TiO2纳米粒子对铝锂合金微弧氧化膜结构及性能的影响

为改善微弧氧化膜层的耐蚀性及力学性能,向电解液中添加TiO₂纳米粒子后对2297铝锂合金进行了微弧氧化。利用SEM、XRD、EDS、辉光放电表征技术及电化学测试技术,分析了TiO₂纳米粒子对微弧氧化膜结构、力学性能及耐蚀性的影响。结果表明：添加TiO₂纳米粒子后,微弧氧化膜层变得平坦致密。随着TiO₂纳米粒子添加量的提高,膜层表面放电通道的孔径逐渐减小,数量逐渐增多。TiO₂纳米粒子会抑制熔融Al₂O₃与电解液中$ {\rm{SiO}}_{\rm{3}}^{{\rm{2 ^- }}}$的接触,所以膜层中Si元素的含量随TiO₂纳米粒子添加量的增加而逐渐下降(原子数分数从初始的10.27%下降到了3.10%)。显微硬度测试结果表明,TiO₂纳米粒子的引入增加了膜层的致密度及平整度,所以膜层的硬度得到了提升(添加1 g/L TiO₂纳米粒子后硬度提高了15%)。电化学测试结果显示,当微弧氧化的其它条件相同时,TiO₂纳米粒子的适量添加会提升膜层的耐蚀性,但过量添加时,由于膜层放电通道数量的增多等原因,其耐蚀性下降。     

Al2O3/Ti2AlN复合材料在900℃,1000℃和1100℃空气中的氧化行为

利用综合热分析仪、背散射扫描电镜(BSE)和能谱分析(EDS)对Al₂O₃/Ti₂AlN复合材料在900 ℃,1 000 ℃和1 100 ℃/20 h空气中连续氧化20h后的氧化增重及氧化层截面进行了研究。结果表明：Al₂O₃/Ti₂AlN复合材料在空气中的氧化行为符合抛物线规律,在900 ℃,1 000 ℃和1 100 ℃/20 h氧化增重分别为2.78×10_-2 kg/m₂、10.4 ×10_-2 kg/m₂、21.9 ×10_-2 kg/m₂,抛物线速率常数相应为1.08×10_-8 kg₂/m₄s、1.44×10_-7 kg₂/m₄s、6.56×10_-7 kg₂/m₄s,氧化激活能为274 kJ/mol。氧化层主要由TiO₂和Al₂O₃组成的,连续的Al₂O₃次外层可以提高其抗氧化性能。氧化层结构的改变是由于氧化温度对Ti₄₊、Al₃₊由基体表面向外扩散和O_2-向内扩散的影响,以及TiO₂和Al₂O₃在不同温度下的形核生长速率导致的。对Al₂O₃/Ti₂AlN而言,控制材料与氧化气氛的界面是提高该材料抗氧化性能的关键。     

γ-TiAl合金表面Al2O3/Al复合涂层的抗高温熔盐腐蚀性能研究

采用磁控溅射技术于γ-TiAl合金表面制备Al₂O₃/Al复合涂层。在850 °C下、 100 wt.% Na₂SO₄熔盐中观测Al₂O₃/Al复合涂层的高温腐蚀行为。结果表明,Al₂O₃/Al复合涂层具备由Al₂O₃表层、富Al中间层以及互扩散层组成的梯度结构,因而有效地提高了基体γ-TiAl合金的抗高温腐蚀性能。在腐蚀实验后,涂层试样表面相结构为Al₂O₃,TiO₂和TiAl₃。致密的Al₂O₃/Al复合涂层有效地抑制了O_2-,S_-和Na₊对基体γ-TiAl合金的侵蚀。并且,Al₂O₃/Al复合涂层的梯度结构亦使其表现出了优异的抗开裂和抗剥落性能。     

Al_2O_3微粉添加量对镁合金微弧氧化膜特性影响

为了研究添加Al_2O_3微粉对AZ31A镁合金微弧氧化膜特性影响,在不同浓度Al_2O_3微粉氧化液中对其进行了微弧氧化处理。利用扫描电镜(SEM)观察了微弧氧化膜形貌,能谱仪(EDS)分析了膜层表面Ca、Mg、O、Al元素分布,X射线衍射仪(XRD)分析了相组成,测定了膜厚、硬度和氧化液中Al_2O_3表面电荷,讨论了改性机理。结果表明,加入Al_2O_3微粉后,氧化电压随Al_2O_3添加量增加先增加后降低;氧化膜表面孔洞数量和尺寸减小,膜层表面Ca元素分布逐渐减少,成膜效率降低,膜层致密度和表面疏松层硬度提高,氧化膜主要由MgO和MgO_4等相组成。     

基于磁过滤技术的热障涂层表面Al2O3 覆盖层抗CMAS腐蚀性能

为了提高热障涂层（TBC）的抗沉积物（主要成分为CaO、MgO、Al₂O₃和SiO₂,简称CMAS）腐蚀性能,采用磁过滤阴极真空电弧（FCVA）技术在TBC表面上制备了致密的Al₂O₃覆盖层,比较和分析了Al₂O₃改性TBC和沉积态TBC的润湿行为和抗CMAS腐蚀性能。结果表明：使用FCVA技术制备Al₂O₃覆盖层的过程对7%（质量分数）氧化钇稳定的氧化锆（7YSZ）相的结构无明显影响,且经Al₂O₃改性的TBC综合性能均优于沉积态TBC。在1250 ℃、CMAS腐蚀条件下,Al₂O₃覆盖层有效地限制了熔融CMAS在TBC表面上的扩散行为。同时,Al₂O₃填充了7YSZ柱状晶之间的间隔并且阻碍了熔融CMAS的渗透,证明了FCVA可作为一种制备Al₂O₃涂层的新方法以提高TBC的抗CMAS腐蚀性能,且Al₂O₃涂层及其制备过程对TBC的热震性能均无消极影响。     

空气反应钎焊ZrO2与GH3536接头组织与力学性能

采用Al₂TiO₅颗粒增强的Ag-CuO-Al₂TiO₅复合钎料,在钎焊温度为1050 ℃保温30 min工艺参数下,对ZrO₂陶瓷与GH3536合金进行了空气反应钎焊(RAB),分析了钎焊接头的界面结构及其形成机制;同时研究了接头在800 ℃氧化不同时间的组织演变规律及其对连接性能的影响。结果表明,钎焊过程中Al₂TiO₅颗粒分解产生Al₂O₃和TiO₂,TiO₂与ZrO₂陶瓷反应生成ZrTiO₄相。GH3536侧金属元素发生氧化形成尖晶石层,并分别与钎缝中的Al₂O₃、CuO反应,在钎缝中生成细密分布的NiAl₂O₄相及紧邻尖晶石层的团块状NiCuO₂相。ZrO₂/GH3536接头高温氧化1000 h后,钎缝中NiAl₂O₄呈团块状分布,Cr₂O₃薄层保持稳定;尖晶石层内部元素均匀化,厚度有明显增加。接头强度随着氧化时间的延长先降低后稳定在20 MPa。     

304不锈钢表面Ni-Al2O3复合镀层制备及性能研究

采用复合电沉积法在304奥氏体不锈钢表面制备Ni-Al₂O₃纳米镀层. 研究了Al₂O₃颗粒在复合镀层中的分布情况, 确定了镀液中颗粒的最佳加入量、最佳电流强度和最佳搅拌速度. 用扫描电镜和能谱仪、X射线衍射仪等设备鉴定镀层显微组织与组成. 结果表明, Ni-Al₂O₃纳米复合镀层均匀、致密、晶粒细小; 复合镀层结合强度、耐腐蚀性能优良, 抗高温氧化性能优于纯镍镀层.     

La2O3含量对搅拌摩擦加工制备Ni /Al复合材料组织和性能的影响

采用搅拌摩擦加工方法在Al基体中添加不同La₂O₃含量的混合粉末(Ni+La₂O₃),制备 (Ni+La₂O₃)/Al复合材料。采用SEM、EDS、 EPMA及XRD对复合区微观结构及相组成进行分析,采用室温拉伸试验对 (Ni+La₂O₃)/Al复合材料力学性能进行了测试。结果表明,随着La₂O₃含量的增加,(Ni+La₂O₃)/Al复合材料的组织和性能先变好后变差。当La₂O₃添加量达到5%时,复合材料中Al₃Ni增强颗粒分布均匀、颗粒数量最多,块状的Ni粉团聚减少,其抗拉强度达到最大值215MPa,相比Ni/Al复合材料(抗拉强度176MPa),其抗拉强度提高了22%;当La₂O₃的添加量为7%时,复合材料中Al₃Ni增强颗粒含量减少,块状Ni粉团聚重新出现,抗拉强度下降至201MPa。     

BN/Al2O3 复合粉末及其聚合物基复合材料的制备与导热性能

采用固-液相共混法制备了多种BN/Al₂O₃复合粉末,通过冻融法和表面修饰法对BN进行了改性处理,改变表面修饰剂类型和摩尔比得到了前驱体和烧结态BN/Al₂O₃复合粉末,并利用机械混合法制备了聚合物基BN/Al₂O₃复合材料,并测试分析了其导热性能。结果表明,经冻融处理的BN分散性和界面相容性明显优于未经冻融处理的BN。多巴胺对BN的改性效果优于聚乙二醇。采用多巴胺作为表面修饰剂且BN与Al(NO₃)₃的摩尔比为1:1时,能够得到纳米Al₂O₃均匀包覆的微米BN粉末,即BN/Al₂O₃微纳复合粉末,其聚合物基复合材料的导热系数可达0.62 W·m^-1·K^-1,是纯聚合物导热系数的3倍,是采用纯微米BN粉末制备的聚合物基复合材料导热系数的1.5倍。在BN表面附着的Al₂O₃可以形成层状热传导通道,能够有效提高聚合物基BN/Al₂O₃复合材料的热导率。     

三元共晶成分Al2O3/YAG/ZrO2粉体及陶瓷的制备与组织性能研究

本文采用醇水共沉淀法制备了三元共晶成分Al₂O₃/YAG/ZrO₂粉体,在600-1350_oC温度范围煅烧后研究其物相转变过程。经1300_oC煅烧后Al₂O₃/YAG/ZrO₂共晶成分粉体的物相由α-Al₂O₃、c-ZrO₂和YAG构成,且具有α-Al₂O₃相包裹c-ZrO₂相的特殊结构。将煅烧粉体在1550_oC下热压烧结,制备具有内晶型结构的共晶成分Al₂O₃/YAG/ZrO₂复相陶瓷,其致密度、室温抗弯强度、断裂韧性和高温(1000_oC)抗弯强度分别为98.8%、420 MPa、3.69 MPa.m_1/2和464 MPa,并对复相陶瓷组织结构的形成机理进行了探讨。     

Ti6Al4V钛合金表面Al2O3颗粒改性微弧氧化涂层制备及性能

微弧氧化技术是一门新的表面处理技术,在很多领域有着广泛的应用前景,但其结构受限于电解液成分。本文通过在磷酸盐电解液中加入Al2O3陶瓷颗粒,使得在Ti6Al4V钛合金表面的微弧氧化涂层结构和性能得到改性。涂层的结构和性能通过扫描电镜和XRD衍射仪进行表征和测试,涂层的抗高温氧化性能和热震性能通过高温热循环氧化试验和热震试验进行测试。结果表明,通过在电解液中添加Al2O3陶瓷颗粒,涂层由Al2TiO5 and TiO2组成,涂层更为致密,表现出更为优异的抗高温氧化和热震性能。电解液中游动的Al2O3陶瓷颗粒在微弧氧化过程中被吸入到样品表面并进入涂层,涂层的结构和性能得到改性。     

纳米 SiO2添加剂对铸造铝铜合金微弧氧化陶瓷层耐磨性的影响

采用Na3PO4基础电解液,添加不同量的纳米SiO2,对铸造铝铜合金进行微弧氧化处理,分析了纳米SiO2用量对微弧氧化膜层厚度、硬度、物相组成、微观表面形貌及耐磨性能的影响。分析表明:纳米SiO2参与了微弧氧化反应过程,并进入微弧氧化膜层,当其添加量为3 g/L时,膜层的耐磨性能最佳。     

Effect of Feedstock Size and its Distribution on the Properties of Detonation Sprayed Coatings

The detonation spraying is one of the most promising thermal spray variants for depositing wear and corrosion resistant coatings. The ceramic (Al₂O₃), metallic (Ni-20 wt%Cr) , and cermets (WC-12 wt%Co) powders that are commercially available were separated into coarser and finer size ranges with relatively narrow size distribution by employing centrifugal air classifier. The coatings were deposited using detonation spray technique. The effect of particle size and its distribution on the coating properties were examined. The surface roughness and porosity increased with increasing powder particle size for all the coatings consistently. The feedstock size was also found to influence the phase composition of Al₂O₃ and WC-Co coatings; however does not influence the phase composition of Ni-Cr coatings. The associated phase change and %porosity of the coatings imparted considerable variation in the coating hardness, fracture toughness, and wear properties. The fine and narrow size range WC-Co coating exhibited superior wear resistance. The coarse and narrow size distribution Al₂O₃ coating exhibited better performance under abrasion and sliding wear modes however under erosion wear mode the as-received Al₂O₃ coating exhibited better performance. In the case of metallic (Ni-Cr) coatings, the coatings deposited using coarser powder exhibited marginally lower-wear rate under abrasion and sliding wear modes. However, under erosion wear mode, the coating deposited using finer particle size exhibited considerably lower-wear rate.     

Biomimetic deposition of apatite coatings on micro-arc oxidation treated biomedical NiTi alloy

The biomedical NiTi alloy was treated by micro-arc oxidation in an electrolytes containing sodium aluminate and sodium hypophosphite at 400 V constant voltages for 30 min. The MAO-treated NiTi has a porous microstructure on its surface and coatings consisting only of the γ-Al₂O₃ phase. The ceramic coating prepared by micro-arc oxidation is composed of Al, Ti, Ni, O, and P with the atomic concentration of 26.98%, 3.67%, 3.33%, 65.30% and 0.72%, respectively. The MAO-treated NiTi was soaked in a simulated body fluid (1.0SBF) to investigate the biomimetic deposition of apatite on the surface of Al₂O₃ coated NiTi alloy. It was found that Al₂O₃ coated NiTi alloy shows an excellent apatite-forming ability after soaking in a simulated body fluid (1.0SBF) for 14 days, while no apatite-forming ability was observed on bared NiTi alloy even though soaking time is up to 28 days.     

反应等离子喷涂 Al2O3-TiB2-Al 复相涂层的反应机理

目的在铝合金表面制备Al2O3-TiB2-Al复合涂层,研究Al,TiO2,B2O3在等离子喷涂中的反应机理。方法采用反应等离子喷涂技术在铝合金表面制备复合涂层,应用扫描电镜与X射线衍射技术测试复合涂层的物相组成和显微组织,并通过燃烧波淬熄试验分析等离子喷涂产物。结果机械球磨可以有效降低粉末发生反应的活化能,等离子喷涂最佳飞行距离范围为150~200 mm。结论喷涂粉末在飞行过程中发生反应,经历了预热、熔化、分解、团聚等过程,验证了最终引燃发生燃烧化学反应的机理。     

Y2O3对原位自生TiC增强Ni基涂层组织和性能影响

采用氩弧熔覆的方法，以Ni60A自熔性合金粉末为粘结相，添加Ti粉、C粉和不同含量的稀土氧化物Y₂O₃，在16Mn钢基体上制备出TiC陶瓷颗粒增强金属基熔覆涂层. 运用XRD, SEM等手段对复合涂层的显微组织进行表征和分析，并对熔覆涂层的硬度及耐磨性进行了测试. 结果表明，适量添加Y₂O₃可以使涂层组织中枝晶的方向性减弱、同时细化涂层组织，使涂层组织更加均匀，涂层的硬度和耐磨性有显著提高. 添加2% Y₂O₃熔覆涂层的组织为最细，涂层具有较高的显微硬度和良好的耐磨性能.     

Al2O3-C耐火材料抗氧化性研究进展

    综述了目前改善Al2O₃ -C耐火材料抗氧化性的三种方法：添加抗氧化剂法、浸渍氧化抑制剂法和表面涂层法;分析了常用抗氧化添加剂在Al₂O₃-C耐火材料中作用机理,展望了提高Al₂O₃ -C耐火材料抗氧化性的研究方向.     

Al2O3-nanodiamond composite coatings with high durability and hydrophobicity prepared by aerosol deposition

We attempted the room-temperature fabrication of Al₂O₃-based nanodiamond (ND) composite coating films on glass substrates by an aerosol deposition (AD) process to improve the anti-scratch and anti-smudge properties of the films. Submicron Al₂O₃ powder capable of fabricating transparent hard coating films was used as a base material for the starting powders, and ND treated by 1H,1H,2H,2H-perfluorooctyltriethoxysilane (PFOTES) was added to the Al₂O₃ to increase the hydrophobicity and anti-wear properties. The ND powder treated by PFOTES was mixed with the Al₂O₃ powder by ball milling to ratios of 0.01 wt.%, 0.03 wt.%, and 0.05 wt.% ND. The water contact angle (CA) of the Al₂O₃-ND composite coating films was increased as the ND ratio increased, and the maximum water CA among all the films was 110°. In contrast to the water CA, the Al₂O₃-ND composite coating films showed low transmittance values of below 50% at a wavelength of 550 nm due to the strong agglomeration of ND. To prevent the agglomeration of ND, the starting powders were mixed by attrition milling. As a result, Al₂O₃-ND composite coating films were produced that showed high transmittance values of close to 80%, even though the starting powder included 1.0 wt.% ND. In addition, the Al₂O₃-ND composite coating films had a high water CA of 109° and superior anti-wear properties compared to those of glass substrates.