等离子喷涂制备Al_2O_3/ZrO_2复合结构热障涂层的性能

以NiCrAlY为金属黏结层材料、以Al_2O_3和ZrO_2为陶瓷层材料,采用等离子喷涂技术在304不锈钢表面制备了3种热障涂层,通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分别对涂层的微观形貌和晶相进行了表征,并研究了涂层的抗高温氧化性能和抗热震性能。结果表明:NiCrAlY/Al_2O_3/ZrO_2复合结构热障涂层表面无孔洞和裂纹等缺陷,高温氧化后该涂层主要包括Mg_2Zr_5O_(12)和(Fe,Mg)(Cr,Fe)_2O_4两种晶相;由于Al_2O_3的阻氧作用,NiCrAlY/Al_2O_3/ZrO_2涂层具有最佳的抗高温氧化性能;NiCrAlY/ZrO_2涂层层间材料的热膨胀系数呈梯度变化,表现出最佳的抗热震性能。     

Mo_5Si_3-20%Al_2O_(3p)复相陶瓷的制备及摩擦磨损性能

采用机械球磨/热压烧结法制备了Mo5Si3金属陶瓷和Mo5Si3-20%(质量分数,下同)Al_2O_(3p)复相陶瓷,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、硬度计和摩擦磨损试验机等分析了其微观结构、力学性能和摩擦磨损性能。结果表明:Mo5Si3-20%Al_2O_(3p)复相陶瓷的主要物相为Mo5Si3、Al_2O_3和少量Mo3Si;复相陶瓷的相对密度、硬度和断裂韧性均高于单相Mo5Si3金属陶瓷的,且其摩擦因数和磨损率较低,摩擦因数随时间的变化较平缓,表现出更好的摩擦磨损性能;与GCr15钢球对磨时,Mo5Si3金属陶瓷的主要磨损机制为黏着和疲劳剥落,Mo5Si3-20%Al_2O_(3p)复相陶瓷的则为磨粒磨损,二者同时存在氧化磨损。     

Al_2O_3和TiO_2添加量对共沉淀法制备MgO基陶瓷性能的影响

采用共沉淀法分别制备Al_2O_3和TiO_2前驱体包覆MgO颗粒,并在1 450℃保温2h得到MgO基陶瓷,研究了Al_2O_3和TiO_2添加量对陶瓷物相组成、烧结性能和抗热震性能的影响.结果表明:添加Al_2O_3后,陶瓷的主要物相为方镁石相和MgAl_2O_4相,随Al_2O_3添加量的增加,MgAl_2O_4相含量增多,线收缩率和热震次数均先增后降,体积密度则增大;添加TiO_2后,陶瓷的主要物相为方镁石相、Mg_2TiO_4相和MgTiO_3相,随TiO_2添加量的增加,Mg_2TiO_4和MgTiO_3相含量增多,线收缩率和体积密度均先增后降,热震次数则先增加后保持稳定;当Al_2O_3和TiO_2的质量分数分别为6%,4%时,陶瓷的烧结性能和抗热震性能均最佳.     

KOH含量对赤泥等离子体电解氧化复合陶瓷层结构和结合强度的影响

在KOH-赤泥电解液中对5005铝合金进行等离子体电解氧化(PEO),研究了KOH质量浓度(C_(KOH)=1.0,2.0,3.0,4.0,5.0 g·L~(-1))对PEO临界起弧电压以及陶瓷层厚度、物相组成、形貌和结合强度等的影响。结果表明:不同KOH含量电解液中制备的陶瓷层主要由γ-Al_2O_3和α-Al_2O_3组成,但也出现了少量的Ca CO_3、Si O_2和Fe_2O_3等相。随着KOH含量的增加,PEO正负临界起弧电压快速降低;陶瓷层厚度呈"半抛物线"形增大;陶瓷层中γ-Al_2O_3含量先增加后减少再增加,α-Al_2O_3含量的变化趋势正好与之相反,Ca CO_3、Si O_2和Fe_2O_3含量则先增加后减少;陶瓷层表面孔隙率先降低后增大,表面粗糙度不断增大,硬度和结合强度先增大后减小。     

基于陶瓷表面化学镀镍的6061铝合金-Al2 O3封接工艺

研究陶瓷与6061铝合金烧结封接工艺及其结合机制。将Al_2O_3陶瓷进行表面化学镀镍,再与6061铝合金进行烧结封接,在不同烧结温度下观察Al_2O_3(N)陶瓷/6061铝合金接头微观形貌,并选取在590℃、1 h下获得的接头进行EDS分析,测定不同温度下烧结Al_2O_3(N)陶瓷/6061铝合金接头强度。研究表明,所制Al_2O_3陶瓷表面化学镀镍层均匀致密,铝合金中元素扩散至化学镀镍层,自铝合金一侧至陶瓷一侧,Al元素含量整体上呈先减小后增大的趋势;随着烧结温度的升高,接头强度也随之升高,最大可达15.4 MPa。     

Ag-CuO钎料空气反应钎焊AlN陶瓷接头组织及性能

采用Ag-Cu O钎料实现了Al N陶瓷与自身的空气反应钎焊。研究了Cu O含量、钎焊温度和预氧化温度对界面组织及力学性能的影响规律,分析了连接机理。当钎料成分为Ag-6 mol%Cu O,在1000℃/5 min的钎焊参数下,Al N/Ag-Cu O/Al N接头可获得最高的抗剪切强度为13.9 MPa。采用SEM、EDS及XRD对其接头界面显微组织、断口形貌及成分进行了分析。典型接头界面组织结构为Al N/Cu Al_2O_4/Cu O/Al N+Ag+Cu O/Cu O/Cu Al_2O_4/Al N。然而,在该条件下无法获得无缺陷的接头。为了降低残余热应力获得无缺陷的接头,对Al N陶瓷采用预氧化处理,在Al N陶瓷表面形成一层Al_2O_3层。当预氧化参数为1 000℃/5 h时,Al N陶瓷表面的Al_2O_3层厚度约为10μm。采用成分为Ag-6 mol%Cu O的钎料,在1 000℃/5min的钎焊参数下,对预氧化后的Al N陶瓷进行连接,获得了无缺陷的接头,接头典型界面显微组织为Al N/Al_2O_3/Cu Al_2O_4/Cu O/Ag+Al_2O_3/Cu O/Cu Al_2O_4/Al_2O_3/Al N。接头的抗剪切强度最高为22.6 MPa,与未氧化的Al N陶瓷接头相比提升了62.6%。接头进行抗剪切测试时,断面主要出现在Al N陶瓷母材。     

Al_2O_3-SiO_2陶瓷纤维对堇青石结合碳化硅复相材料性能的影响

以碳化硅颗粒为骨料,以滑石粉、苏州土和α-Al_2O_3粉为基质并适量加入Al_2O_3-SiO_2陶瓷纤维,通过原位反应合成法制备了堇青石结合碳化硅复相材料,研究了纤维加入量(质量分数0~10%)对该复相材料性能的影响。结果表明:该复相材料的主晶相为碳化硅和堇青石,当Al_2O_3-SiO_2陶瓷纤维质量分数小于8%时,纤维与基体结合紧密,分散较好;随纤维加入量的增加,复相材料的抗折强度先增大后降低,抗热震性能则逐渐提高;当纤维质量分数为8%时,复相材料的抗折强度最大,达33 MPa,其综合性能良好。     

He~+辐照后Al_2O_3-TiO_2复合陶瓷涂层的LBE腐蚀性能

以CrFe粉、FeAl粉和纯Ti粉为原料,用火焰喷涂和激光原位复合工艺在CLAM钢基材表面制备了Al_2O_3-TiO_2复合陶瓷涂层。涂层经过能量为200ke V剂量为5×1016ions/cm2的氦离子辐照后,在液态铅铋合金中进行了时长为500h的静态腐蚀实验。采用扫描电镜、能谱仪及X射线衍射仪对经相同条件LBE腐蚀后的涂层与基材进行微观表征与分析。结果表明:复合工艺制备的Al_2O_3-TiO_2复合陶瓷涂层组织致密,主要由Al_2O_3-TiO_2等陶瓷相组成,辐照后其耐LBE腐蚀性能良好,可以有效地保护基材免受LBE的侵蚀。     

碳热/硼热还原法制备ZrB_2-SiC复合粉体

以氧化锆、氧化硅、氧化硼及活性炭为原料,采用碳热/硼热还原法制备了ZrB_2-SiC复合粉体,并对合成过程进行了热力学分析,研究了反应温度以及活性炭含量对复合粉体物相组成和显微结构的影响。结果表明:在1 400~1 450℃温度范围可以合成ZrB_2-SiC复合粉体;提高反应温度有利于合成ZrB_2-SiC复合粉体,经1 450℃保温3h反应可以得到较纯的ZrB_2-SiC复合粉体;活性炭过量50%和75%(物质的量分数)条件下制备的复合粉体的物相组成基本相同。     

FeAl/Al2O3阻氚涂层表面Al2O3薄膜形成机制与低温制备技术的研究进展

应用基体渗铝+选择性氧化法制备由FeAl合金过渡层及其表面Al_2O_3薄膜组成的FeAl/Al_2O_3阻氚涂层是当前防氚渗透技术的首选,Al_2O_3薄膜是决定FeAl/Al_2O_3阻氚涂层服役性能的关键。综述了FeAl合金及其涂层的表面氧化行为,包括铝的选择性氧化、氧化热力学和动力学行为以及氧化机制,介绍了基体元素对Al_2O_3薄膜形成和结构的影响以及阻氚涂层表面Al_2O_3薄膜低温制备技术的研究进展,展望了FeAl/Al_2O_3阻氚涂层的未来研究方向。     

TiO_2含量对等离子喷涂Al_2O_3-TiO_2涂层物相组成和力学性能的影响

采用等离子喷涂工艺在灰铸铁基体上制备了4种TiO_2含量不同的Al_2O_3-TiO_2涂层,运用X射线衍射技术,并结合Rietveld全谱拟合方法,对不同涂层中的物相进行定量分析;采用显微硬度测试和拉伸试验研究TiO_2含量对涂层力学性能的影响。结果表明:Al_2O_3-3%TiO_2涂层中存在大量的γ-Al_2O_3相、α-Al_2O_3相以及少量的非晶相;在Al_2O_3-13%TiO_2涂层中,非晶相含量出现最大值,并有Al_2TiO_5相形成;随着TiO_2含量进一步增加,非晶相含量降低,Al_2TiO_5相含量增加,在Al_2O_3-40%TiO_2涂层中只存在α-Al_2O_3和Al_2TiO_5相;随着TiO_2含量增加,涂层的显微硬度降低,但涂层的结合强度升高,这与涂层中Al_2TiO_5相的含量有关。     

爆炸喷涂Al_2O_3-20%TiO_2涂层与浸树脂石墨摩擦副的磨损行为

研究了爆炸喷涂Al_2O_3-20%TiO_2涂层与浸树脂石墨进行干滑动摩擦时的磨损性能和磨损机理,并对比分析了Al_2O_3-20%TiO_2和Al_2O_3-40%TiO_2涂层的磨损性能。结果表明:该陶瓷涂层的磨损率随摩擦时间的延长呈先减小后增大的趋势,在相同试验条件下,Al_2O_3-20%TiO_2涂层的耐磨性能优于Al_2O_3-40%TiO_2涂层的;Al_2O_3-20%TiO_2涂层的磨损率随载荷和速度的增大而增大,在大于30 N后磨损率迅速增大;陶瓷涂层的磨损机理主要为粘着磨损。     

层状Al_2O_3/WC陶瓷刀具材料素坯的制备机理

针对现有层状陶瓷刀具材料素坯制备方法仍存在制备效率低、层厚难以控制等问题,提出雾化-喷覆液膜-干燥法制备层状陶瓷刀具材料素坯的新工艺,并运用雾化-喷覆液膜-干燥法制备了层状Al_2O_3/WC陶瓷刀具材料素坯,研究了Al_2O_3、WC纳米粉末与无水乙醇的配比对雾化效果和干燥时间的影响,干燥温度对干燥时间的影响,并分析了不同干燥温度下素坯材料层表面形貌。结果表明:当Al_2O_3、WC粉末与无水乙醇的配比为1:25及干燥温度为90℃时,可获得高质量的陶瓷素坯,并可提高素坯的制备效率。     

Al_2O_3掺杂与超声辅助对纯铝表面微弧氧化层结构与性能的影响

在复合电解液体系中加入Al_2O_3粉,并引入超声辅助对纯铝基体进行微弧氧化处理,研究了Al_2O_3掺杂与超声辅助对微弧氧化层微观形貌、物相组成、耐腐蚀性能与摩擦磨损性能的影响。结果表明:超声辅助促使更多的Al_2O_3微粒参与微弧氧化过程,形成的微弧氧化层更平整致密,孔洞尺寸较小且分布均匀,孔隙率较低;与未掺杂Al_2O_3或未引入超声辅助形成的微弧氧化层相比,掺杂Al_2O_3和引入超声辅助后微弧氧化层的自腐蚀电流密度明显降低,极化电阻大幅提高,摩擦因数和比磨损率均降低,耐腐蚀性能和摩擦磨损性能都得到显著提高。     

CuO辅助Ag_(72)Cu_(28)共晶钎料在大气环境中实现Al_2O_3陶瓷钎焊的界面反应

采用CuO辅助Ag_(72)Cu_(28)共晶钎料的方法,在大气环境中实现了Al_2O_3陶瓷的钎焊,研究了钎焊接头的剪切强度、微观形貌以及界面反应产物和界面反应机理。结果表明:该方法可以得到结合良好的Al_2O_3陶瓷接头;在钎焊温度为1 050℃、保温时间为10min、CuO质量分数为10%的条件下进行钎焊时,接头的剪切强度最高,为39.04 MPa;在钎焊过程中,由于陶瓷表面CuO的存在使熔融铜向陶瓷表面富集并发生反应,从而实现钎料的润湿和铺展;在钎焊接头中可见清晰的界面过渡层,界面反应产物主要为CuAl_2O_4及CuAlO_2相。     

变压器隔声降噪用Al_2O_3泡沫陶瓷的制备及其吸声性能

采用凝胶发泡法制备了变压器隔声降噪用Al_2O_3泡沫陶瓷,通过试验得到了胶凝剂和发泡剂的最佳加入量,研究了在该最佳加入量下制备试样的厚度及其背后空腔尺寸对吸声性能的影响。结果表明:当发泡剂和胶凝剂的质量分数均为1.00%时,制备的泡沫陶瓷的孔隙率为75.2%,平均孔径为150μm,抗弯强度和抗压强度分别为8.13 MPa和5.41 MPa;当试样厚度为15mm、背后空腔厚度为20mm时,Al_2O_3泡沫陶瓷的峰值吸声系数可达0.8,其在100~500 Hz低频范围的吸声系数为0.12~0.65。     

新型Al_2O_3基陶瓷刀具材料加工淬硬40Cr的切削行为

采用自主研制的两种新型Al_2O_3基微米复合陶瓷刀具AC2N和纳微米陶瓷刀具AC2Nn2切削淬硬40Cr合金钢,以LT55为对比刀具,选用不同的切削速度和不同进给量进行干式连续切削,研究了两种新型Al_2O_3基复合陶瓷刀具的切削行为。结果表明:在加工淬硬40Cr的试验中,新型Al_2O_3基陶瓷刀具的切削性能和抗磨损性能优于LT55;微米陶瓷刀具AC2N适合在小进给量条件下加工淬硬40Cr,纳微米陶瓷刀具AC2Nn2适合在高速、大进给量条件下加工淬硬40Cr。在v=260m/min、f=0.12mm/r、a_p=0.1mm的试验条件下,AC2N陶瓷刀具的磨损形貌以磨粒磨损和扩散磨损为主,AC2Nn2陶瓷刀具的磨损形貌以磨粒磨损和氧化磨损为主。     

陶瓷工具材料的应用

<正> 据报导,陶瓷刀具在欧洲占3%,在日本占15%。这种刀具的份额在日本较大,是由于缺少生产硬质合金刀具天然原料的缘故。另外,陶瓷刀具在高速切削时还具有切削力小的特点。在自动化生产条件下工作时,为避免打刀,最好在较小的切削力下工作。为了装备刀具,采用了氧化物陶瓷(Al_2O_3基)和氮化物陶瓷(Si_3N_4)。在氧化物陶瓷中包括纯陶瓷Al_2O_3+Zr_2O_3、混合陶瓷Al_2O_3+TiC/TiN和强化陶瓷Al_2O_3+SiC纤维。在Si_3N_4基非氧化物陶瓷中包括Syolon(Sj—Al—O—H)和氮化硅。根据所提供的信息,陶瓷刀具多用于铸铁零件的加工,其次为淬     

大气等离子喷涂Ni5Al/Al2O3-3％TiO2复合结构 涂层的显微组织与力学性能

采用大气等离子喷涂(APS)技术在6061铝合金基体表面预制Ni5Al合金黏结层,再在黏结层上喷涂Al_2O_3-3%TiO_2陶瓷层,研究了涂层的物相组成、微观形貌、显微硬度、结合强度、耐磨性能和耐腐蚀性能,分析了其拉伸断裂机理。结果表明:陶瓷层的物相主要由α-Al_2O_3、γ-Al_2O_3和锐钛矿型TiO_2组成;黏结层与基体以及黏结层与陶瓷层均形成了机械结合,但黏结层与基体的结合界面更致密;与基体相比,涂层的显微硬度更高、耐腐蚀性能和耐磨性能更优;涂层的结合强度低于黏结层的,其拉伸断裂位置多在黏结层和陶瓷层之间的界面处以及陶瓷层内部,界面处的拉伸断裂形式为混合断裂,黏结层上的为韧性断口,陶瓷层上的为脆性断口。     

直接敷铜工艺制备Cu/AlN材料的界面结构及结合性能

通过直接敷铜(DBC)工艺,在AlN陶瓷基板表面于1 000~1 060℃的敷接温度下制备Cu/AlN材料,利用机械剥离机、场发射扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析了Cu/AlN的界面结合强度、界面微观形貌和物相组成。结果表明:铜箔和AlN陶瓷基板间的结合强度超过了8.00N·mm~(-1),铜箔和AlN陶瓷之间存在厚度约为2μm的过渡层,过渡层中主要含有Al_2O_3、CuAlO_2和Cu_2O化合物;随着敷接温度升高,Cu/AlN的界面结合强度逐渐增大。