反应等离子喷涂合成Fe-FeAl2O4-Al2O3复合涂层的研究

利用机械团聚法制备了适合等离子喷涂的Fe2O3／Al复合粉体，将此粉体送入等离子焰流，通过复合粉的自反应制备含有Fe、Al2O3和FeAl2O4的复合陶瓷涂层。利用扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和透射电镜（TEM）等检测手段对反应等离子制备的复合涂层进行了研究。结果表明：涂层具有以层状陶瓷为骨架，球形金属为弥散相的组织，反应生成涂层的过程是分步进行的，由于反应生成的部分纳米颗粒以及金属的存在，使得涂层的耐磨性和韧性比普通Al2O3涂层有了较大的提高，尤其在高载荷作用下，复合涂层的耐磨性比普通Al2O3提高近两倍。     

AZ91D镁合金等离子喷涂Ni-Al/陶瓷涂层的组织和性能

以Ni-Al为粘结层,在AZ91D镁合金基体上等离子喷涂Ni-Al/Al2O3、Ni-Al/Al2O3-13%TiO2(Ni-Al/AT13)、Ni-Al/Al2O3-20%TiO2(Ni-Al/AT20)复合涂层及Ni-Al/Al2O3/Al2O3-13%TiO2/Al2O3-20%TiO2(Ni-Al/Al2O3/AT13/AT20)梯度涂层,利用SEM、EDS和XRD分析涂层的微观组织特征,通过硬度、拉伸和热震实验研究涂层硬度、结合强度和抗热震性能,并与直接喷涂Al2O3、AT20的涂层进行比较。结果表明:Ni-Al粘结层因"自粘结"效应与基体形成较为致密并具有冶金结合的界面,且与Al2O3、AT13和AT20陶瓷层互有渗透、交叉和啮合,涂层致密性及结合力大为提高,表现出优良的抗热震性能。Al2O3涂层主要由亚稳态γ-Al2O3组成,AT20涂层以Al2O3和Al2TiO5为主。镁合金表面喷涂Al2O3陶瓷层后硬度大幅提高,由于加入TiO2,AT13和AT20涂层的硬度略低于Al2O3涂层的。Ni-Al/Al2O3-TiO2复合陶瓷的涂层结合强度高于Ni-Al/Al2O3单一陶瓷涂层的,而Ni-Al/Al2O3/AT13/AT20梯度涂层的结合强度比Ni-Al/AT20涂层的更高。     

热化学反应法制备Al2O3-13％TiO2陶瓷涂层及其性能研究

目的研究Al_2O_3-13%TiO_2陶瓷涂层对金属基体的热防护性能。方法以钠、钾混合硅酸盐溶液为粘结剂,添加Al_2O_3、TiO_2、MgO、SiO_2等陶瓷骨料,采用热化学反应法在304不锈钢基体表面制备了Al_2O_3-13%TiO_2陶瓷涂层(记为AT13)。使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对涂层的微观形貌、物相变化进行表征。在AT13涂层的基础上,预先喷涂金属Ni/Al过渡层,制备了AT13梯度涂层(记为AT13grade),综合比较分析了两种涂层在不同温度下固化后的结合强度,描述了涂层的高温氧化动力学曲线,对涂层的热震性能及失效机理进行了分析。结果涂层在800℃烧结固化后,致密性较好,涂层与金属基体之间呈现冶金结合,TiO_2发生了从锐钛相到金红石相的转变,α-Al_2O_3和金红石型TiO_2是陶瓷涂层耐高温的主体晶相结构。经1200℃高温氧化后,梯度涂层和非梯度涂层的增重与空白试样相比分别减少了0.223 mg/cm2和0.155 mg/cm2。800℃热震试验时,梯度涂层和非梯度涂层的热震循环次数分别为17次和6次。结论在涂层与基体之间制备金属Ni/Al过渡层能增强涂层的结合强度,提高其抗氧化性能,缓解陶瓷材料与金属基体之间的热膨胀系数差异,提高涂层的抗热震性能。梯度结构的陶瓷涂层具有更好的热防护性能。     

等离子喷涂纳米Al2O3/TiO2陶瓷复合涂层高温氧化和热震性能研究

采用等离子喷涂设备在H13热作模具钢表面制备含有不同质量分数TiO2的Al2O3纳米陶瓷复合涂层。采用X射线衍射仪(XRD)、高温氧化试验、热震试验等手段研究等离子喷涂纳米涂层的相组成及其性能。结果表明,等离子喷涂使α-Al2O3转变为亚稳态的γ-Al2O3相,喷涂后涂层中Al2O3由α-Al2O3相和γ-Al2O3相组成,TiO2仍以金红石相存在。纳米AT20涂层比其他涂层具有更好的抗氧化性能;与其他涂层相比,纳米AT13涂层具有最佳的抗热震性能。     

等离子喷涂Al-Fe2O3复合粉合成纳米陶瓷复合涂层

采用等离子喷涂Al-Fe2O3复合粉的方法制备陶瓷基复合材料涂层.利用X射线衍射仪、扫描电镜和透射电镜观察分析涂层的显微组织,并测定了涂层的结合强度、硬度、韧性和耐磨性能.结果表明,Al-Fe2O3复合粉在等离子喷涂过程中发生铝热反应生成了FeAl2O4、α-Fe和γ-Al2O3相.透射电镜分析表明,所制备的复合涂层呈现纳米结构的显微组织,其中几十到几百纳米的球状α-Fe和γ-Al2O3晶粒均匀地分散在等轴状和柱状的FeAl2O4纳米晶基体上.与传统的单相微米Al2O3涂层相比,复合涂层的结合强度、韧性和耐磨性明显提高,其原因主要是复合涂层为纳米结构并且存在塑性金属相Fe.     

热化学反应喷涂Al2O3基复合陶瓷涂层的制备及其性能

使用热化学反应热喷涂技术,在紫铜表面喷涂制备Al2O3基复合陶瓷涂层.利用XRD和SEM分析该复合陶瓷涂层物相组成和组织形貌,并对其热震性能、抗高温氧化性能和磨损性能进行测试.结果表明:采用热化学反应喷涂法在紫铜表面制备的陶瓷涂层内部生成陶瓷过渡相Al1.4Si0.3O2.7和Al1.9Si0.5O2.95等,在陶瓷涂层与Ni-Al过渡层间存在金属间化合物AlNi3;该复合陶瓷涂层熔化率较高,表面呈珊瑚状;涂层与紫铜基体结合牢靠,具有优异的高温抗氧化能力,其磨粒和粘着磨损比紫铜基体分别提高10倍和15倍.     

多功能微弧等离子喷涂对改进涂层组织和性能的作用

分别采用自行研制的多功能微弧等离子喷涂和传统的Metco 9M等离子喷涂制备了Al2O3＋13％TiO2（简称AT13）涂层，利用扫描电镜、X射线衍射仪以及显微硬度计等分析测试了AT13涂层的组织结构和性能，探讨了枪内中心轴向送粉方式对AT13涂层性能的影响。结果表明，多功能微弧等离子喷涂枪内中心轴向送粉方式制备的AT13涂层粉末粒子熔化充分，涂层主要物相为α—Al2O3、γ-Al2O3、Al2TiO5、ZrO2和CeO2等，显微硬度分布范围为975～1441MPa，平均结合强度为42．7MPa；而Metco 9M等离子喷涂外送粉方式制备的AT13涂层中存在部分未熔纳米AT13粉末粒子，主要物相有α-Al2O3、γ—Al2O3、Al2TiO5、TiO2、ZrO2和CeO2等，显微硬度分布范围为655～946MPa，平均结合强度为19．7MPa。结果显示多功能微弧等离子喷涂采用枪内中心轴向送粉能够制备出更加优异性能的AT13涂层，有利于拓宽AT13涂层在工业领域中的应用。     

等离子喷涂40%ZrO2-Al2O3-13%TiO2陶瓷涂层及其摩擦磨损性能研究

以Al2O3-13%TiO2粉末和ZrO2粉末为原料,采用等离子喷涂法在20钢基体上制备了40%ZrO2-Al2O3-13%TiO2陶瓷涂层,观察了涂层的微观形貌,在室温干滑动摩擦条件下对涂层和20钢基体进行摩擦磨损实验,对比了二者的摩擦系数和磨损形貌,并分析了磨损机理。结果表明:涂层内部结合紧密,且以机械结合为主;涂层的摩擦磨损性能优于20钢基体,其磨损机理为微观断裂引起的剥落磨损。     

La2O3对钢基陶瓷涂层组织与性能的影响

采用热化学反应法在中碳钢(45钢)基体上,以稀土氧化镧(La2O3)为添加剂,制备A12O3陶瓷涂层,并对其组织和性能进行测试和分析.结果表明:稀土氧化镧(La2O3)可以改善陶瓷涂层的组织及性能,陶瓷涂层的硬度和耐蚀性明显提高;添加了稀土氧化镧(La2O3)的A12O3陶瓷涂层,在900℃固化时有MgFeZr3O4、MgSiO3等新相生成;当陶瓷涂层中稀土添加剂(La2O3)含量约为1.19％时,涂层组织更加致密,涂层与基体的冶金结合更加明显,涂层耐蚀性能更好.     

等离子喷涂制备石墨烯/Al2O3+13%TiO2自润滑涂层及其性能研究

目的研究石墨烯和石墨对大气等离子喷涂制备的Al2O3+13%TiO_2(AT-13)陶瓷涂层力学性能和摩擦学性能的影响,探究作用机理。方法采用大气等离子喷涂制备石墨烯质量分数为1%的石墨烯/AT-13和石墨/AT-13复合陶瓷涂层及纯AT-13涂层,利用洛氏硬度计测试涂层的硬度,并通过压痕周围情况反映涂层的断裂韧性,采用往复式摩擦磨损试验机进行摩擦学性能测试,利用扫描电子显微镜观察涂层的微观形貌,并用其自带的能谱仪(EDS)分析元素分布,采用表面轮廓仪测量磨损表面形貌并计算磨损率,用X射线衍射仪分析喷涂前后涂层的物相变化,用拉曼光谱仪对喷涂前后石墨烯的结构变化进行表征。结果石墨烯/AT-13涂层具有良好的力学性能和摩擦学性能,其硬度提升了约10%,同时断裂韧性显著提升,摩擦系数和磨损率最多下降了13%和19%,并且随着载荷的增大,摩擦系数和磨损率呈下降趋势。石墨/AT-13涂层的硬度增加了约30%,但是断裂韧性显著降低,摩擦学性能的提升比较有限。石墨烯和石墨的加入都会改变AT-13涂层的物相组成和微观结构,复合涂层中Al2O3相增多,Al2Ti O5相则相对减少,同时复合涂层拥有更加致密的微观结构。此外拉曼光谱显示,经历热喷涂后,涂层中能够观察到石墨烯特征峰的存在,但是其结构发生了一定程度的氧化破坏。结论石墨烯可以显著提升AT-13涂层的摩擦学性能和力学性能。     

Al2O3对等离子喷涂Cr2O3/TiO2/Al2O3/SiO2复合陶瓷涂层性能影响研究

目的研究Al_2O_3添加量对Cr_2O_3/TiO_2/Al_2O_3/SiO_2四元复合陶瓷涂层性能的影响。方法采用等离子喷涂技术在油气管道X80管线钢基体表面制备出具有不同Al_2O_3含量的四元复合陶瓷涂层。另外,为探究基体温度对涂层性能的影响,所有涂层均在等离子喷枪预热及室温的两种基体上制备。所制涂层的气孔率、硬度、结合力及电化学腐蚀性能分别采用煮沸称重法、维氏硬度计、划痕仪、电化学工作站进行检测,并用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)分析不同Al_2O_3含量涂层的物相组成和形貌特征,研究Al_2O_3含量对涂层各性能的影响。结果随着Al_2O_3含量的增加,Cr_2O_3/TiO_2/Al_2O_3/SiO_2四元复合陶瓷涂层的气孔率呈现先降低后增加的趋势,相对应的四元复合陶瓷涂层的结合力、维氏硬度则先增加后降低。当Al_2O_3质量分数为60%时,四元复合陶瓷涂层的性能最优,气孔率为3.6%,硬度为824.6HV,结合力为53.8N。电化学腐蚀测试表明,Al_2O_3能增强涂层的耐腐蚀性能,Al_2O_3质量分数为60%时,涂层自腐蚀电位最高,为-0.28 V。另外,在基体预热和不预热条件下,所制涂层性能随Al_2O_3含量的变化一致,但是基体预热比不预热更有利于涂层性能的提高。结论 Al_2O_3的添加不仅能够有效降低涂层Cr含量,还能显著提升四元复合陶瓷涂层的各项性能,特别是耐腐蚀性。此外,等离子喷涂前对基体进行预热,有利于涂层性能提高。     

Al2O3-TiO2对铝合金表面激光熔覆NiAl涂层组织性能的影响

目的 进一步提高6061铝合金表面的硬度、耐磨性。方法 应用脉冲Nd:YAG激光器在6061铝合金表面制备了NiAl合金涂层和NiAl/Al2O3-TiO2复合涂层。通过SEM、X射线衍射仪系统研究了Al2O3-TiO2陶瓷相添加对NiAl熔覆层组织形貌、成分分布、物相组成的影响。利用HVS-1000硬度测试仪及HSR-2M高速摩擦磨损机,对熔覆层硬度分布及耐磨性进行测试分析。结果 Al2O3-TiO2陶瓷颗粒加入使涂层宏观成形质量明显提高,表面平整光滑、波纹均匀,熔覆层枝晶间距减小,组织结构明显细化。与NiAl熔覆层相比,在NiAl/Al2O3-TiO2复合涂层中,具有较高硬度的Al3Ni、Al3Ni2硬质相含量增大。同时,高硬度Al2O3和良好韧性的TiO2、NiTi金属间化合物在复合涂层内部形成。NiAl/Al2O3-TiO2复合涂层的显微硬度平均可达650HV0.2,相比NiAl涂层提高了300HV0.2;磨损体积仅为铝合金基体的1/9,相比NiAl涂层降低了35%。干摩擦条件下,NiAl/Al2O3-TiO2复合涂层的犁削、剥落现象显著降低。结论 在细晶强化、硬质相弥散强化及良好韧性的NiTi金属间化合物共同作用下,6061铝合金表面硬度和耐磨性得到显著提高。     

Al2O3-TiO2复相陶瓷涂层在动态LBE中的耐腐蚀行为

目的分析研究Al_2O_3-TiO_2复相陶瓷涂层在高温流动铅铋合金中的耐腐蚀行为。方法以纯Ti粉末、Fe Al粉末、CrFe粉末为原料制得复合粉末,在CLAM钢基材表面上采用热喷涂-激光原位合成复合工艺制备了Al_2O_3-TiO_2复相陶瓷涂层。试样在500℃,流速为0.3 m/s的液态铅铋合金中进行了时长1000 h的动态腐蚀实验,分别采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等分析测试手段对涂层试样在动态LBE中的耐腐蚀行为进行了研究表征。结果在CLAM钢基材表面制备的Al_2O_3-TiO_2复相陶瓷涂层表面形貌整体较腐蚀前仍保持完好,涂层物相成分保持稳定,截面分析显示铅铋合金在腐蚀过程在涂层中未见渗透;而没有涂层保护的CLAM钢基材在腐蚀后表面发生明显的氧化腐蚀现象,生成结构疏松的Fe3O4氧化层,铅铋合金在氧化层中有扩散分布。结论通过火焰热喷涂-激光原位合成复合工艺在CLAM钢表面制备得到的Al_2O_3-TiO_2复相陶瓷涂层在高温流动的铅铋合金腐蚀条件下组织结构稳定,具有良好的适用性,能有效地阻止高温流动铅铋合金对CLAM钢基体材料的腐蚀。     

等离子喷涂Cr2O3/TiO2高温氧化物陶瓷 复合涂层的微观组织及电化学性能

目的 通过等离子喷涂工艺,在油气管道X70管线钢表面制备出Cr2O3/TiO2高温氧化物陶瓷复合涂层,研究该涂层的微观组织与电化学性能。方法 采用9MC Plasma Control Unit等离子喷涂系统,基于线切割尺寸为40 mm×24 mm×6 mm的X70管线钢基体表面,沉积Cr2O3/TiO2高温氧化物陶瓷复合涂层。利用金相显微镜和扫描电子显微镜观察该复合涂层的微观组织与形貌,利用X射线衍射仪分析该复合涂层的物相组成,利用电化学工作站测定该复合涂层的电化学腐蚀性能。结果 Cr2O3/TiO2高温氧化物陶瓷复合涂层由完全熔化区和半熔化区双态组成,呈典型的等离子喷涂层状结构,层与层之间结合较紧密,分布着富Cr2O3沉积区与富TiO2沉积区,无相变产生,完全熔融的TiO2液相可嵌入到未完全熔融的Cr2O3结构间隙中形成固溶结构。经电化学腐蚀性能测试,其自腐蚀电位介于-0.4 ~ -0.3 V之间,高于X70管线钢基体的自腐蚀电位-0.6 ~ -0.5 V,腐蚀倾向滞后,表现出好的抗腐蚀性能。结论 研究选取的等离子喷涂参数较合适,并成功制备出了能明显提高油气管道X70管线钢抗电化学腐蚀性且组织分布均匀的Cr2O3/TiO2高温氧化物陶瓷复合涂层。     

一种新型陶瓷的冲蚀磨损耐磨性

对ＴｉＣ及Ａｌ２Ｏ３粉末进行表面改性，在其表面均匀包覆一层钴膜，然后再用热等静压制备出硬度和韧性较较理想的Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＣ－Ｃｏ新型金属陶瓷，该材料的断裂韧性比未改性的ＡＴ３０材料有较大的提高，硬度两者相当，并对ＡＴ３０和ＡＴＣ材料的冲蚀行为及冲蚀机制进行了比较研究，研究表明，无论在高角还是在底角冲蚀条件下，其抗冲蚀性能优于Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＣ陶瓷，尤其是在高角冲蚀条件下。     

Sintering densification and properties of Al2O3／PSZ （3Y） ceramic composites

1　INTRODUCTIONAl2 O3ceramicsisoneofthewide spreadingma terialsbecauseitholdsgoodfeaturessuchasresistancetohightemperature ,oxidation ,corrosionandabra sion .However ,thebrittlenatureofAl2 O3ceramicshaspromptedustoexploreavarietyofapproachestoenhanceitsfracturetoughness .SinceGarvieetal[1]advancedatheoryin 1975 ,thatistoimprovethefracturetoughnessandflexuralstrengthofZrO2 ce ramicswithmartensitictransformation ,ZrO2 hasbeenreceivingconsiderableattention .AddingMgO ,CaO ,Y2 O3andCeO2…     

等离子原位合成Cr-Al2 O3金属陶瓷涂层的组织与性能

利用等离子激发原位反应在碳钢表面合成了Cr-Al2O3金属陶瓷涂层。借助扫描电镜、电子探针、X射线衍射仪和显微硬度计对涂层的组织、结构和性能进行了测试。结果表明，涂层的主要组成相为Cr和Al2O3；涂层的微观组织形貌是以树枝状Al2O3陶瓷为骨架，金属晶粒Cr分散在Al2O3陶瓷相的周围；涂层的硬度高于基体，硬度可达1630HV；在其它工艺参数不变的条件下，电流越大，涂层越厚；利用等离子原位合成技术处理的抽油泵管，其使用寿命分别高于未处理、激光淬火及电镀处理的管道。     

Dry Sliding Wear Behaviour of Al2O3-Cr2O3 Coatings with Different Contents of Cr2O3EI北大核心CSCD

Cr₂O₃对 Al₂O₃-Cr₂O₃复合涂层与高硬度陶瓷接触时的摩擦磨损行为及磨损机制的影响尚未揭示。采用大气等离子喷涂的方法制备 Cr₂O₃含量不同的 Al₂O₃-Cr₂O₃复合涂层以研究 Cr₂O₃的影响机制。试验结果表明：Cr₂O₃明显减少了涂层的微观孔隙;复合涂层中 α-Al₂O₃ / γ-Al₂O₃的相对含量比明显高于 Al₂O₃ 层中的 37%;Al₂O₃-40%Cr₂O₃涂层的硬度与 Al₂O₃涂层相比提高了 48%,断裂韧性是 Al₂O₃涂层的 2 倍多;当载荷为 5 N、10 N 和 15 N 时,Al₂O₃-40%Cr₂O₃复合涂层的摩擦因数最低,磨损率依次降低 60%、85% 和 79%。但是当载荷为 20 N 时,Al₂O₃-20%Cr₂O₃复合涂层的摩擦因数最低,磨损率降低了 50%。微观脆性断裂是涂层的主要磨损机制。复合涂层耐滑动磨损性能与 Cr₂O₃含量及磨损条件是密切相关的。微观结构、硬度、断裂韧性、导热系数等是影响 Al₂O₃-Cr₂O₃ 复合涂层耐磨损性能的重要因素。研究结果可为高耐磨性 Al₂O₃基涂层的设计和应用提供指导。     

燃烧合成Cr-(Al,Cr)2O3金属陶瓷的耐磨性能

用热爆燃烧合成法结合熔体施压致密化，制备了相对密度约90％的Cr-（Al，Cr）2O3金属陶瓷，金属Cr颗粒均匀弥散分布于陶瓷板片间或板片内，尺寸可达200nm左右．研究了金属陶瓷的耐磨性能．结果表明，干摩擦条件下，金属陶瓷具有优良的耐磨性能；磨损体积与稀释剂Al2O3加入量和过量Cr2O3的含量有关，两者合理搭配可使Cr-（Al，Cr）2O3的磨损体积小于粉末烧结氧化铝陶瓷的磨损体积．磨损机理主要是块状剥落．油润滑后，147N载荷下，金属陶瓷经6000m滑动距离仍基本无磨损体积损失；随载荷提高，磨损体积有所增大，但仍比Cr12MoV钢小一个数量级以上．     

Laser assembly nanostructured Al2O3/TiO2 coating on cast aluminum surface

CO2 laser quick assembly technology is adopted on the surface of cast aluminum ZL104 to form a dense ceramic coating containing a great deal of nanometer Al2O3/TiO2 particles which eliminate cracks and porosities.The major phases of the coating are α-Al2O3 andβ-TiO2. The micro-hardness distribution of the coating is 1 813,1 504, 1 485 and 1 232 (HV0.05). The bonding strength of the coating LC1 is 11.4 N, which is 7.26 times higher than that of the conventional hot-spraying Al2O3/TiO2 coating. It has been proved by analysis that the bonding strength is achieved because of the effects of both super-quick laser consolidation and the nanometer effect of nanometer ceramic material.