等离子喷涂纳米团聚体粉末的熔化特性研究

纳米陶瓷粉末(CYZ:ZrO2-4.5wt%Y2O3-25wt?O2和YSZ:ZrO2-8wt%Y2O3)经过团聚后,采用等离子喷涂(APS)方法在GH30高温合金表面制备热障涂层(TBC).用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、场发射显微镜(FESEM)和X射线衍射仪(XRD)对团聚体粉末在等离子焰流中的熔化情况、制备的涂层组织结构进行了分析研究.结果表明:团聚后的球形粉末经过等离子弧后对于较大的团聚体颗粒只是表层约1μm被熔化,颗粒内部仍保持原始粉末的纳米结构;制备的涂层主要由熔化结晶部分和未熔化的纳米粒子构成,熔化结晶部分晶粒尺寸为60～80nm,大于原始粉末尺寸;CYZ涂层组成相为稳定的t相和c相,涂层中分布有大量的微裂纹和闭合的孔隙;两种涂层的孔隙率分别为6.2%和7.6%.     

等离子喷涂纳米FeS-SiC复合涂层的显微结构研究

以自制的纳米FeS-SiC复合粉末为原料，采用等离子喷涂技术制备了纳米结构FeS-SiC复合涂层。纳米粉末及涂层的形貌、成分、结构和物相组成分别由SEM，EDS，XRD表征。实验结果表明，纳米FeS-SiC复合粉末经造粒后的颗粒尺寸分布在20-80μm，流动性好，适于等离子喷涂。等离子喷涂纳米FeS-SiC复合涂层的晶粒呈现两种尺寸分布，一种是30．80nm的小晶粒，另一种是100-200nm的大晶粒。涂层的物相主要由FeS和SiC组成，还含有少量的Fe1-xS和氧化物。涂层的气孔率大约为19％。     

环氧富Zn-Al-Mg-Ce合金涂层耐腐蚀性能

采用悬浮液等离子喷涂(SPS)和常规等离子喷涂(CPS)2种工艺制备纳米结构ZrO2/Y2O3涂层。利用XRD和SEM分析涂层的物相和微观组织,同时使用韦伯分布函数对涂层的显微硬度进行了统计分析。研究结果表明:在试验条件下,SPS制备的纳米结构ZrO2/Y2O3涂层为粒状结构,涂层致密且没有观察到显微裂纹。单个层片直径在0.3～4μm之间,平均晶粒尺寸51.8nm。CPS制备的纳米结构ZrO2/Y2O3涂层由部分熔化区和全熔区组成,部分熔化区保持纳米结构。2种方法制备的涂层物相均为亚稳四方相。CPS纳米结构涂层的显微硬度韦伯图呈双态分布,其中全熔区显微硬度较高,离散性大,而部分熔化区显微硬度低,离散性较小。SPS涂层显微硬度离散性比CPS全熔区小,表明SPS涂层组织更为均匀。     

等离子喷涂用纳米结构T'相8YSZ球形喂料及应用展望

目的通过纳米粉体再造粒技术制备出等离子喷涂用高性能纳米结构非平衡转变四方相ZrO2-8%(8YSZ)球形喂料,以满足高端装备的需求。通过调控再造粒工艺以期应用于"两机"及陶瓷3D打印的耗材。方法以纳米8YSZ粉体为原料,通过纳米粉体再造粒技术制备出等离子喷涂用纳米结构8YSZ喂料。利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)研究了纳米结构8YSZ喂料的表面形貌、晶粒尺寸以及相结构。同时测定了纳米结构8YSZ喂料的松装密度、振实密度、流动性等物性参数。结果制备的纳米结构8YSZ喂料呈球形形貌,喂料表面光滑且内部致密,喂料处于自由流状态且其粒度满足等离子喷涂要求。在纳米粉体再造粒过程中,纳米结构8YSZ喂料晶粒尺寸没有明显长大,相结构为非平衡转变四方相即T′相。结论通过对纳米粉体再造粒工艺的调控,可以制备出粒度分布与组织结构可控的高性能纳米结构T'相de8YSZ球形喂料。制备出的高性能喂料有望用于航空发动机和燃气轮机(两机)等高端装备以及用于陶瓷3D打印的耗材。     

电弧功率对液料等离子喷涂TiO2纳米涂层结构的影响

采用液料等离子喷涂法，在不同电弧功率条件下，用含有0．2w(钛酸丁酯)的乙醇溶液为喷涂材料，制备了TiO2涂层。用扫描电镜、透射电镜和X射线衍射仪分析了涂层的显微组织结构与晶型结构，计算了涂层中的锐钛矿相相对含量与晶粒尺寸。结果表明，液料等离子喷涂TiO2涂层为纳米颗粒堆积形成的纳米结构涂层，涂层由锐钛矿相和金红石相两相构成。涂层中锐钛矿相含量可超过70％，并随着电弧功率的增大而减小。涂层中TiO2晶粒的平均尺寸为20～60nm且随电弧功率的增大而增大。     

纳米ZrO2-Y2O3-La2O3热障涂层的结构与性能研究

采用喷雾造粒工艺在纳米ZrO2-8wt％Y2O3(8YSZ)基体中添加了纳米La2O3,并进行团聚、热处理,作为喷涂喂料.NiCrAlY(Ni-25Cr-5Al-0.5Y,wt％)作为粘结层材料,采用等离子喷涂技术制备热障涂层.对涂层的组织结构和性能进行了表征与分析.结果表明:喷涂后涂层相组成只有稳定的t相;涂层具有典型的等离子喷涂结构;添加纳米LaO3能够降低涂层的热导率,且涂层的结合强度随掺杂量的增多而提高.     

等离子喷涂纳米与微米YSZ热障涂层的孔隙结构比较

采用定量分析技术,分析了相同等离子喷涂工艺制备的微米及纳米YSZ热障涂层的孔隙结构,结果表明:纳米涂层的孔隙率低于微米涂层;两涂层的孔隙大小和形状分布规律相似,纳米涂层以直径在1～10μm之间的孔隙含量最多,而微米涂层则以直径大于10μm的孔隙比例最大;纳米YSZ涂层中等轴孔隙含量明显大于微米YSZ涂层.这些结果说明,粉末尺寸对等离子喷涂热障涂层的孔隙结构有着明显的影响.     

普通与纳米ZrO2涂层性能对比研究

以纳米ZrO2-8wt%Y2O3,粉末(YSZ)和普通微米氧化锆粉末为原料,采用等离子喷涂工艺制备了厚度为0.8mm的纳米结构氧化锆和普通氧化锆两种热障涂层,并对涂层的结构和性能进行了研究,结果表明:在该厚度下,纳米结构涂层的结合强度低于普通涂层,而其隔热性能优于普通涂层,且热流密度越大越明显.     

等离子喷涂未烧结YSZ喷雾造粒粉体涂层中纳米结构特征研究

目的解决未烧结纳米结构团聚体颗粒的喷涂问题,通过使用未烧结团聚体粉末使涂层获得更多且与原始粉体尺度相近的纳米颗粒。研究未烧结粉体沉积时,纳米结构特征随电弧电流变化的关系。方法利用延长喷嘴喷枪实现了未烧结氧化钇稳定氧化锆(YSZ)喷雾造粒粉体的有效沉积。在电流150、200、250 A下分别制备具有不同纳米结构的YSZ涂层,并利用场发射扫描电子显微镜与X射线衍射观察微观结构,尤其是纳米结构特征的变化及相结构。利用德拜谢乐公式计算涂层的平均晶粒尺寸。通过对低载荷下的维氏硬度进行Weibull分析来了解涂层的微观结构。结果采用延长喷嘴技术,粉末经延长喷嘴处送入等离子射流,未烧结粉沉积效率可达21.2%~40.2%。涂层平均晶粒尺寸约为44~56nm。200 A时涂层中具有紧密且未被周围熔化部分包围的纳米结构,含量约为37%。进一步增加或降低电弧电流得到的涂层中的纳米结构具有不同的特征,这种差异可通过Weibull曲线的比较分析来印证。结论实验采用的喷枪装置能够有效地喷涂疏松且结合强度较低的未烧结团聚体粉末,涂层平均晶粒尺度显著降低。     

前驱体溶液等离子喷涂参数对涂层形貌的影响及沉积行为机理研究

目的对不同喷涂工艺参数下涂层的相结构、显微形貌进行研究,确定优化的喷涂工艺参数,讨论分析涂层的沉积行为机理。方法采用前驱体溶液等离子喷涂(SPPS)的方法制备纳米Yb_2O_3稳定的ZrO_2(YbSZ)涂层。在传统等离子喷涂的基础上,增加液料雾化装置,雾化喷嘴将溶液雾化后直接注入到等离子弧中,通过控制喷涂距离及喷涂功率,研究了涂层相结构、结晶度、晶粒尺寸以及显微形貌的变化趋势,并且结合显微形貌讨论了沉积机理。结果涂层呈现团聚大颗粒、纳米级粒子、大小均匀的孔隙三种显微形貌,大颗粒之间呈堆积形态。当喷涂功率为30 kW时,涂层呈现m-ZrO_2,平均晶粒尺寸达669 nm。随着喷涂距离、喷涂功率的增加,样品中检测到单一的t-ZrO_2相,而且纳米尺寸颗粒的数量大大增加,孔径变小。随着喷涂距离由60 mm增加到100 mm,平均晶粒尺寸先由429 nm减小到177 nm,随后又增加到319 nm。结论喷涂参数影响晶粒的结晶度、晶粒尺寸以及涂层的显微形貌,低功率下得到的涂层存在糊状未结晶组织。增大喷涂功率,可以有效增大结晶度和晶粒尺寸;随着喷涂距离的增大,晶粒尺寸先减小后增大。雾化液滴在等离子火焰中一般要经历浓缩、饱和、固化、析晶形核长大、粒子重熔扁平化的历程,喷涂功率越高,经历温区越高,液滴演变就越充分,通过优化工艺参数可以得到不同结构性能的功能涂层。     

Microstructure and Performances of Nanocrystalline Zinc-nickel Alloy Coatings

THE STUDY on zinc-nickel alloy coatings isdeveloped rapidly because of their higher corrosionresistance and better mechanical characteristics[1-8].The zinc-nickel coatings provide improved corrosionprotection for steels in relatively aggressiveenvironments.It has been found that the maximumprotective ability can be reached with the nickel contentbetween12%and15%[9].Recently,several newzinc-nickel alloy technologies have been developed[10-15]and further researches for better coating andchara…     

等径角挤压2A12铝合金超细晶组织结构研究

使用Φ=90°和ψ=30°的挤压模具在室温下对2A12铝合金进行了8次等径角挤压,成功制备了晶粒尺寸为200nm左右、具有大角度晶界的块体超细晶材料,并且采用HitachiS-800透射电镜,研究了挤压过程中2A12铝合金的组织结构及其变化。结果表明挤压一次后,晶粒内位错密度急剧增加,形成位错纠缠,晶粒细化效果最明显;挤压前分布在α-Al基体上的针状第二相Al2Cu和颗粒状Al2Cu Mg,在剪切力的作用下,针状Al2Cu变成颗粒状,弥散分布在α-Al基体上,Al2CuMg颗粒因晶粒细化进入了晶界位置,而且在以后的挤压中,这些化合物颗粒大小基本保持不变。继续挤压,位错逐渐由晶内移动到晶界上,在晶界上形成胞状组织,最后逐渐变成了清晰的小角度晶界或大角度晶界,从而实现组织的超细化。     

快淬SmFe合金的微观结构及相组成

采用SEM、XRD、EDX、AFM等方法分析了快淬Sm-Fe合金的微观结构和相组成。研究表明：Sm-Fe合金铸锭由Sm2Fe17相、富Sm相和大量的α-Fe相组成，经过一定的均匀化热处理后，获得了几乎单一的Sm2Fe17相合金；快淬速度为10m／s时，获得的Sm-Fe合金由Th2zn17，菱形对称结构的Sm2Fe17相及少量的α-Fe组成，合金晶粒尺寸约为100nm，且分布不均匀：当快淬速度为20m／s时，合金仍由Sm2Fe17相和α-Fe相组成，但与10m／s的合金相比，α-Fe相明显增多，同时稳定相Sm2Fe17向亚稳定相Sm10Fe90转变；当快淬速度大于30m／s时，合金完全为ThCu7型六角晶结构的Sm10Fe90相，平均晶粒尺寸在40～50nm，分布均匀。     

Transmission electron microscopy observation of microstructure of plasma-sprayed nanostructured zirconia coating

Nanostructured zirconia coatings deposited by plasma spraying technique were observed using transmission electron microscopy (TEM). It was found that the as-sprayed nanostructured zirconia coating had bimodal microstructures in terms of grain size distribution in the direction parallel to substrate surface. One was in the range 30–120 nm, which was the dominative structure of the coating, and the other was about 150–400 nm. The cross-section micrograph of the plasma sprayed nanostructured zirconia coating revealed that the coating still exhibited lamellar structure with columnar grains extending through its thickness. In conjunction with partially molten zirconia grains, amorphous regions were found. Domain structure and superlattice structure were observed in the plasma-sprayed nanostructured zirconia coating. The formations of the domain and superlattice structures are discussed in this paper.     

电弧喷涂制备纳米涂层的组织结构与性能

用电弧喷涂技术在Q235钢基体上制备一种高非晶含量的Fe基非晶涂层,将非晶涂层在600℃中保温1h,使非晶晶化形成纳米结构涂层。采用X射线衍射、差热分析、透射电镜、湿式橡胶轮磨粒磨损试验机测量涂层的组织和性能。试验结果表明,涂层呈典型的层状组织,结构致密,孔隙率低,晶粒尺寸为10~40 nm,其平均显微硬度为1143 HV0.1,同等试验条件下,纳米结构涂层耐磨粒磨损性能约为3Cr13涂层的5倍。     

聚吡咯包覆二氧化钛纳米自修复微胶囊制备及其形成机制

目的以聚吡咯为有机囊壁、纳米二氧化钛为无机囊芯制备粒径均一的纳米级自修复微胶,并探讨其形成机制。方法采用化学氧化法于超声环境中制备出有机/无机复合自修复微胶囊,利用SEM、FT-IR和XRD等方法,研究了不同制备工艺对微胶囊粒径、形貌、结构的影响。结果阴离子型表面活性剂更有利于聚吡咯在二氧化钛颗粒表面包覆,在十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和超声波作用下,吡咯单体以纳米二氧化钛为核心聚合,形成具有纳米晶结构的聚吡咯囊壁,进而获得粒径均一、直径约为100 nm的球形PPy-TiO_2复合纳米微胶囊。结论由于阴离子表面活性剂在二氧化钛粉体表面的化学吸附,形成了有机修饰层,从而可在有效抑制纳米二氧化钛自身团聚的同时,促进吡咯单体在其表面的包覆聚合。     

纳米晶Cu_30Al_70合金的形成及其催化活性

本文利用机械球磨的方法将工业上广泛应用的传统的ＲａｎｅｙＣｕ催化剂的前体Ｃｕ３０Ａｌ７０合金制成了纳米晶合金催化材料，并研究了它在木糖加氢反应中的催化活性．结果表明，制成的纳米晶合金ＣｕＡｌ２相的平均晶粒尺寸为１２ｎｍ，球料比和球磨时间极大地影响形成的纳米晶Ｃｕ３０Ａｌ７０合金的晶粒尺寸，纳米晶Ｃｕ３０Ａｌ７０合金组织较均匀，元素分布均匀，活化后的催化剂具有较高的催化活性．     

溅射NiCrAl微晶涂层的氧化行为

研究了氩气压力对溅射Ni-20Cr-2Al涂层晶粒尺寸及其抗氧化性能的影响.结果表明,随氩气压力的降低涂层的晶粒尺寸减小,当氩气压力降至0.67Pa时,涂层晶粒直径约为65nm,该涂层在1000℃空气中可以形成单一的氧化铝膜,从而大大提高合金的抗氧化性能.     

纳米-亚微米MoS2涂层的结构和摩擦性能

利用等离子喷沫技术在GCr15钢表面制备了纳米-亚微米MoS2固体润滑涂层。采用MHK-500型摩擦磨损试验机在油润滑条件下测试了MoS2涂层的摩擦学性能。利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪观察分析了涂层的表面和断面的磨损形貌以及涂层的物相组成。结果表明，纳米-亚微米MoS2涂层的物相主要为六方的MoS2，还有少量的Mo,Mo2S3和MoO3。涂层的晶粒尺寸在100-400nm。与GCr15钢原始表面相比，纳米-亚微米MoS2涂层的减摩耐磨性有了明显的提高。摩擦系数降低近1倍，在载荷为375N的条件下，磨损量也降低近1倍。