大气等离子喷涂的YSZ纳米热障涂层的微观结构

采用YSZ(8％Y2O3-Zr02，质量分数)纳米粉末，经大气等离子喷涂(APS)方法制备得YSZ纳米热降涂层(TBC)．喷涂前的粉末额粒直径为30—50nm，晶粒尺寸约12nm．对涂层的分析结果表明：YSZ纳米涂层平均晶粒尺寸在20—30nm，有个别粗晶直径达200—300nm．涂层由立方相c—ZrO2和四方相t′—ZrO2组成，t′相内存在畴结构．涂层内孔洞细小弥散，多呈闭合式．TEM下可见位错缠结和富层错的板条带结构．     

Al-12.5％Si合金表面ZrO2溶胶改性PEO陶瓷层的形成机制

采用ZrO_2溶胶改性的等离子体电解氧化(PEO)技术在Al-12.5%Si合金表面制备Al_2O_3-ZrO_2陶瓷层,研究ZrO_2溶胶对PEO陶瓷层形成机制的影响。采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(FTIR)和激光粒度仪等研究了ZrO_2溶胶的微观组织结构、粒径及荷电性以及陶瓷层的微观形貌、成分及物相。结果表明:荷负电的ZrO_2溶胶粒径为50～60 nm,烧结后以四方相t-ZrO_2存在,含有少量m-ZrO_2。ZrO_2溶胶改性的PEO涂层较未改性的涂层均匀、致密,并且生长速率提高。由于ZrO_2溶胶吸附在基体表面形成凝胶层,凝胶层的高电阻使PEO初期更易产生火花放电,促进了Al_2O_3膜的形成。ZrO_2溶胶改性的PEO涂层由Al_2O_3、c-ZrO_2、t-ZrO_2和少量的SiO_2组成,而溶胶改性前SiO_2的含量较高。ZrO_2凝胶颗粒在等离子体放电产生的高温下进入放电通道,与电化学反应形成的Al_2O_3烧结形成Al_2O_3-ZrO_2复合陶瓷层。     

基于磁控溅射–氟化改性的新型ZnO/SiO2复合超疏水涂层防冰性能研究

目的 通过磁控溅射及表面氟化修饰不同纳米尺度的氧化锌(ZnO)和二氧化硅(SiO2)粒子,获得一种新型的ZnO/SiO2复合超疏水涂层。方法 研究不同氟化修饰剂对新型ZnO/SiO2复合超疏水涂层防冰性能的影响。采用光学接触角测量仪、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)对涂层的水接触角(CA)、滚动角(SA)、微观膜层形貌以及氟化前后化学键的改变进行分析。采用自制结冰装置及数显拉力计对涂层在高湿低温环境中的结冰时间和冰层在涂层表面的黏附强度进行测试。结果 磁控溅射ZnO和SiO2纳米粒子复合制膜得到的粒子排列状态规则,并且两种不同尺寸粒子的掺混使得涂层表面呈多簇状微纳米二级结构,能够很好地降低液滴与表面的附着力;分别选用十七氟癸基三乙氧基硅烷(FAS-17)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷(G502)、十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)4种氟化修饰剂对涂层表面进行整体修饰,其中,FAS-17修饰后的涂层表面防冰效果最好,其液–气复合接触面积比例达到了94.38%,接触角和滚动角达到最佳,分别为164.7°和3°,且冰在表面的黏附强度降低至3.8 kPa;在湿度为60%,温度分别为–2、–10及–20 ℃的条件下,涂层延缓结冰时间分别为244 6、160 4、137 s。结论 采用不同纳米尺度的ZnO和SiO2纳米粒子,经过磁控溅射和整体表面改性可以得到簇状结构的新型复合超疏水涂层。通过FAS-17乙醇溶液进行表面氟化修饰,更加显著地提高了涂层的超疏水性能。     

SiO_2-Al_2O_3-MgO-F-ZrO_2系微晶玻璃的析晶

为了研究ZrO_2含量对SiO_2-Al_2O_3-MgO-F-ZrO_2系微晶玻璃析晶特征的影响,采用传统的熔融-冷淬法制备了不同ZrO_2含量的玻璃试样.结果表明:在所研究的玻璃中,ZrO_2的最大溶解量在5.0%(质量分数,下同)左右,超过其饱和溶解度后将析出氧化锆相.玻璃样品在700 ℃处理发生非晶态的分相现象,分相区主要是氟元素的偏聚,而没有形成锆元素的偏聚.在不同氧化锆含量的玻璃中析出的晶体有氟云母和少量ZrO_2与莫来石相.ZrO_2加入量的提高有助于在低温下析晶,但ZrO_2含量的提高抑制了氟云母晶体的析出.随着玻璃中ZrO_2含量的提高,析出晶体从玫瑰花形向团簇状转变.     

刀具和磨具用的纳米结构涂层

纳米结构涂层定义为晶粒尺寸或膜层厚度小于 10 0nm的功能材料。纳米结构涂层包括金属 -金属、金属 -陶瓷、陶瓷 -陶瓷以及附着有固体润滑剂的材料。纳米结构涂层分为纳米晶薄膜结构、膜厚为纳米多层膜结构以及纳米混合相薄膜结构。纳米晶涂层　纳米晶金属或涂层显示出较低的磨损率 ,这种耐磨性能的提高归因于纳米尺寸效应引起的高硬度、高韧性及特殊的裂纹变化和移动机理。例如 ,电沉积制备涂层的晶粒尺寸降到 10nm ,维氏硬度增大3倍。制备纳米晶涂层的关键是保证粒子的纳米尺寸 ,在高温时控制晶粒生长 ,方法包括把纳米粒子首先制成微米粒…     

离子交换法制备ZrO_2:Eu~(3+)纳米晶及其发光特性

以强碱性阴离子交换树脂为沉淀剂,采用离子交换法制备了ZrO_2:Eu~(3+)纳米晶,通过XRD,TEM,HRTEM和EDS等对晶体的结构、形貌及化学成分进行了表征,利用3D荧光光谱、激发光谱和发射光谱研究了Eu~(3+)在ZrO_2纳米晶中的发光性质。结果表明,焙烧温度在800℃以下所得的ZrO_2:Eu~(3+)纳米晶主要为四方结构,晶粒尺寸约为5—20 nm,随着焙烧温度的升高,样品的晶结构发生了细微变化,从900℃开始出现了少量单斜晶,由ZrO_2:Eu~(3+)的3D荧光光谱确定了其最佳监测波长和发射波长,在394 nm波长光的激发下观察到纳米ZrO_2中Eu~(3+)的590 nm(~5D_0→~7F_1)和606 nm(~5D_0→~7F_2)特征发射谱,随着相结构细微的变化,发射光谱的形状及强度均发生变化,说明ZrO_2:Eu~(3+)纳米晶的发光性质对其结构非常敏感。     

Al2O3改性的渗铬涂层制备与氧化性能研究

采用在Ni基上复合电镀Ni-Al2O3纳米复合涂层后在1100 ℃扩散渗铬3 h的方法,制备Al2O3改性的渗铬涂层.作为对比,采用相同的工艺在单Ni镀层上直接渗铬,获得一种不含Al2O3纳米粒子的渗铬涂层.SEM/EDS和TEM结果表明:Al2O3纳米颗粒均匀分布在Ni纳米晶中, 纳米Al2O3颗粒的加入不仅细化基体Ni的晶粒尺寸,而且明显抑制在渗铬过程中涂层晶粒的长大.900 ℃, 120 h的氧化试验结果表明:与不含Al2O3纳米粒子的渗铬涂层相比,Al2O3改性的渗铬涂层所具有的细晶结构促进了保护性氧化物形成元素Cr沿晶界向氧化前沿的快速扩散,从而有利于保护性Cr2O3氧化膜的快速形成,同时改变氧化膜的形成过程,降低氧化速度,使得Al2O3改性的渗铬涂层表现出更优异的抗氧化性能.并对Al2O3渗铬涂层的组织及氧化机制进行了分析.     

Ti靶微观组织对TiN涂层性能的影响

研究了四种不同微观组织的Ti靶,以及同一条件下在硬质合金基底上磁控溅射得到的Ti N涂层,采用SEM、EDX、XRD、纳米硬度计和原子力显微镜对涂层进行了分析。结果表明:等轴晶钛靶材的晶粒尺寸越细小,涂层中氮含量越高,涂层表面的颗粒越多,表面的粗糙度越大,涂层颗粒尺寸越大,纳米硬度越小;纳米硬度的大小与涂层的相结构关系密切;采用魏氏组织钛靶溅射得到的Ti N涂层性能最优。     

纤维素/陶瓷复合膜的制备及油水分离性能研究

目的提高陶瓷膜对水包油乳化液的分离能力。方法将纤维素粉末充分溶解在氢氧化钠、尿素、水配制的溶解液中,低温真空下在多孔陶瓷分离膜表面构筑亲水性纤维素涂层。通过X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、接触角测量仪、紫外-可见分光光度计表征纤维素/陶瓷复合膜的组成、结构、表面润湿性及水包油(甲苯)乳液分离效率。结果纤维素成功复合到多孔陶瓷膜孔隙表面,空气中水滴在膜表面的接触角为0°,水中油滴的接触角高达155°左右,使多孔陶瓷膜具备了在空气中超亲水-水下超疏油的特性。通过油水分离实验发现,在常温常压下,多孔陶瓷膜对水包甲苯乳液高效分离,其油水分离能力(99.26%)、抗污染性(经20次循环分离后,三种复合的平板陶瓷膜的水通量变化不大)得到显著提高,表现出较好的油水分离性能。结论陶瓷分离膜经纤维素修饰后,表面亲水性和水下超疏油性都得到了提高,油水分离能力可达99.26%,重复使用20次的纯水通量无明显衰减。     

等离子喷涂纳米ZrO_2陶瓷表面涂层的热震性能研究

对比研究了等离子喷涂Y_2O_3稳定的纳米与微米ZrO_2涂层的组织结构及性能。结果表明,两种涂层有不同的相结构;纳米ZrO_2涂层组织更加细密,铺展性更好,气孔率较低;两种涂层硬度相近;纳米ZrO_2涂层的热震性能明显高于微米ZrO_2涂层。     

Chemical synthesis of nanocrystalline ZrO_2-SnO_2 composite powders

ZrO_2-SnO_2 composite nanoparticles were prepared by heating the hydrate precursors synthesized by the chemicalco-precipitation reaction of ZrOCl_2 and SnCl_4. The precursors were examined by differential thermal analysis (DTA) andthermogravimetric analysis (TGA). The composite powder was characterized using X-ray diffraction (XRD), transmissionelectron microscopy (TEM) and desorption isotherm (Barrett-Joyner-Halenda method). The average crystal size of thenanoparticle ranges from 15 to 30 nm for the sample containing 5%-25% ZrO_2 (mass fraction). Most of the pores in theZrO_2-SnO_2 nanoparticles are about 10-20 nm in diameter. The composite powder is promising for chemical sensors.     

环氧富Zn-Al-Mg-Ce合金涂层耐腐蚀性能

采用悬浮液等离子喷涂(SPS)和常规等离子喷涂(CPS)2种工艺制备纳米结构ZrO2/Y2O3涂层。利用XRD和SEM分析涂层的物相和微观组织,同时使用韦伯分布函数对涂层的显微硬度进行了统计分析。研究结果表明:在试验条件下,SPS制备的纳米结构ZrO2/Y2O3涂层为粒状结构,涂层致密且没有观察到显微裂纹。单个层片直径在0.3～4μm之间,平均晶粒尺寸51.8nm。CPS制备的纳米结构ZrO2/Y2O3涂层由部分熔化区和全熔区组成,部分熔化区保持纳米结构。2种方法制备的涂层物相均为亚稳四方相。CPS纳米结构涂层的显微硬度韦伯图呈双态分布,其中全熔区显微硬度较高,离散性大,而部分熔化区显微硬度低,离散性较小。SPS涂层显微硬度离散性比CPS全熔区小,表明SPS涂层组织更为均匀。     

乳浊液和均匀沉淀结合法制备球形纳米ZrO2(Y2O3)粉末

采用二甲苯为油相,span-80为表面活性剂,Zr(NO3)4(3Y)的水溶液为水相的W/O乳浊液和草酸二甲酯均匀沉淀结合法制备四方相ZrO2(3Y)纳米粉。用热重差热法、X射线衍射仪、透射电镜、比表面积分析等手段对粉末及其前驱体进行分析和表征。结果表明:采用乳浊液与均匀沉淀结合法所制得的ZrO2纳米粉具有产率高、球形和分散性好等特点。在制备过程中,锆盐溶液的浓度、水浴反应温度和草酸二甲酯的含量对产物的平均粒径具有规律性的影响。     

反应热压烧结BN-ZrB_2-ZrO_2复合材料的显微组织与力学性能

采用反应热压烧结工艺制备了BN-ZrB_2-ZrO_2复合材料.ZrB_2由ZrO_2、B4C、C反应生成,反应方程式为2ZrO_2+B_4C+3C=2ZrB_2+4CO↑.通过改变原始ZrO_2的含量,可以得到ZrB_2与ZrO_2比例不同的55%BN-ZrB_2-ZrO_2复合材料.在1600 ℃,90 min,30 MPa的烧结条件下,复合材料的致密度均达到93%以上.复合材料的抗弯强度、断裂韧性随ZrB_2与ZrO_2比例的降低先升高后降低.当复合材料中ZrB_2与ZrO_2比例的为2.5:1时,复合材料的维氏硬度、抗弯强度、弹性模量、断裂韧性分别为1.74 GPa、291 MPa、118 GPa、4.2 MPa·m~(1/2).     

Controllable fabrication of carbon aerogels

Nano-pore carbon aerogels were prepared by the sol-gel polymerization of resorcinol (1,3-dihydroxybenzene)(C6H4(OH)2) with formaldehyde (HCHO) in a slightly basic aqueous solution, followed by super-critical drying under liquid carbon dioxide as super-critical media and carbonization at 700 ℃ under N2 gas atmosphere. The key of the work is to fabricate carbon aerogels with controllable nano-pore structure, which means extremely high surface area and sharp pore size distribution. Aiming to investigate the effects of preparation conditions on the gelation process, the bulk density, and the physical and chemical structure of the resultant carbon aerogels, the molar ratio of R/C (resorcinol to catalyst) and the amount of distilled water were varied, consequently two different sets of samples, with series of R/C ratio and RF/W (Resorcinol-Formaldehyde to water, or the content of reactant) ratio, were prepared. The result of N2 adsorption/desorption experiment at 77 K shows that the pore sizes decreasing from 11.4 down tO2.2 nm with the increasing of the molar ratio of R/C from 100 to 400, and/or, the pore sizes decreasing from 3.8 down to 1.6 nm with the increasing of reactant content from 0.4 to 0.6.     

The effect of compaction temperature and pressure on the pores in nanostructured metal compacts prepared by magnetic pulsed compaction

The pore behavior of nano Al compacts prepared by magnetic pulsed compaction in a temperature range from 20°C to 300°C and under pressure of 0.7 and 1.6 GPa was studied by small angle neutron scattering (SANS) analysis. The size distribution and volume fraction of pores in the compact were determined by corrected scattering curves using a direct model fitting, under the assumption that the pores were spherical in shape. The densities obtained from the SANS analysis were well matched with those of direct measurement in the range of 76–95% of theoretical density. As the compaction temperature increased from 20°C to 300°C, the size of pores increased from 1.69 to 2.31 nm; however, the number of pores decreased from 169 to 71 (1/cmŲ) in the case of 1.6 GPa compaction pressure. As a result, the density increased as the compaction temperature increased.     

MICROSTRUCTURE AND THERMAL STRESS RELAXATION OF ZrO_2－Ni FUNCTIONALLY GRADED MATERIAL

ＭＩＣＲＯＳＴＲＵＣＴＵＲＥＡＮＤＴＨＥＲＭＡＬＳＴＲＥＳＳＲＥＬＡＸＡＴＩＯＮＯＦＺｒＯ_２－ＮｉＦＵＮＣＴＩＯＮＡＬＬＹＧＲＡＤＥＤＭＡＴＥＲＩＡＬ￥ＺｈｕＪｉｎｇｃｈｕａｎ；ＹｉｎＺｈｏｎｇｄａ；ＬａｉＺｈｏｎｇｈｏｎｇ；ＬｉＪｉａｎ（Ｓｃｈｏ?..     

炭化升温速率对中空多孔炭纤维孔结构的影响

以中空多孔聚丙烯腈(PAN)预氧化纤维为原料,固定炭化温度为800 ℃,时间为60 min时改变炭化升温速率制备了中空多孔炭纤维,借助于压汞法和SEM对其多孔结构进行表征,并对其影响规律进行了分析.结果表明,不同炭化升温速率下所得中空多孔炭纤维的孔径存在3个分布区域,分别为6～17 nm、90～430 nm和90 mm处附近,孔径分布的高峰在90～430 nm处.在此条件下,以5 ℃/min升温速率烧成纤维的孔隙率和比表面积分别为63.17%和88.672 m~2/g.SEM分析显示,随着炭化升温速率的升高,纤维的截面变形程度加剧,孔径增大.     

PREPARATION OF ULTRAFINE POWDER OF Fe AND ZrO_2 WITH METASTABLE PHASES BY HIGH POWER LASER BEAMS

The radiation of material surface by high intensity laser beams is used to produce the uhrafinepowder of pure Fe and ZrO_2.The morphology,size and phases of the powder were examinedby X-ray diffraetometer,scanning electron microscopy as well as transmission electronmicroscopy.In pure Fe a considerable quantity of γ-phase was found in the powder.InZrO_2 powder,instead of stable phase,two metastable phases appeared.     

Nanogold synthesis by inert gas condensation for immuno-chemistry probes

Nanogold clusters synthesized through a chemical process involving 11 or 55 atoms of gold have been widely used for immuno-chemistry probes, in the form of nanoclusters conjugated with biomolecules. The creation of 1 nm size nanogold particles by a materials engineering process has been largely undeveloped. Therefore, the objective of this study is to minimize the size of gold nanoparticle by means of controlling the operating temperature and the chamber pressure during inert gas condensation processing. The size of the gold nanoparticles was resultant of the processing conditions such as the evaporation temperatures and chamber pressures. At a temperature of 1124 °C and pressure of 133 Pa, we were able to obtain approximately 1 nm size nanogold particles.