涂层材料与几何尺寸对等离子喷涂残余应力的影响

在等离子喷涂过程中，由于基体与涂层的热膨胀系数的不匹配，在它们共同冷却的过程中，产生了不同的热变形。本文采用有限元瞬态热分析方法对等离子喷涂过程的温度场进行了分析。在此基础上，进一步计算了常用的Al2O3涂层与16MnR基体组成的喷涂系统的残余应力分布，并对计算结果进行了讨论。然后，针对不同的涂层尺寸、不同涂层材料（α相Al2O3、Al2O3、ZrO2、TiO2、Al2O3-ZrO3）进行了残余应力计算，对涂层与基体内部的应力进行了分析，并且比较了不同的涂层尺寸以及材料性能对应力状态及分布的影响，对实际喷涂工艺有一定的指导意义。     

等离子喷涂Al2O3-TiO2系涂层的相组成定量分析

采用大气等离子喷涂制备了TiO2质量百分比分别为0%、3%、13%、20%、40%5种Al2O3-TiO2系涂层.利用Rietveld法以及添加标样的办法对喷涂前后的材料物相进行了定量分析,探讨了材料的相变过程.经喷涂,大部分α-Al2O3转变为亚稳相γ-Al2O3,喷涂粉末中存在的TiAl2O5保留在涂层中,有四种涂层中还形成了非晶相.涂层中的非晶相的含量先随着TiO2增加而增加,在TiO2的质量百分比为13%时最多,而后下降.这个趋势是喷涂粉末中Al2O3含量以及喷涂过程中材料的冷却速率共同作用的结果.     

亚音速火焰喷涂钛-生物玻璃涂层组织与性能研究

采用亚音速火焰喷涂方法及涂层处理技术,以Ti6Al4V为基体,喷涂钛-生物玻璃,涂层经700℃晶化处理.用扫描电子显微镜(SEM)观察涂层显微结构,X射线衍射法(XRD)测试涂层相组成,采用基于GIXRD的残余应力分析方法测量涂层残余应力.结果表明:亚音速火焰喷涂钛-生物玻璃涂层沿裂纹处有晶态析出物TiO2,起到弥合裂纹的作用.添加生物玻璃G后,涂层表面有针状结构晶体Na2Ti6O13析出,新相Na2Ti6O13具有一定的有生物活性.涂层残余应力均为压应力,其值与生物玻璃含量成正比.     

等离子喷涂Al_2O_3-TiO_2涂层的干摩擦磨损特性

利用等离子喷涂方法制备了Al2O3-TiO2涂层,测定了涂层的显微硬度和表观气孔率,并对涂层与GCr15钢配副,在不同P-V值及无润滑情况下进行了球 - 盘式摩擦磨损试验.试验结果表明:Al2O3-TiO2(w(TiO2)=13%)涂层在低速低载条件下具有显著的减摩抗磨性能;Al2O3-TiO2(w(TiO2)=20%)和Al2O3-TiO2(w(TiO2)=40%)涂层在高压力、转速工况下,具有优良的干摩擦特性.研究结果为实际生产选择涂层提供了依据.     

机械化学还原法制备Al_2O_3-Mo_3Si/Mo_5Si_3纳米复合粉体

以MoO3、Si粉和Al粉为原料,采用机械化学还原法制备了Al2O3-Mo3Si/Mo5Si3纳米复合粉体.利用X射线衍射(XRD)、激光粒度分析仪(LPS)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和差热-热重分析(DTA-TG)等对复合粉体和球磨过程中粉体的固态反应过程进行表征.结果显示,MoO3-Si-Al混合粉体球磨5h后转变为Al2O3-Mo3Si/Mo5Si3复合粉体,反应为机械诱导的自蔓延反应.球磨20h后,Mo3Si、Mo5Si3和Al2O3的晶粒尺寸分别为27.5、23.3和31.8nm,产物具有纳米晶结构,粉体平均粒度为3.988μm,颗粒呈球形,分布均匀.DTA分析表明,复合粉体在机械化学反应过程中首先发生MoO3和Al之间的铝热反应,之后将发生一系列Mo和Si之间的反应,生成Mo5Si3和Mo3Si.     

不同载体负载的钴基费-托合成催化剂的还原过程研究

研究了不同载体(SiO2、Al2O3、TiO2)负载的钴基费-托合成催化剂在氢气气氛下的还原行为.采用原位X-射线衍射(in-situ XRD)、氢气程序升温还原(H2-TPR)技术对催化剂的还原过程进行原位表征,考察了催化剂中活性相Co3O4在还原过程中的物相变化和不同载体对Co3O4还原过程的影响.结果表明:不同载体负载的钴基费-托合成催化剂的还原均分为2步进行,2步还原过程为:Co3O4 H2→3CoO H2O和3CoO 3H2→3Co0 3H2O.不同载体负载的钴基费-托合成催化剂在氢气气氛下的还原性大小顺序为:Co/SiO2>Co/TiO2>Co/Al2O3.     

等离子喷涂Al2O3-TiO2涂层的干摩擦磨损特性

利用等离子喷涂方法制备了Al2O3-TiO2涂层,测定了涂层的显微硬度和表观气孔率,并对涂层与GCr15钢配副,在不同P-V值及无润滑情况下进行了球-盘式摩擦磨损试验。试验结果表明：Al2O3-TiO2（w（TiO2）=13%）涂层在低速低载条件下具有显著的减摩抗磨性能;Al2O3-TiO2（w（TiO2）=20%）和Al2O3-TiO2（w（TiO2）=40%）涂层在高压力、转速工况下,具有优良的干摩擦特性。研究结果为实际生产选择涂层提供了依据。     

镁合金等离子喷 Al/Al2 O3涂层配比及参数优化

用等离子弧在 AZ31镁合金表面喷涂 Al＋Al2 O3粉末,制备 Al／Al2 O3复合材料涂层。观察分析不同粉末配比时涂层的划痕试验结果、SEM 照片以及 XRD 衍射数据,确定 Al＋Al2 O3的合理配方。通过正交试验设计,分别对涂层密度、显微硬度和沉积率等指标进行分析,最后确定制备复合材料涂层的最优工艺参数。     

GDC电极冷却水管喷涂工艺优化及评估

针对国际热核聚变实验堆(ITER)计划中直流辉光放电清洗(GDC)冷却水管的耐高压和热循环工况,在GDC水管上采用等离子喷涂技术制备了Al2O3陶瓷涂层,采用正交试验方法的极差分析和方差分析对等离子喷涂工艺进行了优化,得到了最佳工艺参数:电压60V、电流600A、喷涂距离100mm。在最佳工艺参数的条件下,对涂层进行了X射线衍射(XRD)分析和金相分析。结果表明,涂层表面99.9%以上的物相为Al2O3,涂层与基底结合紧密,测得涂层厚度为(324±11)μm,涂层整体厚度均匀。最后测试了涂层的耐电压能力,并对涂层进行了250次的室温至240℃热循环的试验,证明上述工艺可满足ITER苛刻工况的使用要求。     

短石墨纤维表面溶胶-凝胶法涂覆Al_2O_3

以异丙醇铝为原料,利用溶胶-凝胶法在短石墨纤维表面成功地涂覆了一层厚度约为1~2μm的Al2O3涂层,得到了在石墨短纤维表面制备Al2O3涂层较为合适的工艺条件:pH值为6,勃姆石溶胶浓度为0.4 mol/L,涂覆时间为16 h.采用XRD和SEM对涂层进行表征,结果表明,制备的Al2O3涂层纯净,厚度均匀,与石墨纤维结合紧密;抗氧化性测试结果表明,涂覆Al2O3后,石墨纤维的抗氧化性有了明显的提高.     

气体爆燃喷涂铁铝涂层显微结构研究

采用气体爆燃喷涂技术制备的铁铝涂层具有良好的耐蚀性能.该涂层与铁铝粉末原料相比较,其成分、结构均存在较大的差异.对该涂层的微观结构进行分析,能够为涂层的耐蚀性能研究提供可靠的实验依据.按照已确定的气体爆燃喷涂(DGS)工艺,制备了耐蚀的铁铝涂层.使用光学显微镜、XRD、TEM、电子探针分析了涂层的微观结构和各相的成分.结果表明,涂层中含有Fe4Al13、FeAl和Al2O3相;喷涂后原料粉末发生了复杂的相变,由Fe4Al13相大部分转变成为FeAl相组织和Al2O3合金颗粒,生成了非晶组织和细小晶粒组织;以上各相具有良好的耐腐蚀性能.     

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.     

H3BO3掺杂量对Sr3Al2O6:Eu,Dy红色长余辉发光材料性能的影响

采用高温固相法制备了Sr3Al2O6:Eu2+, Dy3+红色长余辉发光材料,研究了H3BO3掺杂量对其性能的影响.利用X射线衍射仪对材料的物相进行了分析,结果表明,1 200℃下制备的不同H3BO3掺杂量样品的物相为Sr3Al2O6 ;采用荧光分光光度计、照度计测定了样品的发光特性,结果表明Sr3Al2O6:Eu2+,Dy3+的激发峰位于472 nm的宽带谱,发射峰为位于612 nm的宽带谱,对应于Eu2+的4f65d1→4f7的跃迁;H3BO3的加入在促进产物晶化的同时,还可改变进入晶格中的Eu、Dy离子的浓度,从而改善余辉特性.余辉测试表明,Sr2.95Al1.8O6:0.02Eu2+,0.03Dy3+,0.2B3+的余辉时间最长,可达620 s(≥1 mcd/m2).     

还原性气氛下铝热还原法制备Al2O3-TiB2复合陶瓷的热力学分析

通过热力学计算,分析还原性气氛下10Al3B2O33TiO2系的反应过程、产物中可能存在的物相以及产物在CO和N2存在条件下的稳定性.计算结果表明,由于CO和N2存在,产物相组成除了TiB2和Al2O3外,可能有TiN,TiC,9Al2O3·2B2O3等存在,AlN,Al4C3,BN,Al2O3·TiO2等存在的可能性很小.高于1788K左右,产物TiB2能够稳定存在.低于此温度,TiB2可能和CO反应.在反应条件下,TiB2能够在N2气氛中稳定存在.     

利用静电纺丝法制备Eu~(3+)掺杂的氧化镝微纳米纤维

以聚乙烯吡咯酮(PVP)为络合剂,Dy(NO3)3·6H2O和Eu(NO3)3·6H2O反应制得前驱体溶液,用静电纺丝法制备了PVP/Dy(NO3)3·Eu(NO3)3无机-有机复合纤维,经煅烧得到Dy2O3/Eu3+微纳米纤维.对所制备纤维分别采用差热-热重分析、红外光谱分析、X射线衍射分析、扫描电镜等手段进行表征.     

功能梯度热障涂层热震裂纹的形成和扩展

探索热障涂层在热震中裂纹的形成规律 ,揭示涂层热震危险截面位置 .采用在铝基体上以等离子喷涂法制备 Al/Ni- Zr O2 功能梯度涂层 ,在所研制的热性能测试仪上 ,用单面加热急冷法 ,观察不同热循环次数下的裂纹形成情况 .结果是热震 15次时首先在纯 Zr O2 与 Zr O2 和 Al/Ni质量比为 8∶ 2的界面上方产生水平裂纹 ,5 0次时出现龟裂纹 .热震裂纹出现的最危险截面在上述界面上方大约 80 μm处 ,此处热应力最大 .     

(TiB_2+Al_2O_3)增强铝基复合材料的组织分析与硬度测试

将TiO2和B2O3原料混合后加入ZL102铝熔体,采用原位反应的方法,使其与铝液发生反应,制备出(TiB2+Al2O3)双相增强铝基复合材料.用EPMA及SEM分析反应合成的增强颗粒在基体上的分布状态以及TiB2和Al2O3颗粒的微观组织,用显微硬度仪测定复合材料组成相的显微硬度.结果表明,利用Al-TiO2-B2O3体系可以原位制备颗粒增强的铝基复合材料,合成的复合材料硬度比ZL102提高37.3%.     

Ti/TiAl微层板的高温氧化机理研究

对前期采用电子束物理气相沉积法制备的Ti/TiAl微层板进行了高温氧化研究,利用XRD、SEM、EDS对涂层的相结构变化、表面形貌、化学成分进行了实验分析。结果表明,随着温度升高,Al向富Ti区域的扩散越来越快,界面融混现象愈加严重。微层板的高温氧化机制为：Ti原子的不断外扩散使氧化膜中各层的Ti含量都有增加,Al2O3和TiO2分别具有热力学生成优势和动力学生长优势,表面氧化由最初的Al2O3膜逐渐向(TiO2 Al2O3)及TiO2过渡。     

助熔剂H_3BO_3对绿色荧光粉SrAl_2O_4∶Eu~(2+)发光性能影响研究

以H3BO3为助熔剂,在1200℃、H2还原气氛下成功制备出绿色荧光粉SrAl2O4∶Eu2+,并研究了不同H3BO3含量对SrAl2O4∶Eu2+发光性能和余辉特性的影响,结果表明随着H3BO3含量的增加,样品的发射光谱发生了"蓝移"现象,并随B3+的掺入,Sr0.96Al2O4∶0.04Eu2+呈现出了长余辉特性,同时增强了样品的发光强度和余辉时间,最佳的H3BO3含量为15%,其余辉时间可以达到6h.     

电弧喷涂铝涂层阳极氧化后表面-截面结构分析

采用电弧喷涂工艺在S355钢表面制备Al涂层,并对其进行阳极氧化处理,通过SEM,EDS和XRD等技术分析试样表面-截面形貌、化学元素分布和物相组成,探讨氧化膜-Al涂层-基体的结合机理。实验结果表明:阳极氧化膜中Al与O出现富集现象,以Al2_O_3形式存在;Al与O原子在氧化膜中为高浓度分布,构成氧化膜-Al涂层-基体的复合防腐蚀体系;Al涂层为富Al层,原子含量较高,而基体中Fe原子在界面处发生扩散现象;Al涂层中少量Al原子扩散进入基体,在界面处与Fe反应生成Fe-Al化合物,提高电弧喷涂Al涂层的结合强度。