基于核壳结构粉体设计的CoNiCrAlY-Al2O3复合涂层组织结构及其抗氧化性能

采用核壳结构设计思想,成功将Al2O3包覆于CoNiCrAlY粉体表面制备核壳结构粉末,并通过正交实验设计优化核壳结构粉体的球磨制备工艺;探讨超音速火焰喷涂CoNiCrAlY-Al2O3涂层相结构与微观组织演变规律;对比研究CoNiCrAlY涂层和CoNiCrAlY-Al2O3复合涂层800℃的氧化行为.结果表明:各球磨工艺参数对核壳结构粉末的平均包覆率影响程度从大到小依次为:球磨转速、球料比与球磨时间.制备CoNiCrAlY-Al2O3核壳结构粉末最佳的球磨参数为:球磨转速180 r/min,球料比10:1,球磨时间6 h.超音速火焰喷涂CoNiCrAlY涂层由γ-Co-Ni-Cr相组成.核壳结构粉末中高熔点Al2O3外壳显著抑制了CoNiCrAlY合金在喷涂过程中的氧化行为,导致CoNiCrAlY-Al2O3复合涂层β-NiAl相含量明显增加,涂层孔隙率升高,未熔颗粒增多.由于CoNiCrAlY-Al2O3涂层中的β-NiAl以及Al2O3含量较高,涂层表面在高温氧化过程中形成了致密的富Al2O3的保护层,抑制了非保护性氧化物的生长,使该涂层具有更优异的抗高温氧化性能.     

不同管径CNTs/Al2O3-TiO2复合吸波涂层的拉曼光谱特征及吸波性能研究

采用超声共混法制备了不同管径的CNTs/Al2O3-TiO2复合粉末,利用等离子喷涂技术制备了CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层,对不同管径的CNTs/Al2O3-TiO2复合粉末和喷涂后的复合吸波涂层进行了拉曼光谱分析,等离子喷涂处理后,CNTs的拉曼光谱特征D峰和G峰强度明显增大,随CNTs管径的增大,复合涂层中CNTs的D峰和G峰的强度比ID/IG值减小,石墨化程度提高。吸波反射率结果显示:涂层厚度为1.0 mm的CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层的吸波效果不佳,随着厚度的增加,涂层的吸波性能提高。随管径的增大,涂层厚度为1.5 mm的CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层的反射率峰值先减小后增大,小于–5 dB频带宽逐渐减小,小于–10 dB频带宽不断增大,谐振频率向高频移动。涂层厚度增加到2.0 mm,CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层的反射率峰值向低频移动。     

Al-Fe2O3体系等离子反应合成金属颗粒增韧复合陶瓷涂层的研究

利用Al-Fe2O3体系放热反应,采用等离子反应合成技术,制备出了金属颗粒增韧的FeAl2O4-Al2O3-Fe复合陶瓷涂层,并研究分析了复合涂层的组织及其性能.结果表明:等离子反应合成得到了以层状基体相FeAl2O4与硬质相Al2O3为骨架,球状Fe相弥散分布于基体相上的复合涂层;所制得的金属/陶瓷复合涂层的韧性得到明显提高,其韧性优于在同样基材上等离子喷涂的陶瓷涂层;特别是复合涂层具有较高的耐磨性能.     

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.     

等离子喷涂Al_2O_3-40%TiO_2陶瓷复合层的微观结构及耐磨性能

为了探讨不同功率下6063铝合金表面等离子喷涂Al2O3-40%TiO2陶瓷复合层的形貌、组构及其耐磨性能,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进行了相关研究。结果表明:微米级Al2O3-40%TiO2粉末经过等离子喷涂可以获得弥散分布的纳米级颗粒的陶瓷复合涂层,涂层硬度在1 000 HV以上;当喷涂功率为25～33 kW时,涂层硬度和耐磨性能随喷涂功率的升高而降低。     

石墨表面Al_2O_3/SiO_2复合涂层的抗氧化性能

400 ℃下的石墨不能有效地冷却热气溶胶,且抗氧化失重性能差.采用sol-gel法在石墨表面制备了Al2O3/SiO2复合涂层,探讨了Al2O3粉末对涂层抗氧化性能的影响,研究了涂层的组成、结构形貌及抗氧化性能.结果表明:sol-gel法制备的Al2O3/SiO2复合抗氧化涂层除了少量的微孔外,比较致密完整,涂层主要由无定形的SiO2和Al2O3晶体组成;涂层700℃氧化40 min后失重为1.866%(质量分数),800℃氧化30 min后失重为2.750%(质量分数);Al2O3/SiO2复合溶胶中加入适量的Al2O3粉末能有效提高涂层的抗氧化性能.     

超音速冷喷涂Cu-Al_2O_3复合涂层特性

采用冷喷涂技术在铝基板上制备了Cu-Al2O3复合涂层,以复合涂层为催化荆进行了甲醇水蒸气重整制氢实验,并利用扫描电镜、能谱分析仪和X射线衍射仪对实验前后的涂层进行了表征.结果表明,涂层之间和涂层与基板问的结合主要为机械咬合,孔隙率较高,与喷涂颗粒相比,涂层没有相的变化;喷涂后Al2O3颗粒发生了破碎,而Cu颗粒变形不充分,Cu颗粒特性导致涂层中铜含量比粉末中的低;甲醇水蒸气重整制氢实验表明,Cu-Al2O3复合涂层由于含氧高而具有比纯铜涂层更好的稳定性.     

粘结层喷涂方法对铜基体与热障涂层结合强度的影响

为提高铜基体上热障涂层的工作温度和寿命,分别采用超音速火焰喷涂(HVOF)和等离子喷涂(APS)制备NiCrAlY粘结层,采用等离子喷涂制备ZrO2-8%Y2O3陶瓷面层.用拉伸试验测试了热障涂层的结合强度,利用SEM分析了拉伸断口的成分分布和微观形貌.研究表明,用HVOF制备粘结层的热障涂层的结合强度为47.9 MPa,用APS制备粘结层的热障涂层的结合强度为31.2 MPa.与等离子喷涂制备粘结层相比,采用超音速火焰喷涂制备粘结层可明显提高ZrO2陶瓷涂层的结合强度.     

反应等离子喷涂Fe-Al2O3-FeAl2O4复合涂层的反应机理研究

金属/陶瓷复合涂层具有金属的韧性和陶瓷的高强度、高硬度等优点,利用反应等离子喷涂技术将Fe2O3/Al复合粉制备成金属/陶瓷复合涂层,以X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等分析技术研究了该复合涂层的反应机理和涂层性能.结果表明:涂层具有以层状的FeAl2O4、Al2O3为骨架,球形的Fe及部分FeAl为弥散相的复合组织;复合粉体反应形成涂层的过程是分步进行的,而且在熔滴到达基体后部分反应仍继续进行;一定程度上,由于反应过程受到Al元素的扩散限制,同时等离子喷涂的冷却速度较高,使得涂层中主要含有FeAl2O4及少量的FeO.     

反应火焰喷涂TiC/Fe复合涂层显微结构研究

采用前驱体碳化复合技术制备Ti-Fe-C系反应喷涂复合粉末,通过反应火焰喷涂技术成功制备了TiC/Fe基金属陶瓷复合涂层.利用XRD和SEM对喷涂粉末和涂层的成分、组织结构进行了分析,考察了喷涂粉末粒度、Ti的加入方式对涂层组织结构的影响.研究结果表明:所制备的TiC/Fe复合涂层由不同含量TiC颗粒分布于晶粒内部而形成的晶内型复合强化片层组织叠加而成,TiC颗粒呈纳米级;喷涂粉末粒度较大时,制备的涂层中出现有害相Fe2Ti,片层厚度较大,孔隙率高;以纯Ti粉为Ti源制备的喷涂粉末和以TiFe粉为Ti源制备的喷涂粉末相比较,其涂层中硬质相TiC含量较少,孔隙率较大.