高耐刮伤性和高耐候性汽车涂层材料

项目提供单位：复旦大学。项目概况：目前的汽车罩光涂料存在硬度低、耐划伤性差、耐候性差等缺点。本项目制备的汽车罩光涂层材料为绿色环保型产品,具有优异的耐刮伤性、耐磨性、耐候性、附着力、冲击强度、环保性等,可用于汽车、摩托车、金属构件的外装饰保护及修补。     

硬质合金TiN涂层的残余热应力数值分析

采用有限元方法分析了硬质合金氮化钛涂层的热残余应力,试样采用圆柱体状的轴对称几何模型和自由边界条件,分析了涂层厚度、基体参数和过渡层对残余热应力的影响.计算表明:TiN涂层中出现较大的拉应力(1 GPa以上),而硬质合金基体中出现较大的压应力(-0.8 GPa左右).涂层中的拉应力随硬质合金基体中钴的质量分数和涂层厚度的增加而明显减小,因此通过增加基体中的钴的质量分数和涂层厚度可以减小涂层中的拉应力.当采用TiC过渡层时,涂层应力可以减小25%,且采用TiCN梯度过渡层时效果更好.     

低压等离子喷涂NiCOCrAlYTa涂层的组织结构及抗氧化性能

采用低压等离子喷涂在Co基高温合金K640基体上制备NiCoCrAlYTa涂层,通过XRD,SEM和EDS等方法研究低压等离子喷涂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:低压等离子喷涂涂层主要由γ-Ni,γ'-AlNi3和极少量的β-NiAl等相组成,元素分布均匀,涂层为典型的片层状结构,沉积界面处存在少量孔洞:真空退火处理过程促进了β-NiAl相的析出,衍射峰尖锐,元素分布不均匀,Al和Y向涂层表面扩散,Cr富集于涂层与基体的界面处;真空热处理涂层表面在氧化初期形成较多孔洞,导致涂层抗氧化能力降低.     

纯钛表面TiN涂层的制备及其抗细菌粘附性能

利用多弧离子镀技术在纯钛(TA2)表面制备TiN涂层,分析涂层的显微组织,测量表面显微硬度和表面粗糙度,表征涂层的成分分布和相结构;对未处理纯钛和TiN涂层作细菌粘附实验.结果显示:TiN涂层厚度为2μm,涂层的表面复合硬度为HK0.025694,表面粗糙度(Ra[μm]±SD)为0.17±0.08,涂层由TiN相组成;细菌粘附结果表明:与纯钛基材相比,TiN涂层能显著地降低细菌粘附.     

溶胶-凝胶技术提高不锈钢抗高温氧化及铝合金阳极氧化膜的耐蚀性能

采用溶胶--凝胶法在不锈钢基体表面制备ZrO2和Al2O3涂层,并对铝合金阳极氧化膜进行封孔处理.采用高温循环氧化法研究ZrO2和Al2O3涂层抗高温氧化性能,通过电化学阻抗谱和剥蚀法分析溶胶--凝胶法封孔后铝合金氧化膜的耐腐蚀性能.结果表明:ZrO2和Al2O3涂层的抗高温氧化性能随涂层厚度增加而提高;铝合金阳极氧化膜的耐腐蚀性能也随封孔次数的增加而提高,但当封孔处理超过8次后,阻抗值和腐蚀程度基本不随封孔次数发生变化;实施相同次数封孔处理后,Al2O3溶胶的封孔效果略优于ZrO2溶胶的封孔效果.     

碳化硼--泡沫铝双层复合材料的制备及其防弹性能

采用热压烧结制备的碳化硼陶瓷和发泡法制备的泡沫铝,经环氧树脂黏结后制备得到碳化硼--泡沫铝双层复合材料.通过对材料靶板进行实弹靶试试验,着重研究和分析了该双层复合材料的防弹性能.靶试试验中,使用口径分别为7.62mm和12.7 mm的穿甲燃烧弹,冲击速度约820 m·s-1,射击距离为10m.试验结果表明:碳化硼--泡沫铝双层复合材料对7.62mm口径穿甲燃烧弹具有较好的防护能力,其防护系数范围为5.06~5.12.     

EB-PVD制备SiC/ZrO2双层涂层的微观组织研究

利用EB-PVD工艺在高温合金表面制备的SiC/ZrO2双层防热涂层,对制备态和不同温度晶化处理后的涂层进行了微观组织结构分析。结果表明,随退火温度升高,SiC结晶程度提高,Ramam光谱出现了SiC的TO带和LO带;SiC层中分散的sp2杂化碳团簇产生了急剧的聚集,形成了大的团簇结构。退火处理后SiC表层发生钝性氧化,涂层表面C元素含量大幅度减少,而O元素含量迅速增加;XPS C1s和Si2p谱峰的中心向高结合能方向发生了偏移;表层中C—C键的含量减少,Si—O键的含量逐渐增加。     

变压器防腐涂层导热性能提升技术研究

 以水性环氧富锌涂层为研究对象,通过向其中添加石墨烯、碳纳米管、碳纳米角和超细石墨粉混合物来改性变压器防腐涂层导热性能。通过瞬态板式热源法、红外热像仪、热阻测试仪和扫描电子显微镜对传统溶剂型涂层、水性环氧富锌涂层以及改性高导热涂层的导热性能和微观结构进行了分析。结果显示改性高导热涂层的热阻最小（2.51℃/W）,导热系数最高（1.3450 W/（m·K））,表明其导热性能明显优于传统溶剂型涂层（4.57℃/W）和水性环氧富锌涂层（4.28℃/W）。改性高导热涂料导热性能的提高主要与其导热方式的优化和涂层致密性的提高有关。传统溶剂型涂料主要以声子形式进行热量传递。向水性环氧富锌涂料加入高导热填料后,一方面形成了以弹道-扩散的方式进行热量传递方式;另一方面添加的高导热物质在涂层中填充在孔隙和裂纹位置处,很大程度上提高了涂层的致密度,构建了变压器金属和外部环境的热量传递通道,因而使得涂料导热性能得到了显著提高。变压器温升模拟实验表明研制的新型高导热环保涂层可降低变压器油顶层温升1.67 K。     

电泳共沉积法制备金刚石/Al2O3/玻璃复合涂层的工艺

以304不锈钢为基体,采用电泳共沉积法制备复合涂层,并通过烧结方式实现涂层在基体的固化。研究电泳共沉积过程中不同悬浮液组成、沉积电压、沉积时间和Al³⁺质量分数等因素对涂层性能的影响,对涂层进行微观结构表征和力学性能测试,并使用该工艺制备抛光盘,用于蓝宝石的抛光。结果表明：当沉积电压为50 V,沉积时间为6 min,添加质量分数为0.10%的Al³⁺时,可获得光滑、均匀的金刚石/Al₂O₃/玻璃复合涂层;复合涂层经450℃烧结3 h后,表面致密均匀,硬度达521 HV,复合涂层的耐磨性、与基体的结合强度均良好;使用抛光盘对蓝宝石进行抛光,可将表面粗糙度降低90.2%。     

涂层碳纤维的抗拉强度与断裂特性

利用化学气相沉积法在碳纤维表面获得SiC、C+SiC、Si、C-Si梯度等涂层的基础上,研究了涂层对碳纤维强度的影响,分析了涂层及碳纤维原丝的相结构,观察了涂层碳纤维的拉伸断口形貌,并进一步探索了涂层碳纤维的断裂过程与断裂方式,实验结果表明:不同涂层碳纤维的强度各异,且其断口形貌与断裂方式也不尽相同.