磨削加工对纳米结构陶瓷涂层耐磨性能的影响

对磨削加工后的纳米结构陶瓷涂层进行磨损性能试验.磨损试验首先对纳米结构陶瓷涂层Al2O3/13TiO2的圆柱形工件进行外圆磨削加工,然后将各种不同条件下磨削加工后的圆柱工件装夹到立式铣床的主轴上,进行定速、定载荷的磨损性能试验.磨损性能试验时,圆柱工件在旋转的同时与往复运动的长方形氮化硅陶瓷棒进行滑擦,在其圆柱表面形成磨损沟槽.使用扫描电子显微镜和表面轮廓仪对纳米陶瓷涂层的磨损沟槽进行观察与评定,并与传统陶瓷涂层的磨损沟槽进行对比与分析.为进一步揭示纳米陶瓷涂层的磨损机理,使用有限元法对接触区的应力场进行模拟,并分析纳米陶瓷涂层裂纹的形成与扩展.讨论了磨削工艺参数以及涂层晶粒大小对纳米结构陶瓷涂层耐磨损性能的影响.     

Plasma Spray Forming of Nanostructured Composite Coatings

The nanostructure composite coating is obtained via plasma spraying of Al2O3-13wt pct TiO2 powder.Brittle and hard lamella results from melted nanostructured powder.Ductile nanostructured matrix forms from unmelted nanostructured particles.Through the adjustment of constituent and nanostructure,hardness/strength and tough-ness/ductility are balanced and overall properties of the structure composite are achieved.     

Deformation Behavior of Nanostructured Ceramic Coatings Deposited by Thermal Plasma Spray

Al2O3-13 wt pet TiO2 coating deposited by direct current plasma spray consists of nanostructured region and micro-lamellae. Bend test shows that the ceramic coating can sustain some deformation without sudden failure. The deformation is achieved through the movement of nano-particles in the nanostructured region under tensile stress.     

Enhanced Cooling Performance of Three-Dimensional Printed Heat Sink via Solution-Processed Layer-by-Layer CNT Coatings

3D printing technique offers lightweight, compact, and flexible thermal components that can be integrated into bendable and curved form factors. However, their low thermal conductivity of the polymer-based backbone structures degrades thermal performances, thereby demanding the rational solution to compensate heat transfer. Herein, a thermally functional coating of multiwalled carbon nanotubes (MWCNT) and polyethyleneimine (PEI) through a layer-by-layer (LbL) deposition process for a 3D-printed polymer heat sink (3DP-HS) is studied. The 3DP-HS is manufactured using the fused filament fabrication and can withstand bending and twisting while solution-processed LbL self-assembly deposits ultrathin MWCNT–PEI bilayers through stacking materials dissolved in positively and negatively charged solutions using electrostatic attraction. Compared with the flat polymer plate, the 3DP-HS validates the heat dissipation function, confirmed via the improved heat transfer coefficient. Furthermore, the LbL MWCNT–PEI bilayers highly increase the enhancement rate over 85% due to extended nanoporous areas and airflow mixing on the rough surface. Precise analyses of thermal performances for 10 and 30 MWCNT–PEI bilayers (≈120–180 nm in thickness) elucidate the proper LbL surfaces on HS, in accordance with heat generation levels. This work leads to developing a facile yet effective functional coating process for various 3D-printed thermal management components.     

等离子喷涂法纳米结构WC-12Co涂层的微结构与形成机理的研究

使用独特的雾化干燥结合固定床技术合成WC-12Co纳米复合粉体,利用等离子喷涂法制备纳米结构WC-12Co涂层,通过X射线衍射、扫描电镜、透射电镜等分析手段对等离子喷涂纳米结构WC-12Co涂层进行显微结构分析.结果表明涂层中除了WC相,不仅有W2C,W等非WC/Co相的产生,还出现了CoxWyCz(Co3W9C4,Co3W3C),Co3C等相及非晶和孪晶组织,在此基础上本工作将对等离子喷涂纳米结构WC-12Co涂层的形成机理作初步的研究与讨论.     

Al/Mo-C中间层对锆合金表面Zr2Al3C4涂层界面性能影响

锆合金表面涂层研究作为提高核燃料包壳事故容错能力的重要技术手段之一, 能够有效解决失水事故下锆水反应的问题。Zr₂Al₃C₄以其优异的抗氧化性能和适用于核环境的化学组分而成为锆合金包壳的候选涂层材料之一。由于Zr₂Al₃C₄涂层与锆合金基底之间的元素扩散以及热膨胀系数不匹配等问题, 在其上制备Zr₂Al₃C₄涂层的相关研究较少。本研究通过磁控溅射结合后续热处理工艺, 以Al/Mo-C作为扩散屏障层, 在锆合金基底上制备Zr₂Al₃C₄涂层。结合X射线衍射仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等分析手段, 研究了Al/Mo-C中间层对涂层的相和微观结构的影响。结果表明, 在800 ℃退火3 h后, 未添加中间层的涂层开裂, 同时由于Zr-Al-C涂层与基底之间存在明显的元素扩散, 导致Zr₂Al₃C₄无法成相。Al/Mo-C中间层作为扩散屏障, 能够有效阻止退火过程中Zr-Al-C涂层和基底之间的元素扩散, 从而大大降低Zr-Al-C涂层与标准化学量比的偏差, 有利于最终涂层中Zr₂Al₃C₄相的形成。此外, 该扩散屏障层能够抑制Zr₂Al₃C₄涂层在退火过程中产生裂纹, 同时将退火态涂层与锆合金基底的结合力提高30 N。     

有机硅改性环氧防污配套连接漆的制备与性能评价

有机硅污损释放型防污涂层(FRC)具有对环境友好和长效防污的优势,目前在船舶水下防污中已有大量应用,具有广阔的应用前景。船舶防腐底漆通常为环氧体系,直接在底漆表面涂覆FRC,易因环氧底漆与FRC相容性差、连接能力弱而脱落失效。因而,在环氧底漆和有机硅污损释放防污面漆之间涂覆中间连接漆显得十分必要。基于通用环氧防腐底漆、FRC表面能和表面残余活性基团分析,试验设计制备了有机硅环氧配套连接漆,通过添加表面浸润剂改善了连接漆与底漆和面漆的浸润性,增强了连接漆的连接性能。涂料颜基比对连接漆与底漆附着性能影响较大,附着强度随着颜基比升高而逐步提高,处于4.5~12 MPa之间;对连接漆与面漆附着性能影响较小,基本在1.4 MPa左右,均为内聚破坏;有机硅环氧连接漆与面漆、底漆之间存在化学键合作用。与IP1100SR配套涂层对比显示,自研配套涂层在螺旋桨叶梢部位漆膜脱落情况较之弱得多,具有更好的海洋环境适应性。     

超音速火焰喷涂WC-17Co涂层微观结构与性能研究

采用超音速火焰喷涂技术喷涂了两种不同WC颗粒尺寸的WC-17Co粉末.对制备的两种涂层的硬度、孔隙率、断裂韧性、结合强度和电化学腐蚀行为进行了测试.结果表明:具有亚微米结构WC颗粒的粉末制备的涂层,在硬度、孔隙率、断裂韧性方面具有一定优势,而含有大颗粒WC相的粉末制备的涂层在结合强度、腐蚀行为方面优势明显,这说明WC颗...     

轴向送粉等离子喷涂纳米氧化铬涂层的结构与性能

普通等离子喷枪外径向送粉,粉末利用率低,采用轴向送粉等离子喷涂系统在不锈钢上制备了纳米氧化铬涂层.测试了涂层的硬度及结合强度;应用SRV振动摩擦磨损试验机研究了涂层的摩擦磨损性能;通过金相、场发射扫描电子显微镜及X射线衍射对涂层的形貌及组织结构进行了研究.结果表明,与普通氧化铬涂层相比,纳米氧化铬涂层的硬度及结合强度更高、摩擦系数更低、抗摩擦磨损性能更好.     

等离子喷涂纳米莫来石基复合吸波涂层性能研究

应用喷雾造粒技术制备了Mg₃Si₄O₁₀(OH)₂、C与莫来石复合吸波粉末, 并采用等离子喷涂技术制备了复合吸波涂层. 在涂层沉积过程中, 吸收剂相的C发生反应, 滑石相高温氧化、分解, 生成原顽辉石. 实验结果表明, 结合强度随涂层厚度增加而降低, 0.8mm时达到2MPa. 并用小波分析方法得出涂层断裂源为晶界玻璃相. 涂层中新生成相的成分增加了涂层的介质损耗性能, 使得涂层的电磁波反射性能下降, 并向高频部分偏移, 随涂层厚度的增加, 反射率曲线向低频移动, 所制备涂层在0.8mm时在15～18GHz之间均小于-5dB.     

等离子喷涂WC-12Co涂层的组织与性能

为了提高WC-12Co涂层的喷涂质量,采用大气等离子喷涂(APS)方法在Q235钢基体上制备WC-12Co复合涂层,探讨了不同工艺参数下涂层的组织与性能,用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和能谱仪(EDS)研究涂层形貌和微观组织及涂层成分演变规律,采用显微硬度计测试涂层显微硬度。结果表明:涂层主要由WC和W2C以及少量的Co3W3C和Co6W6C相组成;涂层主要以机械结合方式为主,厚度大约在300μm,粘结层厚度约为60μm。该试验最优工艺参数为电流300 A,送粉率50 g/min,喷涂距离110 mm;优化后涂层硬度为1 169HV0.5 N,孔隙率为3.6%。     

用人工加速老化法比较聚氨酯面漆和丙烯酸磁漆的性能

涂料在天然曝晒的条件下进行老化,需要很长的时间,不能快速比较其性能优劣,采用人工加速老化试验(氙灯老化法)对丙烯酸磁漆和聚氨酯面漆分6个周期(1周期:200 h UV和50 h盐雾)进行老化,用FTIR,SEM和光泽仪对老化的涂层进行分析表征,用交流阻抗(EIS)法来测试两种涂层抗渗水性能的强弱.结果表明,聚氨酯面漆抗紫外线的能力要比丙烯酸磁漆强;聚氨酯面漆的抗渗水性能强于丙烯酸磁漆.聚氨酯的综合性能强于丙烯酸磁漆.     

涂布刮刀表面等离子喷涂纳米AI203—13％Ti02涂层的特性

为了深入研究纳米A1203-13％TiO：（ATl3）涂层的组织、性能与喷涂工艺参数之间的关系,采用正交试验法对等离子喷涂工艺的电流、电压、送粉率和喷涂距离等参数进行了优化,在涂布刮刀表面制备了纳米ATl3涂层。采用金相显微镜,SEM,EPMA和XRD等对纳米ATl3涂层的组织、磨粒磨损性能和结合强度进行了分析。结果表...     

表面活性剂对NiCo2S4纳米薄膜的电化学性能影响的研究

通过水热法在泡沫镍上成功制备了纳米结构的NiCo₂S₄薄膜, 主要包括前驱体制备及硫化过程。研究表明, 制备过程中添加不同种类的表面活性剂会对NiCo₂S₄薄膜的形貌、结构和电化学性能产生影响。添加表面活性剂后, NiCo₂S₄会自组装逐渐形成三维纳米片网状结构。在所有的NiCo₂S₄薄膜中, 添加SDS表面活性剂的薄膜表现出最高的比电容(在0.5 A/g电流密度下达到2893 F/g)、出色的倍率特性(在10 A/g电流密度下达到1890.6 F/g)和良好的循环稳定性(1000次循环后保持率为96.1%)。研究结果表明纳米网状的NiCo₂S₄是一种极具潜力的超级电容器电极材料。     

羧甲基纤维素钠包覆二硫化钨固体润滑涂层的磨痕形貌与热重性能

为了改善WS_2在涂料中的分散性能,将WS_2颗粒用羧甲基纤维素钠包覆并制成涂料,气压喷涂在基体表面形成固体润滑涂层。分别采用场发射扫描电子显微镜、金相显微镜和数码显微镜对固体润滑涂层及其颗粒进行了表征;在MMW-10销-盘磨损试验机上评价了固体润滑涂层在载荷128 N,转速180 r/min,600 s条件下的摩擦磨损性能。结果表明:包覆的WS_2悬浮稳定性显著提高;固体润滑涂层的磨损量及平均摩擦系数均显著降低,磨损量由77 mg降至4 mg,摩擦系数由0.180降低至0.083,且磨痕形貌比较光滑;固体润滑涂层表现出较好的润滑性能。     

多功能超音速火焰喷涂WC10Co4Cr涂层磨损性能研究

应用自行研制的多功能超音速火焰喷涂设备,在HVOF、HOV/AF、HVAF不同工况下成功制备WC10Co4Cr涂层,并测试了涂层性能.分析表明,HVAF工况下,碳化物几乎没有分解,涂层的显微硬度明显较高;二种工况中,涂层的磨粒磨损机制主要为碳化物颗粒的剥落,冲蚀磨损的失效行为主要表现为脆性材料的冲蚀磨损机制.相比之下,随着燃气温度的降低,涂层的耐磨粒磨损性能增强,涂层的抗冲蚀磨损性能与燃气流量和温度有关.     

等离子喷涂用Y2O3稳定ZrO2空心球形粉末制备技术及涂层性能的研究现状

原始粉末是影响等离子喷涂热障涂层组织结构和性能的主要因素之一。Y_2O_3稳定ZrO_2(Yttria stabilized zirconia,YSZ)空心球形粉末综合了熔融破碎粉末的预合金化效果好和团聚烧结粉末的流动性好的优点。采用该粉末制备的YSZ热障涂层的隔热性能、抗热震性能以及抗烧结性能等均显著提高,是目前综合性能最为优异的热障涂层之一。结合国内外研究情况,文章主要介绍了喷雾干燥法、等离子球化法以及模板法制备等离子喷涂用YSZ空心球形粉末的原理和优缺点;同时,对等离子喷涂过程中YSZ空心球形粉末熔滴的飞行特性、铺展凝固行为以及YSZ空心球形粉末制备涂层组织结构及性能的研究进行了概述;最后,指出了目前研究中存在的问题并对其未来的研究方向进行了展望。     

Tribological Properties of Mo-N Hard Coatings on Ti6Al4V by Double Glow Discharge Technique

Mo-N hard coatings on Ti6Al4V were formed using double glow discharge technique. The fundamental coating properties, such as the phase, hardness and elastic modulus were investigated. The tribological performances of the coatings in dry wear condition were studied by means of ball-on-disc wear machine. The experimental results showed that the thickness of the Mo-N hard coating was about 10 µm. The coating was single fcc γ-Mo2N phase with (200) preferred orientation. The hardness and the elastic modulus of the coating was 13.80 GPa and 261.65 GPa respectively. The surface treatment enhanced the hardness and elastic modulus of the surface of Ti6Al4V base greatly. With GCr15 slider ball, the friction coefficient of the Mo-N hard coating was in the range of 0.56~0.65 at the steady state. Though the coating did not show friction reducing effect, it improved the wear resistance of Ti6Al4V greatly.     

磷酸铁包覆纳米锰酸锂的改性研究

以水热法合成的纳米MnO2为模板,合成了以棒状结构为组成单元的球状LiMn2O4纳米材料,并首次用FePO4对其进行了表面包覆改性。通过XRD、SEM、TEM、EDS等表征手段对材料的结构、形貌及组成元素进行了分析,并测试了材料的电化学性能。结果表明,经过1%(质量分数)FePO4包覆的LiMn2O4材料的电化学性能得到明显改善,在1C下首次放电比容量达128.6mAh/g,循环100次后仍保持97.3mAh/g,容量保持率为75.7%;在0.1C下充电,在0.1C、0.2C、0.5C、1C、2C、3C、4C下连续放电,放电比容量分别可达131.2mAh/g、128.0mAh/g、127.1mAh/g、126.0mAh/g、117.8mAh/g、110.9mAh/g和104.6mAh/g。