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Al2O3/TiO2陶瓷复合涂层高温氧化和热震性能研究

采用等离子喷涂设备在H13热作模具钢表面制备含有不同质量分数TiO2的Al2O3纳米陶瓷复合涂层。采用X射线衍射仪(XRD)、高温氧化试验、热震试验等手段研究等离子喷涂纳米涂层的相组成及其性能。结果表明,等离子喷涂使α-Al2O3转变为亚稳态的γ-Al2O3相,喷涂后涂层中Al2O3由α-Al2O3相和γ-Al2O3相组成,TiO2仍以金红石相存在。纳米AT20涂层比其他涂层具有更好的抗氧化性能;与其他涂层相比,纳米AT13涂层具有最佳的抗热震性能。     

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.     

等离子喷涂纳米复合陶瓷涂层的组织结构及其形成机理

以Al2O3-13%TiO2(质量分数)团聚体复合陶瓷粉末为材料,采用等离子喷涂工艺在TiAl合金表面制备纳米结构陶瓷涂层.用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析粉末和涂层形貌、微观结构及相组成,讨论涂层的微观组织形成机理.结果表明: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,部分熔化区又分为液相烧结区(亚微米Al2O3粒子镶嵌在TiO2基质相的三维网状或骨骼状结构)和固相烧结区(经过一定程度长大但仍保持在纳米尺度的残留纳米粒子);等离子喷涂使部分α-Al2O3以及全部θ-Al2O3转变为亚稳态γ-Al2O3;纳米结构复合陶瓷涂层中的完全熔化区、液相烧结区及固相烧结区分别由等离子喷涂过程中纳米团聚体粉末中温度高于Al2O3熔点、介于TiO2熔点到Al2O3熔点之间以及低于TiO2熔点区域沉积获得,纳米结构涂层中不同部分熔化组织源于复合陶瓷粉末中Al2O3与TiO2之间的熔点差异.     

激光重熔改性等离子喷涂陶瓷涂层的组织及其耐腐蚀性能

以纳米Al2O3粉末为填料,采用激光重熔等离子喷涂陶瓷涂层技术,在45号钢表面制备了纳米改性Al2O3 13%(质量分数)TiO2/nano-Al2O3复合陶瓷涂层.用X射线衍射仪、扫描电镜研究了纳米Al2O3改性后的陶瓷涂层的组织及涂层的耐腐蚀性能.结果表明,在激光的作用下,原等离子喷涂层Al2O3 13%TiO2的片层状组织得以消除;激光重熔区亚稳相y-Al2O3转变为稳定相α-Al2O3,重熔层由α-Al2O3和TiO2组成.与等离子喷涂Al2O3及Al2O3 13%TiO2陶瓷涂层相比,纳米Al2O3改性后的Al2O3 13%TiO2/nano-Al2O3陶瓷涂层致密化程度明显提高,耐腐蚀性能也得到了明显的改善.     

激光重熔纳米Al2O3-13%TiO2陶瓷涂层组织及性能

为了进一步提高等离子喷涂纳米Al2O3-13%TiO2(质量分数, 下同)复合陶瓷涂层的性能,在γ-TiAl基体材料表面采用激光重熔工艺对涂层进行处理,研究了激光重熔对涂层微观组织和性能的影响.用扫描电镜(SEM)和显微硬度计分析了涂层形貌、微观结构和显微硬度,同时对涂层的磨损特性进行了考察.结果表明,等离子喷涂纳米陶瓷涂层由纳米颗粒完全熔化区和部分熔化区两部分组成,仍然具有等离子喷涂态的典型层状结构.经过激光重熔后,形成了致密细小的等轴晶重熔区、烧结区和残余等离子喷涂区,由于激光快速加热和快速冷却加工特点,在重熔区仍保留了部分来源于原等离子喷涂部分熔化区的残留纳米粒子.与常规等离子喷涂陶瓷涂层相比,纳米结构涂层可在一定程度上提高其硬度和耐磨性,经过激光重熔后其硬度和耐磨性进一步提高.     

特征喷涂参数对等离子喷涂纳米 Al2 O3 -13%TiO2涂层微观结构及耐磨性能的影响

目的研究等离子喷涂纳米Al2O3-13%TiO2的特征喷涂参数(CPSP)对涂层微观结构及耐磨性能的影响,探索更合理的等离子喷涂工艺参数。方法采用等离子喷涂,在Q235钢表面制备过渡层为NiCrAl、陶瓷层为纳米Al2O3-13%TiO2的涂层系统。对涂层试样进行高温和常温磨损性能测试,并对比分析喷涂粉末、涂层的微观结构和相组成。结果纳米涂层为微观双模结构,由部分熔化区和完全熔化区组成,存在裂纹、孔隙等缺陷,其主要物相为α-Al2O3,γ-Al2O3和rutile-TiO2。纳米涂层磨损失效的主要原因是内部板条的分层剥落和涂层表面材料的塑性变形切削。结论随着CPSP的增大,纳米涂层的耐磨性能增强,且高温磨损性能较室温磨损性能为差。纳米Al2O3-13%TiO2涂层微观结构中部分熔化区结构和纳米晶粒的存在显著提高了涂层的耐磨性。     

激光熔覆等离子喷涂Al2O3陶瓷涂层组织结构研究

研究了45钢表面激光熔覆等离子喷涂Al2O3陶瓷涂层的组织结构、显微硬度及滑动磨损特性.结果表明,等离子喷涂Al2O3涂层的组织呈层片状,层间为机械结合,涂层由α-Al2O3, ZrO2和少量γ-Al2O3组成;激光熔覆Al2O3陶瓷涂层组织为细小枝状晶,由α-Al2O3及少量ZrO2组成.激光熔覆Al2O3涂层的显微硬度较高,滑动磨损时耐磨性明显优于等离子Al2O3喷涂层.     

等离子喷涂纳米Al2O3-13%TiO2陶瓷涂层的工艺研究

采用正交实验方法对等离子喷涂纳米Al2O3-13%TiO2陶瓷涂层的电压、电流及主气流量进行优化设计,并利用SEM、XRD对纳米Al2O3-13%TiO2复合粉和涂层进行检测和分析.结果表明,影响涂层热震性能的因素主次关系是电流>电压>主气流量;优化后的喷涂参数为电压60V,电流450A,主气流量40L/min,优化后纳米涂层的熔融、涂覆状态有所改善.喷涂时涂层中生成了γ-Al2O3,增加了涂层内的孔隙率,同时,Rutile-TiO2相转变成Brookite-TiO2相,增加了涂层中的内应力,加剧了裂纹的扩展,降低了涂层的抗热震性能.     

等离子喷涂Al-Fe2O3复合粉合成纳米陶瓷复合涂层

采用等离子喷涂Al-Fe2O3复合粉的方法制备陶瓷基复合材料涂层.利用X射线衍射仪、扫描电镜和透射电镜观察分析涂层的显微组织,并测定了涂层的结合强度、硬度、韧性和耐磨性能.结果表明,Al-Fe2O3复合粉在等离子喷涂过程中发生铝热反应生成了FeAl2O4、α-Fe和γ-Al2O3相.透射电镜分析表明,所制备的复合涂层呈现纳米结构的显微组织,其中几十到几百纳米的球状α-Fe和γ-Al2O3晶粒均匀地分散在等轴状和柱状的FeAl2O4纳米晶基体上.与传统的单相微米Al2O3涂层相比,复合涂层的结合强度、韧性和耐磨性明显提高,其原因主要是复合涂层为纳米结构并且存在塑性金属相Fe.     

氢分子在贮氢材料Li2MgN2H2表面的吸附与解离

采用第一性原理计算方法研究了Li-Mg-N-H体系贮氢材料的放氢产物Li2MgN2H2的吸氢反应过程中的过渡态、表面电子态密度和表面能。结果表明:氢分子在Li2MgN2H2低指数表面中最低能量(100)表面的Mg-Mg-Li穴位吸附位置能够形成最稳定的吸附结构并发生解离,氢分子吸附能为-0.1898eV,解离能约为0.84eV(81kJ/mol),表明该反应所需的反应活化能仍较高,吸氢反应速度缓慢。     

SiO2-Al2O3-CaO-Fe2O3系微晶玻璃的晶化过程

利用差热分析（ＤＴＡ）、红外吸收光谱（ＩＲ）、Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）和扫描电镜（ＳＥＭ）等手段研究了ＳｉＯ２－Ａｌ２Ｏ３－ＣａＯ－Ｆｅ２Ｏ３系微晶玻璃晶化过程及其结晶化过程及其结晶动力学。结果表明：ＳｉＯ２－Ａｌ２Ｏ３－ＣａＯ－Ｆｅ２Ｏ３系微晶玻璃晶化过程中,初晶相是钙铁透辉石,钙铝黄长石是中间过渡相且随晶化温度的提高而消失,最终晶相只有钙铁透辉石;晶体生长指数为２．９,属三维生长。玻璃网络中主要有     

ZnO-Al2O3-B2O3-SiO2系微晶玻璃的研究

研究了能与可伐合金匹配封接的ZnO-Al2O3-B2O3-SiO2系微晶玻璃,其膨胀系数为5.2×10-6/℃,采用该微晶玻璃的封接器件绝缘电阻可达1×1013Q·cm.通过对该微晶玻璃的差热曲线分析,确定了其热处理制度;用X射线衍射仪和扫描电镜研究了该系统的主晶相,其主晶相为ZnAl2 O4、ZnB2O4和少量的NaSiAl2O4晶体.通过控制碱金属离子进入晶格,可明显提高微晶玻璃的绝缘电阻.     

H2O2在TiO2可见光催化反应中的作用机理

以锐钛矿、金红石及混晶TiO2作光催化剂,研究了H2O2在TiO2可见光催化反应过程中的作用机理.结果表明,H2O2在TiO2表面活性位吸附后可拓宽TiO2的光吸收范围至可见光区;通过对反应体系的荧光光谱分析显示,金红石型TiO2在H2O2存在条件下,经可见光激发可持续稳定产生羟基自由基-OH.光催化实验表明,往反应体系中加入H2O2后,3种光催化剂均能可见光催化降解苯酚,且金红石型TiO2显示出最高的催化活性,反应120 min对苯酚的降解率达80%;在TiO2可见光催化反应过程中,由锐钛矿型TiO2经一系列复杂反应产生H2O2,生成的H2O2虽只是一中间产物,但对污染物的可见光催化降解起决定性作用.     

RuO2-SiO2二元氧化物被覆钛涂层的制备

采用Pechini法，通过涂覆、烧结和退火，制备成系列含硅的RuO2-SiO2／Ti样品。二元涂层的摩尔成分为X％RuO2-Y％SiO2（以下简写为RuxSiyO2）。采用SEM和XRD方法分析了该阳极涂层材料的组织结构特征。结果表明所制备的涂层的相结构主要由金红石相的RuO2所组成，高温处理出现金红石相TiO2，加入的硅以非晶态SiO2的形式存在。经450℃处理的含硅样品的平均晶粒尺寸均小于10nm，明显低于不含硅的样品。同时具有很强的尺寸稳定性，即使经800℃退火处理后，涂层的平均晶粒尺寸仍在45nm以下。这表明掺杂适量的非晶态SiO2组元，可以明显细化晶粒，稳定相结构，同时可粘连分散的活性组元颗粒，起到“支架”的作用。     

Ni-W-P-CeO_2-SiO_2纳米复合薄膜材料制备

通过Ni、W、P和CeO2、SiO2纳米颗粒的脉冲共沉积,在碳钢基体表面制备出了Ni-W-P-CeO2-SiO2纳米复合薄膜材料,研究了电解液中硫酸镍和柠檬酸浓度对纳米复合薄膜化学组成、沉积速率、显微硬度和微观组织的影响.结果表明:当硫酸镍和柠檬酸浓度分别控制在70 g/L,和120 g/L,时,纳米复合薄膜材料沉积速率(25.32 ìm/h)和显微硬度(6140 MPa)最高.增加硫酸镍浓度,纳米复合薄膜材料晶粒得到细化,但基质金属晶粒轮廓模糊,纳米颗粒在基质金属中分布不均匀.在适宜的柠檬酸浓度(120 g/L)下,纳米复合薄膜材料表面平整光滑、结构致密、晶粒细小,基质金属晶粒轮廓清晰,呈规则圆球型,CeO2纳米颗粒在基质金属中镶嵌均匀,但Si02纳米颗粒沉积量较少且分布不均匀.     

RuO2-SiO2二元氧化物被覆钛涂层的制备

采用Pechini法,通过涂覆、烧结和退火,制备成系列含硅的RuO2-SiO2/Ti样品.二元涂层的摩尔成分为X%RuO2-Y%SiO2(以下简写为RuxSiyO2).采用SEM和XRD方法分析了该阳极涂层材料的组织结构特征.结果表明所制备的涂层的相结构主要由金红石相的RuO2所组成,高温处理出现金红石相TiO2,加入的硅以非晶态SiO2的形式存在.经450℃处理的含硅样品的平均晶粒尺寸均小于10nm,明显低于不含硅的样品.同时具有很强的尺寸稳定性,即使经800℃退火处理后,涂层的平均晶粒尺寸仍在45mm以下.这表明掺杂适量的非晶态SiO2组元,可以明显细化晶粒,稳定相结构,同时可粘连分散的活性组元颗粒,起到"支架"的作用.     

添加SnO_2组元对RuO_2 SnO_2 TiO_2/Ti钛阳极组织形貌的影响

通过溶胶凝胶 (Sol gel)法经涂刷、烧结、退火等工艺制备了添加不同含量SnO2 的RuO2 SnO2 TiO2 /Ti三元涂层钛阳极。并通过X射线衍射 (XRD)、差热分析 (DTA)、透射电子显微 (TEM )分析了SnO2 组元对RuO2 TiO2 SnO2 /Ti阳极涂层组织、晶粒尺寸和外观形貌的影响。结果表明 ,所获三元涂层颗粒尺寸细小 ,均为纳米结构 ,且添加SnO2 组元后有显著细化涂层晶粒的效果。在不同退火温度下 ,随SnO2 含量的增加 ,涂层晶粒均能发生一定程度的细化。所获三元阳极涂层主要组成物相为金红石 (Ru ,Sn ,Ti)O2 固溶体 ,SnO2 组元含量较高的涂层出现不同成分金红石相共存的现象 ;当涂层退火温度由 45 0℃升高至 6 0 0℃后 ,SnO2 组元不能阻止 (Ru ,Sn ,Ti)O2 固溶体脱溶分解 ,并析出六方晶系Ru单质 ;添加SnO2 组元的RuO2 SnO2 TiO2 涂层晶粒外观呈较理想等轴状特征     

Mg(NH2)2与MgH2放氢反应机理的理论研究

采用密度泛函理论B3LYP方法,在6-311+G(d,p)基组水平上研究了Mg(NH2)2与MgH2的放氢反应机理,优化了反应过程中反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型。为了获得更精确的能量信息,用QCISD/6-311+G(d,p)方法计算了各驻点的单点能,并对总能量进行了零点能矫正。频率分析结果和内禀反应坐标(IRC)分析结果证实了中间体和过渡态的正确性,确认了反应过程。结果分析表明,通道第1步氢取代a反应→第2步氢取代f反应→Mg3N2的异构反应的控制步骤活化能最低,是该反应的主要通道。     

ZrO_2、La_2Zr_2O_7梯度涂层的显微结构研究

采用微弧等离子喷涂设备在1Cr18Ni9上制备了ZrO_2、La_2Zr_2O_7梯度热障涂层;利用扫描电镜研究了涂层的显微结构.结果表明:梯度涂层呈典型的层状结构,涂层较为致密,空隙均匀,同时分布有各向的微裂纹.涂层中分布有未完全融化的La_2Zr_2O_7颗粒,保留了其喷涂前的纳米结构.ZrO_2、La_2Zr_2O_7两种材料在涂层中的熔合较好,结合较为紧密,这对提高涂层的结合强度是非常有益的.