等离子喷涂Al2O3/TiO2纳米陶瓷复合涂层的微观结构及性能

采用等离子喷涂技术制备了不同成分的Al2O3/TiO2纳米陶瓷复合涂层,并利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计和摩擦磨损试验机等分析测试手段研究了纳米陶瓷复合涂层的微观结构与性能.结果表明:纳米陶瓷复合涂层中Al2O3以α-Al2O3和γ-Al2O3两相共存的形式存在,且γ-Al2O3的含量随喷涂功率的增加而增加,而涂层中的TiO2则以金红石型存在;其微结构为完全熔化区的片状微观组织和部分熔化区的纳米级颗粒共存的组织;等离子喷涂功率和TiO2含量对涂层的硬度和耐磨性能均有显著的影响.     

等离子喷涂纳米结构Al2O3/TiO2涂层的组织与性能研究

采用液相喷雾造粒的方法将纳米级Al2O3／TiO2颗粒团聚成适用于等离子喷涂的微米级粉体。并利用等离子喷涂技术成功地制备出含有纳米结构的陶瓷涂层。利用X射线衍射仪、扫描电镜和显微硬度计等设备对涂层的微观结构和性能进行检测。结果表明，所制备的涂层中含有适当比例的未熔或半熔的纳米颗粒。涂层的硬度、韧性和耐磨性等性能与传统涂层相比都有了较大的提高。     

超音速等离子喷涂纳米结构Al2O3-TiO2喂料涂层性能研究

采用特殊的工艺，制备了可用于热喷涂的纳米结构Al2O3-TiO2喂料，并采用超音速等离子喷涂技术制备了涂层。涂层的结合强度和显微硬度与美国产相同成分的Nanox^TM2613P纳米喂料制备的涂层基本相同。喷涂过程中存在相的转变和晶粒长大现象。     

等离子喷涂纳米Al2O3-13TiO2陶瓷涂层研究

以常规和纳米团聚体Al2O3-13TiO2(ω/%,下同)复合陶瓷粉末为原料,采用等离子喷涂工艺在TiAl合金表面制备常规和纳米结构陶瓷涂层.用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)仪分析粉末和涂层形貌、微观结构及相组成,同时对纳米结构涂层的微观组织形成机制进行了讨论.结果表明:常规复合陶瓷涂层呈典型的等离子喷涂层状堆积特征;纳米结构复合陶瓷涂层由部分熔化区以及与常规等离子喷涂类似的片层状完全熔化区组成.根据组织结构的不同,部分熔化区又分为亚微米A12O3粒子镶嵌在TiO2基质相的三维网状或骨骼状结构的液相烧结区和经过一定长大但仍保持在纳米尺度的残留纳米粒子的固相烧结区,不同的部分熔化组织源于复合陶瓷粉末中A12O3与TiO2之间的熔点差异.由于等离子喷涂过程中涂层沉积时的快速凝固作用,不管是常规还是纳米涂层都以亚稳相γ-A12O3为主.     

等离子喷涂Al2O3-13wt%TiO2纳米涂层的组织性能

基于涂层部分熔化(PM)区比例,孔隙率和结合强度,通过系列实验得到最佳喷涂工艺参数。利用XRD衍射仪,扫描电镜和透射电镜研究等离子喷涂纳米结构Al2O3-13wt%/TiO2(AT13)复合涂层的微观结构;对涂层的显微硬度和断裂韧性进行了Weibull统计,通过磨损实验建立了磨损图。研究表明,涂层存在全熔化(FM)区和PM区,关键等离子喷涂参数(CPSP)的增大促进PM区比例的减小及涂层结合强度的增大。喷涂过程中物相发生了反应,涂层中FM和PM区分别由完全和部分熔化的粒子形成。PM区存在纳米尺寸的晶体和非晶态物质,粒子间发生液相烧结。Weibull统计表明涂层显微硬度和断裂韧性的统计分布存在对应于组织的双态分布。PM区的平均显微硬度低于FM区的,而其显微硬度的分散性更大;PM区的平均断裂韧性及其分散性大于FM区。     

等离子喷涂Al2O3/TiO2陶瓷涂层形成机理研究

利用等离子喷涂制备Al2O3/TiO2陶瓷涂层,通过扫描电镜分析了涂层的组织结构.重点探讨了不同含量的TiO2对涂层组织显微结构的影响和涂层形成机理.结果表明:随着TiO2含量增加,涂层质量较单一Al2O3质量明显提高.     

等离子喷涂Al2O3与Al2O3/TiO2涂层中的相变及涂层的耐腐蚀行为

研究了采用等离子喷涂法制备Al2O3涂层与Al2O3／TiO2复合涂层，以及喷涂前后涂层中相变及涂层的腐蚀行为。结果表明，在喷涂过程中有9％的α-Al2O3及45％的β-Al2O3转变成为γ-Al2O3；机械混合的Al2O3与TiO2之间没有新相Al2TiO5形成，但有39％的TiO2由金红石晶型转变为锐钛矿晶型。在5％沸腾的HCl内γ-Al2O3及β-Al2O3较α-Al2O3被优先腐蚀，TiO2相也同时被腐蚀。     

等离子喷涂纳米陶瓷涂层研究

从纳米喂料的制备、纳米陶瓷涂层的制备及其结构和特性三方面评述了等离子喷涂纳米陶瓷涂层研究的进展,探讨了等离子喷涂纳米陶瓷涂层研究中存在的主要问题,并展望了等离子喷涂纳米陶瓷涂层的发展前景。     

等离子喷涂纳米Al2O3/TiO2涂层耐磨性的研究

采用液相喷雾造粒的方法将纳米粒子团聚成微米级颗粒,并利用等离子喷涂技术制备出了含有纳米结构的陶瓷涂层。在MM200型环块磨损试验机上进行了常温干摩擦试验,比较了纳米结构涂层和传统陶瓷涂层的耐磨损性能,利用扫描电镜观察了磨损后的磨痕形貌。结果表明,纳米涂层的耐磨损性能明显好于传统陶瓷涂层,且随着磨损载荷的增大,纳米涂层和传统涂层的磨损机制的变化是不同的。传统涂层的磨损机理主要是微裂纹和颗粒的剥落,而相同条件下纳米涂层则由于涂层韧性的提高,几乎不存在微裂纹,主要表现为涂层的局部剥落和粘着。     

镁合金表面等离子喷涂Al2O3-TiO2陶瓷涂层的耐腐蚀性研究

采用等离子喷涂技术在AZ31镁合金表面制备Al2O3-13％TiO2陶瓷复合涂层,对涂层的微观组织进行了观察分析,测试了涂层的表面硬度.通过极化曲线和浸泡腐蚀试验,对比研究了镁合金基材及喷涂陶瓷涂层的试样在5％ NaCl溶液中的耐腐蚀性能.结果表明:涂层镁合金试样的硬度和耐腐蚀性优于基体镁合金,但当腐蚀液透过涂层孔隙时...     

等离子喷涂ZrO2/Al2O3陶瓷涂层的摩擦磨损性能

采用等离子喷涂技术在20钢基体上制备不同ZrO2含量的ZrO2/Al2O3陶瓷涂层,在QG–700型高温气氛摩擦磨损试验机上测试了涂层的室温干滑动摩擦磨损性能,用JSM–5160LV型电镜(SEM)对涂层磨损表面和磨屑进行微观形貌观察。结果表明:40ZAT涂层的摩擦学性能较10ZAT与20ZAT涂层的有所改善;ZrO2含量对等离子喷涂ZrO2/Al2O3陶瓷涂层的磨损性能具有一定的影响;涂层的磨损机理为微观断裂引起的剥落磨损。     

S135钻杆材料等离子喷涂Al2O3-TiO2涂层组织与性能

目的选用石油钻井工程中常用的S135钻杆钢作为研究对象,在不破坏S135钢优异力学性能基础上,在S135钢基体上等离子喷涂Al2O3-TiO2涂层,研究喷涂功率对涂层的组织与性能的影响。方法在25、30、42 kW三种喷涂功率下,于S135钻杆材料基体表面制备Al2O3+TiO2涂层,对涂层表面进行SEM形貌观察及XRD物相分析,对端面进行金相组织观察,并测定不同位置的显微硬度,借助于材料表面性能试验仪进行涂层与基体结合强度测定,对不同功率下的喷涂涂层的组织、形貌及性能进行比较。结果在三种功率条件下,涂层由α-Al2O3、γ-Al2O3、Al2TiO5及TiO2组成。随着喷涂功率的增加,涂层中γ-Al2O3、Al2TiO5的含量增加;粘结层中气孔、裂纹等缺陷减少,孔隙率下降。在42 kW喷涂功率下,涂层与基体的结合强度达到92 N。在热喷涂过程中,由于正火作用,靠近喷涂界面的S135基体的晶粒得到细化。涂层表面的硬度都高于粘结层及基体,在喷涂功率为30 kW时,涂层表面的硬度达到1419.6 HV。结论通过改变喷涂功率,可在S135钻杆材料上得到具有较高硬度、与基体结合强度较高的Al2O3-TiO2涂层。     

等离子喷涂纳米氧化铝钛涂层机械性能研究

目的摸索纳米氧化铝钛喷涂工艺,并重点研究其机械性能。方法采用大气等离子喷涂方法在金属表面制备了纳米结构的氧化铝钛系陶瓷涂层,固定喷涂电流、喷涂距离和送粉器转速,通过调整主气压强和喷涂电压,制备了四组工艺的热喷涂试样,优化了制备工艺。表征了优化后涂层的结合强度、显微组织、硬度及断裂韧性、杯突性能和抗热震性能,并研究了纳米陶瓷涂层在球盘模式下的摩擦和磨损性能。结果综合涂层的显微硬度、裂纹抵抗能力和断裂韧性数据,确定了喷涂纳米陶瓷涂层AT13的最佳工艺。纳米陶瓷涂层结合强度及硬度较高,原始粉体的纳米组织可在涂层中得以遗传。纳米涂层抗杯突性能优异,韧性明显好于传统微米涂层,经过50次400℃~室温水淬循环试验后,涂层未出现任何失效。在大载荷的球盘摩擦磨损中,纳米陶瓷涂层的磨损量小,摩擦系数平稳,显示出了良好的耐磨性能。结论纳米氧化铝钛陶瓷涂层的结合强度高、抗杯突性能优异、耐磨损,其综合机械性能良好,可用于苛刻工作环境。     

超音速激光沉积制备7075/Al2O3复合涂层的显微组织及性能研究

超音速激光沉积是将超音速冷喷涂和激光辐照加热有机结合的一种新型复合材料表面处理技术,具有可制备硬质金属复合涂层、沉积效率高等优点。本工作利用超音速激光沉积技术在7B04铝合金基体上制备硬质铝合金7075与陶瓷颗粒Al₂O₃的复合涂层,系统研究激光功率对涂层的沉积特性和力学性能的影响规律。采用场发射电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和显微硬度计等仪器,对涂层的显微组织、相成分和显微硬度进行表征分析,结果表明：随着激光功率的增加,涂层的厚度、致密度、沉积效率、硬度以及涂层中Al₂O₃颗粒的分散性和相对沉积效率逐渐增加。当激光功率为600 W时,涂层的沉积厚度达1543μm,孔隙率为0.05%,涂层中Al₂O₃粉末颗粒的相对沉积效率达到峰值65%,HV硬度达到1911 MPa。当激光功率提升至900 W时,涂层的厚度、沉积效率增速放缓,孔隙率显著增加,涂层发生氧化相变,Al₂O₃粉末的相...     

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。     

等离子喷涂氧化铝基复合涂层研究进展

随着等离子喷涂技术的发展,等离子喷涂氧化铝基复合涂层在防腐蚀、耐磨损和航天航空等领域得到了广泛应用。首先简要介绍了新型等离子喷涂技术(激光等离子喷涂、悬浮液等离子喷涂和超音速等离子等)和主要喷涂工艺参数(喷涂功率、送粉方式和喷涂距离等),然后从改善涂层耐腐蚀性能的角度出发,阐述了第二相、喷涂工艺参数和后处理工艺对涂层气孔率的影响及与涂层耐腐蚀性能的关系。重点分析了硬度、喂料特征和激光熔覆技术对氧化铝基复合涂层耐磨损性能的影响,详述了影响硬度的因素,以及喷涂粉末特征和激光熔覆处理对复合涂层微观结构的影响。在电磁波吸收性能研究方面,论述了吸收剂含量、涂层厚度和多种电磁波吸收剂匹配以及喷涂参数的调整对等离子喷涂氧化铝基复合涂层吸波性能的影响。最后对以等离子喷涂技术制备性能更加优异的氧化铝基复合涂层提出了展望。     

Evaluating Bending Strength of Plasma Sprayed Al2O3 Coatings

The bending strength of plasma sprayed Al₂O₃ coatings was evaluated using three-point bending tests. The measured strength data sets were statistically analyzed by employing Weibull distribution. It was found that the bending strength values of coatings show obvious anisotropic behavior. Additionally, the bending strength values measured by loading parallel to the spraying direction are lower than those antiparallel to the spraying direction, and larger variability was realized for the former. This may be related mainly to the distribution of residual stress and microstructural defects within coatings.     

Properties of Fe-based Amorphous Alloy Coatings with Al2O3-13% TiO2 Deposited by Plasma Spraying

采用大气等离子喷涂技术成功在Fe普碳钢基材上制备了含有不同质量分数Al2O3-13%Ti O2颗粒的Fe基非晶复合涂层,其中Fe基非晶相成分为Fe71Cr5B4Si4Ni3Mo3W10(wt%),并对涂层的微观结构、显微硬度和耐蚀性能进行了研究。在Fe基非晶相与Al2O3-13%Ti O2陶瓷相界面观察到Fe、Ti、W、Al和O元素的互扩散现象,这种微区冶金结合减少了由于第二相的加入导致的涂层孔隙并增加了相间的结合强度。当加入的Al2O3-13%Ti O2质量分数≥16 wt%时,涂层的显微硬度升高≥20%;复合非晶涂层在10 wt%Na OH溶液中的耐腐蚀性能高于1Cr18Ni9Ti不锈钢。