化学气相沉积Ti(CN)/TiC/Al_2O_3多层涂层的结构和耐磨性能

采用化学气相沉积技术在42CrMo钢基体表面制备了Ti(CN)/TiC/Al2O3多层涂层,分析了多层涂层的断面形貌、元素分布和物相组成,并研究了多层涂层的显微硬度及其与基体的界面结合力、耐磨性能。结果表明:Ti(CN)/TiC/Al2O3多层涂层的结构较致密,主要由TiC0.2N0.8、TiC、α-Al2O3和Ti2O3组成,厚度约10μm,其显微硬度约2 654HV,涂层与基体间的界面结合力可达62N;与基体相比,多层涂层的平均摩擦因数约降低了23%,磨损量约减少了50%,其磨损机制为疲劳磨损和磨粒磨损。     

等离子喷涂Al_2O_3-TiO_2/MoS_2陶瓷减摩耐磨涂层的结构与性能研究

采用等离子喷涂技术在钛合金表面制备Al2O3-TiO2陶瓷涂层,并用MoS2均匀填充涂层表面空隙,在TE66微磨粒磨损试验机上对涂层的摩擦学性能进行系统研究,利用扫描电镜、光学显微镜对涂层的表面形貌、元素构成、膜层厚度和磨斑形貌进行分析,并采用显微维氏硬度计和划痕试验机对涂层的显微硬度和结合强度进行测试。结果表明:涂层与基体之间的结合强度良好,显微硬度高达HV1 457,磨损失重量仅为未涂层样品的1.29%,摩擦因数大幅度降低,存在轻微的疲劳磨损特征。     

铝合金表面纳米Al2O3-40%TiO2复相陶瓷涂层力学与摩擦学性能

为提高铝合金零部件的耐磨性能,运用等离子喷涂技术在7005铝合金表面制备纳米Al2O3-40%TiO2(NAT40)复相陶瓷涂层,分析该涂层的微观结构,测试其主要力学性能,研究其在干摩擦和3.5%NaCl溶液中的摩擦行为与机制。结果表明:NAT40涂层的显微硬度为638.6 HV0.5,断裂韧度为13.3 MPa.m1/2,与基体的临界结合力达到80.35 N,均高于微米Al2O3-40%TiO2(MAT40)涂层。干摩擦时,随着载荷从3 N增大至12 N,NAT40涂层的摩擦因数从0.20上升至0.32,其磨损失重也从1.3 mg增大到2.2 mg;轻载3 N时,涂层以微观切削磨损为主,而在重载12 N条件下,磨损表面闪温计算值达到541.65℃,导致涂层的强度和硬度下降,磨损机理变为多次塑变磨损、粘着磨损和氧化磨损。在3.5%NaCl溶液摩擦环境中,NAT40涂层在相同载荷条件下的摩擦因数较干摩擦时显著降低,但重载(12 N)时,其磨损失重却比干摩擦时增加22.7%;随着载荷的增加,涂层的磨损机理由疲劳磨损转变为应力腐蚀磨损。     

碳钢表面等离子喷涂陶瓷涂层的制备及表征

采用不同的喷涂功率,在Q235钢表面喷涂氧化铝涂层,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、金相照相机和显微硬度计表征不同功率下Al2O3陶瓷涂层的成分、表面和界面形貌、金相组织以及显微硬度.结果表明,等离子喷涂能在碳钢表面形成结构致密的Al2O3陶瓷涂层,其与基体的结合主要以冶金的机械结合为主,硬度较基体有明显提高.XRD分析表明,陶瓷涂层中主要的成分是稳定的γ-Al2O3相,存在少量的α-Al2O3,同时还有极少量的其他多晶相和非晶相.     

大气等离子喷涂Ni5Al/Al2O3-3％TiO2复合结构 涂层的显微组织与力学性能

采用大气等离子喷涂(APS)技术在6061铝合金基体表面预制Ni5Al合金黏结层,再在黏结层上喷涂Al_2O_3-3%TiO_2陶瓷层,研究了涂层的物相组成、微观形貌、显微硬度、结合强度、耐磨性能和耐腐蚀性能,分析了其拉伸断裂机理。结果表明:陶瓷层的物相主要由α-Al_2O_3、γ-Al_2O_3和锐钛矿型TiO_2组成;黏结层与基体以及黏结层与陶瓷层均形成了机械结合,但黏结层与基体的结合界面更致密;与基体相比,涂层的显微硬度更高、耐腐蚀性能和耐磨性能更优;涂层的结合强度低于黏结层的,其拉伸断裂位置多在黏结层和陶瓷层之间的界面处以及陶瓷层内部,界面处的拉伸断裂形式为混合断裂,黏结层上的为韧性断口,陶瓷层上的为脆性断口。     

以粉煤灰和Al-TiO_2-B_2O_3为原料制备玻璃/陶瓷复合涂层的组织及耐磨性能

以粉煤灰为主要原料,并添加质量分数为10%的Al-TiO2-B2O3,采用热化学反应法在Q235钢基体上制备了玻璃/陶瓷复合涂层(放热体系涂层),研究了该涂层的物相组成、截面形貌、抗热震性能、显微硬度以及耐磨性能;并制备了不添加Al-TiO2-B2O3的常规粉煤灰玻璃/陶瓷复合涂层作为对比涂层。结果表明:放热体系涂层中产生了NaB15、TiB2、Na2B4O7、Ca2Al2SiO7等新相,涂层界面结合良好,显微硬度最高可达到700HV0.1,在700℃室温的热震次数可达50次以上;其耐磨性能相对Q235钢和常规玻璃/陶瓷涂层的分别提高了9.67倍和0.63倍。     

优化TiN/MT-TiCN/Al2O3/TiN多层涂层摩擦磨损性能的研究

通过研究微喷砂处理和使用TiOCN、ZrCN替代TiN顶层对TiN/MT-TiCN/Al2O3/TiN多层涂层摩擦磨损性能的影响,进一步提高TiN/MT-TiCN/Al2O3/TiN涂层刀具的性能.采用化学气相沉积(CVD)在硬质合金基体上沉积TiN/MT-TiCN/Al2O3/TiN、TiN/MT-TiCN/Al2O3/TiOCN和TiN/MT-TiCN/Al2 O3/ZrCN多层涂层,并进行微喷砂处理.采用扫描电子显微镜(SEM)表征涂层的组织结构,采用显微硬度计、划痕测试仪和往复式多功能摩擦磨损实验机(UMT-3)分别对涂层的硬度、结合强度和摩擦磨损性能进行测试.结果 表明:微喷砂处理后,TiN/MT-TiCN/Al2O3/TiN多层涂层的顶层TiN被完全去除,摩擦系数增大,且涂层发生剥落、疲劳磨损严重,耐磨性下降.经微喷砂处理的TiN/MT-TiCN/Al2 O3/TiOCN涂层硬度最高,磨粒磨损程度最轻,且无明显剥落,耐磨性最好.经微喷砂处理的TiN/MT-TiCN/ Al2O3/ZrCN涂层摩擦系数最小,但硬度低,磨粒磨损严重,且涂层存在明显剥落,耐磨性较差.     

等离子喷涂Fe3Al-Al2O3陶瓷梯度涂层

用等离子喷涂方法制备了FeAl-Al2O3陶瓷梯度涂层，并对涂层的结合硬度、显微硬度及抗热震性进行了试验研究。结果表明，梯度涂层设计为成分的阶梯过滤，实现了成分和组织的连续梯度变化，没有明显的组织突变和宏观界面，梯度涂层的组织表现出宏观不均匀性和微观连续性的分布特征。其结合强度较高，涂层的显微硬度值在含75％Al2O3的区域达到最高值。基体与涂层的界面是基体-涂层体系中的薄弱环节。FeAl-Al2O3梯度涂层的800℃抗热震性优于Al2O3涂层。     

La2O3对AZ91D镁合金表面激光熔覆Al-Cu涂层的影响

试验采用Nd:YAG 激光器在AZ91D镁合金表面激光熔覆不同La2O3含量的Al-Cu涂层,借助扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计和滑动磨损试验机,分析稀土对熔覆层表面形貌、显微组织、物相结构、显微硬度和耐磨性能的影响。研究结果表明：稀土氧化物La2O3在Al-Cu涂层中能够细化晶粒,改善熔覆层的质量,并生成稀土化合物Mg17La2和LaAl3;当添加质量分数为1.2%的La2O3时,熔覆层组织均匀,晶粒细小,显微硬度最高;添加La2O3的熔覆层的平均摩擦因数比镁基体和未添加La2O3的熔覆层的平均摩擦因数小,说明稀土氧化物能够减小熔覆层的摩擦因数,提高涂层的耐磨性。     

铝合金表面添加La_2O_3激光熔覆Ni基WC金属陶瓷涂层研究

添加适量La2O3,采用自配的熔覆材料在ZL108表面激光熔覆制备了Ni基WC金属陶瓷复合涂层,对熔覆层进行了显微组织和能谱分析、显微硬度测量以及室温下的干滑动摩擦磨损试验。结果表明,在铝合金表面激光熔覆处理时添加适量La2O3获得的Ni基WC金属陶瓷增强涂层无裂纹,组织细小,致密,WC颗粒增强相与基体之间结合良好。室温下熔覆层的磨损主要为显微切削和粘着磨损,干摩擦磨损性能优良。     

Subsurface deformation of machined Al2O3 and Al2O3/5vol%SiC nanocomposite

Under machine grinding, material removal in monolithic Al₂O₃ is by intergranular fracture and grain pull-out. In comparison, under the same grinding conditions, an Al₂O₃/5%SiC nanocomposite undergoes significant surface grooving and intragranular fracture. The subsurface deformation mechanisms were investigated by cross-sectional transmission electron microscopy. For Al₂O₃, the residual deformation zone was localized very close to the surface in the first layer of grains, with dislocations occurring only within 1.5 µm of the top surface and a high density of basal twins penetrating to a depth of one single grain. Cracks were present along grain boundaries or basal twin interfaces. For Al₂O₃/SiC nanocomposites, the main residual plastic deformation is observed to be dislocations activated to a depth of about 10 µm (approx. 3–4 grains), with twinning rarely observed. Possible mechanisms by which the SiC particles influence the subsurface deformation and material removal modes are discussed.     

不同Al2O3含量ZrO2(3Y)/Al2O3纳米复合粉体的制备与表征

采用化学共沉淀法制备了Al2O3数量分数为0%～30%的ZrO2(3Y)/Al2O3纳米复合粉体,研究了Al2O3含量和煅烧温度对粉体相结构、晶粒尺寸和晶格畸变的影响.结果表明800℃×2 h煅烧的复合粉体只出现t-ZrO2相,不出现Al2O3的任何晶相;Al2O3的添加抑制了ZrO2(3Y)晶粒的增长和四方相向单斜相的结构相变,使相变温度显著提高,晶格畸变增大.     

基于 Fe2 O3 @ In2 O3 空心球的高灵敏度 异丙醇气体传感器

为了检测危害人类健康的异丙醇气体,本文制备了基于In_2O_3和Fe_2O_3负载In_2O_3(Fe_2O_3@In_2O_3)空心球的高灵敏度异丙醇气体传感器,通过表征手段对制备的In_2O_3和Fe_2O_3@In_2O_3样品的晶相,形貌和化学成分进行分析。实验测试结果表明,在200℃的最佳工作温度下,与纯的In_2O_3相比,Fe_2O_3@In_2O_3空心球气体传感器对异丙醇有更好的气敏特性。Fe_2O_3@In_2O_3空心球传感器对100×10~(-4)%异丙醇的响应值可达28.2 (为纯相In_2O_3的1.75倍),响应时间为1 s,恢复时间为2 s,且重复性和稳定性良好。Fe_2O_3与In_2O_3两种氧化物之间形成了n-n异质结,提高了传感器的初始电阻,从而优化了In_2O_3的气敏特性。本文所制备的Fe_2O_3@In_2O_3空心球传感器在检测异丙醇气体方面具有广泛的应用前景。     

水润滑下Al2O3 、Al2O3+13%TiO2等离子喷涂层的摩擦磨损特性

针对纯水液压元件摩擦副实际工况，研究了水润滑状态下Al2O3和Al2O3 13%TiO2等离子喷涂试环分别与整体烧结Al2O3块之间的摩擦磨损特性，考察了摩擦系数及试环磨损量随时间的变化，利用扫描电子显微镜（SEM）观察了磨痕的表面形貌，利用X射线能量色散谱仪分析了磨痕表面的元素组成。研究结果表明：水润滑条件下两种摩擦副的磨损机理主要是脆性断裂、微切削与腐蚀磨损；摩擦副Al2O3环/整体烧结Al2O3块的摩擦学性能优于Al2O3 13%TiO2/Al2O3块，它们更适合作为纯水液压元件的摩擦副材料。     

MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃的研究进展

MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃是微晶玻璃中的一个重要分支，具有介电性能优良、机械强度高、耐热冲击性能好等许多优良特性。文中综合评述了堇青石基微晶玻璃在制备方法改进、晶核剂选择、基础玻璃组成调整和应用领域的国内外研究发展状况，介绍了MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃的2种典型应用，即作为微波介质材料和计算机硬盘基板材料，并分析讨论了国内生产现状和存在的问题，指出了我国在开发与应用上与国外的差距。     

Effect of Al2O3 Particle Size on Electrical Wear Performance of Al2O3/Cu Composites

Al₂O₃/Cu composites (1.0 vol%) reinforced with different size of α-Al₂O₃ particles were fabricated by a powder metallurgy method and electrical sliding wear tests were performed on a self-made pin-on-disk electrical wear tester. The effect of Al₂O₃ particle size on electrical wear performance of the Al₂O₃/Cu composite was studied, and the wear mechanism of the Al₂O₃/Cu composite was also discussed based on worn surface observations. The results show that the tribological properties of A1₂O₃/Cu composite are closely related to the mechanical properties. With an increase in Al₂O₃ particle size, the wear rates of A1₂O₃/Cu composites have a reverse variation with hardness of A1₂O₃/Cu composites. In the range of 50–100 nm, Al₂O₃/Cu composites have the highest wear resistance and mechanical properties. Microstructural observation revealed that the wear mechanisms of Al₂O₃/Cu composites were mainly adhesive wear and plastic deformation accompanied by a small amount of arc damage. In addition, the plastic deformation area on the pin sample of the frictional end depends on the electrical wear resistance of A1₂O₃/Cu composites.     

Cu-Al2O3复合材料的塑性变形分析

用Gleeble-1500型热模拟机对Cu-Al2O3复合材料的塑性变形进行了试验分析。结果表明，在300～600℃，ε≤1／s时，随着应变的增加，复合材料的流动应力迅速达到极值点后，逐步减小；变形时温度变化较小，并且变形后晶粒无粗化现象；还分析了温度及应变速率的影响。     

Al2O3-Si2O短纤维结构与长径比分析

利用TEM、XRD及偏光技术研究了国产Al2O3-Si2O短纤维的结构，结果表明，纤维具有分层结构，纤维外表面是由具有莫来石的织构所组成，织构轴为[101]，纤维心都是细小的莫来石多晶结构，长径比的平均值是7.32。     

ZrO2-Y2O3陶瓷的显微组织结构形成

本文采用TEM中电子衍射与暗场技术,XRO及EPMA等方法研究了ZrO2-2～20mol%Y2O3陶瓷在不同热处理工艺条件下的组织结构。结果表明,对Y2O3含量较低（2mol%）的试样烧结后得到晶粒细小的正方ZrO2-（TZP）组织;在从高温立方单相区快速冷却的3～7.5mol%Y2O3试样中形成反相畴界与相变孪晶组织;在c＋t双相区长时间等温退火处理的4～6mol%Y2O3试样中,在立方相基体上析出正方相粒子而得到部分稳定ZrO2（PSZ）,初期阶段形成“tweed”组织,后期阶段形成“colony”组织;在14mol%及20mol%Y2O3试样中则形成全稳定ZrO2（FSZ）。     

Multiferroic behavior of the functionalized surface of a flexible substrate by deposition of Bi2O3 and Fe2O3

Thin films of bismuth and iron oxides were obtained by atomic layer deposition (ALD) on the surface of a flexible substrate poly(4,4′-oxydiphenylene-pyromellitimide) (Kapton) at a temperature of 250°C. The layer thickness was 50 nm. The samples were examined by secondary-ion mass spectrometry, and uniform distribution of elements in the film layer was observed. Surface morphology, electrical polarization, and mechanical properties were investigated by atomic force microscope, piezoelectric force microscopy, and force modulation microscopy. The values of current in the near-surface layer varied in the range of ±80 pA when a potential of 5 V was applied. Chemical analysis was performed by X-ray photoelectron spectroscopy, where the formation of Bi₂O₃ and Fe₂O₃ phases, as well as intermediate phases in the Bi–Fe–O system, was observed. Magnetic measurements were carried out by a vibrating sample magnetometer that showed a ferromagnetic response. The low-temperature method of functionalization of the Kapton surface with bismuth and iron oxides will make it possible to adapt the Bi–Fe–O system to flexible electronics.