ZrO2纳米颗粒对Al-12.5%Si合金PEO陶瓷层性能的影响

采用外加ZrO₂纳米颗粒的电解液体系在Al-12.5%Si合金表面制备ZrO₂- Al₂O₃- SiO₂三相PEO陶瓷层。利用SEM和XRD对陶瓷层微观结构和物相进行分析,并对其隔热及热冲击性能进行测试。结果表明：ZrO₂纳米颗粒显著提高了膜层的致密度和结合性,并有效减弱了Si元素对PEO成膜的抑制作用,提高了成膜速率;三相PEO陶瓷层的主要物相为SiO₂及高温稳定相α-Al₂O₃和c-ZrO₂,其独特的微结构和成分致使ZrO₂纳米颗粒改性的陶瓷层具有良好的热防护性能和热冲击性能。     

钇盐对铝合金表面PEO复合ZrO_2-Y_2O_3涂层组织及耐高温性能的影响

采用改进的等离子体电解氧化(PEO)技术在锆盐体系和锆盐-钇盐体系电解液中制备ZAl Sil2Cu3Ni2合金表面ZrO_2-Y_2O_3陶瓷层和Y_2O_3-ZrO_2-Y_2O_3陶瓷层,研究电解液中稀土钇盐Y(NO_3)_3对PEO陶瓷层组织和耐高温性能的影响。通过SEM、XRD等分析方法对陶瓷层的组织结构及相组成进行了分析,并对陶瓷层的隔热性能及高温稳定性进行了测试。结果表明,与ZrO_2-Y_2O_3陶瓷层相比,Y_2O_3-ZrO_2-Y_2O_3陶瓷层表面由细小颗粒组成,涂层均匀、致密;锆钇盐体系陶瓷层形成了钇部分稳定锆的固溶体(Y_2O_3和Y_(0.15)Zr_(0.85)O_(1.93)□_(0.07)),并提高了反应温度;Y_2O_3-ZrO_2-Y_2O_3陶瓷层生长速度大于ZrO_2-Y_2O_3陶瓷层,其中向外生长厚度明显增大;另外,隔热性能得到提高。Y_2O_3-ZrO_2-Y_2O_3陶瓷层试样经400℃高温氧化处理,其氧化增重曲线呈对数规律,氧化增重量小,表明高温稳定性良好。     

Al-12.5％Si合金表面ZrO2溶胶改性PEO陶瓷层的形成机制

采用ZrO_2溶胶改性的等离子体电解氧化(PEO)技术在Al-12.5%Si合金表面制备Al_2O_3-ZrO_2陶瓷层,研究ZrO_2溶胶对PEO陶瓷层形成机制的影响。采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(FTIR)和激光粒度仪等研究了ZrO_2溶胶的微观组织结构、粒径及荷电性以及陶瓷层的微观形貌、成分及物相。结果表明:荷负电的ZrO_2溶胶粒径为50～60 nm,烧结后以四方相t-ZrO_2存在,含有少量m-ZrO_2。ZrO_2溶胶改性的PEO涂层较未改性的涂层均匀、致密,并且生长速率提高。由于ZrO_2溶胶吸附在基体表面形成凝胶层,凝胶层的高电阻使PEO初期更易产生火花放电,促进了Al_2O_3膜的形成。ZrO_2溶胶改性的PEO涂层由Al_2O_3、c-ZrO_2、t-ZrO_2和少量的SiO_2组成,而溶胶改性前SiO_2的含量较高。ZrO_2凝胶颗粒在等离子体放电产生的高温下进入放电通道,与电化学反应形成的Al_2O_3烧结形成Al_2O_3-ZrO_2复合陶瓷层。     

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。     

三元共晶成分Al_2O_3/YAG/ZrO_2粉体及陶瓷的制备与组织性能

采用醇水共沉淀法制备了三元共晶成分Al_2O_3/YAG/ZrO_2粉体,在600~1350℃温度范围煅烧后研究其物相转变过程。经1300℃煅烧后Al_2O_3/YAG/ZrO_2共晶成分粉体的物相由α-Al_2O_3、c-ZrO_2和YAG构成,且具有α-Al_2O_3相包裹c-ZrO_2相的特殊结构。将煅烧粉体在1550℃下热压烧结,制备具有内晶型结构的共晶成分Al_2O_3/YAG/ZrO_2复相陶瓷,其致密度、室温抗弯强度、断裂韧性和高温(1000℃)抗弯强度分别为98.8%、420 MPa、3.69 MPa·m~(1/2)和464 MPa,并对复相陶瓷组织结构的形成机理进行了探讨。     

Si含量对Al-xSi合金表面PEO陶瓷层形成过程及性能的影响

研究了Si含量对铸造Al-XSi合金表面PEO陶瓷层形成过程及隔热性能和硬度的影响。采用SEM、XRD和EDS对陶瓷层微观结构和物相进行了分析,并运用自制的隔热温差测量装置和维氏显微硬度仪对其隔热性能及硬度进行了测试。结果表明:在等离子体电解氧化初期,硅原子以及第二相Al_3Cu Ni都会阻碍微弧放电,抑制铝氧化膜的形成,降低膜层的致密性;随着基体中硅含量的升高,Al-XSi合金内初生硅、共晶硅含量增多,出现硅颗粒的堆积现象,等离子体放电越困难,涂层的生长速率降低,陶瓷层中α-Al_2O_3及Si O_2的含量随之升高,隔热温度也随之升高,硬度下降。     

Ti_3Al及其渗铝涂层的热腐蚀性能

采用电化学方法并结合各种物相分析技术研究了Ti_3Al金属间化合物在熔融(Na,K)_2SO_4-NaCl中的热腐蚀行为及渗铝涂层对其耐蚀性能的影响。结果表明,Ti_3Al耐热腐蚀性能较差。形成了外层为TiO_2,中间层为富铝的TiO_2-Al_2O_3复合层,内层为富铌的Nb_2O_5-TiO_2-Al_2O_3层的三层结构。渗铝涂层能在合金表面形成Al_2O_3氧化膜而明显改善Ti_3Al的耐蚀性能。     

纳米SiC对BN-ZrO_2-SiC复相陶瓷结构与力学性能的影响

以h-BN、ZrO_2、SiC粉体为原料,添加8%(质量分数,下同)的A_2O_3-Y_2O_3为烧结助剂,采用放电等离子烧结技术快速制备了h-BN-ZrO_2-SiC复相陶瓷,研究了纳米SiC颗粒添加量对h-BN-ZrO_2-SiC复相陶瓷的致密化、显微结构及力学性能的影响。结果表明:添加纳米SiC颗粒能有效促进h-BN-ZrO_2-SiC复相陶瓷的烧结和提高其致密度,复相陶瓷的力学性能随SiC添加量的增大而增大,特别是弹性模量的增加比较显著。在添加25%的纳米SiC时复相陶瓷的力学性能较好,此时复相陶瓷的断裂韧性、抗弯强度和弹性模量分别达到3.24 MPa·m~(1/2)、268.4 MPa和115 GPa。其原因主要是由于细小的SiC颗粒能较好填充复相陶瓷中的空隙,减少相间由于热失配产生的残余应力,增大裂纹扩展时断裂能的消耗,起到晶界钉扎和弥散强化作用,这均有利于复相陶瓷断裂韧性和抗弯强度的提高。     

Mn元素对铝合金门窗表面陶瓷层特性的影响

采用微弧氧化技术在不同Mn含量的铝合金门窗表面进行了改性处理,研究了基体合金元素Mn对表面陶瓷层膜厚、显微硬度、形貌和物相的影响,并分析了其作用机理。结果表明,随着微弧氧化时间的增加,含0.5%Mn和含1.5%Mn的铝合金试样的表面陶瓷层厚度和显微硬度都表现为逐渐增加的趋势,且在相同的微弧氧化时间内,含1.5%Mn的铝合金试样的表面陶瓷层厚度更大、显微硬度更低。Mn含量为0.5%的铝合金表面陶瓷层中有γ-Al_2O_3相和少量α-Al_2O_3相,而Mn含量为1.5%的铝合金表面陶瓷层中只有γ-Al_2O_3相。     

新型PEO/纳米结构ZrO_2镁合金涂层的抗菌活性及腐蚀行为（英文）

为了增强镁合金的耐腐蚀性和抗菌活性,先采用等离子体电解氧化(PEO)在镁合金上制备一层结合层,再用空气等离子喷涂(APS)制备纳米结构ZrO_2表面涂层。采用电化学试验研究涂层样品的腐蚀行为,采用琼脂扩散法对其进行大肠杆菌病原菌抑菌活性评价,并与无涂层样品进行对比。与PEO涂层和无涂层镁合金相比,PEO/纳米ZrO_2涂层样品的腐蚀电流密度最低,电荷传递阻力最高,相位角和阻抗模量最高。PEO结合涂层被纳米ZrO_2表面涂层完全密封,能够显著延缓侵蚀性离子向镁合金表面迁移,显著提高镁合金在模拟体液(SBF)中的耐蚀性。此外,PEO/纳米ZrO_2涂层的抗菌活性也高于PEO涂层和无涂层镁合金,这是由于ZrO_2纳米颗粒通过作用于细胞膜而降低了大肠杆菌的生长速率。     

304不锈钢基体表面高温陶瓷涂层的制备及性能研究

采用热化学反应喷涂法在304不锈钢基体表面制备了Al_2O_3非梯度陶瓷涂层(记为1~#涂层)和Ni Cr Al Y/Al_2O_3梯度陶瓷涂层(记为2~#涂层),使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对该涂层的微观形貌、物相变化进行表征;描述了涂层的高温氧化动力学曲线,对涂层的热震性能进行分析。结果表明,喷涂Al_2O_3陶瓷料浆能有效填补Ni Cr Al Y喷涂层产生的裂纹,涂层与金属基体之间呈冶金结合,α-Al_2O_3和金红石型Ti O_2是陶瓷涂层耐高温的主体晶相结构。2~#涂层表现出最佳的抗高温氧化性能和抗热震性能。     

原位γ-Al_2O_(3(P))/A356复合材料的制备及性能研究

基于SiO_2/A356反应体系,采用熔体直接反应法原位合成了不同体积分数的γ-Al_2O_3颗粒增强A356基复合材料。借助X射线衍射(XRD)、配有能谱仪(EDS)的扫描电镜(SEM)和金相显微镜(OM)对复合材料的物相和微观组织进行分析,并对其硬度进行测试。结果表明:反应生成了γ-Al_2O_3增强相,γ-Al_2O_3颗粒使得初生α相得到细化,并且颗粒含量越多组织越细;随着原位γ-Al_2O_3颗粒含量的增加,复合材料的硬度提高,当γ-Al_2O_3含量为20vol%时,复合材料的硬度达到113 HV,比基体提高25.6%。     

等离子喷涂纳米ZrO_2陶瓷表面涂层的热震性能研究

对比研究了等离子喷涂Y_2O_3稳定的纳米与微米ZrO_2涂层的组织结构及性能。结果表明,两种涂层有不同的相结构;纳米ZrO_2涂层组织更加细密,铺展性更好,气孔率较低;两种涂层硬度相近;纳米ZrO_2涂层的热震性能明显高于微米ZrO_2涂层。     

微弧氧化非连续成膜对膜层结构及性能的影响

在含有Na_2SiO_3和KOH的电解液中以恒定电压氧化方式对工业纯铝进行微弧氧化处理,研究电压对非连续微弧氧化成膜特性的影响.采用XRD及SEM对微弧氧化膜的相组成及表面形貌进行分析.结果表明:非连续微弧氧化的电流在工作间隔处出现一定程度的降低;非连续工作模式的膜层生长速率与连续模式基本相同,并且都随工作电压的增加而增加;不同成膜模式所生长的微弧氧化膜均由较多的γ-Al_2O_3和少量的α-Al_2O_3相组成;非连续成膜方式对微弧氧化陶瓷膜的形貌影响不大,且未造成氧化膜分层现象;不同成膜模式下所形成的微弧氧化陶瓷层的耐磨性能和耐腐蚀性能随工作电压变化具有相同的变化规律,均随电压的增加而增大;非连续成膜提高了微弧氧化控制的灵活性.     

氟锆酸钾添加浓度对铝基PEO涂层热物理性能的影响

为了研究氟锆酸钾(K_2ZrF_6)添加对铝基PEO涂层热物理性能的影响。在硅酸盐-氢氧化钠电解液体系下,通过掺杂不同浓度的氟锆酸钾(0,0.5,1.5和3 g/L),使用等离子体电解氧化技术(PEO)在纯铝基体表面制备得到了氧化铝-氧化锆复合陶瓷涂层。采用DSC以及LFA对涂层的热物理性能(比热容、热导率)进行了表征,并通过SEM、XRD、EDS等测试手段分析不同添加浓度下铝基PEO陶瓷涂层的显微形貌以及相结构组成,对其变化趋势及对热物理性能的影响机理进行讨论与分析。结果表明:氟锆酸钾掺杂后,涂层相结构主要由α-Al_2O_3、γ-Al_2O_3、莫来石与t-ZrO_2组成;随着添加浓度的增加,陶瓷涂层的生长速率不断提高、内部的微孔数量增多、氧化锆含量持续上升,涂层密度先下降后增加,涂层表面出现局部放电现象;锆元素掺杂后涂层比热容呈现出波动下降趋势,热导率数值显著降低,当氟锆酸钾添加浓度为1 g/L时,涂层的热导率最低,为0.148 W/(m·K),较添加前降低了72.5%。对于纯铝基体,在硅酸盐体系电解液引入氟锆酸钾成分可以有效降低涂层的热导率,提高涂层的隔热性能。     

SiO_2对SHS复合钢板组织及性能的影响

针对Al-Fe_2O_3铝热体系,采用SiO_2和ZrO_2作为添加剂,利用自蔓延高温合成技术制备了SHS复合钢板,研究了钢中添加10%的ZrO_2和2%、4%、6%、8%的SiO_2对复合钢板组织及性能的影响。SEM观察发现复合层表面晶粒排布致密,结合能谱分析可知,陶瓷层中含有Fe单质;XRD分析表明,陶瓷层的主要组成相有α-Al2O3、FeAl_2O_4、Al_2SiO_5和ZrO_2等;添加2%的SiO_2和10%的ZrO_2的复合钢板陶瓷层孔隙率和界面剪切强度分别达到10.3%和10.2 MPa,比未添加时的试样分别降低和提高了23.7%和36%。     

ZrO_2纳米晶涂层修饰改性的陶瓷微滤膜性能

对α-Al_2O_3陶瓷膜进行四方相的ZrO_2纳米涂层修饰.陶瓷膜分别经5,8.5,12 nm 3种不同尺寸的四方相ZrO_2纳米晶涂层修饰改性后,ZrO_2纳米晶的尺寸越小,Zeta电位的绝对值也就越大,等压下的水通量也就越大.经修饰改性后的陶瓷微滤膜在平均孔径相对于支撑体缩小约10倍后,在相同压差下其水通量明显大于支撑体的水通量.过膜后水的渗透压呈略微上升的趋势及电导率产生突跃性的增加.在陶瓷膜表面羟基的亲水性和荷电特征等因素的作用下,过膜后较大的水分子团簇(结构)断裂为较小的团簇.     

热化学反应法制备Al2O3-13％TiO2陶瓷涂层及其性能研究

目的研究Al_2O_3-13%TiO_2陶瓷涂层对金属基体的热防护性能。方法以钠、钾混合硅酸盐溶液为粘结剂,添加Al_2O_3、TiO_2、MgO、SiO_2等陶瓷骨料,采用热化学反应法在304不锈钢基体表面制备了Al_2O_3-13%TiO_2陶瓷涂层(记为AT13)。使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对涂层的微观形貌、物相变化进行表征。在AT13涂层的基础上,预先喷涂金属Ni/Al过渡层,制备了AT13梯度涂层(记为AT13grade),综合比较分析了两种涂层在不同温度下固化后的结合强度,描述了涂层的高温氧化动力学曲线,对涂层的热震性能及失效机理进行了分析。结果涂层在800℃烧结固化后,致密性较好,涂层与金属基体之间呈现冶金结合,TiO_2发生了从锐钛相到金红石相的转变,α-Al_2O_3和金红石型TiO_2是陶瓷涂层耐高温的主体晶相结构。经1200℃高温氧化后,梯度涂层和非梯度涂层的增重与空白试样相比分别减少了0.223 mg/cm2和0.155 mg/cm2。800℃热震试验时,梯度涂层和非梯度涂层的热震循环次数分别为17次和6次。结论在涂层与基体之间制备金属Ni/Al过渡层能增强涂层的结合强度,提高其抗氧化性能,缓解陶瓷材料与金属基体之间的热膨胀系数差异,提高涂层的抗热震性能。梯度结构的陶瓷涂层具有更好的热防护性能。     

ZrB_2-玻璃陶瓷复合材料的氧化行为分析

对ZrB_2-玻璃陶瓷复合材料氧化行为进行热力学分析,对氧化形成的氧化层进行物相分析和显微结构分析。结果表明:在1000～1400℃的反应温度范围内,ZrB_2氧化生成ZrO_2、B_2O_3玻璃相,氧化产物ZrO_2与SiO_2反应生成ZrSiO_4,当温度低于1177℃(1450 K)时,氧化层主要包括ZrO_2、B_2O_3玻璃相、ZrSiO_4。当氧化温度超过1177℃(1450 K)时,B_2O_3玻璃相蒸发,此时SiO_2玻璃相具有良好的流动性,氧化层主要包括ZrO_2、SiO_2玻璃相、ZrSiO_4。氧化过程中的反应产物B_2O_3玻璃相、ZrSiO_4和流动性良好的SiO_2玻璃相,对氧气向基体的扩散均起到了良好的阻碍作用。     

ZL101A微弧氧化层腐蚀环境试验后的摩擦性能

对ZL101A进行微弧氧化层的制备,并对微弧氧化后的试样进行了腐蚀性环境试验检测。采用电子扫描电镜、物相分析仪、显微硬度计、高温摩擦磨损试验机等对腐蚀试验前后的材料进行了组织观察分析、硬度测量和摩擦磨损值测定。结果表明,微弧氧化层的组织由α-Al_2O_3、γ-Al_2O_3和少量Al组成,高硬度的陶瓷层表现出良好的耐磨性及较好的抗腐蚀性。