碳/碳生物活性玻璃涂层复合材料的组织结构研究

通过包埋－粉末涂刷高温烧结工艺，以碳化硅作为过渡层制备出C／C生物活性玻璃涂层复合材料。采用SEM、EDS、XRD考察了涂层的组织结构，结果表明所制涂层具有多孔结构，从基体到生物活性玻璃涂层，成分和结构呈连续变化，消除了生物玻璃与基体的性质差异，实现了在C／C复合材料表面进行生物活性改性。     

TA1表面制备Ni/Al涂层的反应扩渗及抗氧化行为

为了提高纯钛的高温抗氧化性能,采用电弧喷涂和等离子喷涂方法在纯钛表面制备Ni/Al涂层.对试件进行900 ℃×5 h热处理后,再进行900 ℃×40 h连续氧化实验,探索其高温抗氧化行为.结果表明,经过表面改性处理的Ni/Al涂层可以显著提高纯钛的高温抗氧化性.在热处理过程中Ni/Al涂层中的Al发生熔化扩散并与Ni和Ti形成以NiAl与TiAl₃相为主的扩散层.在氧化过程中Ni/Al涂层表面形成连续且致密的α-Al₂O₃,同时表面扩散层中的富铝相可为涂层表面提供充足的Al元素,进而对纯钛基体提供有效的高温抗氧化保护作用.     

等离子喷涂陶瓷复材的性能和应用及其发展

综述了等离子喷涂陶瓷涂层在克服金属零件失效方面所发挥的重要作用。把发生在材料表面的磨损按实际情况区分为典型的六大类,工件实施等离子喷涂陶瓷涂层后,具体的实验、生产中得来的数据表明等离子喷涂陶瓷涂层后材料表面抗磨损能力均显著提高。由于材料表面采用等离子喷涂抗腐蚀的陶瓷涂层覆盖在金属基体上,从而屏障了外界腐蚀性物质对金属基体的浸蚀,从而提高了材料的抗腐蚀能力。实验数据说明了通过对涂层进行封闭处理或激光重熔,可大大减少涂层中的气孔率,从而提高耐腐蚀性。探讨了适用于高温条件下的陶瓷涂层所应有的良好性能,并分析了三种典型应用于高温环境下的陶瓷涂层。最后,提出了等离子喷涂陶瓷涂层的发展方向及现行阶段所急需解决的问题。     

碳/碳复合材料防氧化涂层研究新进展

介绍了最近几年我们制备的几种高性能的碳／碳复合材料的氧化保护涂层的结构和高温氧化行为，表明采用包埋和渗透法制备的Si—MoSi2、SiC—MoSi2、Al2O3-莫来石-SiC—Al4SiC4以及Al2O3-莫来石-SiC涂层不仅具有很好的抗热震性能，而且能够将碳／碳复合材料的高温氧化保护温度提高到1973K;此外还介绍了一些涂层的失效机理。     

TA1表面制备Ni/Al涂层的反应扩渗及抗氧化行为

为了提高纯钛的高温抗氧化性能,采用电弧喷涂和等离子喷涂方法在纯钛表面制备Ni/Al涂层.对试件进行900℃×5 h热处理后,再进行900℃×40 h连续氧化实验,探索其高温抗氧化行为.结果表明,经过表面改性处理的Ni/Al涂层可以显著提高纯钛的高温抗氧化性.在热处理过程中Ni/Al涂层中的Al发生熔化扩散并与Ni和Ti形成以NiAl与TiAl₃相为主的扩散层.在氧化过程中Ni/Al涂层表面形成连续且致密的α-Al₂O₃,同时表面扩散层中的富铝相可为涂层表面提供充足的Al元素,进而对纯钛基体提供有效的高温抗氧化保护作用.     

C_f/SiC复合材料表面LaMgAl_(11)O_(19)/Er_2Si_2O_7涂层的制备和抗氧化性能研究

采用高温固相反应法合成Er_2Si_2O_7和LaMgAl_(11)O_(19)(LMA)粉末,用大气等离子喷涂(atmospheric plasma spraying,APS)方法在碳纤维增强的碳化硅复合材料(Cf/SiC)基体表面依次制备Si或Er_2Si_2O_7和LMA涂层,形成LMA/Er_2Si_2O_7和LMA/Er_2Si_2O_7/Si两种结构的抗氧化涂层,探索了LMA和Er_2Si_2O_7在高温下的化学相容性以及涂层在静态空气中对基体的抗氧化保护性能。研究结果表明,两种涂层对基体都有良好的抗氧化保护作用;Si涂层对基体表面的微孔起密封作用,降低了氧气的渗透率,因此LMA/Er_2Si_2O_7/Si涂层的性能比LMA/Er_2Si_2O_7更好;Er_2Si_2O_7和LMA在1 200℃以上开始发生轻微的化学反应而使涂层的稳定性降低,涂层的抗氧化性能也下降,1 400℃以上反应迅速,涂层的稳定性也迅速下降。APS技术制备的涂层,其结构均匀且与基体结合良好。随着温度的升高,循环热震10次后,涂层的裂纹逐渐增多,但均未出现脱落,显著提高了C_f/SiC复合材料的高温抗氧化性能。     

碳/碳复合材料致密化影响因素的研究进展

综述了致密化方法、碳纤维表面改性、基体碳前驱体、添加剂及碳纤维编织结构在C/C复合材料制备过程中对C/C复合材料致密化的影响.     

水热温度对碳/碳复合材料表面HAp/壳聚糖生物复合涂层的影响

以声化学法合成的纳米羟基磷灰石(HAp)为起始原料,以异丙醇作为分散介质,采用水热电泳沉积法在经壳聚糖(CS)溶液改性后的碳/碳复合材料(C/C)表面沉积HAp/CS生物复合涂层.重点研究水热温度对复合涂层晶相、形貌的影响及涂层的沉积动力学机理.采用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、傅立叶变换红外光谱分析仪(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)对所制备的涂层进行表征.结果表明:随着水热温度的升高,涂层表面由微晶疏松结合的多孔结构向紧密结合的多孔结构转变,涂层的内聚力增强;涂层的沉积速率随水热温度的升高而增加,涂层的沉积活化能为43.58 kJ/mol.     

激光重熔制备TA1表面Ni/Al复合抗高温氧化涂层

为了提高纯钛的高温抗氧化性能,采用电弧喷涂和等离子喷涂方法在纯钛表面制备Ni/Al复合涂层.利用激光重熔使得Ni层与Al层发生冶金反应,对试件进行800℃×40 h连续氧化.根据生成的金属间化合物特征研究纯钛的高温抗氧化行为.结果表明,经过表面改性处理后Ni/Al复合涂层可以显著提高纯钛的高温抗氧化性能.在激光重熔过程中Ni/Al复合涂层中的Al发生熔化扩散并与Ni形成以Ni₂Al₃相为主的扩散层.在氧化过程中Ni/Al复合涂层表面形成连续且致密的α-Al₂O₃氧化膜与大量NiAl相,表面扩散层中的富铝相可为表面提供充足的Al元素,进而对纯钛基体提供有效的高温抗氧化保护作用.     

生物医用碳/碳复合材料碳化硅涂层的研究

通过包埋法在医用碳／碳复合材料表面制备了碳化硅涂层，采用XRD、SEM、EDS等研究了碳化硅涂层形貌结构，并用MTT法对其进行细胞毒性评价，实验证实该工艺下碳化硅层表面疏松粗糙，具有多孔结构，硅成分成梯度变化，且细胞毒性评价表明该涂层无毒性，这些结果为后续进一步施加生物活性陶瓷涂层提供了实验依据。     

NiAl/Al复合涂层高温抗氧化性能与扩散机制

为了延长纯钛在高温环境下的工作寿命,采用电弧喷涂方法在纯钛表面制备了NiAl/Al复合涂层.在热处理炉中进行800℃×50 h连续氧化实验,根据NiAl层与纯Al层反应生成的金属间化合物性能,考察涂层的高温抗氧化行为和高温防护机制.结果表明,复合涂层在体系中具有足够的Al、Ni元素,可在涂层外表面形成以Al₂O₃为主的氧化物防护层,从而阻碍氧向内侵入.在高温氧化过程中NiAl/Al涂层中的Al发生熔化扩散,并与Ni和Ti形成以NiAl、Ni₂Al₃、NiAl₃及TiAl₃富Al相为主的扩散阻挡层.NiAl/Al复合涂层显著提高了纯钛的高温抗氧化能力.     

NiAl/Al复合涂层高温抗氧化性能与扩散机制

为了延长纯钛在高温环境下的工作寿命,采用电弧喷涂方法在纯钛表面制备了NiAl/Al复合涂层.在热处理炉中进行800 ℃×50 h连续氧化实验,根据NiAl层与纯Al层反应生成的金属间化合物性能,考察涂层的高温抗氧化行为和高温防护机制.结果表明,复合涂层在体系中具有足够的Al、Ni元素,可在涂层外表面形成以Al₂O₃为主的氧化物防护层,从而阻碍氧向内侵入.在高温氧化过程中NiAl/Al涂层中的Al发生熔化扩散,并与Ni和Ti形成以NiAl、Ni₂Al₃、NiAl₃及TiAl₃富Al相为主的扩散阻挡层.NiAl/Al复合涂层显著提高了纯钛的高温抗氧化能力.     

等离子喷涂NiCr/Cr_2C_3、Ni/C及其复合涂层的耐磨性能

为了加强车辆机械零件的表面防护,采用等离子喷涂工艺在304N不锈钢表面分别制备了NiCr/Cr_2C_3涂层、Ni/C涂层以及NiCr/Cr_2C_3和Ni/C复合涂层,观察了涂层组织形貌,测试了涂层硬度和耐磨性,分析了涂层的摩擦磨损机理.结果表明,3种涂层中NiCr/Cr_2C_3和Ni/C复合涂层的耐磨性能最好.金属粘结相NiCr可以起到足够的支撑作用,从而防止涂层剥离与黏着磨损的产生.Ni/C作为固体润滑剂,通过自润滑作用降低了涂层的整体摩擦系数.     

900℃加热后热喷涂FeCrAl/AlSi复合涂层组织变化

为开发一种经济可靠的高温防护涂层,采用电弧喷涂方法在低碳钢表面制备FeCrAl/AlSi复合涂层,并对复合涂层试件进行900℃温度下的2400h加热,以考察其高温氧化表现和微观组织变化.实验结果表明：复合涂层中抗氧化元素的相互配合很好地保护了基体金属.900℃加热3h,防护涂层表面以及内部的氧化物以Al2O3为主,涂层/基体界面两侧形成Cr元素的扩散带.经过2400h加热后,复合涂层外表面氧化物层增厚,涂层/基体界面原位生成铬的氧化物,界面基体金属一侧存在约200μm宽的Cr元素扩散带.     

SiC-SiO2涂层/三维碳/玻纤维编织体的制备及其抗氧化性能

为获得具有抗氧化性能的三维碳/玻纤维编织体,以三维碳/玻纤维编织体为预制体,通过原位浸渍法-惰性气氛热处理在纤维表面形成SiC-SiO2涂层.利用SEM、FTIR、XRD、氧化失重等对涂层试样的组成、形貌、抗氧化性能进行表征.结果表明:通过溶胶-凝胶法成功在三维碳/玻纤维编织体的纤维表面制备出SiC-SiO2涂层,当水...     

304N不锈钢表面电弧喷涂复合涂层高温氧化防护机制

为了延长奥氏体不锈钢部件在高温环境下的工作寿命,采用电弧喷涂方法在304N不锈钢表面制备45CT/Al复合涂层,对复合涂层试件进行1 100℃×350 h的连续氧化实验,考察其高温氧化行为,通过研究复合涂层的微观组织变化,探索其高温防护机制.实验结果表明,复合涂层以两种方式为304N不锈钢基体提供有效的高温氧化保护.一方面保证在涂层体系中具有足够的Al、Cr元素,在涂层外表面形成以Al2O3为主的氧化物防护层,阻止氧化介质的向内侵入;此外,在复合涂层下的基体金属中形成层状分布的AlN扩散阻挡层,延缓复合涂层体系中Al、Cr抗氧化元素的质量分数减少,使复合涂层保持持久的高温氧化防护能力.     

碳含量对反应等离子喷涂TiCN涂层的影响

以廉价Ti粉和碳黑为原始粉末,采用喷涂造粒制备Ti-C团聚复合喷涂材料,并通过反应等离子喷涂在氮气气氛下合成TiCN涂层.使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及显微硬度计对涂层进行表征,探讨了碳含量(14.3%,16.7%及20%)对TiCN涂层物相组成、显微结构及显微硬度的影响.结果表明:所制备的涂层均由Ti C0.2N0.8和少量钛的氧化物组成,随着碳含量的增加,钛的氧化物含量降低.涂层为典型层状结构,存在少量裂纹及孔洞,当碳含量为20%时,制备的涂层相对致密,缺陷最少.此外,涂层由细小等轴晶和柱状晶组成,当碳含量为20%时,制备的涂层平均显微硬度最高,为(1 589±98.7)Hv0.2,这是晶粒细化和显微结构致密的结果.     

高温碳化硅陶瓷涂层的制备和性能

采用涂刷法与氩弧焊熔覆技术相结合方法,在碳/碳复合材料表面制备碳化硅(SiC)涂层,用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)等技术对SiC涂层的微观结构和物相组成进行了表征。测试SiC陶瓷涂层的抗氧化性能和耐烧蚀性能。结果表明:在原料组分n(SiC)∶n(Si)=1∶0.5时,涂刷预涂层0.6~1mm,氩弧焊电流135A时,碳/碳复合材料表面形成SiC涂层。扫描电镜照片显示涂层与基体结合良好。在1600℃下SiC涂层氧化增重仅为0.8%;氧乙炔火焰烧蚀测试表明制备的SiC陶瓷涂层有良好的耐烧蚀性。     

交联剂在碳／碳复合材料沥青基体中的作用

本文从C/C复合合材料的基体入手，分析了交联剂在沥青中的交联机理，并以此为基础对中温煤沥青在催化剂作用下进行交联反应。结果表明，交联剂在C/C复合材料基体中的交联作用非常明显，不仅基体本身的残碳率及耐热程度有很大提高，而且，以它制成的C/C复合材料的抗压强度也有显著增加。     

Ni/Al2O3催化制备碳/碳复合材料研究

提出了催化化学气相渗透（CCVI）法制备碳／碳复合材料的新工艺，即在针刺碳布预制体中添加3．5％～4％Ni／Al2O3负载型金属催化剂，以丙烯作碳源气体，在750～900℃下，经过100h的沉积，碳／碳复合材料的密度达到1．68g／cm^3。该材料经高温处理后，氧化失重率低、氧化起始温度高。应用扫描电镜（SEM）、X射线衍射分析（XRD）和偏光显微镜（PLM）观察了基体碳的形貌，初步探讨了催化沉积碳和抗氧化机理。