Al2O3梯度陶瓷涂层高温抗氧化性能的研究

主要研究了Al2O3耐热梯度陶瓷涂层的抗氧化性能并与相应的ZrO2耐热涂层进行了比较。在800℃和1000℃氧化实验结果表明：Al2O3涂层的抗氧化性能优于相应的ZrO2涂层；涂层的孔隙率，尤其是通孔率是影响涂层抗氧化性能的关键因素，此外，梯度涂层的良好过渡也有利于抗氧化性能的提高。     

两步包埋法制备C/C复合材料SiC/Cr-Al-Si涂层研究

采用两步包埋法在碳/碳复合材料表面制备了SiC/Cr-Al-Si涂层.采用XRD、SEM和EDS分析了涂层的物相组成、微观结构及断面元素分布,测试了双涂层碳/碳复合材料试样在1 500℃静态空气中的抗氧化性能.结果表明:SiC/Cr-Al-Si涂层主要由SiC、AlCr2Si及Al4Si2C三相组成,厚度约为120μm,无穿透性裂纹;与一步包埋法所得SiC涂层相比,SiC/Cr-Al-Si涂层碳/碳复合材料试样的抗氧化性能有所提高,该涂层试样氧化12 h后的失重不超过5%.两步包埋法所得SiC/Cr-Al-Si涂层表面存在微裂纹,并且包埋过程易于使Cr-Al-Si合金成分扩散到SiC涂层内部,从而无法形成内SiC涂层、外Cr-Al-Si涂层的双层涂层结构,降低了Cr-Al-Si合金涂层对C/C复合材料基体的高温氧化保护效果.     

涂层对三维碳纤维编织体/Al2O3陶瓷复合材料性能的影响

从自制的SiO2和SiC涂层/三维碳纤维编织体出发,采用溶胶浸渍-原位分解法得到三维碳纤维编织体/涂层/Al2O3陶瓷复合材料.采用等温氧化失重、XRD、SEM、电子拉伸试验等测试手段研究了涂层对碳纤维编织体抗氧化性、复合材料力学性能的影响及复合材料的强韧化机理.结果表明:涂层可明显提高碳纤维编织体的抗氧化性能;梯度SiC涂层可明显改善纤维与陶瓷颗粒的界面结合性能,使复合材料的强度、断裂韧性和弹性模量分别增加5~10倍,材料的断裂呈层间紧密的复合断裂;裂纹扩展和断口分析表明,复合材料的强韧化机理为Cf的拔出、桥接和诱导裂纹偏转.     

反应热喷涂法制备陶瓷涂层的研究

首先通过差热-失重分析和XRD测试手段对反应热喷涂Al+TiO2+H3BO3混合粉体以制备Al2O3/TiB2复合陶瓷涂层的可行性进行了分析.然后对喷涂后试样涂层的耐磨性进行了研究.结果表明:Al+TiO2+H3BO3混合粉体差热-失重分析和在1200℃烧结后XRD测试分析均表明完全可以反应生成所需的Al2O3/TiB...     

抗氧化剂对再生铝镁碳砖抗氢化性能的影响

研究了单一和复合抗氧化剂对再生铝镁碳砖抗氧化性能的影响。结果表明，添加2％Si 1％SiC 1%Al三种复合抗氧化剂，其抗氧化效果最佳；同时运用X射线粉末衍射法和扫描电子显微镜分析手段探讨了金属Si、SiC和金属Al在再生铝镁碳砖中的抗氧化行为。     

TiO2含量对Al2O3-C质耐火材料性能的影响

碳复合耐火材料是现今耐火材料的发展方向之一,因为引入石墨,使材料具有较高的强度和良好的抗渣侵蚀性能,但碳本身在高温下易被氧化,这一特点限制了其使用寿命的进一步提高.以不同粒度的刚玉和石墨为骨料,以金属Si粉、Al粉和SiC微粉为抗氧化剂,以酚醛树脂为结合剂,研究不同含量的TiO2对Al2O3-C质耐火材料性能的影响.结果表明,随着TiO2含量的增加,Al2O3-C质耐火材料的耐压强度提高,其显气孔率和体积密度的变化不大;一定含量的TiO2有助于提高Al2O3-C质耐火材料的高温强度和抗氧化性能.     

钴基合金电弧离子镀NiCrAlY涂层的组织结构和抗氧化性能

采用电弧离子镀方法在Co基高温合金K640基体上制备NiCrAlY涂层,研究电弧离子镀涂层和真空退火后涂层的形貌、相结构及抗氧化性能。研究结果表明:电弧离子镀NiCrAlY涂层主要由γ-Ni,γ′-AlNi3和β-NiAl等相组成,衍射峰明显宽化,元素分布均匀;真空退火后涂层组织更致密,衍射峰尖锐,涂层主要由γ-Ni,γ′-AlNi3,β-NiAl,α-Cr以及极少量的Cr23C6组成,元素分布不均匀,Al和Y向涂层表面富集,Cr富集在涂层与基体界面附近。真空热处理可使电弧离子镀NiCrAlY涂层表面生成粘附性良好的α-Al2O3氧化膜,提高了电弧离子镀NiCrAlY涂层的抗氧化性能。     

等离子涂层摩擦磨损性能与机制探讨

研究了Ni60、Al2O3 40%TiO2及Ni/Al2O3涂层的摩擦磨损性能，并与T10钢的耐磨性进行了比较，探讨了涂层的磨损机制，实验表明，Ni60涂层耐磨性最好，在低载荷下，涂层失效是由表面接触疲劳引起的，在高载荷下，由于涂层颗粒剥落产生了磨粒磨损，Al2O3 40%TiO2涂层由于陶瓷脆性大，在磨损过程中产生脆断，并且随脆性增加，由脆断引起的磨损量增加。     

高速电弧喷涂FeCrAl／WC复合涂层研究

将自行研制的FeCrAl/WC粉芯丝材利用高速电弧喷涂技术成功地制备出FeCrAl/WC复合涂层,用EDS,XRD和成分分析系统得到FeCrAl/WC涂层的组成为FeCr的质量分数约为84%;WC,W2C及少量的（FeCr)2O3的Al2O3的质量分数约为16%。涂层的工艺性能和力学性能表明FeCrAl/WC复合涂层具有高结合强度、高致密度和较多氧化物的特点。涂层的高温冲蚀性能结果表明,在650℃高温环境下,FeCrAl/WC复合涂层的抗冲蚀磨损性能高于20号钢,并表现出良好的全攻角冲蚀磨损抗力,能够解决燃煤锅炉管道的高温燃气-飞灰高温冲蚀磨损问题。     

W/Hf摩尔比对HfB_2-WB_2-Si/SiC-SiC_(NW)复合涂层抗氧化性能的影响

为了提高C/C复合材料高温抗氧化性能,依次采用前驱体浸渍裂解、反应熔体浸渗和浆料涂刷工艺在C/C复合材料表面制得HfB_2-WB_2-Si/SiC-SiC_(NW)复合涂层,考察了W/Hf摩尔比对复合涂层物相组成、微观结构及抗氧化性能的影响。结果表明,当W/Hf摩尔比为2∶3时,所制HfB_2-WB_2-Si/SiC-SiC_(NW)复合涂层组织均匀、结构致密,表现出最佳的抗氧化性能。在涂层氧化过程中,WO_3的分相效应和HfSiO_4等高熔点颗粒的钉扎效应共同作用能使涂层表面氧化物玻璃相具有较高热稳定性和较低的氧扩散率,有利于提高涂层的抗氧化性能。     

碳还原粉煤灰制备SiC/Al2 O3系复合材料

在氩气气氛下,以粉煤灰为原料,石墨为还原剂,研究碳还原粉煤灰制备SiC/Al2 O3系复合材料的反应过程,并探索其制备的工艺条件.利用X射线衍射分析还原产物的物相变化规律,使用扫描电镜和能谱仪观察复合材料的微观结构.结果表明：在1673 K粉煤灰中石英相与碳反应生碳化硅,1773 K莫来石相基本分解完全.随着反应温度的升高,生成碳化硅和氧化铝含量增加,较合适的温度条件为1773~1873 K;保温时间的延长,有利于碳化硅和氧化铝的生成,较好的保温时间为3~4 h;增加配碳量对碳化硅和氧化铝的生成有促进作用,较合适的C/Si摩尔比为4~5.在制备出的SiC/Al2 O3复合材料中碳化硅在产物中分散较为均匀,并且粒度小于20μm.     

高岭土原位碳热还原制备Al2O3/SiC复相陶瓷材料的研究

详细介绍了利用高岭土通过原位反应及热压烧结制备Al2O3/SiC复相陶瓷材料.探索了以天然矿物高岭土,碳作为原材料,低成本合成制备高性能Al2O3/SiC复相陶瓷的新方法.首先,在原位碳热还原反应中,高岭土和碳在流动氩气氛中合成制备Al2O3/SiC复相陶瓷粉,对合成反应的热力学过程进行理论分析和实验研究,对合成的Al2O3/SiC复相陶瓷粉进行了DTA和XRD分析,分析表明陶瓷粉的合成过程分两步,第一步是高岭土自身的脱水,第二步是SiO2被还原的过程及制备出Al2O3/SiC复相陶瓷粉.研究表明,最佳的粉末合成温度为1550℃;其次,Al2O3/SiC复相陶瓷粉通过热压烧结合成制备Al2O3/SiC复相陶瓷,烧结助剂的添加有助于降低烧结温度.复相陶瓷抗弯强度达到420 MPa,相对密度达到98%,硬度HRA89.     

氧化铝基复合材料出铁沟预制件的研制

研究了防裂剂、减水剂、碳化硅、石墨和钢纤维等加入量与材料性能之间的关系。通过孔隙率，抗弯强度，抗压强度，冷热循环次数，耐渣铁腐蚀等性能，以及组织结构等的测试分析和工业性试验，研制出了性价比优异的氧化铝基复合材料出铁沟预制件，铁水线的最优配方为（％）：Al2O3-14SiC-5G-4SiO2-2微粉－1白泥－6水泥，渣线的最优配方为（％）：Al2O3-16SiC-5G-4SiO2-2微粉－1白粉－6水泥，均外加0．15三聚磷酸钠－3B铝粉－2钢纤维，文中还探讨了氧化铝基复合材料出铁沟预制件的损毁机理。     

Al2O3/AlB12/AlN复相陶瓷的制备及其力学性能

以Al和B2O3为原料,采用高频感应加热方法制备出纯的Al2O3/AlB12/Al复合陶瓷粉体,然后在N2保护下1600℃热压烧结2h制备出Al2O3/AlB12/AlN复相陶瓷。采用XRD和SEM技术分别表征了Al2O3/AlB12/Al复合陶瓷粉的相和形貌以及Al2O3/AlB12/AlN复相陶瓷的相和断口形貌。采用三点弯曲法和压痕法分别测试了Al2O3/AlB12/AlN复相陶瓷的抗弯强度和断裂韧性。研究结果表明：由于室温下Al-B2O3体系的绝热温度大于1800K,因此可以采用高频感应加热方法点燃Al-B2O3体系,并制备出纯的Al2O3/AlB12/Al复合陶瓷粉体;Al2O3相和AlB12相是分别通过液-液反应机制和液-固反应机制生成;Al2O3/AlB12/AlN复相陶瓷的抗弯强度和断裂韧性分别为549.48MPa和5.96MPa·m1/2,分别比纯Al2O3陶瓷的350MPa和4MPa·m1/2高56.99%和49%,这可能是原位反应生成的细小AlN颗粒增强增韧了Al2O3基陶瓷。     

MgO-C材料在氮气气氛下的物相演化及其力学性能研究

以电熔镁砂、天然鳞片石墨、煤沥青、Al粉及Si粉为主要原料,以热固性酚醛树脂为结合剂,混匀后压制成MgO-C材料试样。将试样在氮气气氛下分别经1000℃×3h、1200℃×3h、1400℃×3h热处理,研究热处理温度对材料物相组成、显微结构及力学性能的影响。结果表明,1000℃热处理后,试样中Al消失,反应生成了柱状AlN和八面体状MgAl2O4,此温度下Si尚未参与反应;1200℃热处理后,Si开始反应生成六边形板状的SiC,镶嵌在镁砂基体中,提高了试样的高温抗折强度和热震后残余抗折强度;1400℃热处理后,试样中除有柱状AlN和八面体状MgAl2O4生成外,还有较多晶须状SiC和针状β-Si3N4生成,形成了良好的非氧化物结合,使得材料具有优良的高温力学性能和抗热震性能。     

原位液相沉积法制备SnO2/石墨插层复合材料

为提高石墨作为锂离子电池负极材料的性能,将石墨进行氧化处理后,利用原位液相沉积法制备SnO2/石墨插层复合材料。利用红外、X射线衍射仪及扫描电镜等手段对所制备的材料进行表征。结果表明:石墨经氧化处理后,生成大量的极性基团,层间距扩大;原位液相沉积过程中,SnCl2.2H2O插入氧化石墨层间与氧化基团反应,生成SnO2;经过热处理,SnO2的结晶度得到提高,并均匀地分散在石墨层间。     

石墨与硅之比对石墨铝硅复合材料综合性能的影响

研究了石墨与硅之比对石墨铝硅复合材料综合性能的影响．解决了石墨颗粒直接加入铝硅熔体中的难点,并基本解决了石墨加入的均匀性问题．研究表明：石墨与硅生成一定量的ＳｉＣ,对提高石墨铝硅的高温抗拉强度十分有利;石墨与铝生成Ａｌ４Ｃ３有利于石墨在铝硅熔体中的均匀分布;生成Ａｌ４Ｃ３的量不宜过多,不能给石墨与硅生成碳化硅的比例带来影响．否则,会引起材料的性能下降     

320 t 混铁车用衬砖的粘渣机理

以大型混铁车用Al2O3-SiC-C砖和红柱石-氧化铝-SiC砖为对象,研究使用后材料粘渣的过程和原因,提出Al2O3-SiC-C质罐衬砖由于C的氧化和砖本身的气孔较大,使材料容易粘渣.红柱石-氧化铝-SiC砖由于没有C氧化,同时材料内只有微小气孔、没有较大气孔,能够有效地解决罐车的粘渣问题,红柱石-氧化铝-SiC罐衬砖的实际使用寿命比Al2O3-SiC-C砖延长30%以上.     

碳化硅及氧化铝陶瓷反应装甲附带损伤研究

对SiC和Al_2O_3陶瓷反应装甲的附带损伤效应进行了试验。试验结果表明,SiC陶瓷破片平均直径要小于Al_2O_3陶瓷破片的平均直径;Al_2O_3陶瓷破片所造成的冲塞穿孔密度最高可达SiC陶瓷破片穿孔密度的7.6倍。经计算,Al_2O_3飞板破片初速为927.81 m/s,SiC飞板破片初速879.59 m/s,Al_2O_3陶瓷破片的极限杀伤距离为10.06 m,SiC陶瓷破片为5.15 m。等效厚度的SiC反应装甲的附带损伤效应要低于Al_2O_3陶瓷反应装甲的附带损伤效应。     

铝液内部直接氧化法制备Al/Al2O3复合材料

提出一种在铝液内部用直接氧化法制Al／Al2O3复合材料的技术，通过在铝液内部吹氧，使熔融铝迅速氧化生成A12O3，凝固后获得具有弥散分布的Al／Al2O3质点的铝基复合材料，并对复合材料的微观结构及力学性能进行了观察分析。试验表明，复合材料中的Al／Al2O3质点分布均匀，通过调节吹氧时间，可方便地制备Al／Al2O3复合材料。