纳米掺杂Al2O3/ZrO2等离子喷涂涂层组织结构研究

利用大气等离子喷涂技术,在N80钢基体上制备纳米掺杂Al2O3/ZrO2热障涂层。利用XRD、SEM等观察分析了纳米掺杂Al2O3/ZrO2粉末及等离子喷涂涂层组织形貌及结构,结果表明,Al2O3/ZrO2等离子喷涂粉末是由纳米包覆微米级粒子及少量的纳米团聚体球团粒子构成。纳米掺杂等离子喷涂Al2O3/ZrO2涂层的微观组织形貌复杂,存在着纳米柱状晶薄壳内包裹着微米级柱状晶、未熔化的ZrO2陶瓷粒子嵌镶在晶体内部的独特晶内结构。涂层主要由α-Al2O3及亚稳四方相t,-ZrO2相构成。     

微束等离子喷涂羟基磷灰石涂层相结构的微拉曼光谱研究

羟基磷灰石(Hydroxyapatite,HA)涂层以其优异的生物相容性和骨传导性在生物医疗领域得到了广泛应用。然而,HA涂层的生物性能与其组织结构密切相关。本研究采用微束等离子喷涂技术,在Ti-6Al-4V基体上制备HA扁平粒子及HA涂层。采用扫描电镜(SEM)分别对原始HA粉末、HA扁平粒子表面和HA涂层截面的形貌进行了观察。通过微拉曼光谱对扁平粒子和涂层截面微区的相结构进行分析,得到磷酸基团(PO_4~(3-))及羟基基团(OH~-)在所选定区域的信息,对900～1 000 cm~(-1)频率范围的内的微拉曼光谱进行分峰拟合,获得了微束等离子喷涂HA扁平粒子表面相分布情况以及HA涂层沿厚度方向相结构的变化。结果表明,单个HA扁平粒子以非晶相为主,而在涂层中,靠近基体部分的相组成以非晶相及分解相(β-TCP)为主,仅包含少量HA晶体相,随着离涂层与基体界面距离的增加,非晶相及分解相含量逐渐减少,HA相增多,在近涂层表面非晶相和分解相(β-TCP)略有增加。     

悬浮液等离子喷涂热障涂层的沉积机制及热循环特性

悬浮液等离子喷涂(SPS)较大气等离子喷涂(APS)具有诸多优势,目前对SPS涂层沉积机理报道较少。采用6%~8%Y2O3-ZrO2(YSZ)悬浮液送料进行等离子喷涂制备热障涂层,利用激光粒度仪测试悬浮液中的YSZ粒度,采用扫描电镜(SEM)、光学显微镜观察雾化粒子形貌和涂层的显微组织,探讨涂层的热循环特性并分析其沉积机制。结果表明:悬浮液中93.38%的YSZ粒子尺寸在3.311μm以下;等离子火焰中雾化的YSZ粒子主要有熔融致密的小球状、未完全熔融的疏松球状和未熔融的原始无定形3种形态;喷涂时,小球状粒子撞击基体表面后主要形成直径3~7μm的致密扁平粒子,未完全熔融的疏松球状和无定形态粒子撞击基体时铺展不明显,粒子堆积时容易形成孔隙;粘结层与陶瓷层间横向裂纹的萌生扩展导致热障涂层最终脱落失效。     

等离子喷涂纳米Al2O3-13wt% TiO2涂层组织与性能的双态分布特性研究（英文）

采用由喷雾造粒制备的纳米团聚粉末并通过等离子喷涂制备出纳米Al2O3-13wt%TiO2涂层.研究分析了涂层的相组成、显微结构、硬度及断裂韧性,结果发现,该纳米涂层呈现出由两部分不同区域组成的双态分布结构:一部分为完全熔化后凝固形成的层状结构;另一部分则为部分熔化的粒状结构,其内保留来源于喷涂喂料的纳米或亚微米粒子.涂层中与未熔纳米α-Al2O3粒子含量成比例的部分熔化区百分数可以通过调整关键喷涂工艺参数(CPSP)来控制.纳米涂层所具有的这种混合结构特性,可以被其力学性能的双态分布特征所证实.Weibull统计分析表明,涂层的显微硬度和断裂韧性均呈现出双态分布,部分熔化区的显微硬度及其分散性均比完全熔化区低,而其断裂韧性及其分散性则均比完全熔化区高.     

爆炸喷涂法制备亚微米WC-12%Co涂层的研究

采用爆炸喷涂法制备了含12%(质量分数)Co亚微米WC涂层,研究了涂层的表面形貌、组织结构、相组成,并与大气等离子体喷涂法制备的涂层进行了比较.研究结果表明,爆炸喷涂法制备的WC-12%Co涂层组织均匀,涂层截面层状结构不明显,粘结相Co发生了熔化,但WC粒子并没有熔化;与传统微米级WC涂层相比,亚微米WC涂层脱碳程度较重,涂层中含有WC相、W2C相、Co相、Co3W3C相以及少量W相,主相仍为WC相.与大气等离子体喷涂法制备的涂层相比,爆炸喷涂法制备的涂层脱碳程度较轻.     

纳米掺杂对Al2O3＋13wt％TiO2等离子喷涂涂层组织结构及抗磨损性能的影响研究

采用纳米掺杂方法制备纳米包覆微米级粒子的AT-13等离子喷涂粉末，并利用大气等离子喷涂技术制备出含有纳米复相结构的陶瓷涂层。采用常温干摩擦试验评价纳米复相结构涂层的耐磨损性能，并利用扫描电镜（SEM）观察磨损后的磨痕形貌。结果表明，纳米复相涂层的耐磨损性能明显好于传统陶瓷涂层，且磨损载荷高于400N后，纳米复相涂层磨损机制和传统涂层的不同，传统涂层的磨损主要是涂层的微裂纹产生和颗粒的剥落，而相同条件下纳米复相涂层，主要表现为涂层的粘着磨损与局部剥落。     

HVOF喷涂纳米WC-17Co涂层组织结构及力学行为研究

利用超音速火焰喷涂(HVOF)技术制备了普通、超细纳米WC-17Co涂层.研究了喷涂粉末、涂层的微观组织结构和物相成分,测试了涂层的显微硬度、弹性模量、断裂韧性.研究表明,纳米WC-17Co涂层中形成了纳米尺度的胞状结构和长条状结构,并有网状的非晶结构生成.WC-17Co涂层表面均匀致密,3种涂层均是由熔化再结晶区、半熔化区和未熔化区等构成.涂层中条带结构不明显,明显区别于等离子涂层.纳米涂层组织结构更致密,碳化物颗粒分布更均匀.3种涂层中,WC都是主相,W2C、Co6W6C的含量很少.纳米涂层的显微硬度、弹性模量、断裂韧性最高.     

等离子喷涂Al_2O_3-13%TiO_2涂层微观组织结构与力学性能分析

采用等离子喷涂技术在钢基体上表面制备了Al2O3-13%TiO2涂层,喷涂粉末分别采用微米和纳米结构,测试了涂层的显微硬度;采用定量分析软件测定了涂层孔隙率并通过扫描电镜分析了涂层的显微组织;采用拉伸试验机测试了涂层的结合强度。结果表明,微米粉制备的Al2O3-13%TiO2涂层具有明显的层状结构,纳米粉制备的Al2O3-13%TiO2涂层在层状结构的基础上镶嵌有大量的未融化和部分融化的粒子;纳米Al2O3-13%TiO2涂层粒子间结合紧密,孔隙率低,结合强度高,显微硬度高。     

等离子喷涂氧化锆纳米涂层的组织结构与性能

研究了用纳米粉制备热障涂层的组织及性能与工艺参数的影响关系,对涂层制备具有指导作用.采用等离子喷涂方法以二次造粒的纳米ZrO2为喂料制备了熔炼隔离热障涂层,并利用X衍射物相分析、SEM、TEM、金相等分析手段观测了涂层的物相构成、组织结构和孔隙率.结果表明,涂层主要以四方相和立方相构成,并含有少量的单斜相.在喷涂过程中粉末熔化状况良好,涂层含有网状微裂纹,涂层致密度可达96%,比普通二氧化锆等离子喷涂层高.     

CaCO3/SiO2复合粒子涂层的表面结构及其疏水性能研究

以机械高速搅拌法制备了具有草莓结构的CaCO₃/SiO₂复合粒子,并对其进行了表面修饰改性.利用聚硅氧烷的自组装功能,将制备的复合粒子与硅氧烷一起制备了具有“荷叶效应”的超疏水涂层,静态水接触角达169°,滚动角约为2°.通过扫描电镜观察涂层的表面微观形貌,发现该涂层具有微米-纳米相结合的双层粗糙结构.微米凸起的粒径在2～3μm左右,纳米凸起的粒径约为200nm左右,与荷叶具有类似的结构排布方式.通过原子力显微镜和接触角的测试,探讨了表面微观结构、涂层粗糙度和涂层疏水性能之间的关系.结果表明：复合粒子构成的非均相界面的水接触角符合Cassie模型.复合粒子赋予涂层的双微观粗糙结构与自组装成膜硅氧烷的低表面能的协同效应,使涂层具有了优良的超疏水性能.