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.     

等离子喷涂Al2O3+13%TiO2陶瓷涂层的组织结构及其耐磨性

本文用X射线衍射、扫描电镜等研究了等离子喷涂Al2O3+13%TiO2(质量分数)陶瓷涂层的相结构、相组成及其组织特征.陶瓷涂层孔隙率低,致密程度较高,以亚稳相γ-Al2O3为主要相,同时存在α-Al2O3和金红石TiO2.富Al2O3区与富TiO2区呈明显相互交迭的层状结构,且存在相互成分扩散.另外,涂层设计对硬度有一定影响,TiO2的引入提高了涂层的耐磨性.     

等离子喷涂纳米Al2O3-TiO2复合陶瓷涂层的研究现状

等离子喷涂纳米Al2O3-TiO2复合陶瓷涂层具有耐磨、耐腐蚀、抗热氧化等优良性能,因而成为目前纳米涂层领域的研究热点之一。归纳了纳米结构Al2O3-TiO2喂料的制备方法,介绍了纳米结构涂层的显微结构和力学性能(断裂韧性、显微硬度、结合强度等),分析了纳米结构涂层的抗热氧化性和摩擦学性能,综述了等离子喷涂纳米Al2O3-TiO2复合陶瓷涂层的研究现状,讨论并展望了其未来的发展方向和应用前景。     

不同Al2O3-TiO2-Cr2O3-SiO2配比等离子喷涂层的耐磨粒磨损性能

为了探讨等离子喷涂制备Al2O3-TiO2-Cr2O3-SiO2层的可行性及其喷涂层的耐磨性,采用等离子喷涂在Q235钢表面分别制备了54%Al2O3-36%TiO2-10%Cr2O3-0.5%SiO2,42%Al2O3-28%TiO2-28.5%Cr2O3-1.5%SiO2和30%Al2O3-20%TiO2-47.5%Cr2O3-2.5%SiO23种陶瓷层,分析了陶瓷涂层的金相显微形貌、显微硬度及耐磨粒磨损性能,并分析了其耐磨粒磨损的机理。结果表明:3种涂层的显微硬度分布均具有梯度分布特性,Al2O3+Cr2O3硬质相含量越高,涂层硬度越大;30%Al2O3-20%TiO2-47.5%Cr2O3-2.5%SiO2喷涂粉制成的涂层的硬度最大,耐磨粒磨损性能最佳。     

等离子喷涂纳米Al2O3/TiO2复合陶瓷涂层的显微组织与性能

采用液相喷雾造粒方法将纳米级Al2O3/TiO2团聚成微米级颗粒,制备了适用于等离子喷涂的陶瓷复合粉体,并利用等离子喷涂技术成功的制备出了含有纳米结构的陶瓷涂层.利用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和显微硬度计等设备对涂层的微观结构和性能做了初步的检测.结果表明,涂层中含有适当比例的未熔或半熔的纳米颗粒,涂层的硬度、韧性和耐磨性等性能与普通涂层相比都有了较大提高.     

等离子喷涂Al_2O_3-40%TiO_2陶瓷复合层的微观结构及耐磨性能

为了探讨不同功率下6063铝合金表面等离子喷涂Al2O3-40%TiO2陶瓷复合层的形貌、组构及其耐磨性能,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计和摩擦磨损试验机进行了相关研究。结果表明:微米级Al2O3-40%TiO2粉末经过等离子喷涂可以获得弥散分布的纳米级颗粒的陶瓷复合涂层,涂层硬度在1 000 HV以上;当喷涂功率为25～33 kW时,涂层硬度和耐磨性能随喷涂功率的升高而降低。     

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。     

纳米氧化锆涂层的显微硬度分布特征研究

采用相同的喷涂工艺参数分别对两种喷雾造粒纳米氧化锆粉末进行等离子喷涂,制备了两种纳米涂层S1和B1,对比研究了两种涂层的显微硬度、抗裂纹扩展力。结果表明,两种涂层的显微硬度测试值服从Weibull分布,无论是表面还是截面的显微硬度值,S1涂层均优于B1涂层,两种涂层截面的显微硬度值均优于其对应的表面显微硬度值,S1涂层的抗裂纹扩展力也优于B1涂层。     

激光重熔锌铝基陶瓷复合层的组织与性能

采用金相显微镜、透射电镜、X射线衍射仪、显微硬度计以及微动磨损机研究了激光重熔等离子喷涂锌铝基Al2O3复合陶瓷涂层的组织结构、硬度及其耐磨性能.研究结果表明:等离子喷涂层由α-Al2O3和γ-Al2O3组成,层间为机械结合界面;经激光重熔后的组织为单一的体心四方结构的δ-Al2O3相,其点阵常数a0=7.943×10-8cm,c0=23.500×10-8cm,Al2O3与基体间的界面结合状况得到明显改善;熔覆后的Al2O3涂层硬度达150～170 HV100g,耐磨性能(S=L 988)比基体材料(S=2.837)有较大提高,其磨损机制是疲劳磨损和磨粒磨损,但以磨粒磨损为主.     

掺杂纳米材料对等离子喷涂涂层组织性能的影响

对AT13粉掺杂纳米级材料Al2O3 13wt％TiO2的复合粉在等离子喷涂中的应用进行了研究，包括纳米级材料的分散、掺杂、制备微米粉及喷涂工艺参数。结果证明：掺杂纳米材料的涂层较常规微米级涂层结构有明显改善，涂层组织细化、分布均匀，孔隙率降低；涂层残余应力降低，亚微裂纹减少，耐磨耐蚀性能明显提高。纳米材料的加入，改善了喷涂熔融态粉末的流动性及平铺性能，改变了涂层晶粒生长机制。     

粉末粒度对等离子喷涂Al2O3-13%TiO2陶瓷涂层组织结构及性能的影响

等离子喷涂粉末的粒度影响涂层组织结构与性能。选用4种不同粒度的Al2O3-13%TiO2(AT13)粉末等离子喷涂陶瓷涂层,研究了喷涂粉末粒度对涂层组织结构、孔隙率、显微硬度和沉积效率的影响。结果表明:采用较细的喷涂粉末制备的AT13涂层致密、均匀,孔隙率低;随着喷涂粉末粒度增大,涂层的孔隙率增加,显微硬度降低,沉积效率先增后减;采用粒度为38～44μm的粉末喷涂涂层时沉积效率最高,达到51%,涂层组织也较致密,这是等离子喷涂AT13陶瓷层较理想的粒度。     

磨削加工对纳米结构陶瓷涂层耐磨性能的影响

对磨削加工后的纳米结构陶瓷涂层进行磨损性能试验.磨损试验首先对纳米结构陶瓷涂层Al2O3/13TiO2的圆柱形工件进行外圆磨削加工,然后将各种不同条件下磨削加工后的圆柱工件装夹到立式铣床的主轴上,进行定速、定载荷的磨损性能试验.磨损性能试验时,圆柱工件在旋转的同时与往复运动的长方形氮化硅陶瓷棒进行滑擦,在其圆柱表面形成磨损沟槽.使用扫描电子显微镜和表面轮廓仪对纳米陶瓷涂层的磨损沟槽进行观察与评定,并与传统陶瓷涂层的磨损沟槽进行对比与分析.为进一步揭示纳米陶瓷涂层的磨损机理,使用有限元法对接触区的应力场进行模拟,并分析纳米陶瓷涂层裂纹的形成与扩展.讨论了磨削工艺参数以及涂层晶粒大小对纳米结构陶瓷涂层耐磨损性能的影响.     

Al_2O_3-TiO_2-ZrO_2含纳米结构等离子喷涂层的显微硬度及韧性

为了提高传统Al_2O_3+40%TiO_2等离子喷涂层的力学性能,将纳米结构的ZrO_2粉末引入热喷涂层,采用液相喷雾造粒的方法将纳米ZrO_2-准微米级Al_2O_3/TiO_2颗粒团聚成适用于等离子喷涂的微米级粉体,并用等离子喷涂技术制备出含有纳米结构的陶瓷涂层.利用X射线衍射仪、扫描电镜和显微硬度计等对涂层的微观结构和性能进行了检测.结果表明,最佳喷涂功率40 kW下制备的纳米陶瓷涂层的显微硬度和韧性比传统涂层有了明显提高.     

等离子喷涂Al_2O_3-TiO_2-ZrO_2涂层及其耐磨损性能

采用液相喷雾造粒法将准微米Al_2O_3,TiO_2,纳米ZrO2颗粒团聚成微米粉体,并用等离子喷涂技术制备了含纳米颗粒的Al_2O_3-TiO_2-ZrO_2陶瓷涂层.在MM200型环块磨损试验机上进行了常温干摩擦试验,比较了含有纳米颗粒的Al_2O_3-TiO_2-ZrO_2涂层和传统Al_2O_3-TiO_2陶瓷涂层的耐磨损性能,并用扫描电镜观察磨损后的磨痕形貌.结果表明,含有纳米颗粒的涂层耐磨损性能明显优于传统的陶瓷涂层.     

冷喷涂Al基复合涂层的制备及耐蚀性能研究

铝合金以其轻量化特性及优异的耐腐蚀性能得到广泛应用.冷喷涂技术具有低温高速沉积的特点,是制备铝防腐涂层的有效方法.采用机械混合的方式制备了铝基-陶瓷相混合粉末,并通过冷喷涂在Al1060表面制备了Al5056,Al5056-Al2O3,Al5056-SiC,Al5056-WC 4种涂层.通过 Image-Pro Plu...     

等离子喷涂A12O3＋13%TiO2陶瓷涂层的组织结构及其耐磨性

本文用Ｘ射线衍射、扫描电镜等研究了等离子喷涂Ａ１２Ｏ３＋１３％ＴｉＯ２（质量分数）陶瓷涂层的相结构、相组成及其组织特征。陶瓷涂层孔隙率低,致密程度较高,以亚稳相ｒ－Ａ１２Ｏ３为主要相,同时存在α－Ａ１２Ｏ３和金红石ＴｉＯ２。富Ａ１２Ｏ３区与富ＴｉＯ２区呈明显相互交迭的层状结构,且存在相互成分扩散,另外涂层设计对硬度有一定影响,ＴｉＯ２的引入提高了涂层的耐磨性。     

激光熔覆法制备Al2O3-TiO2涂层的显微组织与性能研究

采用预置粉末式激光熔覆法在钛合金(Ti-6Al-4V)表面开展了Al_2O_3-13%(质量分数)TiO_2涂层的研究。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析仪(XRD)和显微硬度计研究了激光熔覆熔池的特征和涂层的显微结构,分析了涂层的成分分布、相组成和显微硬度分布情况。预置粉末激光熔覆制备的Al_2O_3-13%(质量分数)TiO_2涂层界面结合良好,涂层组织均匀,没有明显的裂纹和气孔。激光熔覆涂层表现出明显流线型特征,熔覆层截面分为热影响区、扩散结合区和涂层区。涂层由Ti、AlTi_3、α-Al_2O_3和γ-Al_2O_3等相组成。涂层的显微硬度达到1000~1300HV_(0.3),比基体硬度360~390HV_(0.3)高2倍。     

高温氧化对钛合金微弧氧化陶瓷膜组成与结构的影响

针对钛合金不耐高温氧化的问题,在铝酸钠电解液体系中,利用双相脉冲直流微弧氧化技术,在TC4钛合金表面原位生长以Al2TiO5为主晶相的复合氧化物陶瓷膜,研究了1000℃高温氧化对陶瓷膜试样的相组成、结构的影响及膜层增重特点.研究表明,陶瓷膜层试样的高温氧化过程包括Al2TiO5分解、基体氧化和膜层表面形貌变化3个方面.高温氧化后,膜层的主晶相由Al2TiO5变为α-Al2O3和金红石型TiO2,同时,膜层的表面形貌发生显著的变化;由于膜层和基体的热膨胀系数不同和基体钛的氧化,使得高温氧化后膜层在冷却过程中表面出现裂纹和脱壳.陶瓷膜层极大地减少了TC4钛合金在1000℃高温氧化时的增重,因此,陶瓷膜层可用于TC4钛合金的恒温氧化防护.     

Corrosion Resistance of Plasma Sprayed Ceramic CompositeCoatings on Q235 Substrate

The corrosion resistance of SiO2/Al2O3, TiO2/Al2O3 and (SiO2+TiO2)/Al2O3 ceramic composite coatings on Q235 substrate fabricated by means of plasma spraying was investigated. The results show that Al2O3+13 wt pct TiO2 ceramic coating has the highest density, the lowest connected porosity and the best corrosion resistance. The corrosion mechanism of Q235 with ceramic coating has also been studied.     

Corrosion Resistance of Plasma Sprayed Ceramic Composite Coatings on Q235 Substrate

The corrosion resistance of SiO2/A12O3, TiO2/Al2O3 and (SiO2+TiO2)/Al2O3 ceramic composite coatings on Q235 substrate fabricated by means of plasma spraying was investigated. The results show that A12O3+13 wt pct TiO2 ceramic coating has the highest density, the lowest connected porosity and the best corrosion resistance. The corrosion mechanism of Q235 with ceramic coating has also been studied.