轴向送粉等离子喷涂制备TiB2/Al2O3复合陶瓷涂层

将Al2O3-30%(质量分数,下同)TiB2的复合粉与10%粒度为80～200 nm的Al2O3粉混合,喷雾干燥造粒制备成热喷涂喂料,采用三阴极轴向送粉等离子喷涂系统(Axial-Ⅲ)喷涂沉积TiB2/Al2O2涂层.用X射线衍射、扫描电子显微镜及能谱仪分析涂层物相组成、微观形貌,测试涂层表面显微硬度和Rockwell硬度.结果表明:涂层由α-Al2O3,γ-Al2O3,TiB2和少量TiO2组成;TiB2在涂层中主要以颗粒状形态存在.显微硬度为16.68 GPa;涂层表面Rockwell硬度平均值达52.9.     

无机复合涂层对碳纤维性能的影响

采用溶胶-浸渍法在碳纤维表面制备了二氧化钛-二氧化硅复合涂层。考察了钛溶胶与硅溶胶体积比、浸渍方式、浸渍次数对涂层的影响。利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）分析了涂层的相组成及形貌。通过静态等温氧化实验考察了复合涂层碳纤维的抗氧化性能。结果表明：钛溶胶与硅溶胶体积比为15∶1条件下采用真空超声浸渍3次,制备的复合涂层均匀、完整、致密,与碳纤维表面结合良好,涂层抗氧化性能好,涂层二氧化钛为锐钛矿型、二氧化硅为无定型。将复合涂层碳纤维在400 ℃连续氧化15 h,其质量损失率仅为5.91%。     

氟聚合物PVDF、ECTFE、PFA与FEP涂层的热喷涂特性

借助于火焰喷涂和等离子体喷涂两种工艺过程,制备了氟聚合物PVDF、ECTFE、PFA与FEP的高品质热喷涂涂层。与传统的静电喷涂工艺相比,这两种喷涂工艺均为不需后热处理的一步喷涂工艺法。涂布前首先表征了聚合物原料的形貌与尺寸分布。利用光学显微镜、盐喷涂实验以及酸碱浸泡实验对两种工艺所制备的热喷涂涂层进行的研究表明涂层致密,无孔且平滑;盐喷涂实验中无腐蚀现象发生;pH为-0.7与14的酸碱浸泡实验中仅PFA涂层表现良好,其他氟聚合物涂层均有少量被腐蚀现象。     

火焰喷涂聚酰胺12/n-SiO2复合涂层工艺及性能

采用火焰喷涂法制备了聚酰胺12(PA12)及聚酰胺12/纳米SiO2(n-SiO2)复合涂层,并利用电子拉力机、摩擦磨损试验机、红外光谱仪(FTIR)和示差扫描量热仪(DSC)等对涂层的结构与性能进行了研究.红外光谱分析表明PA12及PA12/n-SiO2粉末在火焰喷涂过程中没有发生氧化或降解反应,表明火焰喷涂法适宜制备PA12及PA12/n-SiO2复合涂层;DSC分析结果表明n-SiO2具有成核剂作用,能提高PA12大分子的结晶速度及结晶度;涂层力学性能及摩擦磨损性能分析表明n-SiO2能提高涂层的力学性能,改善涂层的耐老化性能和摩擦磨损性能.当n-SiO2添加量为1.5%(质量)时,涂层综合性能最佳.     

湿法制备长碳纤维增强聚苯硫醚复合材料的性能

利用湿法浸渍工艺制备碳纤维和聚苯硫醚纤维的混合纤维坯料,经干燥、模压成型后,制得长碳纤维增强聚苯硫醚(LCF/PPS)复合板材。本文考察了水中碳纤维浓度、碳纤维含量和长度对复合板材冲击、弯曲等力学性能的影响,并通过SEM表征板材断面的形貌,分析碳纤维在树脂中的分散情况及对板材力学性能的影响。结果表明,在本实验体系中,当碳纤维在水中湿法分散的浓度为0.5g/L,长度和含量分别为9mm、45wt%时,可以得到高性能的LCF/PPS复合材料,冲击强度为49.1kJ/m2,弯曲强度和模量为178.51MPa和18.56GPa;从板材的冲击样条断面可以看到,碳纤维在树脂中的分散比较均匀,纤维与树脂的黏结性好。     

一水硬铝石等离子喷涂-激光重熔氧化铝陶瓷涂层的制备

以一水硬铝石为原料,利用等离子喷涂-激光重熔技术制备了氧化铝陶瓷涂层。扫描电子显微镜和X射线衍射分析表明：所制备涂层具有良好的显微结构。涂层显微硬度Hv可达12．14GPa。与一水硬铝石常规热分解直接生成α-Al2O3不同,涂层制备过程中存在过渡相γ-Al2O3,其原因在于等离子喷涂过程中一水硬铝石经历了高温高压及快速凝固过程。探讨了一水硬铝石热分解反应理论。     

羟基碳纳米管对氟硅树脂涂层防腐性能及耐水稳定性的影响

研究了一种海洋用铝合金6061基材低表面能防腐涂层的制备方法,利用空气喷涂法将氟硅树脂、固化剂、改性纳米材料羟基碳纳米管(CNT-OH)等形成的混合液喷涂在基材上形成涂层。对CNT-OH/氟硅树脂复合涂层的接触角/滚动角、表面能、硬度、附着力、表面形貌、耐水性、耐腐蚀性等性能进行了表征测试。结果表明:当添加0.3%CNT-OH(以氟硅树脂质量计)时,复合涂层的接触角/滚动角分别为121°/21°,表面能为22 m N/m;复合涂层表面具有一定的微观粗糙结构,均方根粗糙度达到3.078 nm;涂层的硬度和附着力分别达到5H和0级;不同温度和盐度条件下,经过浸泡试验和盐雾箱试验25 d后,复合涂层仍表现出良好的耐水性和耐盐水腐蚀性。可认为,CNT-OH对氟硅树脂具有良好的改性作用。     

碳纤维复合吸波涂层材料的性能影响研究

以水性聚氨酯为基,碳纤维为填料,制备了碳纤维复合吸波涂层材料。采用扫描电镜、差示扫描量热仪、傅里叶红外光谱仪、X射线衍射仪和矢量网络分析仪对碳纤维复合吸波涂层材料的结构与性能进行了测试和表征。实验结果表明:碳纤维复合吸波涂层材料为碳纤维和水性聚氨酯的物理结合,随着碳纤维含量的增加和厚度的增大,碳纤维复合吸波涂层材料的反射率峰值均向低频移动,当碳纤维含量为0.8%,涂层厚度为1.2 mm时,碳纤维复合吸波涂层的反射率峰值达到-6.01 dB,小于-5 dB的带宽为4.2 GHz,涂层面密度为1.02kg/m~2。     

电泳沉积和反应结合制备羟基磷灰石/氧化铝复合涂层

在金属表面用电泳沉积(electrophoretic deposition, EPD)法制备羟基磷灰石(hydroxyapatite, HA)涂层的主要问题是结合强度较低.为了提高HA涂层与基体的结合强度,先采用EPD在钛表面制得羟基磷灰石/铝(hydroxyapatite/aluminum, HA/Al)复合涂层,然后采用反应结合方法(reaction bonding process)制备羟基磷灰石/氧化铝(hydroxyapatite/aluminum oxide, HA/Al2O3)复合涂层,并与相同条件下制备的HA单一涂层进行比较研究.用扫描电镜表征涂层的表面和横截面形貌.用能量散射X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)谱分析HA/Al2O3复合涂层的化学组成.用XRD仪研究涂层的物相组成和热稳定性.通过黏结-拉伸实验测定HA涂层与基体的结合强度.结果表明:通过850℃热处理,HA/Al复合涂层中的Al粉发生氧化反应生成Al2O3,经反应结合得到HA/Al2O3复合涂层;反应结合提高了HA涂层的致密化程度且降低了基底钛表面的氧化程度;与单一HA涂层相比,HA/Al2O3复合涂层与基底间的结合强度得到明显提高.     

NiCrAlY含量对NiCrAlY/Al2O3涂层机械性能及介电性能的影响

采用大气等离子喷涂技术,以镍基合金(NiCrAlY合金)粉为吸收剂、氧化铝(Al2O3)为基体,制备出NiCrAlY/Al2O3(NA)复合涂层.分析了复合涂层的相组成及显微结构,研究了 NiCrAlY含量变化对复合涂层的机械性能及介电性能的影响.结果表明:喷涂后的涂层中出现了刚玉、铬刚玉等非金属相及唯一的金属相Ni.随着NiCrAlY含量的增加,复合涂层的抗弯强度、断裂韧性逐渐增强;在8.2～12.4 GHz频率范围内,涂层的介电常数实部与虚部值都随着NiCrAlY含量的变化而明显变化,且在NiCrAlY含量为25％时达到最高值,这主要与喷涂过程中分离出金属Ni的含量、冷却后的形状及分布状态有关.     

无机溶胶陶瓷结合剂的制备与研究

以硅溶胶、铝溶胶及化学纯H_3BO_3、NaNO_3、LiNO_3为原料,以溶胶凝胶法制备Al_2O_3-B_2O_3-SiO_2-R_2O体系无机溶胶陶瓷结合剂,并以金刚石为磨料,采用喷雾干燥法制备金刚石-陶瓷复合粉体,后经干燥、压制、烧结制得金刚石-陶瓷复合烧结体。利用X射线衍射仪、TG-DSC、扫描电镜、抗折试验机等表征手段对无机溶胶陶瓷结合剂的物相组成、显微形貌、复合烧结体断面形貌及抗弯强度等进行分析。结果表明,820℃/1h下进行烧结,以此配方制备的无机溶胶陶瓷结合剂结构均匀,且可熔融为液相并对金刚石进行较好地包覆。随着陶瓷结合剂含量的增加,金刚石-陶瓷复合烧结体的抗弯强度随之提高,而气孔率随之降低,且当结合剂含量为30wt%时,抗弯强度和气孔率分别为95.42MPa和34.36%。     

热处理工艺对纳米氧化锆粉体微观结构与涂层性能的影响

研究了高温煅烧、等离子炬和等离子流场3种热处理工艺对ZrO2-8%(mol)Y2O3 (8YSZ)球形颗粒及其等离子喷涂涂层微观组织结构的影响. 结果表明,由等离子炬处理后的8YSZ颗粒制备的等离子喷涂涂层的结合强度最高,平均为25 MPa,抗热震性能最好,1200℃恒温5 min,水冷、热循环达41次;而采用等离子流场处理的颗粒所制涂层结合强度最差,平均为11 MPa,热震时涂层易开裂,热循环次数为17次;高温煅烧的颗粒所制涂层性能依赖于煅烧温度和时间,其中1200℃下煅烧2 h的颗粒所制涂层力学性能最优,平均结合强度为21 MPa,热循环次数为38次.     

轴承用Al_2O_3基陶瓷绝缘涂层性能试验研究

采用大气等离子喷涂工艺,分别以Al_2O_3和Al_2O_3-3%TiO_2(AT3)粉末为喷涂原料,电弧电流参数分别设置为550A、575A和600A,进而改变特征喷涂参数(CPSP),在基体GCr15钢的试样表面制备陶瓷绝缘涂层。对制备的电绝缘涂层分别进行孔隙率、显微硬度、结合强度和绝缘电阻等性能指标的测试,并用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分别对涂层的微观形貌和相成分进行表征,综合分析以找出较优的绝缘涂层喷涂试验方案。研究结果表明,随着特征喷涂参数的增大,Al_2O_3涂层的绝缘电阻和结合强度呈现出先升后降的趋势,其显微硬度却逐渐减小;AT3涂层的绝缘电阻持续降低而结合强度却持续升高,其显微硬度呈现出先降后升之势;采用合理的CPSP参数制备从Al_2O_3和AT3涂层,均可获得良好的绝缘性能和粘结性能。     

聚酰亚胺/滑石粉/碳纤维复合薄膜的界面性能研究

根据碳纤维表面性质和稀土元素独特的物理化学特性,采用稀土溶液(RES)表面改性方法对碳纤维进行表面改性处理,以改善聚酰亚胺/滑石粉/碳纤维(PI/talc/CF)复合材料的界面结合性能,从而有效地提高PI/talc/CF复合材料的力学性能。采用RES改性方法对碳纤维进行表面改性处理,制备出具有不同界面的PI/talc/CF复合材料。以PMDA-ODA型聚酰亚胺为研究对象,在制备的聚酰胺酸中加入不同量的滑石粉和不同RES浓度处理过的碳纤维这两者的混合物,通过5℃/min匀速升温工艺得到聚酰亚胺/滑石粉碳纤维复合薄膜。对制备的复合薄膜进行各种性能测试和结构表征。研究发现,经过RES处理过的碳纤维和滑石粉可以诱导聚酰亚胺分子围绕其结晶,碳纤维和聚酰亚胺之间界面结合良好。RES表面处理提高碳纤维与PI基体之间的界面结合性能,其中RES浓度为0.3wt%的改性处理方法最有效,拉伸强度提高了9.5%。     

改性水滑石/聚乙烯醇复合膜的制备及性能

采用焙烧复原法将山梨酸(SA)插入水滑石(LDH)层间合成了纳米插层材料SA-LDH,将其与聚乙烯醇(PVA)共混,通过溶液流延法制备得到复合薄膜SA-LDH/PVA。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射(XRD)、热重-差热分析(TG-DSC)和扫描电镜(SEM)对其结构、热稳定性以及形貌进行表征,并测试了复合薄膜的力学性能、溶胀率、溶解率和抑菌性能。结果表明:复合薄膜SA-LDH/PVA中SA-LDH含量为5 wt%时得到的LDH晶型最为完整,对应的SA-LDH片层在PVA薄膜中分散比较均匀;添加3 wt%SA-LDH可提高PVA膜的热稳定性;SA-LDH添加量为5 wt%和7 wt%时,提高了复合膜的抗拉性能和断裂伸长率;SA-LDH的添加提高了PVA膜的耐水性能;SA-LDH的添加量分别为5 wt%和6 wt%时,SA-LDH/PVA复合薄膜对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌效果最佳。制备的改性水滑石/聚乙烯醇复合抑菌膜,为食品包装领域提供一种广谱的抑菌材料。     

管道用超疏水PTFE/PPS复合涂层的耐久性分析

通过将聚四氟乙烯(PTFE)与聚苯硫醚(PPS)结合得到一种具有优异疏水性能与耐久性能的PTFE/PPS复合涂层,作为在静电粉末喷涂技术使用的一种粉末涂料,并利用磨损测试、耐腐蚀测试以及耐老化试验验证涂层的耐久性。结果表明:制备的PTFE/PPS复合涂层经受500次磨损循环仍能维持(152.2±0.7)°的接触角以及(3.9±0.3)°的滚动角;相比未修饰的管材,PTFE/PPS涂层修饰管材的腐蚀电位从-962 mV升高至-353 mV,腐蚀电流从10~(-3)mA/cm~2降低至10~(-6)mA/cm~2,耐腐蚀性能明显提升;经历150 d老化试验后仍能维持良好的表面形貌,接触角维持(154.5±0.4)°以及滚动角维持(2.1±0.4)°,表现优异的耐老化性能。     

火焰喷涂聚酰胺12/n-SiO2复合涂层工艺及性能

采用火焰喷涂法制备了聚酰胺12 (PA12)及聚酰胺12/纳米SiO₂ (n-SiO₂)复合涂层,并利用电子拉力机、摩擦磨损试验机、红外光谱仪（FTIR）和示差扫描量热仪（DSC）等对涂层的结构与性能进行了研究。红外光谱分析表明PA12及PA12/ n-SiO₂粉末在火焰喷涂过程中没有发生氧化或降解反应,表明火焰喷涂法适宜制备PA12及PA12/n-SiO2复合涂层;DSC分析结果表明n-SiO₂具有成核剂作用,能提高PA12大分子的结晶速度及结晶度;涂层力学性能及摩擦磨损性能分析表明n-SiO₂能提高涂层的力学性能,改善涂层的耐老化性能和摩擦磨损性能。当n-SiO₂添加量为1.5%（质量）时,涂层综合性能最佳。     

基于PVDF/硅藻土的复合超疏水涂层

采用疏水高分子材料聚偏氟乙烯(PVDF)与无机建筑材料硅藻土相复合,以浸没沉淀法为主要方法,探索简单可行的超疏水涂层制备工艺。通过测量接触角对涂层的疏水性能进行表征,利用显微镜和电子显微镜对涂层的微观形貌进行表征。通过实验对主要制备工艺PVDF与硅藻土比例、PVDF的浓度进行了优化。结果表明PVDF的浓度为0. 125wt%,PVDF与硅藻土比例为1∶1为最佳条件,所制备超疏水涂层静态接触角达到154°。     

不同电流下超音速等离子喷涂钼-钨复合涂层的性能

将Mo粉和W粉按质量比4:1混合后用超音速等离子喷涂系统在45CrNiMoVA钢表面制备了Mo-W复合涂层。通过扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计和摩擦磨损试验机考察了不同喷涂电流下所制涂层的微观形貌、成分、物相、显微硬度及耐磨性。结果表明,喷涂电流对Mo-W复合涂层影响显著,喷涂电流为350 A时所制涂层的各项性能最好。电流过大或过小均会导致涂层疏松,孔隙增大。Mo-W复合涂层显著提高了基体的显微硬度及耐磨性。在摩擦磨损过程中涂层和基体表面均生成了一层薄薄的耐磨氧化膜。     

等离子喷涂-水热处理制备二氧化钛-羟基磷灰石复合涂层

为克服等离子喷涂羟基磷灰石生物涂层在结合强度和成分上的缺点，通过在钛合金基体上等离子喷涂二水磷酸氢钙和二氧化钻(锐钛矿型)复合粉末，并后续水热处理，制备了二氧化钛—羟基磷灰石复合涂层。结果表明：二水磷酸氢钙和二氧化钛复合粉末的等离子喷涂涂层由CaHPO4,Ca2P2O7,Ca3(PO4)2，非晶磷酸钙和二氧化钛组成。水热处理涂层由羟基磷灰石和二氧化钛组成，升高水热处理温度可提高涂层中羟基磷灰石的结晶性。随着原始粉中二氧化钛加入量的增加，喷涂涂层中磷酸钙的含量和水热处理涂层中羟基磷灰石的含量减少，羟基磷灰石的晶体形貌从细针状变为小颗粒状，喷涂涂层和水热处理涂层的结合强度也随之升高。当二氧化钛的质量分数为60％，水热处理涂层的结合强度可达17MPa。