一步法合成耐久性水基超疏水TiO2/DTMS涂层

为制备具有优异自清洁功能的耐久性水基超疏水涂层，以十二烷基三甲氧基硅烷(n-dodecyltrimethoxysilane, DTMS)为有机改性物，通过一步法在纳米TiO₂表面嫁接长链烷基官能团得到超疏水TiO₂/DTMS涂层。分析了TiO₂涂层及TiO₂/DTMS涂层的表面润湿性、形貌和化学组成，并对所得超疏水TiO₂/DTMS涂层的自清洁性能、机械及化学稳定性进行了测试。结果表明：超疏水TiO₂/DTMS涂层表面水接触角(water contact angle, WCA)达到159°；以亚甲基蓝粉末作模拟污染物，涂覆有超疏水TiO₂/DTMS涂层的玻璃具有优异的自清洁性能；经机械磨损(10 min)、酸碱液(pH=1、3、5、7、9、11、13)浸泡、高低温(−20、30、60、90、120、150 ℃)处理后超疏水TiO₂/DTMS涂层的WCA仍大于150°，表明其具有优异的机械和化学稳定性，可用于室外防污，如建筑物外墙、玻璃、太阳能电池板等。     

钛金属表面原位自生K2(Ti8O17)/ TiO2复合生物陶瓷涂层的制备及其生物相容性

采用电化学原位自生方法在钛基体表面成功制备出了K2(Ti₈O₁₇)/ TiO₂复合生物陶瓷涂层，并对涂层的表面形貌、微观结构及相组成等进行了观察分析.通过模拟体液培养对其生物活性进行了评估.结果表明，所制备的K2(Ti₈O₁₇)/ TiO₂复合陶瓷涂层具有良好的生物相容性和生物活性.     

TiO2对磁控溅射Ti-TiO2纳米复合涂层抗菌性能的影响

为预防种植体周围炎,采用反应磁控溅射法在纯Ti片表面制备了Ti-TiO₂纳米复合涂层,改变Ti靶材与TiO₂靶材的拼接比例,研究纳米TiO₂体积分数对涂层微观结构和抗菌性能的影响。采用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、原子力显微镜、接触角测量仪对样品进行微观组织的表征以及表面粗糙度和润湿性能的测量,采用CCK-8法(cell counting kit-8,CCK-8)对涂层进行细胞毒性测试,采用平板涂布计数法对涂层进行抗菌性能评价。结果表明,当Ti靶材与TiO₂靶材的拼接比例为95∶5时,Ti-TiO₂涂层含纳米TiO₂量最多,涂层的表面粗糙度以及与液相接触角达到最大值,分别为1.28 nm和100.42°,涂层无细胞毒性,符合生物安全性材料的标准,涂层的抗菌性能最佳,涂层的抑菌率达到了90.94%。     

Fe2+/Na2S2O8法去除水中四环素的研究

本文研究了二价铁活化过硫酸钠法去除水中四环素(TC)的影响因素与机理,为四环素类废水的治理提供了新方法。研究结果表明,水中TC降解率随Na₂S₂O₈浓度的增大而增大;随TC浓度的增加而减小;随Fe₂₊浓度升高,TC降解率先增大再减小,说明过高浓度的Fe₂₊对反应产生抑制作用。在初始条件TC浓度为10 μM,Na₂S₂O₈浓度50 μM,Fe₂₊浓度50 μM,pH为3.4时,TC降解率可以达到92%。利用分子探针法证明了体系中产生的自由基为SO_4-?和?OH,其中SO_4-?为主要作用自由基。     

一种长寿命热障涂层——LaMgAl11O19/YSZ双陶瓷层介绍

本文通过固相反应合成LaMgAl11O19热障涂层新材料,用喷雾干燥的方法制备粉末,用等离子喷涂方法制备LaMgAl11O19/YSZ双陶瓷层热障涂层,通过热循环实验测试了涂层的热循环性能,并分析了涂层失效机理。研究结果表明LaMgAl11O19/YSZ双陶瓷层热循环寿命比8YSZ的热循环寿命长得多,是一种非常有应用前景的热障涂层新材料。     

纳米ZnFe2O4的柠檬酸盐前驱体法制备与表征

采用柠檬酸盐前驱体法制备纳米ZnFe₂O₄颗粒,并通过TG-DTA、XRD、TEM和磁性能测试对纳米ZnFe₂O₄颗粒进行表征。结果表明,柠檬酸盐前驱体在500℃×2h煅烧后可得到单一ZnFe₂O₄相。通过XRD分析,纳米ZnFe₂O₄晶粒粒径为21nm,与TEM分析结果一致;在300K下测得纳米ZnFe₂O₄饱和磁化强度为3.5emu/g,剩磁为0.61emu/g,矫顽力为17.508kA/m。     

电解液浓度和沉积时间对Zn涂层表面形貌影响的研究

采用阳极氧化法在纯钛基体表面制备一层TiO₂纳米管（TiO₂ nanotubes，TNs），随后采用电化学沉积法在ZnCl₂溶液中于TNs上制备了Zn涂层。采用扫描电子显微镜（scanning electron microscopy，SEM）、能量色散X射线光谱仪（energy dispersive X-ray spectrometer，EDS）和X射线衍射仪（X-ray diffraction，XRD）对涂层的表面和截面形貌、元素含量和相组成进行表征。结果表明：TNs长度为1.5 μm，Zn涂层厚度为2 μm；在沉积的过程中，Zn涂层首先沿着TNs的管壁生长，逐渐覆盖TNs，然后形成球状晶体，最后形成白色颗粒堆叠在TNs上；电解液浓度的增加提高了涂层生长速度，沉积时间的延长使晶体有充足的时间长大；涂层中Zn是以单质形式存在，白色颗粒也主要为Zn单质。     

混合稀土Nd2O3和CeO2对氧化镁陶瓷硬度及抗热震性能的影响

采用轻质微米级（0.5 μm）MgO粉末为原料,Nd₂O₃、CeO₂为添加剂,聚乙烯醇为黏结剂,以242 MPa压强干压成型,常压1 550 ℃下烧结并保温2 h制得MgO陶瓷,对所得试样进行硬度、抗热震性能、显微结构及物相的测定。先探究不同添加量的单一稀土对MgO陶瓷的硬度及抗热震性能的影响,得到Nd₂O₃和CeO₂的最佳添加量ω分别为3%、8%。然后探究混合稀土Nd₂O₃和CeO₂对MgO陶瓷的性能影响,结果表明混合稀土添加总量ω为3%,Nd₂O₃与CeO₂的质量比为3∶7时,氧化镁陶瓷具有最好性能,硬度值为68 HRA,抗热震次数高达19次。     

热循环失效后的锎镁六铝酸盐热障涂层截面分析

镧镁六铝酸盐热旱率较低、抗烧结性能较好，热循环寿命比8YSZ的热循环寿命长得多，是一种非常有应用前景的热障涂层新材料。本文制备了热循环失效后的镧镁六铝酸盐热障涂层截面，并分析了涂层失效机理，有望在此基础上进一步提高镧镁六铝酸盐涂层的热循环寿命。     

ZnO/Bi2WO6异质结的制备及光催化制氢研究

试验采用水热法制备出薄片状Bi₂WO₆,并通过异质外延生长法在Bi₂WO₆薄片上生长ZnO纳米线微米盘,得到ZnO/Bi₂WO₆异质结。对样品进行的主要表征有扫描电子显微镜形貌观察、X射线粉末衍射、能谱分析、电化学阻抗谱等。结果表明,ZnO/Bi₂WO₆异质结由直径约1 μm、厚度为40~60 nm的Bi₂WO₆微米盘负载ZnO纳米线构成。在可见光下,ZnO/Bi₂WO₆异质结的光催化制氢性能明显优于纯ZnO及纯Bi₂WO₆,ZnO/Bi₂WO₆异质结的稳定性也较高。试验对比了纯Bi₂WO₆与ZnO/Bi₂WO₆异质结在可见光下催化制氢的速率,发现ZnO/Bi₂WO₆异质结的光催化效果明显高于纯Bi₂WO₆,且当生长母液浓度为8 mM （mmol/L）时,制氢速率最大为12 290.2 μm·mol·h^-1·g^-1,比纯Bi₂WO₆提高了2.2倍,在其循环试验18 h后,ZnO/Bi₂WO₆异质结仍能保持较稳定的制氢速率,保持率达到90%。     

ZrO2-ZiCrAl系功能梯度热障涂层界面残余热应力研究

研究用等离子喷涂方法制备Ｚｒｏ２－ＮｉＣｒＡｌ系功能梯度热障涂层的不同梯度过渡层之间,以及与基体之间界面的残余热应力和功能梯度热障涂层厚度、组分对残余热应力的影响．方法来用热弹性有限元方法．结果所设计的功能梯度热障涂层的界面残余热应力得到有效缓和．结论对于所要保护的基体,可用有限元数值分析结果选择适当的功能梯度材料体系．     

等离子喷涂热障涂层的屈曲失效分析

在工作环境中,典型的等离子喷涂热障涂层结构会在陶瓷层和氧化层界面出现分层现象,导致冷却过程中受面内压应力作用的陶瓷层发生屈曲和剥落失效现象.本文采用能量方法建立了分层后陶瓷层(边界固支单层板)屈曲的临界条件,分析了分层形状、陶瓷层面内应力、弹性模量、厚度对临界条件的影响.这些结果可为考虑陶瓷层屈曲失效的寿命预测模型提供一定的理论依据.     

热障涂层热不匹配残余应力的分析研究

广泛应用于高温部件的热障涂层,在热载荷作用下各层间所集聚的残余应力是导致其层裂和失效的重要原因。针对热障涂层由于热不匹配产生的残余应力,建立了相应的平面应变模型,研究了温度与涂层厚度对界面残余应力和陶瓷层内最大残余应力分布的影响。结果表明,陶瓷层内的残余应力主要表现为横向压缩应力,且最大值位于距陶瓷层表面1/3厚度处;界面残余应力相对较小,但在自由边界处有应力集中现象;随着温度的升高应力值在增大,陶瓷层厚度增加会改变结构厚度方向上的应力分布,且厚度增加使陶瓷层内残余应力值和界面残余应力值减小。     

Cathodic micro-arc electrodeposition of yttrium stabilized zirconia （YSZ） coatings on FeCrAI alloy

The formation of ceramic coatings on metal substrate by cathodic electrolytic deposition (CELD) has received more attention in recent years. But only thin filmscan be prepared via CELD. Yttrium stabilized zirconia (YSZ) ceramic coatings were deposited on FeCrAI alloy by a novel technique--cathodic micro-arc electrodeposition (CMED).The result shows that, when a high pulse electric field is applied to the cathode which was pre-deposited with a thin YSZ film, dielectric breakdown occurs and micro-arc discharges appear. Coatings with reasonably thickness of-300μm and crystalline structure can be deposited on the cathode by utilizing the energy of the micro-arc. The thickness of the as-deposited coating is dominated by the voltage and the frequency. Y2O3 is co-deposited with ZrO2 when Y(NO3)3 was added to the electrolyte, which stabilize t-phase, t′-phase and c-phase of ZrO2 at room temperature. The amount of the m-ZrO2 in the coating is diminished by increasing the concentration of Y(NO3)3 in the electrolyte.This report describes the processing of CMED and studies the microstructure of the deposited YSZ coatings.     

Effect of La2O3 on microstructure, mechanical and tribological properties of Ni-W coatings

In this paper, a Ni-W-La2O3 composite coating was prepared by the electrodeposition method. Microhardness tester and environmental scanning electron microscope equipped energy dispersive spectroscopy were employed to investigate the microhardness and the surface morphology of the composite coatings respectively, and the high temperature friction behavior and corrosion resistance of the coatings against molten glass were investigated by using a high temperature tribometer. The results show that La2O3 can refine the microstructure effectively, and make the element distribution uniform, which leads to the increase of average microhardness. La2O3 particulates can reduce the friction coefficient between the composite coating and glass during the sliding process at about 973 K largely, and the corrosion resistance of the La2O3 added Ni-W coatings is effectively improved compared with that of the non-added one, furthermore the mechanism of friction-reducing and anti-corrosion is also discussed.     

粘接层预氧化对热障涂层TGO生长与抗高温氧化性能的影响

利用预氧化技术在热障涂层(TBC)的陶瓷层/粘接层界面形成致密Al₂O₃层,经过1 100 ℃高温氧化试验,研究了该Al₂O₃层通过抑制氧气扩散,降低热生长氧化物(TGO)生长速率的作用机理,阐明了粘接层预氧化对整体热障涂层氧化行为的影响规律.结果表明:喷涂态(A-TBC)与预氧化(P-TBC)试样的TGO厚度及氧化增重均随氧化时间的延长而增长.但是,P-TBC显著减少了整个过程氧的扩散,有效抑制了氧化初期TGO的急速生长,使得P-TBC能够长期保持有益的TGO结构、降低抛物线氧化速率,并最终提高热障涂层抗高温氧化性能.     

Thermal damage and ablation behavior of plasma sprayed Ba2SmTaO6 coatings irradiated by high power continuous laser

Ba₂SmTaO₆ laser protection coatings of ≈200 ​μm thickness were deposited onto stainless steel surfaces by air plasma spraying, and the laser irradiation resistance of the coatings was investigated. For laser irradiation with a laser power density less than 1000 ​W/cm², the coatings kept intact. For a laser power density exceeding 1500 ​W/cm², the Ba₂SmTaO₆ coatings underwent recrystallization, grain growth occurred, and certain spray morphology features disappeared by melting. In the case of a laser power density of 2000 ​W/cm² applied for 10s, the incident laser parameter was beyond the coatings protection threshold, and the coating peeled off. The samples back surface temperature kept unchanged within the first 1s of laser irradiation, indicating that Ba₂SmTaO₆ coatings have excellent laser protection capability and can limit the rise of the substrate temperature. However, the low thermal conductivity of Ba₂SmTaO₆ leads to a detrimental laser energy concentration at the beginning of the laser irradiation period on the sample front surface, resulting in a rapid increase of the surface temperature up to the melting point.     

航空发动机叶片表面热障涂层温度分布的仿真分析

采用有限元固体热传导仿真模型分析航空发动机导向叶片表面热障涂层(TBC)的温度特性;采用工程实验的通用模型,输入因变量(Input)→仿真模型和边界条件(Process)→输出变量(Output),进行热障涂层的实验设计;比较了几种热涂层材料(如ZrO2系列TBC)的隔热性能,分析了不同的基底与TBC厚度下隔热性能的变化情况.同时,通过计算机仿真方法探讨了国内外相关文献中的TBC隔热效果的差异性.结果表明,温度边界条件对于准确估算TBC的隔热效果至关重要.在对比TBC的隔热性能时,需对测温环境进行标定.     

金属陶瓷倾斜涂层的热障作用

研究了在大气下用氧—乙炔火焰法实现的Al_2O_3基金属陶瓷倾斜涂层的附着性及其热障作用。结果表明,Cu、Ni/Al金属的加入及梯度成分设计,改善了涂层与基体之间的物理相容性和化学相容性,使热应力、界面应力弛豫,附着性明显提高。同时,该梯度涂层具有良好的抗热震、抗热冲蚀及抗高温铁水烧蚀等性能,热障作用显著。