Al2O3-TiO2复相陶瓷涂层在动态LBE中的耐腐蚀行为

目的分析研究Al_2O_3-TiO_2复相陶瓷涂层在高温流动铅铋合金中的耐腐蚀行为。方法以纯Ti粉末、Fe Al粉末、CrFe粉末为原料制得复合粉末,在CLAM钢基材表面上采用热喷涂-激光原位合成复合工艺制备了Al_2O_3-TiO_2复相陶瓷涂层。试样在500℃,流速为0.3 m/s的液态铅铋合金中进行了时长1000 h的动态腐蚀实验,分别采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等分析测试手段对涂层试样在动态LBE中的耐腐蚀行为进行了研究表征。结果在CLAM钢基材表面制备的Al_2O_3-TiO_2复相陶瓷涂层表面形貌整体较腐蚀前仍保持完好,涂层物相成分保持稳定,截面分析显示铅铋合金在腐蚀过程在涂层中未见渗透;而没有涂层保护的CLAM钢基材在腐蚀后表面发生明显的氧化腐蚀现象,生成结构疏松的Fe3O4氧化层,铅铋合金在氧化层中有扩散分布。结论通过火焰热喷涂-激光原位合成复合工艺在CLAM钢表面制备得到的Al_2O_3-TiO_2复相陶瓷涂层在高温流动的铅铋合金腐蚀条件下组织结构稳定,具有良好的适用性,能有效地阻止高温流动铅铋合金对CLAM钢基体材料的腐蚀。     

MgO对Al/Si/C合成Al_4SiC_4的影响

以金属Al粉、Si粉和石墨为原料,通过引入一定量的Mg O外加剂在高温下合成了Al_4SiC_4材料,并通过X射线衍射(XRD)及扫描电子显微镜(SEM)研究分析了外加Mg O对高温合成Al_4SiC_4材料的影响。结果表明:在Mg O加入量相同的条件下,烧成温度为1700℃时,Al_4SiC_4的生成量较1600℃有所增加。当烧成温度为1700℃时,未加入MgO的试样中Al_4O_4C的相对衍射峰强度明显降低,而加入MgO的试样中Al_4O_4C的含量明显增加,Al_4SiC_4的生成量降低。     

镁合金静电喷雾喷嘴表面镀层组织与性能研究

通过在镁基喷嘴表面制备锡酸盐转化膜和化学镀层,对比分析了镁基材、转化膜和镀层的显微形貌、物相组成、腐蚀形貌和电化学性能。结果表明,锡酸盐转化前的试样表面物相由α-Mg和Mg_(17)Al_(12)组成,锡酸盐转化后表面膜层由α-Mg、Mg_(17)Al_(12)和Mg Sn O_3·3H_2O组成;化学镀层的表面腐蚀形貌相对锡酸盐转化膜更轻,而采用45 g/L Ni SO_4·6H_2O和60 g/L Na H_2PO_2的镀层没有发生明显腐蚀。     

添加氧化铝纤维对铸造空心涡轮叶片用陶瓷模具的作用

为满足空心涡轮机叶片铸造过程中对Al_2O_3基陶瓷模具强度要求,在注凝成形使用的浆料中添加Al_2O_3纤维。通过扫描电镜和X-ray微米图像系统观察了Al_2O_3陶瓷基体的纤维微观形貌和断裂形貌,以及陶瓷模具的内部结构,并测量了不同温度时的弯曲强度。结果表明:添加Al_2O_3纤维可以显著提高陶瓷模具在1 250℃预先烧结后的室温弯曲强度。中温(400~600℃)弯曲强度大约在0.5~2.0 MPa。在1 300℃,高温弯曲强度随Al_2O_3纤维含量增加逐渐降低。1 250℃预先烧结后随着Al_2O_3含量增加,试样逐渐从膨胀变为收缩但试样的收缩接近于0。1 550℃最终烧结后试样的收缩约为1.49%~3.15%。在Al_2O_3基陶瓷模具中添加Al_2O_3纤维后弯曲性能和收缩情况得到显著改善,能够用于精密真空涡轮机铸造生产。     

新型化学反应法制备SiC/Al2O3复相陶瓷涂层

陶瓷涂层材料以其高硬度、耐腐蚀、耐高温、抗氧化等一系列优点,在航空航天、武器装备、核工业、石油化工等领域具有广阔的应用前景.SiC/Al_2O_3复相陶瓷在常温和高温下都具有较好耐磨性和化学稳定性,是一种极具工程应用前景的复合陶瓷材料.本研究采用优质陶瓷先驱体聚合物PCS,添加惰性填料SiC纳米颗粒和活性填料金属Al粉共同作用,克服了先驱体法制备陶瓷材料中存在较大体积收缩的缺点,在金属基体上制备了单层厚度可达50 μm的致密SiC/Al_2O_3复相陶瓷涂层,复相陶瓷涂层中的SiC来自于先驱体PCS热解转化的SiC和添加的纳米SiC颗粒;其中的Al_2O_3来自于金属Al粉的氧化.该化学反应方法在金属基体上成功地制备出连续、致密的SiC/Al_2O_3复相陶瓷涂层,既简单又方便,表现出极大的应用潜力.     

Al_2O_3涂层对高温合金K38G热腐蚀的影响

用直流反应溅射方法在镍基高温合金K38G上制备了Al_2O_3涂层,研究了涂覆(Na、K)_2SO_4的试样在1123K空气中的热腐蚀行为。实验表明,Al_2O_3涂层具有良好的粘附性,能降低K38G合金的腐蚀速率并减小腐蚀深度。本文还讨论了Al_2O_3涂层对K38G热腐蚀影响的机制。     

大气等离子喷涂热障涂层CMAS防护层成分及厚度优化

目的优化热障涂层(TBCs)CMAS(CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2)阻抗层的成分和厚度,使其能有效阻抗CMAS沉积物的腐蚀,并同时与热障涂层有较高的结合力。方法首先利用多孔无压烧结陶瓷块体研究了不同含量Al_2O_3和8YSZ(8wt.%氧化钇稳定氧化锆)均匀混合后在高温(1250℃)条件下对CMAS沉积物的防护作用。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)以及X射线衍射(XRD)仪,分析研究了CMAS腐蚀层的显微结构、腐蚀深度及反应产物。其次,基于最优成分,利用大气等离子喷涂(APS)制备了具有8YSZ/Al_2O_3陶瓷层的热障涂层。对CMAS腐蚀厚度进行分析测量,提出CMAS阻抗层的厚度。结果 Al_2O_3的添加可以有效地阻碍CMAS的渗入,并且Al_2O_3含量越多,防护效果越好。但是CMAS的渗入深度和氧化铝的添加量呈非线性关系。结合TBC陶瓷层的热学性能和力学性能的要求,本实验中最佳的TBCs复合陶瓷层组分为70wt%8YSZ+30wt%Al_2O_3。基于实验结果,提出YSZ/Al_2O_3复合陶瓷层(50μm)-YSZ陶瓷层(150μm)的双层TBC陶瓷层结构,并综合计算出复合陶瓷层的热膨胀系数为9.93×10-6℃-1以及双层TBC陶瓷层的热导率为2.4 W/(m·K)。最后对Al_2O_3减缓CMAS腐蚀的机理进行了量化分析。结论 YSZ/Al_2O_3复合阻抗层的最优成分为70wt%8YSZ+30wt%Al_2O_3,厚度为50μm,能有效阻碍高温下CMAS腐蚀。     

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%。     

γ-TiAl合金表面Al_2O_3/Al复合涂层的抗高温熔盐腐蚀性能（英文）

采用磁控溅射技术于γ-TiAl合金表面制备Al_2O_3/Al复合涂层。在850℃下、100%(质量分数)Na_2SO_4熔盐中观测Al_2O_3/Al复合涂层的高温腐蚀行为。结果表明,Al_2O_3/Al复合涂层具备由Al_2O_3表层、富Al中间层以及互扩散层组成的梯度结构,因而有效地提高了基体γ-TiAl合金的抗高温腐蚀性能。在腐蚀实验后,涂层试样表面相结构为Al_2O_3、TiO_2和TiAl_3。致密的Al_2O_3/Al复合涂层有效地抑制了O~(2-)、S~(2-)和Na~+对基体γ-TiAl合金的侵蚀。并且,Al_2O_3/Al复合涂层的梯度结构亦使其表现出了优异的抗开裂和抗剥落性能。     

Ti6Al4V钛合金表面Al_2O_3颗粒改性微弧氧化涂层制备及性能（英文）

通过在磷酸盐电解液中加入Al_2O_3陶瓷颗粒,使得在Ti6Al4V钛合金表面的微弧氧化涂层结构和性能得到改性。涂层的结构和性能通过扫描电镜和XRD进行表征和测试,涂层的抗高温氧化性能和热震性能通过高温热循环氧化试验和热震试验进行测试。结果表明,通过在电解液中添加Al_2O_3陶瓷颗粒,涂层由Al_2TiO_5和TiO_2组成,涂层更为致密,表现出更为优异的抗高温氧化和热震性能。电解液中游动的Al_2O_3陶瓷颗粒在微弧氧化过程中被吸入到样品表面并进入涂层,涂层的结构和性能得到改性。     

Al_2O_3纤维含量对硅基陶芯性能的影响及增强机制

为提高硅基陶瓷型芯性能,将不同含量的Al_2O_3纤维添加至型芯浆料中,采用热压注法造芯,研究不同Al_2O_3纤维添加量下型芯抗弯强度及气孔率的变化,并观察试样断面微观形貌。结果表明,添加Al_2O_3纤维对陶瓷型芯抗弯强度和气孔率影响显著,纤维含量为1%,型芯抗弯强度达到最大值,为20.48MPa;纤维含量为0.75%,型芯气孔率达到最大值为36.16%;纤维添加量超过1%,纤维分散性较差,纤维桥联作用发挥不明显,增强效果削弱。Al_2O_3纤维增强陶瓷型芯包括两种机制:桥联增强和拔出增强。     

GH4033和GH4169合金在520℃熔融NaCl-52 mass% MgCl_2中的腐蚀机理

选用两种常见的Ni基高温合金GH4033和GH4169,通过520℃熔融Na Cl-52 mass% MgCl_2完全浸没试样腐蚀实验,测量了160 h内试样在高温熔盐中的腐蚀行为。借助SEM、XRD等方法对腐蚀20 h和160 h试样的表面、横截面形貌及成分进行了表征。结果表明,两种试样的腐蚀动力学曲线均满足分段线性规律。腐蚀20 h后,两种试样表面均疏松多孔,且GH4169出现富含Mg和O的壳层结构。横截面形貌及成分分析表明GH4033和GH4169横截面上腐蚀层深度约为30μm和50μm。两种试样的腐蚀机理分别为Cr、Ni的流失和Fe、Cr的流失。     

SiC含量对ZrB_2-SiC-Zr_2Al_4C_5复相陶瓷性能的影响

采用放电等离子体烧结(SPS)技术制备不同Si C含量的ZrB_2/Si C/Zr_2Al_4C_5复相陶瓷,并对其烧结特性、显微结构、力学性能和抗氧化性能进行了研究。结果表明:掺入Si C化合物促进了复相陶瓷的致密化过程,抑制了ZrB_2晶粒长大;当Si C掺入量为20 vol%时,ZrB_2/Si C/Zr_2Al_4C_5陶瓷的断裂韧性值为4.81 MPa×m~(1/2)。掺入Si C化合物后,复相陶瓷的抗氧化性能得到明显改善,当Si C化合物的含量为20 vol%时,其抗氧化性能最佳,分析其机理发现当掺入Si C化合物后,复相陶瓷高温氧化后在其表面生成了致密稳定的Al_2O_3、B_2O_3-Al_2O_3、Si O_2和Al-Si-O玻璃相等物质,从而阻止了氧原子进入到陶瓷基体中,提高了复相陶瓷的抗氧化性能。     

添加CaO对Al_2O_3陶瓷的物相、显微形貌和性能的影响

研究了CaO不同添加量(0%,1%,2%,3%,4%,5%,质量分数,下同)对Al_2O_3陶瓷的物相、显微形貌和机械性能的影响。研究结果表明:CaO加入后与Al_2O_3反应生成了CaAl_(12)O_(19)(CA6),并且随着CaO添加量的增加,CA6的物相逐渐增多,Al2O3陶瓷试样的体积密度和硬度逐渐减小。抗折强度和断裂韧性则呈现先增加后减小的趋势,当添加量为2%时,抗折强度和断裂韧性均达到最大值,分别为297 MPa和4.65 MPa·m~(1/2)。     

稀土Ce对钎具钢中夹杂物的改质机理研究

通过向钎具钢中加入稀土Ce元素,研究了Ce对钎具钢中镁铝尖晶石和硫化物的改质过程和改质机理。结合SEM和EDS对钢中夹杂物的形貌、组成、数量和尺寸进行分析,采用Thermo-Calc和Factsage 6.3热力学软件对Ce改质尖晶石和硫化物的改质机理以及钢中合适Ce的质量分数进行理论计算。结果表明,稀土Ce对Al_2O_3、Mg Al_2O_4和(Ca,Mn)S都具有很好的改质效果。无Ce添加时,钎具钢中夹杂物以Mg Al_2O_4和(Ca,Mn)S为主;当钎具钢中的稀土含量为0.0078%时,Mg Al_2O_4被改质为Ce-O,(Ca,Mn)S被改质为Ce-S,同时还存在一定量的Ce-O和Mg O共生相,钢中夹杂物的尺寸减小。热力学计算结果表明,钢中不同的Ce含量对应不同的稀土夹杂物(Ce Al O_3、Ce-O)类型。稀土Ce对Mg Al_2O_4的改质顺序为:Mg Al_2O_4→Ce Al O_3+Mg O→Ce_2O_3+Mg O→Ce_2O_3,Factsage 6.3的理论计算结果与实验观察基本吻合。     

制备COAl2O4/ZrO2复相陶瓷及微观结构

采用化学沉淀的方法,在氧化锆粉体表面包覆了10～20 nm厚的铝和钴的氢氧化物,高温烧结后制备了CoAl2O4/ZrO2复相陶瓷.由于高温下COO的挥发,少量过剩的Al2O3扩散进入CoAl2o4晶格而导致其晶格常数变小.XRD相分析发现CoO和Alzo3的引入对基体氧化锆的四方相含量没有显著影响.研究结果表明,化学沉淀包覆的方法有利于反应物的均匀混合,缩短传质距离而促进固相反应,并在一定程度上保证复相陶瓷结构的均匀性.     

Al_2O_3微粉添加量对镁合金微弧氧化膜特性影响

为了研究添加Al_2O_3微粉对AZ31A镁合金微弧氧化膜特性影响,在不同浓度Al_2O_3微粉氧化液中对其进行了微弧氧化处理。利用扫描电镜(SEM)观察了微弧氧化膜形貌,能谱仪(EDS)分析了膜层表面Ca、Mg、O、Al元素分布,X射线衍射仪(XRD)分析了相组成,测定了膜厚、硬度和氧化液中Al_2O_3表面电荷,讨论了改性机理。结果表明,加入Al_2O_3微粉后,氧化电压随Al_2O_3添加量增加先增加后降低;氧化膜表面孔洞数量和尺寸减小,膜层表面Ca元素分布逐渐减少,成膜效率降低,膜层致密度和表面疏松层硬度提高,氧化膜主要由MgO和MgO_4等相组成。     

镁合金等离子喷涂Al/Al_2O_3涂层的耐腐蚀性能

采用等离子喷涂技术在AZ31镁合金表面制备Al/Al_2O_3复合涂层,测试了镁合金及表面喷涂有Al/Al_2O_3复合涂层的镁合金试样的极化曲线,研究了没有涂层、经封孔处理和未经封孔处理的喷涂有复合涂层的镁合金三种试样在浸泡腐蚀和5%NaCl盐雾腐蚀情况下的耐腐蚀性能及其腐蚀行为.结果表明,经封孔处理的Al/Al_2O_3复合涂层镁合金试样在上述腐蚀条件下的耐腐蚀性均优于镁合金和涂层未封孔处理的试样,在浸泡试验中未封孔处理的涂层试样比镁合金腐蚀更加严重,在盐雾试验中却优于镁合金.     

GCr15轴承钢Ca-Mg-Al-O系夹杂物生成热力学研究

基于FactSage热力学软件模拟了1 560℃时GCr15轴承钢钢液中[Ca]、[Al]、[Mg]、[O]元素含量变化对夹杂物生成及转化的影响。结果表明:[Ca]含量增加,高熔点钙铝酸盐夹杂向CaO·Al_2O_3和CaS(s)方向转变。[Al]含量的增加,钢中夹杂物由a-Ca_2SiO_4向CaO·Al_2O_3、MgO·Al_2O_3方向转变。[Mg]含量增加,钢中夹杂物的由a-Ca_2SiO_4、CaO·Al_2O_3向MgO·Al_2O_3、MgO方向转变。[O]含量的增加,钢中夹杂物由CaS、MgO向CaO·Al_2O_3、MgO·Al_2O_3方向转变。     

Al2O3对等离子喷涂Cr2O3/TiO2/Al2O3/SiO2复合陶瓷涂层性能影响研究

目的研究Al_2O_3添加量对Cr_2O_3/TiO_2/Al_2O_3/SiO_2四元复合陶瓷涂层性能的影响。方法采用等离子喷涂技术在油气管道X80管线钢基体表面制备出具有不同Al_2O_3含量的四元复合陶瓷涂层。另外,为探究基体温度对涂层性能的影响,所有涂层均在等离子喷枪预热及室温的两种基体上制备。所制涂层的气孔率、硬度、结合力及电化学腐蚀性能分别采用煮沸称重法、维氏硬度计、划痕仪、电化学工作站进行检测,并用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)分析不同Al_2O_3含量涂层的物相组成和形貌特征,研究Al_2O_3含量对涂层各性能的影响。结果随着Al_2O_3含量的增加,Cr_2O_3/TiO_2/Al_2O_3/SiO_2四元复合陶瓷涂层的气孔率呈现先降低后增加的趋势,相对应的四元复合陶瓷涂层的结合力、维氏硬度则先增加后降低。当Al_2O_3质量分数为60%时,四元复合陶瓷涂层的性能最优,气孔率为3.6%,硬度为824.6HV,结合力为53.8N。电化学腐蚀测试表明,Al_2O_3能增强涂层的耐腐蚀性能,Al_2O_3质量分数为60%时,涂层自腐蚀电位最高,为-0.28 V。另外,在基体预热和不预热条件下,所制涂层性能随Al_2O_3含量的变化一致,但是基体预热比不预热更有利于涂层性能的提高。结论 Al_2O_3的添加不仅能够有效降低涂层Cr含量,还能显著提升四元复合陶瓷涂层的各项性能,特别是耐腐蚀性。此外,等离子喷涂前对基体进行预热,有利于涂层性能提高。