镁合金表面APS法制备ZrB_2-ZrC基复合涂层

针对镁合金抗烧蚀性差的问题,采用高能等离子喷涂在AZ91镁合金表面引入NiCoCrAlTaY过渡层后制备复合结构陶瓷涂层.复合陶瓷抗烧蚀层结构设计为小颗粒的SiC和ZrO_2填充于大粒径的ZrB_2和ZrC颗粒周围的四组元复合结构.采用球磨机械混合的方法将平均粒径为10μm的ZrB_2和ZrC粉末及平均粒径为1μm的SiC和ZrO_2粉末混合均匀,形成1μm小颗粒的SiC和ZrO_2均匀填充于10μm粒径的ZrB_2和ZrC颗粒的混合结构粉末作为喷涂粉末,通过大气等离子喷涂方法在46.5kW功率条件下制备复合结构陶瓷涂层.研究结果表明:复合陶瓷层内部组织为小尺寸的SiC和ZrO_2填充于大粒径的ZrB2和ZrC颗粒的四组元复合结构,达到四元复合结构的设计,涂层内部颗粒发生明显的扁平化,涂层显微硬度达到1 311kgf·mm~(-2).通过X射线衍射分析发现在涂层制备过程中粉末没有发生明显的相结构改变,透射电子显微镜微区分析表明在ZrB_2和ZrC大颗粒交界处出现B_2O_5Si非晶环带玻璃相的亚稳结构,有利于抗烧蚀性的提高.     

ZrO_2纳米粉对Al-Si合金微弧氧化陶瓷层组织和性能的影响

为提高铝硅合金在高温环境下的服役寿命,文中通过微弧氧化技术在硅酸盐体系电解液中于Al-Si合金表面制备ZrO_2-Al_2O_3陶瓷层。采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分别对陶瓷层进行了表面、截面形貌以及物相组成分析。利用涡流测厚仪测量不同ZrO_2加入量的膜厚,分析ZrO_2-Al_2O_3体系陶瓷层的生长速率,通过自制隔热装置对陶瓷层进行隔热性能测试。研究结果表明:Al_2O_3陶瓷层表面由许多胞状熔融物烧结而成,粗糙度较大,并分布着孔洞较大的放电通道,膜厚约10μm;ZrO_2-Al_2O_3陶瓷层表面除了胞状熔融物还有细小的颗粒,粗糙度较小,且陶瓷层更加致密,膜层厚度达到25μm。两种体系陶瓷层均形成了Al_2O_3及SiO2相,且在15°～50°范围内出现"馒头包"现象,说明陶瓷层中有非晶成分,但ZrO_2-Al_2O_3陶瓷层中衍射峰"馒头包"的现象更为严重,非晶成分含量更高,说明在微弧氧化过程中ZrO_2纳米粉的加入有利于亚稳相γ?Al_2O_3的形成。陶瓷层生长速度研究结果表明,电解液中ZrO_2的浓度越大,陶瓷层厚度越厚,生长速度先增大后减小。隔热性能测试结果显示,随ZrO_2含量的增多,陶瓷层的隔热温度升高,ZrO_2的加入对涂层的隔热起到增强的作用。     

(1-x)Pb(Ta0.5Sc0.5)O3-xPb(Zr0.52Ti0.48)O3(0.1≤x≤0.5)弛豫铁电陶瓷的制备工艺及其性能

利用短时研磨(粗磨,2 h)和长时研磨(细磨,48 h)两种不同的研磨工艺并结合B位复合陶瓷制备的一步法工艺流程,制备并研究了铅基钙钛矿弛豫铁电陶瓷(1-x)Pb(Ta0.5Sc0.5)O3-xPb(Zr0.52Ti0.48)O3(0.1≤x≤0.5)(PSTZT)。由细磨工艺制备的陶瓷在1 200℃下烧结2 h获得了纯钙钛矿相;细磨工艺PSTZT陶瓷表面平整、晶粒细小、致密性高,其介电与压电性能、热释电性能等全面优于粗磨工艺陶瓷。     

CeO_2掺杂氧化锆纳米复相陶瓷的制备及其显微组织结构分析

CeO_2和ZrO_2的掺杂可以制备出高性能的纳米复相陶瓷,这种陶瓷的相对密度高、硬度大和断裂韧性好,本课题主要研究CeO_2作为增强剂加到ZrO_2陶瓷对其陶瓷性能的影响及机理,本次实验通过改变CeO_2添加剂的含量,采用干压成型(35MPa、30s)以及无压烧结技术(1600℃、1650℃、1700℃)制得陶瓷试样,使用电子天平、维氏硬度计、SEM对其相对密度、硬度、断裂韧性和显微组织结构进行分析.从而获得高硬度和断裂韧性的纳米复相陶瓷.     

添加Y(NO_3)_3电解液体系MAO陶瓷层组织和隔热性能研究

为研究电解液中Y(NO_3)_3对微弧氧化陶瓷层组织、生长速率及隔热性能的影响,通过微弧氧化技术在锆盐体系和锆钇盐体系电解液中于Al-Si合金表面制备ZrO_2-Al_2O_3陶瓷层和Y_2O_3-ZrO_2-Al_2O_3陶瓷层.采用环境扫描电子显微镜和X射线衍射仪分别对陶瓷层进行了表面、截面形貌分析,以及物相组成分析.利用涡流测厚仪测量不同反应时间段的膜厚,分析两种体系陶瓷层生长速率.通过自制隔热测试装置对两种不同体系陶瓷层进行了隔热性能测试.结果表明:ZrO2-Al2O3陶瓷层表面由胞状熔融物烧结而成,粗糙度较大,并分布着孔径较大的放电通道,膜厚约20μm;而Y_2O_3-ZrO_2-Al_2O_3陶瓷层表面由细小颗粒组成,粗糙度较小,且陶瓷层更加致密,厚度增大到28μm.两种体系陶瓷层均形成了ZrO_2及Al_2O_3相,在约20°~30°范围之间出现明显的"馒头包"现象,说明陶瓷层中均含有非晶成分;但锆钇盐体系陶瓷层中形成了钇部分稳定锆的固溶体(Y2O3和Y0.15Zr0.85O1.93),且Y_2O_3-ZrO_2-Al_2O_3陶瓷层的衍射峰"馒头包"现象更为严重,非晶成分含量更高,说明电解液中Y(NO_3)_3的加入提高了反应温度.Y_2O_3-ZrO_2-Al_2O_3陶瓷层生长速度大于ZrO_2-Al_2O_3陶瓷层,主要表现为向外生长厚度明显增大.ZrO_2-Al2O3陶瓷层与Y_2O_3-ZrO_2-Al_2O_3陶瓷层的隔热温度分别为45.9℃和53.4℃,说明后者具有更优的隔热效果.     

用于陶瓷喷墨打印墨水的纳米Mg-ZrO_2白色料的研究

喷墨打印装饰陶瓷技术因其配色智能化、图案层次分明等优点,已成各国研究和应用的热点。研究以ZrOCl_2·8H_2O,MgCl_2为原料,添加PEG2000为分散剂,采用sol-gel方法制备了纳米Mg-ZrO_2白色陶瓷色料。以正交实验探索制备条件中溶液pH值、水浴温度及PEG2000添加量对色料粒径的影响规律,并采用XRD和TEM等测试技术对样品结构与性能进行了表征。研究结果表明:影响ZrO_2粒径的因素按强度依次为溶液pH值>PEG2000添加量>水浴温度。当溶液pH值为9,水浴温度为60℃,PEG2000添加量为质量分数5%时所得样品最优。TEM测试结果表明,其平均粒径为10nm;色度学测试表明,其Hunter白度为96.6。随着热处理温度的升高,ZrO_2晶体会产生立方相向单斜相的转变。研究制备所得ZrO_2具有粒径小,均一性佳,白度高的特点,适合用作喷墨打印用白色陶瓷墨水的发色剂。     

四方相ZrO_2的加入对BGC材料力学性能影响的初步研究

采用化学共沉淀方法制备了四方相含量达80%的ZrO_2超细粉末(3mol%Y_2O_3),加入BGC材料中烧结,结果表明空气中常压条件下烧结难以得到BGC-ZrO_2复合材料致密体。1300℃左右烧成的复合材料中仍存在BGC各相,但ZrO_2均以单斜相存在。含ZrO_250wt%的试样气孔率为18.3%,抗弯强度为50MPa,比相同气孔率BGC材料的强度提高40%,本文讨论其原因。     

ZrO2粉料在Al2O3-SiC纳米复合陶瓷中的作用

采用不同粒径的ZrO₂粉料增强增韧Al₂O₃-SiC纳米复合陶瓷，利用无压烧结制备出了致密的Al₂O₃-ZrO₂(3Y)-SiC纳米复合陶瓷.对不同粒径的ZrO₂粉料在Al₂O₃-SiC纳米复合陶瓷中所起的作用进行了研究，结论为ZrO2粉料的粒径是影响烧结温度的重要因素，添加纳米级的ZrO₂可以降低烧结温度100 ℃以上.断裂表面的SEM图像表明：穿晶断裂是Al₂O₃-ZrO₂-SiC纳米复合陶瓷的主要断裂模式，这是所制备纳米复相陶瓷抗热震性大幅提高的主要原因.     

中温烧结Mg_4Nb_2O_9-CaTiO_3陶瓷相结构的研究

采用传统固态反应方法制备了(1-x)Mg4Nb2O9+xCaTiO3[(1-x)MN-xCT]复合陶瓷。探讨了烧结温度、组分x对Mg4Nb2O9/CaTiO3复合材料相结构的影响。通过XRD和EDS进行物相分析。实验结果表明:V2O5添加能够有效降低Mg4Nb2O9/CaTiO3陶瓷的烧结温度;(1-x)MN-xCT复相的形成主要取决于烧结温度和x的含量。1150℃烧结、0.5≤x≤0.7范围内,形成了Mg4Nb2O9/CaTiO3复相,无新相生成,但元素在不同相之间发生了扩散。     

ZrO2含量对WC基复合材料的力学性能和微观结构的影响

摘要：以提高WC基复合陶瓷的断裂韧性和硬度为目标,利用ZrO2作为材料粘结剂和增强相,同时引入Al2O3添加相,采用热压烧结工艺成功制备了WC-ZrO2-Al2O3(WZA)复合刀具材料.在此基础上,添加一定量的VC作为晶粒生长抑制剂和助烧剂,以实现材料最大程度的致密化.并对热压后复合材料的硬度、抗弯强度和断裂韧性进行了测试和分析.探讨了ZrO2含量对材料微观结构和力学性能的影响,研究了复合材料断面断裂方式和材料相的组成.