溶胶—凝胶工艺制备Al2O3-ZrO2涂层对工程陶瓷表面改性的研究

采用溶胶－凝胶工艺在SG4氧化铝基工程陶瓷上成功制备了Al2O3-ZrO2 涂层。利用差热分析（DTA）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）等分析手段对Al2O3-ZrO2涂层的物相组成、表面和断面形貌进行了表征。分别对精磨、热处理、Al2O3-ZrO2涂层试样的抗弯强度和Weibull模数进行了比较。结果表明：Al2O3-ZrO2涂层可明显改善工程陶瓷的表面质量;涂层与基体结合紧密,无明显界面层;涂层试样的抗弯强度和Weibull模数均比未涂层试样显著提高。     

溶胶—凝胶法制备Al_2O_3涂层对工程陶瓷表面改性的研究

利用溶胶—凝胶法在SG4工程陶瓷基体上成功制备了Al2 O3 涂层 ;利用差热分析 (DTA)方法对Al2 O3凝胶粉末的热处理过程进行了研究。对线切割、粗磨、精磨、Al2 O3 一次溶胶涂层和Al2 O3 二次溶胶涂层试样的抗弯强度进行了比较 ,并通过观察Al2 O3 一次溶胶涂层和Al2 O3 二次溶胶涂层试样表面和断面的SEM形貌 ,初步分析了表面改性的原因。分析结果表明 :溶胶涂层弥合基体表面微裂纹是提高抗弯强度的根本原因 ;Al2 O3 溶胶二次涂层试样表面质量好于一次涂层试样 ,可以更好地弥合基体表面微裂纹 ,使基体的抗弯强度更高。因此溶胶—凝胶法是陶瓷表面改性的一种有效方法。     

TiC-TiN-TiC-Al_2O_3涂层CP3型硬质合金抗弯强度及其分散性的研究

通过X衍射法对CP3型硬质合金涂覆TiC TiN TiC Al2 O3 四层硬质层的组织结构进行了研究 ,用扫描电镜观察了涂层的断口形貌 ,用划痕法测定了涂层与基体的结合力 ,用三点弯曲法测定了涂覆前、后该硬质合金的抗弯强度 ,并应用Weibull统计方法对该材料的抗弯强度及其分散性进行了分析。研究结果表明 :涂层组织由TiC、TiN和Al2 O3 组成 ,涂层中无发达的柱状晶 ,涂层与基体结合良好 ,涂覆后硬质合金的平均抗弯强度从涂覆前的2 119MPa下降到 15 80MPa ,但其抗弯强度的分散性变化不大     

Al_2O_3-20%TiB_2/Al_2O_3-20%TiC对称型叠层陶瓷刀具的切削性能

以Al2O3为基体,以TiB2和TiC为增强相,通过粉末叠层以及热压烧结工艺制备了Al2O3-20%TiB2/Al2O3-20%TiC对称型叠层陶瓷刀具材料,对其抗弯强度与断裂韧度进行了测试,采用该材料刀具对淬火45钢进行高速切削试验,并与Al2O3-20%TiC陶瓷刀具的切削性能进行了对比。结果表明:对称型叠层陶瓷刀具材料的抗弯强度和断裂韧度分别为651 MPa和4.59 MPa·m1/2,比Al2O3-20%TiC陶瓷的分别提高了11 MPa和0.59 MPa·m1/2;对称型叠层陶瓷刀具的切削力和磨损均较小,切削性能明显优于Al2O3-20%TiC陶瓷刀具的。     

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.     

SiC颗粒掺杂对激光直接成形Al2O3陶瓷裂纹敏感性的影响

为抑制激光直接成形Al2O3陶瓷过程中的裂纹,利用SiC未熔颗粒的增韧原理,在Ti-6Al-4V合金基底上进行添加SiC颗粒的Al2O3同轴送粉激光直接成形实验,分析了激光直接成形Al2O3+ SiC复相陶瓷的可行性以及成形件裂纹敏感性的影响因素.利用光学显微镜观察薄壁成形试样的裂纹扩展、显微组织和两相结合情况,并使用X射线衍射仪(XRD)进行相分析.结果表明:SiC颗粒可在激光直接成形Al2O3+SiC陶瓷中起到抑制裂纹的作用,并可形成各成分结合良好,无明显化学反应,含有较完整SiC未熔颗粒的复相陶瓷材料.单因素实验显示:SiC比例f、激光功率P、扫描速度v和送粉率n对裂纹敏感性均有显著影响,最后采用工艺参数:f =10％(重量百分比)、P=186 W、v=300 mm/min及n=1.78 g/min成形了裂纹敏感性低,无明显缺陷的长×高×厚约为17 mm×6 mm×2 mm的薄壁件.     

Al2O3-TiB2-ZrO2三元复合陶瓷刀具的性能研究

对Al2O3-TiB2-ZrO2三元复合陶瓷刀具的力学性能,连续切削工况下的磨损特性和断续切削工况下的抗冲击磨损特性进行了试验研究,结果表明,用TiB2,ZrO2复合强化Al2O3陶瓷材料可进一步提高刀具的韧性和强度,而硬度无明显下降,从而可获得良好的综合力学性能和耐磨性能。     

铝基体喷涂Al2O3-TiO2/NiCoCrAlY系梯度涂层的抗热震性能

在ZL104铝合金基体上喷涂了Al2O3-TiO2／NiCoCrAlY系梯度涂层和Al2O3-TiO2非梯度涂层,对这两种试样进行了室温←→400℃冷热循环试验,以研究涂层的抗热震性能和热震失效机制。结果表明：Al2O3-45%TiO2与基体热膨胀系数的差异所产生的热应力是热震过程中涂层剥落的主要原因,涂层成分的梯度变化缓解了热应力,提高了抗热震失效能力;在热震循环过程中试样的弯曲是由基体和涂层材料膨胀系数、导热系数的差异以及铝基体的塑性变形造成的,这种变形使涂层产生残余拉应力,降低了涂层的抗热震性能。     

等离子喷涂NiAl/Al2O3梯度陶瓷涂层的结构与组织特征

利用等离子喷涂方法制备了NiAl/Al2O3梯度陶瓷涂层,并对涂层的组织分布、相结构、硬度和孔隙率进行了研究.结果表明: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,是由α-Al2O3、γ-Al2O3、δ-Al2O3、Ni、NiO以及镍铝金属间化合物等多种相组成的复合材料;梯度涂层中NiAl合金层的孔隙最少,表面纯陶瓷层孔隙率最高;随着Al2O3含量的增加,涂层的硬度逐渐增大.     

基于选择性激光烧结生物陶瓷复合粉体的工艺研究

主要研究了复相陶瓷Al2O3-ZrO2-SiO2单层烧结工艺,采用Nd:YAG激光器通过选择性激光烧结(SLS)成型复相陶瓷Al2O3-ZrO2-SiO2,实现了在不添加粘结剂、不作任何后处理的情况下激光束完全熔化样品。采用试验设计法系统地分析了激光烧结各项工艺参数对单层烧结质量的影响。利用SEM、XRD分析了不同工艺参数下单层烧结的显微结构以及对试样性能的影响,并通过试验确定最优工艺参数。而后,分别研究了t-ZrO2相对复合粉体的增韧效果与莫来石对改善零件强度所起的作用,对改善零件整体寿命和可靠性有着重要的意义。     

Na2O-B2O3-Ta2O5系统玻璃红外光谱的研究

本文首次系统地研究了Na₂O—B₂O₃—Ta₂O₅。三元新系统的红外光谱,分析了B₂O₃、Ta₂O₅含量的变化对玻璃结构的影响。结果表明:随着Na₂O/B₂O₃比值的减小,结构中:[BO₄]四面体减小,[BO₃]三角体增加。随着Ta₂O₅含量的增加,[BO₄]四面体的数量增多,非桥氧的数量减少,表明Ta⁵⁺可以连结非桥氧,形成网络。     

Al2O3-TiB2-ZrO2三元复合陶瓷刀具的性能研究

对Al     

Tribological properties of ZrO2 (Y2O3)-Mo-BaF2/CaF2 composites at high temperatures

ZrO₂ (Y₂O₃) with different contents of BaF₂/CaF₂ and Mo were fabricated by hot pressed sintering, and the tribological behavior of the composites against SiC ceramic was investigated from room temperature to 1000 °C. It was found that the ZrO₂ (Y₂O₃)-5BaF₂/CaF₂-10Mo composite possessed excellent self-lubricating and anti-wear properties. The low friction and wear were attributed to enhanced matrix and BaMoO₄ formed on the worn surfaces.     

B2O3—La2O3—BaO—Nb2O5系统的玻璃生成范围及其性质

本文研究了在B₂O₃-La₂O₃-BaO-Nb₂O₅四元系统中当B₂O₃含量分别为25、30、35wt%时,该系统的玻璃生成范围和它们的光性、密度等变化规律。结果表明,随着B₂O₃含量的增加,系统的玻璃生成范围向贫Nb₂O₅边界扩充,富Nb₂O₅边表现收缩。工作中得出了该系统分别以SiO₂代B₂O₃、Al₂O₃代BaO后的析晶、折射率、色散及密度等性质的变化规律。最后应用该系统研制定型了713/538玻璃。     

Nb2O5-B2O3-K2O系统玻璃的结构与性质

本工作用大功率转靶 X 射线衍射仪研究铌硼酸盐玻璃结构;根据 B·E·War-ren 方程,建立了一种计算玻璃原子径向分布函数(RDF)的解析方法。因其涉及因素少,计算简便,适用于多元系统玻璃结构分析。应用本方法,已获得了 Nb-B-K 系统玻璃的比较完整的三维结构模型。模型表明,这种玻璃结构松散,克分子体积比较大,并具有较高的自激发极化率。于是铌硼酸盐玻璃的低密度、低折射率和相对高的色散,以及较高的电导率等特殊性质的结构因素得到了证实。     

Tribological performance of MoS2---B2O3 compacts

A recent investigation suggests that selected oxides perform well as additives in molybdenum disulphide (MoS₂) because of their ability to soften at asperity contacts with the result that the solid lubricant can attain and retain a preferred tribological orientation.This research determined the effectiveness of boric oxide (B₂O₃), when used as an additive in MoS₂, for substrate temperatures ranging from 21°C to 316°C. This range was used to allow the asperity contact temperature to vary below and above the softening point of B₂O₃. It was found that a moderate friction coefficient and high wear, which is attributed to the additive acting abrasively, occurred when the asperity contact temperature was well below the softening point of the oxide. When the asperity contact temperature neared the softening point of the oxide, the friction coefficient increased dramatically and wear volume was reduced. It is postulated that B₂O₃ acted adhesively at the interface resulting in a higher coefficient of friction, and wear decreased due to an attainment of a preferred orientation by the MoS₂. For asperity contact temperatures significantly above the softening point of B₂O₃, the friction coefficient returned to about the same value as for temperatures below the softening point. It is speculated that wear continued to increase moderately because of localized melting of the B₂O₃, permitting the MoS₂ to be removed from the interface. These observations support a hypothesis that an additive, such as boric oxide, can soften as the asperity contact temperature approaches the softening point temperature of the additive so that the overall tribological conditions may be improved resulting in reduced interfacial wear. Significant changes in temperature, load or sliding velocity would, of course, dramatically alter the wear characteristics observed at the interface.     

Ta2O5对B2O3-La2O3-CaO系统玻璃生成范围的影响

本文研究了在B₂O₃—La₂O—CaO三元系统中,当Ta₂0₅的含量分别为5、10、15、20wt%时,该系统的玻璃生成范围.结果表明,随着Ta₂O₅含量的增加,系统的玻璃生成范围向贫B₂O₃,富La₂O₃边界扩充.当Ta₂O₅的含量为10wt%时,玻璃的生成区域最大.通过差热分析确定了玻璃析晶温度,并用X射线衍射进行了物相鉴定.结果表明,随Ta₂O₅取代La₂₃其主结晶相的放热峰或吸热峰的位置变化不同,所析出的结晶物质亦不同.     

基于Ge2Sb2Se4Te1的可重构光开关的仿真

光开关是集成光路上一个重要的元器件。提出了一种用在L和C波段基于硫系相变材料（Ge₂Sb₂Se₄Te₁）的片上2×2定向耦合器式的可重构光开关,可通过改变相态切换开关。利用仿真软件Lumerical中的Mode Solutions和FDTD Solutions模块设计器件,得到在1500~1625 nm内耦合长度为24.9 μm的Ge₂Sb₂Se₄Te₁非晶态下插入损耗（IL）>-0.36 dB,串口对比度（CT）<-24 dB;Ge₂Sb₂Se₄Te₁晶态下IL>-0.44 dB,CT<-30.46 dB。利用仿真软件COMSOL模拟532 nm波长激光加热Ge₂Sb₂Se₄Te₁,结果显示：一个25 ns、峰值功率45 mW的高斯短脉冲可以使材料由晶态转化为非晶态;施加多个峰值功率20 mW、周期1 μs且占空比0.03%的高斯脉冲阵列可重回晶态。仿真结果表明,设计的光开关在通信波段通过激光加热可以快速实现切换光路的作用。     

Nb2O5-B2O3-K2O三元系统玻璃分相与电导的跃变

本文报导了Nb₂O₅-B₂O₃-K₂O三元系统玻璃分相导致的电导突跃现象。从“界面效应”出发,阐明了这一现象的实质,并进一步说明了同成份物质的非晶态比晶态有较高电导的可能原因。