电镀技术，并利用电镀的钢在涂层断面上的分布，揭示热喷涂Al2O3涂层的的真实气孔结构的方法。该方法的最重要之处在于直观地揭示热喷涂层的扁平陶瓷粒子间的未结合界面。本论文将电镀技术应用于传统的等离子、低气压等离子以及爆炸喷涂法喷制的Al2O3涂层，用扁平粒子间平均结合率和扁平粒子的平均厚度为结构参数定量地评价涂层结构。考察热喷涂方法对扁平粒子间结合的影响。     

界面结构对Al_2O_3-Nb封接质量的影响

本文通过对Al_2O_3-Nb封接界面Na腐蚀情况的研究,证明玻璃焊料与Nb界面结合不好是影响Al_2O_3-Nb封接质量和高压钠灯寿命的主要原因.并利用透射电子显微镜,研究了不同寿命的高压钠灯中玻璃焊料与Nb界面的显微组织结构,揭示了界面结构对Al_2O_3-Nb封接质量的影响.根据热力学分析和Pask的金属-陶瓷界面结合理论,讨论了在焊接过程中发生在玻璃焊料与Nb界面的物理化学过程和界面结合机制.     

Al_2O_3含量对Al_2O_3-Al复合涂层组织和摩擦磨损性能的影响

通过改变喷涂粉末中Al2O3和Al的比例,在AZ91D镁合金表面制备不同Al2O3含量的等离子喷涂Al2O3-Al复合涂层。对复合涂层的显微组织、硬度和摩擦磨损性能进行表征,研究Al2O3含量对涂层组织和磨损性能的影响。结果表明,涂层组织为带状Al2O3分布在致密的Al基体上,Al2O3内可见细微的片层结构,且层与层间存在一定的孔隙。复合涂层中Al平均硬度62HV,Al2O3平均硬度达1380 HV。摩擦磨损实验证实,复合涂层具有较小的摩擦系数和较低磨损量,大大改善了镁合金表面的抗磨损性能。涂层中Al2O3体积少于Al时,Al2O3增加使涂层的抗磨效果增强。涂层中Al2O3体积超过Al后,涂层的孔隙增多、涂层变脆,其耐磨损性能下降。     

热处理工艺对SiC/Al_2O_3陶瓷裂纹愈合及强度的影响

采用压痕法在热压烧结的SiC/Al2O3复合陶瓷试样表面制造裂纹,对含有裂纹的试样在1 000～1 400℃进行不同时间的愈合处理,研究了愈合工艺对材料抗弯强度的影响规律,同时探索了愈合机理.结果表明,随着愈合处理温度的升高和时间的延长,表面裂纹逐渐愈合,长度缩短,材料的抗弯强度逐渐恢复.经1 300℃保温4 h愈合处理后,抗弯强度恢复至583.6 MPa,与完好试样的抗弯强度值(600.6 MPa)非常接近.继续提高处理温度或和延长时间,生成的大量CO(或CO2)气体难以从试样中逸出或在表面产生气孔,在试样表面形成新的缺陷,反而不利于抗弯强度的恢复;抗弯强度的恢复反应是SiC+O2→SiO2+CO(CO2),生成的SiO2填充了裂纹.     

热处理温度对爆炸喷涂Al_2O_3/NiCoCrAlYTa涂层组织性能的影响

采用爆炸喷涂技术在316L基体上制备Al_2O_3/NiCoCrAlYTa涂层,并在700、800、900、1000和1100℃对涂层进行热处理,分析涂层的组织结构和相组成,并对元素扩散情况进行研究。结果表明:涂层组织致密,界面结合良好,有少量孔隙存在;随着热处理温度的升高,涂层的孔隙率增大,硬度降低;涂层中带状Al_2O_3相扁平化现象更加明显,呈连续层状结构,形成了连续氧化膜;在1000℃时,涂层中出现了断续的网状结构,Al_2O_3相和Ni-Cr固溶体互相交错出现,生成尖晶石结构的Ni(Cr,A1)_2O_4,涂层内部出现了连续的扩散形孔洞,形成裂纹源;在1100℃时,部分涂层沿着裂纹源开裂并剥离失效,涂层与基体的界面上出现了连续形的内Al_2O_3膜,并出现了针片状的Al-N化合物;基体中的Fe元素扩散到涂层中,形成(α-Co,γ-Fe)固溶体。XRD分析表明,涂层发生退化并形成了TaC相。     

准化学平衡条件下Al_2O_3对烧结铁酸钙生成的影响

基于准化学平衡、空气气氛条件下,模拟高碱度烧结矿配料,进行烧结相平衡实验,研究了不同温度和Al_2O_3含量对五元系铁酸钙SiO_2-Fe_2O_3-CaO-Al_2O_3-MgO矿相的影响。采用FactSage软件对铁酸钙生成量进行了模拟计算和分析。结果表明:温度升高和Al_2O_3添加均促进了铁酸钙的生成,而Al_2O_3含量过高会减少液相数量,阻碍铁酸钙生成;1 300℃、w(MgO)=2.0%,Al_2O_3含量增加促进了铁酸钙针状晶型的长大;1 350℃、w(Al_2O_3)≥2.5%时,铁酸钙含量减少,产生了次生赤铁矿,高温时不利于矿相中铁酸钙的稳定。     

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。     

添加Al_2O_3对Ti_3SiC_2复合材料性能的影响

采用反应热压烧结法制备Ti3SiC2-Al2O3复合材料,研究热压温度和Al2O3含量对Ti3SiC2-Al2O3复合材料相组成、力学性能及抗氧化性能的影响。结果表明:采用反应热压烧结,可以在1450℃烧结得到致密度高、性能良好的Ti3SiC2-Al2O3复合材料。添加Al2O3可以起到第二相增强的作用,从而提高材料的强度。随着添加量的增加,复合材料的力学性能先提高后降低,当Al2O3添加量为20%(质量分数)时断裂韧性达最大值(7.10 MPa-m1/2),当Al2O3添加量为30%时抗弯强度达最大值(512 MPa)。Al2O3在高温下与TiO2反应生成具有耐高温和高抗热震性能的Al2Ti O5,可以有效提高Ti3SiC2基复合材料高温抗氧化性能。     

TiB_2和SiC_w对Al_2O_3陶瓷材料力学性能及微观结构的影响

以TiB2颗粒和SiC晶须对Al2O3陶瓷进行增韧补强,采用热压法同时了制备了Al2O3,Al2O3／TiB2和Al2O3／TiB2／SiCw三种陶瓷材料,研究了TiB2颗粒和SiC晶须对Al2O3陶瓷材料的力学性能和微观结构的影响。结果表明;因TiB2的加入可明显改善Al2O3。陶瓷材料的强度、硬度和韧性;而TiB2颗粒和SiC晶项协同对Al2O3进行增韧补强可使其断裂韧性显著提高。Al2O3／TiB2陶瓷材料的主要增韧机理有;TiB2粒子的针扎作用和使裂纹产生偏转;而Al2O3／TiB2／SiCw陶瓷材料的主要增韧机理有：晶须拔出、裂纹桥接和裂纹偏转。     

喂料制备工艺对等离子喷涂ZnO/Al_2O_3涂层介电性能的影响

采用等离子喷涂方法,以ZnO为吸收剂,铝溶胶热分解所得Al2O3为填料,聚乙烯醇(PVA)为粘结剂制备ZnO/Al2O3复合吸波涂层。研究了喂料制备工艺对复合涂层相组成、显微结构以及微波介电性能的影响。背散射电子(BSE)扫描电镜结果表明,ZnO均匀的分布在喷涂后所得的涂层中。X射线衍射(XRD)分析结果表明,喷涂后所得涂层中有ZnAl2O4相,复合涂层的相组成和孔隙率与喂料制备工艺有关。X波段(8.2~12.4 GHz)复介电常数测试表明,通过控制喂料制备工艺能调节复合涂层的复介电常数。     

SiC粒度对Al_2O_3-SiC纳米复合材料结构和机械性能的影响

Al2 O3为基的陶瓷是一种很重要的材料 ,但其较差的机械性能却限制了其应用。最近 ,一种称之为纳米复合材料的纳米大小颗粒强化的陶瓷展现了良好的机械性能。 Niihara曾报道 ,仅添加 5% (体积分数、下同 ) 0 .3μmSi C颗粒就使热压的 Al2 O3强度从 350 MPa提高到 1GPa以上 ,而断裂韧性则从 3.2 5MPa· m12 提高到 4 .70MPa· m12 。在过去几年中 ,Al2 O3- Si C纳米复合材料引起了人们广泛的注意。但是 ,Si C粒度对机械性能的影响很少研究 ,为此 ,H.Wang等人研究了 Si C粒度对 Al2 O3- Si C纳米复合材料微观结构和机械性能的影响…     

Al_2O_3弥散粒子对Cu-Al_2O_3合金高温退火显微组织的影响

利用TEM研究弥散Al_2O_3粒子对变形Cu-Al_2O_3弥散强化铜合金高温退火显微组织的影响.结果表明:弥散强化铜合金等时(1 h)退火时,显微硬度HV呈缓慢下降趋势,没有发生突降现象;弥散铜高温退火主要以位错亚结构回复为主,而亚晶较为少见;粒子弥散参数和胞壁性质对退火时的回复产生非常重要的影响;Al_2O_3弥散粒子影响位错在胞壁内的运动,阻碍胞壁内位错重排、迁移,使得胞壁很难通过运动而获得位向差的积累,从而阻碍大角晶界的形成;随合金中弥散粒子含量的增大和粒子间距的减小,亚晶形核更加困难;Cu-Al_2O_3合金冷轧过程中形成的胞组织的胞壁具有较小的平均位向差,导致弥散铜合金高温退火时难以形成具有明晰边界的亚晶组织.     

晶粒尺寸对Al_2O_3/LiTaO_3复合陶瓷中电畴结构的影响

用氮气保护热压烧结工艺制备了Al2O3/LiTaO3复合陶瓷,研究了第二相Al2O3和基体LiTaO3的晶粒尺寸对Al2O3/LiTaO3复合陶瓷中电畴结构的影响.结果表明,Al2O3和LiTaO3的晶粒尺寸变小后,Al2O3/LiTaO3复合陶瓷电畴数量和密度明显变少,而且畴区也较大,只有在晶粒变形较大的地方才会出现典型的非180°电畴结构,但复合陶瓷中电畴结构类型、形貌没有变化.     

Sol-gel法制备Al_2O_3-TiO_2复合介电膜层

用溶胶—凝胶法在腐蚀箔表面引入了TiO_2阀金属氧化物,随后在硼酸铵溶液中进行化成处理,获得了高介电常数的Al_2O_3-TiO_2复合介电膜层。以扫描电镜SEM、EDS能谱以及XRD能谱分析了氧化膜的表面及截面形貌、Ti元素的分布以及氧化膜的晶相。结果表明,经过550℃热处理后,锐钛矿型TiO_2已成功获得。随着涂Ti量的增加,腐蚀箔蚀孔孔径减小且被堵塞的几率变大,更易形成涂层缺陷。此外,氧化膜的升压曲线以及交流阻抗曲线的分析结果表明,当腐蚀箔表面涂Ti量为4.4 mg·cm~(-2)时,化成阶段消耗的形成电量最小,相对无Ti腐蚀箔减少了85.0%,与之对应的化成箔的比电容达到最大值(54.16μF·cm~(-2)),相对无Ti化成箔比电容增加了25.8%。     

碳纤维对Ti/Al_2O_3复合材料力学性能的影响

采用真空热压烧结技术制备了Ti/Al_2O_3复合材料,在烧结温度1420℃,保温时间60 min,升温速率10℃/min(0~1200℃)和5℃/min(1200~1420℃)的烧结工艺下,研究了掺加碳纤维对Ti/Al_2O_3复合材料力学性能的影响。实验结果表明:碳纤维的掺入优化了复合材料的断裂模式,对Ti/Al_2O_3复合材料的力学性能有较为明显的影响。当掺入碳纤维体积分数为1%时,Ti/Al_2O_3复合材料的力学性能达到最佳,相对密度为97.62%,显微硬度为(16.6±2.32)GPa,弯曲强度为(381±11.25)MPa,断裂韧性为(7.2±1.19)MPa·m~(1/2)。     

纳米Al_2O_3对等离子喷涂ZrC-ZrSi_2复合涂层结构与性能的影响

大气等离子喷涂ZrC-ZrSi_2陶瓷涂层的孔隙率高,提高等离子喷涂ZrC-ZrSi_2陶瓷涂层的致密度成为亟待解决的问题。在TC4钛合金表面采用大气等离子喷涂ZrC-ZrSi_2复合粉和ZrC-ZrSi_2-Al_2O_3复合粉分别制备两种复合涂层。研究纳米Al_2O_3对等离子喷涂ZrC-ZrSi_2复合涂层组织结构与性能的影响。结果表明,添加了Al_2O_3的ZrC-ZrSi_2复合涂层的组织结构更为致密,相较于ZrC-ZrSi_2复合涂层具有更优异的力学性能。熔点相对较低的Al_2O_3能够在喷涂焰流中先熔化,熔融态的Al_2O_3能够填充在ZrC-ZrSi_2复合涂层的孔洞处,提高复合涂层的致密度,改善涂层的力学性能。研究成果可为提高大气等离子喷涂制备含高熔点组分复合涂层的致密度提供指导。     

Al_2O_3含量对Mo-WC-Co钼合金性能的影响

采用粉末冶金技术制备了Mo-WC-Co合金,利用金相显微镜、XRD、SEM和EDS等手段分析了Al_2O_3添加量对合金组织的影响,并研究Al_2O_3含量对合金硬度及耐磨性的影响。研究表明,Mo-WC-Co合金的晶粒度和孔隙率随着Al_2O_3含量的增加逐渐减小;当Al_2O_3含量为0.2%时合金烧结致密度最高;Al_2O_3含量超过0.2%时合金的硬度趋于平稳但耐磨性下降。     

Al_2O_3含量对等离子喷涂TiO_2-Al_2O_3陶瓷涂层组织性能的影响

采用大气等离子喷涂方法制备TiO2–Al2O3陶瓷涂层,利用SEM和XRD分析了涂层的显微组织和相结构,并研究了涂层的电阻率随温度变化的规律。研究结果表明:TiO2–Al2O3陶瓷涂层主要由金红石型TiO2、锐钛矿型TiO2、Magneli相、α–Al2O3及γ–Al2O3组成。涂层的显微硬度和电阻率随Al2O3含量的增加而增加,在通电升温条件下涂层的电阻率随温度升高而降低。     

微弧等离子喷涂MWCNTs/Al_2O_3涂层介电性能研究

以多壁碳纳米管(MWCNTs)和氧化铝(Al2O3)为原料,采用微弧等离子喷涂技术制备了MWCNTs/Al2O3复合涂层。分析了涂层的微观结构,研究了MWCNTs含量对涂层介电性能的影响。结果表明:涂层内部分碳纳米管与附近完全熔融氧化铝颗粒连接紧密,起到良好的桥接作用。介电性能测试表明:随碳纳米管含量的增加,涂层复介电常数实部(ε')和虚部(ε')显著增加。当MWCNTs含量为16wt%时,涂层的ε'和ε'数值在8.2~12.4 GHz内随频率增加而呈现降低的趋势。