热处理温度对ZrO2薄膜表面形貌和结构的影响

采用溶胶-凝胶法,在302不锈钢表面制备了经不同温度热处理的ZrO2薄膜。通过原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR),研究了热处理温度对ZrO2薄膜表面形貌和相结构的影响。研究结果表明:室温下ZrO2结构呈非晶态,随着温度升高,晶体结构逐渐由四方相(t-ZrO2)向单斜相(m-ZrO2)转变;当热处理温度从400℃升高到600℃时,薄膜表面ZrO2晶粒尺寸由40 nm逐渐增大到70.1 nm,表面粗糙度也由3.34 nm缓慢增大到5.3 nm;而当热处理温度为700℃时,ZrO2晶粒明显增大(109 nm),表面粗糙度迅速增大到33 nm;红外吸收谱显示,随着热处理温度的升高,非晶态ZrO2(648与460.9 cm-1)逐渐向480.2和574.7 cm-1处的t-ZrO2结构以及424.3和732.8 cm-1处的m-ZrO2结构转变,与XRD结果一致。     

烧结温度对不锈钢表面溶胶-凝胶ZrO2纳米薄膜摩擦学性能的影响

采用溶胶-凝胶法,在304不锈钢表面制备了分别经500℃、600℃和700℃下热处理的ZrO2薄膜.利用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)和摩擦磨损测试仪,研究了热处理温度对ZrO2薄膜的表面结构和摩擦学性能的影响.结果表明:随着温度的升高,ZrO2晶体结构逐渐由四方相(t-ZrO2)向单斜相(mZrO2)转变;当热处理温度从500℃升高到700℃时,ZrO2薄膜的平均晶粒度略有增大,但都在80 nm左右,晶粒分布趋于均匀致密,且其表面粗糙度由6.3 nm降低至4.6 nm左右.同时ZrO2薄膜的摩擦系数和磨损率分别从0.22和2.24×10-4mm3/Nm逐渐减小为0.19和1.95×10-4 mm3/Nm,因而薄膜的抗磨减摩性能也显著提高.     

烧结温度对ZrO2薄膜表面形貌及力学性能的影响

采用溶胶-凝胶法在玻璃基体表面制备了经300℃,400℃和500℃烧结热处理的ZrO2薄膜.利用X射线衍射仪、原子力显微镜和纳米压痕仪研究了烧结温度对ZrO2薄膜表面形貌和力学性能的影响.实验结果表明,随着烧结温度的增加,ZrO2的晶体结构由少量的单斜晶相逐渐转变为单斜晶相和四方晶相的混合相.薄膜表面形貌逐渐改善,薄膜的表面粗糙度和颗粒度依次减小,薄膜的表面粗糙度分别为10.5 nm、7.2 nm和5.6 nm,ZrO2的粒径分别为188 nm、153 nm和130 nm.ZrO2薄膜的弹性模量和硬度都显著提高,薄膜的弹性模量分别为89.6 GPa、114.2 GPa和128.9 GPa,薄膜的硬度分别为7.6 GPa、10.3 GPa和15.1 GPa.     

粉末冶金法制备Al2O3陶瓷颗粒增强铜基复合材料的研究

研究了Al2O3陶瓷颗粒弥散强化铜基复合材料的制备工艺.采用化学镀法制备Cu/Al2O3复合粉体,采用干压成型的方法将Cu/Al2O3复合粉体压制成型,在N2保护条件下进行烧结,制备出了Al2O3陶瓷颗粒弥散强化铜基复合材料,并采用OM,SEM,EDS等分析测试技术对复合材料的组织进行了观察分析,结果表明,用该方法制备的铜基复合材料中Al2O3颗粒分布均匀,Al2O3与铜基体结合良好.     

氧化钛涂膜玻璃的纳米压痕实验及有限元模拟

采用纳米压痕法测定了涂覆不同厚度溶胶-凝胶TiO2纳米薄膜的玻璃基体表面的力学性能，讨论了薄膜厚度对膜-基复合系统的硬度和弹性模量的影响。结果表明：膜-基复合系统的硬度和弹性模量与TiO2薄膜的厚度无关。同时采用有限元法对压痕过程进行了数值模拟，通过与实验及文献结果相比较证明了有限元模拟的有效性。     

氧化钛涂膜玻璃的纳米压痕实验及有限元模拟

采用纳米压痕法测定了涂覆不同厚度溶胶-凝胶TiO2纳米薄膜的玻璃基体表面的力学性能,讨论了薄膜厚度对膜-基复合系统的硬度和弹性模量的影响.结果表明:膜-基复合系统的硬度和弹性模量与TiO2薄膜的厚度无关.同时采用有限元法对压痕过程进行了数值模拟,通过与实验及文献结果相比较证明了有限元模拟的有效性.     

溶胶-凝胶ZrO2纳米薄膜在不同NaCl水溶液中的电化学腐蚀和摩擦学性能研究

通过溶胶-凝胶旋涂方法将ZrO2膜沉积在304不锈钢基底上。采用电化学测试技术和往复磨损试验装置研究了不同NaCl溶液中薄膜的电化学腐蚀和摩擦腐蚀特性。结果表明,涂膜试样的抗腐蚀和摩擦腐蚀性能比裸露的基材要好。在NaCl溶液中,增加溶液温度或浓度降低了ZrO2薄膜的保护作用;研究了溶液温度系数,表明涂层试样表面出现了严重的点蚀和明显的裂纹;溶液浓度系数的研究显示了样品表面的点蚀腐蚀。     

氧化钛纳米薄膜对玻璃表面的强化机制研究

采用溶胶-凝胶工艺在玻璃基体表面制备的掺铈和未掺铈的纳米TiO_2薄膜,对玻璃基体具有强化作用.涂覆未掺铈TiO_2薄膜的玻璃与涂膜前相比较,其抗弯强度和断裂韧性分别增加了7%和24%,涂覆掺铈薄膜后玻璃的力学性能增加的更为显著.借助原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱(XPS)分析,探讨了薄膜对玻璃基体表面强化的作用机制.研究表明,涂覆在玻璃表面均匀致密的纳米结构TiO_2薄膜,通过高温烧结,原子间发生相互扩散,牢固地粘附于玻璃表面,使玻璃表面的微裂纹、断键等得以修复,从而提高了玻璃的力学性能.     

化学镀Al2O3/Cu复合粉烧结体的组织研究

采用化学镀法制备了Al2O3/Cu复合粉体,将复合粉体在160MPa的压力下保压5nin压制,在1 000℃保温1h、N2保护烧结,得到体积分数为50％的Al2O3p/Cu复合材料.通过SEM对复合粉体的形貌和复合材料的断口进行观察,通过光学显微镜对复合材料组织进行观察,通过能谱仪对复合材料中颗粒和基体的界面进行成分分析,并对其密度和热膨胀系数进行测定,结果表明:复合材料中Al2O3颗粒分布均匀,与Cu基体结合良好;复合材料相对密度为88.6％,100 ～ 300°C的热膨胀系数在(8.7～14.3) ×10-6/K之间.