TiB2陶瓷粉末纳米化改性及其增强环氧复合涂层的制备与表征

低温条件下,以钛酸丁酯为原料,采用胶溶-回流方法在TiB₂粉体表面包覆纳米TiO₂颗粒。通过SEM、XRD、BET等分析检测方法对复合颗粒的表观形貌、包覆层相成分、比表面积等进行表征。结果显示,纳米TiO₂颗粒均匀离散地包覆在TiB₂粉体表面,包覆层主要为锐钛矿型相,TiB₂粉体纳米化改性后复合颗粒的表面粗糙度显著增加,比表面积较包覆前提高35倍以上。将包覆后的TiB₂粉体引入环氧树脂制备耐磨复合涂层,测得其磨损失重仅为包覆前复合耐磨涂层的50%,其耐磨性显著提高,并初步分析了复合耐磨涂层的摩擦磨损性能、磨损形貌及耐磨机理。     

纳米Al_2O_3掺杂AZ31B镁合金表面微弧氧化膜的结构与性能

通过超声辅助微弧氧化的方法,在掺杂纳米Al_2O_3颗粒的硅酸盐溶液中制备AZ31B镁合金表面耐蚀耐磨涂层。采用SEM和XRD表征涂层的表面/截面形貌及物相组成,利用电化学方法考察基体及涂层样品在3.5%Na Cl溶液中的腐蚀行为,利用球-盘干磨损实验考察膜层的室温摩擦磨损行为。结果表明:与改性前相比,掺杂Al_2O_3颗粒可提高陶瓷膜致密性,并促进膜层生长,表面微孔分布更均匀,尺寸更小,其物相组成主要包括Mg O,Mg Si O3和Al_2O_3;膜层的Icorr降低了一个数量级;在5和10 N载荷下的摩擦系数最低。Al_2O_3颗粒在超声分散和微弧的高温高压作用下,弥散分布于氧化膜及微孔内部,膜层致密化及纳米颗粒的"滚动效应"增强了膜层对基体的耐蚀耐磨防护性能。     

等离子喷涂 NiCoCrAlY / Al2 O3 涂层的制备及摩擦性能研究

目的制备等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3高温固体润滑耐磨涂层,并研究该涂层的摩擦性能和磨损机理。方法采用喷雾造粒、化工冶金包覆和固相合金化技术制备NiCoCrAlY/Al2O3复合粉体,用等离子喷涂技术在45#钢表面制备NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层。用SEM和XRD等手段分析粉体和涂层的显微结构和物相组成,研究涂层从室温到800℃的摩擦磨损性能,探讨NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层在室温和高温下的磨损机理。结果 Al2O3颗粒表面均匀包覆着一层致密的NiCoCrAlY合金,包覆层厚度大约为3~5μm;等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层呈典型的层状结构,涂层各层间结合良好,涂层中孔隙率约为2.84%,主晶相为Ni Cr Al合金相和Al2O3相。涂层的摩擦系数随温度的升高逐渐降低,在室温下约为0.64,800℃时在0.4以下。高温下,金属氧化物的形成是摩擦系数降低的主要原因。涂层的磨损率随温度的升高先升高后降低。涂层在低温下为脆性断裂和磨粒磨损,高温下为氧化磨损、磨粒磨损、塑性变形和金属氧化物的转移。结论等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层是一种性能优良的高温固体润滑耐磨涂层。     

氧化铝表面纳米层的制备及耐磨性分析

在Al2O3粉体表面制备了纳米Ti O2粒子,使之形成Ti O2/Al2O3复合颗粒,研究Al2O3粉体修饰前后的耐磨性。结果表明,修饰前氧化铝粉体表面光滑,修饰后氧化铝粉体表面粗糙,颗粒均匀分布在整个基体表面。纳米Ti O2修饰薄层以锐钛矿型为主,伴随少量金红石相,其与氧化铝粉体之间以化学键Al-O-Al和Ti-O-Al连接。Al2O3粉体修饰后的比表面积是修饰前的30多倍,而且修饰后的耐磨性提高了50%左右。     

Ti-6Al-4V合金的盐浴硼氧共渗

以Na_2B_4O_7和Si C粉末为原料,在Ti-6Al-4V(TC4)合金表面进行盐浴硼氧共渗试验,研究不同配比共渗剂共渗后的渗层表面组织形貌与物相组成、横截面形貌及渗层厚度、硬度、摩擦磨损性能及界面结合力。结果表明:Na_2B_4O_7-Si C型盐浴可在Ti-6Al-4V合金表面获得含硼钛化合物的共渗层,渗层连续且致密,其物相主要由Ti B、Ti B_(12)、Ti C、Ti O_2和Al_2O_3相组成;其中,90%Na_2B_4O_7+10%Si C共渗剂所得共渗层表面质量较好,渗层较厚(26.5μm),且具有较强的界面结合力(72.47 N);表面硬度(1020 HV0.2)比Ti-6Al-4V合金提高了2.83倍;80%Na_2B_4O_7+20%Si C配方具有最低的摩擦因数(0.36),比Ti-6Al-4V合金(0.45)降低了20%。     

大气等离子喷涂NiCoCrAlY/Al_2O_3-30%B_4C复合涂层的抗氧化性能

采用化工冶金包覆、喷雾造粒和固相合金化技术制备了NiCoCrAlY/Al_2O_3-30%B_4C粉体,利用大气等离子喷涂技术制备了NiCoCrAlY/Al_2O_3-30%B_4C复合涂层,对粉体和涂层的显微结构进行了分析,并对涂层的抗氧化性能进行了研究。结果表明,Al_2O_3和B_4C表面均包覆一层致密的NiCoCrAlY合金,包覆层厚度为3~5μm。涂层呈典型的层状结构,涂层由NiCo CrAlY、Al2O3和B4C相组成。在850℃时,涂层的恒温氧化动力学曲线分为氧化初期的大斜率直线、氧化中期的小斜率直线和氧化后期的抛物线3个阶段。850℃下氧化96 h后,涂层表面生成一层连续的氧化物保护层,其外层主要由Al_2O_3组成,而内层则由Cr_2O_3和Al_2O_3组成。     

不同温度下γ-NiCrAlTi/TiC/CaF2自润滑耐磨复合涂层的摩擦磨损性能

为提高Ti6Al4V合金的摩擦学性能,采用激光熔覆技术在Ti6Al4V表面制备出以Ti C为增强相、γ-Ni Cr Al Ti固溶体为增韧相、Ca F2为自润滑相的γ-Ni Cr Al Ti/Ti C/Ca F2自润滑耐磨复合涂层。分别在室温、300℃和600℃时测试了复合涂层和Ti6Al4V合金基体的干滑动磨损性能,并且讨论了其与对磨球的磨损机理。结果表明:从室温到600℃,γ-Ni Cr Al Ti/Ti C/Ca F2自润滑耐磨复合涂层的摩擦系数和磨损率均比Ti6Al4V合金基体显著降低,该复合涂层具有较好的自润滑耐磨性能;对偶件Si3N4陶瓷球的磨损也有一定程度的降低。600℃时,Ti6Al4V基体的磨损机理为氧化塑性变形,γ-Ni Cr Al Ti/Ti C/Ca F2磨损机理为润滑转移层的形成。     

等离子喷涂 NiCoCrAlY / Al2 O3 高温固体润滑耐磨涂层的抗氧化性能研究

目的研究等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3高温固体润滑耐磨涂层在850℃时的高温抗氧化性能和抗氧化机理。方法采用喷雾造粒、化工冶金包覆技术制备NiCoCrAlY/Al2O3复合粉体,并采用等离子喷涂技术在45#钢表面制备NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层。采用SEM和XRD研究粉体和涂层的显微结构和物相组成,并采用马弗炉研究复合涂层在850℃的恒温氧化动力学曲线,通过研究氧化96 h以后涂层表面的组织形貌,探讨NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层的抗氧化机理。结果 NiCoCrAlY合金层均匀致密地包覆在Al2O3颗粒的表面,包覆层厚度约为3~5μm。复合粉体的主要组成为Al2O3相和NiCoCrAlY合金相,没有其他杂质相的存在。等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层氧化动力学曲线分为大斜率直线、抛物线和系数几乎为0的抛物线等3个阶段。氧化96 h以后,涂层的氧化质量增量为4.9 mg/cm2左右,表面形成了一层连续的氧化物保护膜,经EDX分析,氧化膜层主要由Al,O,Cr和Ni组成。结论等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层具有良好的高温抗氧化性能,涂层中Ni,Cr,Al的氧化以及硬质相Al2O3的加入是涂层抗氧化的主要原因。     

数控机床主轴的超音速火焰喷涂层及耐磨性

采用超音速火焰喷涂的方法在数控机床主轴表面制备了纳米Ni60-TiB_2复合涂层和常规Ni60-TiB_2微米复合涂层,运用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪等研究了复合涂层的显微形貌、物相组成和耐磨性能,探讨了复合涂层的摩擦磨损机理。结果表明,纳米复合涂层致密、均匀,具有扁平层状分布结构,浅灰色TiB_2颗粒均匀分布在白色Ni-Cr固溶体中;微米复合涂层具有层状喷涂结构,微米级的浅灰色TiB_2相不均匀地分布在白色粘结相Ni-Cr之间,且Ni-Cr固溶体中并没有发现TiB_2颗粒。纳米复合涂层和常规微米复合涂层的物相主要为Ni-Cr固溶体和陶瓷增强相TiB_2,以及次生的TiO_2、NiTi O_3、SiO_2和CrB相;纳米复合涂层的孔隙率小于常规微米复合涂层,而显微硬度、断裂韧性和结合强度均高于常规微米复合涂层;纳米复合涂层的抗滑动摩擦磨损性能优于常规微米复合涂层,纳米复合涂层的主要磨损机制为粘着磨损和磨粒磨损。     

冷喷涂自敏发光高铝青铜复合涂层及其摩擦磨损性能

利用冷空气动力喷涂(冷喷涂)工艺在(45)~#钢基材上分别制备高铝青铜涂层、SrAl_2O_4掺杂和SiO_2包覆SrAl_2O_4掺杂高铝青铜自敏发光复合涂层。采用SEM分析复合涂层表面、界面组织结构;采用HT-1000型高温摩擦磨损试验机对涂层进行常温干摩擦试验。研究SrAl_2O_4掺杂和SiO_2包覆SrAl_2O_4掺杂分别对高铝青铜冷喷涂涂层沉积特性、显微组织以及摩擦磨损性能的影响,并检测了自敏发光复合涂层的宏观指示效应。结果表明:溶胶-凝胶法能够制备具有核-壳结构SiO_2-SrAl_2O_4包覆粉体,形成的SiO_2壳层结构较好地改善了粉体表面形貌,使得包覆粉体表面较为平整圆润,硬度增大;SiO_2包覆SrAl_2O_4掺杂高铝青铜涂层表面平整,具有最优的摩擦磨损性能,发光指示效应较明显。     

有色金属涂层的CBN砂轮陶瓷结合剂研究

本文对不同Al_2O_3和B_2O_3含量的CBN砂轮陶瓷结合剂进行了研究。结果表明引入含B_2O_3玻璃相可使在有活性的液体中对不溶颗粒局部进行溶解,提高烧结体的抗折强度;采用微粉原料烧结后,增加颗粒表面积,提高了局部溶解速度,使玻璃相中有更多的Al(+3)和B~(+3)组成的四面体,提高抗折强度;引入含Ti涂层的CBN颗粒,可改善CBN表面与含B_2O_3玻璃相之间的润湿性,提高对CBN磨粒的把持力。     

钛合金激光熔覆NiCr/Cr3C2-20%WS2涂层的耐磨性

为提高Ti6Al4V钛合金的耐磨性能,以NiCr/Cr3C2-20%WS2复合粉末为原料,采用激光熔覆技术在钛合金表面原位合成自润滑耐磨复合涂层,系统地分析了涂层的物相、显微组织、硬度、摩擦学性能和对偶件的磨损形貌。结果表明：对比激光熔覆NiCr/Cr3C2涂层(其显微硬度为1167 HV0.5),添加20%WS2后复合涂层的硬度(1076 HV0.5)略有下降,但由于Ti2SC和CrS自润滑相的产生,涂层的耐磨减摩性能明显提高,同时Si3N4对磨球的磨损表面光滑,无明显塑性变形,显示出NiCr/Cr3C2-20%WS2复合涂层具有良好的自润滑耐磨性能。     

镁合金体育器械的表面喷涂与性能研究

采用氧乙炔火焰喷涂法在体育器械用AZ91合金表面制备了Al-(Al_2O_3+Al B_(12))复合涂层,研究了Al_2O_3+Al B_(12)复合粉体含量对涂层显微形貌、物相组成、硬度、耐磨性能和耐腐蚀性的影响。结果表明,不同含量Al_2O_3+Al B_(12)复合涂层的主要物相都为Al、Al_2O_3、Al B_(12)和Mg_(17)Al_(12)相;该涂层的显微硬度高于AZ91合金基材,且随着Al_2O_3+Al B_(12)含量的增加,该涂层的显微硬度逐渐提高;该涂层的耐磨性能都优于AZ91合金基材。Al+12%(Al_2O_3+Al B_(12))复合涂层具有最佳的耐磨性;基材和涂层的耐腐蚀性从低至高的顺序为:基材Al+4%(Al_2O_3+Al B_(12))Al+8%(Al_2O_3+Al B_(12))Al+12%(Al_2O_3+AlB_(12))。     

纳米Al_2O_3包覆ZrO_2/Y_2O_3热障涂层的制备及性能研究

将耐热合金钢基体进行活化处理后,以Ni Co Cr Al Y为粘接过渡层,采用等离子喷涂法和喷枪快速喷涂工艺相结合制备包覆复合粉体Al_2O_3-Zr O_2/Y_2O_3和未包覆粉体Zr O_2/Y_2O_3的2种不同厚度的热障涂层材料样品,通过涂层的结合强度试验、涂层微观结构和高温隔热试验比较相同厚度的2种陶瓷涂层的结合强度及隔热效果,并探讨涂层厚度与隔热效果的关系。结果表明:采用纳米Al_2O_3包覆Zr O_2/Y_2O_3粉体制备的热障涂层其结构和性能都优于未包覆粉体Zr O_2/Y_2O_3制备的热障涂层,且该热障涂层隔热性能随涂层厚度的增加而提高,温度越高性能优势越明显。     

反应等离子弧喷涂制备纳米结构FeAl_2O_4基复合涂层及其摩擦性能研究

通过反应等离子弧喷涂方法喷涂微米级Fe_2O_3和Al粉体制备FeAl_2O_4基纳米涂层,并利用XRD,SEM,TEM等方法对复合涂层的结构与形貌进行了测试分析。试验结果表明,复合涂层主要由FeAl_2O_4,Fe,Al_2O_3和少量Al Fe相构成,涂层组织为纳米结构,80~200 nm的FeAl_2O_4基体上分布大量的Fe,Al_2O_3颗粒。在涂层截面具有典型的等离子弧喷涂层状结构。通过室温以WC-Co涂层为对磨材料干摩擦试验以及磨损形貌和机理的分析,结果显示复合涂层具有优良的耐磨性且磨损方式为疲劳磨损。     

超音速火焰喷涂NiCoCrAlY/Al2O3-10%B4C涂层的制备及抗氧化性能研究

目的 提高金属/陶瓷体系高温固体润滑耐磨涂层的抗氧化性能。方法 采用离心喷雾造粒、高压氢还原镀镍和固相合金化技术,制备包覆型NiCoCrAlY/Al₂O₃-10%B₄C复合粉体,并采用超音速火焰喷涂技术在镍基高温合金上沉积复合涂层材料,通过SEM和XRD研究粉体和涂层的显微结构和物相组成,通过马弗炉研究涂层在高温下的氧化性能。结果 Al₂O₃-B4C颗粒表面均匀包覆着一层厚度为2～3μm的NiCoCrAlY合金。超音速火焰喷涂NiCoCrAlY/Al₂O₃-10%B₄C复合涂层结构致密,孔隙率仅为0.45%±0.05%,涂层与基体结合良好。涂层和粉体的主晶相均为Ni的固溶体、α-Al₂O₃相和B4C相,涂层衍射峰强度比粉体有所降低。在850℃氧化96 h后,涂层表面生成了一层连续的灰色物质,其厚度为1～3μm,经EDX分析,其主要元素组成为O、Ni、Al和Cr,说明主要...     

包覆结构CeO_2/SiO_2复合磨料的合成及其应用

以正硅酸乙酯水解所得的SiO_2微球为内核,采用均匀沉淀法制备具有草莓状包覆结构的CeO_2/SiO_2复合粉体.利用X射线衍射仪、透射电子显微镜、X射线光电子能谱仪(XPS)、动态光散射仪和Zeta电位测定仪等手段,对所制备样品的物相结构、组成、形貌和粒径大小进行表征.将所制备的包覆结构CeO_2/SiO_2复合粉体用于硅晶片热氧化层的化学机械抛光,用原子力显微镜(AFM)观察抛光表面的微观形貌,测量表面粗糙度,并测量材料去除率.结果表明:所制备的CeO_2/SiO_2复合颗粒呈规则球形,平均粒径为150~200 nm,CeO_2纳米颗粒在SiO_2内核表面包覆均匀.CeO_2颗粒的包覆显著地改变复合颗粒表面的电动力学行为,CeO_2/SiO_2复合颗粒的等电点为6.2,且明显地偏向纯CeO_2;CeO_2外壳与SiO_2内核之间形成Si-O-Ce键,两者产生化学键结合;抛光后的硅热氧化层表面在2 μm×2 μm范围内粗糙度为0.281 nm,材料去除率达到454. 6 nm/min.     

纳米TiO_2含量对等离子喷涂Al_2O_3/TiO_2涂层耐磨性的影响

采用大气等离子喷涂设备在H13热作模具钢表面制备了不同纳米TiO_2含量的Al_2O_3/TiO_2陶瓷复合涂层,并应用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、摩擦磨损试验机等研究了陶瓷复合涂层的微观形貌、物相组成、显微硬度及摩擦磨损性能。结果表明,不同纳米TiO_2含量的Al_2O_3/TiO_2陶瓷涂层均为层片结构,存在一定的孔隙和裂纹,纳米TiO_2添加可以改善涂层表面质量。XRD图谱显示陶瓷涂层主要由α-Al_2O_3、γ-Al_2O_3和Rutile-TiO_2相组成,Al_2O_3再结晶过程中部分α-Al_2O_3转变为γ-Al_2O_3,且再结晶过程发生晶粒细化。涂层显微硬度平均值为1153 HV0.2。纳米TiO_2添加可以降低涂层摩擦因数,但其含量对涂层耐磨性影响不明显。     

TC4钛合金表面Al_2O_3-TiO_2涂层的制备及其性能

利用等离子喷涂在TC4钛合金基体上制备了Al_2O_3-Ti O_2涂层。并进行了涂层表面形貌分析、XRD分析、涂层显微硬度测试及热震性试验等。结果表明:等离子喷涂制备的Al_2O_3/Ti O_2涂层呈层状分布,存在有全熔相区和未熔粉末颗粒及一定数量的孔隙;随喷涂电压的增加,涂层中未熔粉末颗粒减少,涂层表面平均硬度升高。在喷涂电压72 V,电流500 A时制备的Al_2O_3/Ti O_2涂层平均硬度达978.2 HV 0.3,耐磨性较基体显著提高。涂层与过渡层、过渡层与基体的机械结合是其热震性能较低的主要原因之一。     

MoS2/MAO耐磨减摩复合涂层的制备和摩擦学行为研究

目的 采用两步法在铝合金表面制备MoS2/MAO耐磨减摩复合涂层,并考察其摩擦磨损行为特点。方法 通过微弧氧化(MAO)技术和原位水热法在7075铝合金表面构筑MoS2/MAO耐磨减摩复合涂层,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和Raman光谱对膜层的微观形貌和组成进行表征。利用摩擦试验机测试试样的摩擦性能,并通过三维轮廓仪分析磨痕形貌。结果 MAO膜层主要由Al2O3构成,含有少量SiO2,表面为典型的多孔结构,存在大量微孔,粗糙度较大。MoS2/MAO耐磨减摩复合涂层中的MoS2颗粒较均匀地填充在MAO微孔中,并覆盖在凹陷内,使得表面平整光滑而致密。摩擦测试结果表明,MAO涂层能够提高基体的承载能力,但其摩擦因数较大,波动较大。MoS2膜层为MAO提供了良好的润滑改性作用,使其摩擦因数减小。结论 MoS2/MAO耐磨减摩复合涂层能够显著提高基体的摩擦磨损性能。在低载荷下,MAO硬质涂层起着很好的承载作用,MoS2颗粒层起着润滑减磨作用,使摩擦因数始终较低且平稳;在高载荷下,MAO层表面的微凸体在应力作用下破碎,硬质磨粒和MoS2颗粒分布在磨损面,部分被挤出磨痕区,导致摩擦因数不断增大。