Al2O3涂层硬质合金刀片应用

刀具材料的改进是推动金属切削发展的最有力措施之一。世界各国都十分重视刀具新材料的研究和应用。我厂某产品工件较大,用YW3硬质合金刀片车削时,由于刀片不耐磨,工人车一件产品需磨一次刀,而且工件加工表面粗糙度差,因此,我们用国产的Al_2O_3涂层硬质合金刀片代替YW3硬质合金刀片进行车削,取得了较好效果。     

基于原子沉积法的纳米Al2O3涂层微织构刀具刀-屑界面间摩擦系数研究

采用原子沉积法(Atomic Layer Deposition,ALD)分别在点状微织构和条状微织构YT5硬质合金刀具(微织构刀具)上制备了纳米Al_2O_3涂层,通过直角切削实验研究了纳米Al_2O_3涂层对微织构刀具刀-屑界面间摩擦系数的影响,并将纳米Al_2O_3涂层微织构刀具与微织构刀具、YT5硬质合金刀具进行对比。结果表明,微织构能降低刀具刀-屑界面间的摩擦系数;纳米Al_2O_3涂层能进一步降低微织构刀具刀-屑界面间的摩擦系数,其中厚度为100 nm的Al_2O_3涂层微织构刀具刀-屑界面间的摩擦系数最小,当点状微织构间距为0.15 mm时摩擦系数值最优,当条状微织构方向垂直于主切削刃时摩擦系数值最优;刀具刀-屑界面间的摩擦系数随着切削速度的增加而增大。纳米Al_2O_3涂层与微织构相结合将刀-屑界面间的摩擦由滑动摩擦转变为滑动-滚动复合摩擦的形式,降低了微织构刀具刀-屑界面间的摩擦系数,改善了摩擦性能,有利于提高刀具耐用度。     

不同喷涂工艺制备的Al_2O_3-13%TiO_2涂层表面自由能与冲蚀磨损性能研究

采用接触角测量仪和冲蚀磨损试验机等设备,研究超声速等离子喷涂与普通大气等离子喷涂两种技术制备的Al_2O_3-13%TiO_2涂层的表面自由能和冲蚀磨损性能,并对涂层的显微硬度、孔隙率及成分进行检测分析。研究结果表明,普通大气等离子喷涂技术制备的涂层,其表面和内部结构疏松,孔隙率及显微硬度分别为6.653%和836.93 HV0.1。而超声速等离子喷涂技术制备的涂层,孔隙率及显微硬度分别为3.467%和1 078.68 HV0.1,相比普通大气等离子喷涂而言,超声速等离子喷涂制备的涂层整体性能较为优异。通过对两种涂层的结构和表面自由能分析发现,超声速等离子喷涂Al_2O_3-13%TiO_2涂层由于结构致密、表面自由能较低而具有较为出色的冲蚀磨损性能。     

等离子喷涂制备Al_2O_3/ZrO_2复合结构热障涂层的性能

以NiCrAlY为金属黏结层材料、以Al_2O_3和ZrO_2为陶瓷层材料,采用等离子喷涂技术在304不锈钢表面制备了3种热障涂层,通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分别对涂层的微观形貌和晶相进行了表征,并研究了涂层的抗高温氧化性能和抗热震性能。结果表明:NiCrAlY/Al_2O_3/ZrO_2复合结构热障涂层表面无孔洞和裂纹等缺陷,高温氧化后该涂层主要包括Mg_2Zr_5O_(12)和(Fe,Mg)(Cr,Fe)_2O_4两种晶相;由于Al_2O_3的阻氧作用,NiCrAlY/Al_2O_3/ZrO_2涂层具有最佳的抗高温氧化性能;NiCrAlY/ZrO_2涂层层间材料的热膨胀系数呈梯度变化,表现出最佳的抗热震性能。     

溶胶—凝胶工艺制备Al2O3-ZrO2涂层对工程陶瓷表面改性的研究

采用溶胶－凝胶工艺在SG4氧化铝基工程陶瓷上成功制备了Al2O3-ZrO2 涂层。利用差热分析（DTA）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）等分析手段对Al2O3-ZrO2涂层的物相组成、表面和断面形貌进行了表征。分别对精磨、热处理、Al2O3-ZrO2涂层试样的抗弯强度和Weibull模数进行了比较。结果表明：Al2O3-ZrO2涂层可明显改善工程陶瓷的表面质量;涂层与基体结合紧密,无明显界面层;涂层试样的抗弯强度和Weibull模数均比未涂层试样显著提高。     

不锈钢异型件表面阻氚层制备技术的研究进展

在不锈钢异型件上制备性能优良的阻氚层是其工程应用的关键技术问题。综述了阻氚层的类型及其性能,介绍了不锈钢异型件上阻氚层制备技术的研究现状及其优缺点;针对化学稳定性高、结构致密的FeAl/Al_2O_3复合阻氚层的制备,介绍了金属有机化学气相沉积和室温熔盐电镀两种新方法。     

反应合成法制备Al2O3／Al复合材料

采用搅拌方法加入CuO粉末与Al液进行原位反应,并用铸造工艺成功制备了Al2O3/Al复合材料,试验结果表明：CuO粉末与Al液能原位反应生成Al2O3,反应有一较长的孕育期,生成的Al2O3细小且均匀分布在Al基体上,具有强烈的增强效果,复合材料的硬度远高于基体材质。     

Al2O3/TiC陶瓷材料超声辅助微磨削的磨削力试验研究

基于超声辅助微磨削加工对Al_2O_3/TiC陶瓷材料进行微磨削试验,并与传统微磨削技术进行对比。利用单因素分析法研究Al_2O_3/TiC陶瓷材料的磨削力随超声振幅、磨削砂轮转速、磨削深度、进给速度等工艺参数的变化规律,为提高加工质量和合理选择加工参数提供依据。结果表明:超声波辅助微磨削试验获得了不同磨削参数下磨削力的变化规律,磨削力随超声波振幅、主轴转速的增大而减小,随磨削深度、工件进给速度的增大而增大;在相同工艺参数下,相比传统微磨削加工,超声辅助微磨削Al_2O_3/TiC陶瓷材料可以有效降低磨削力;在保证工件加工表面质量的前提下,超声辅助微磨削加工可以采用较大的磨削深度和磨削速度,有助于提高材料的去除率和加工效率,试验还得出加工Al_2O_3/TiC陶瓷材料的最优参数组合。     

铝基体喷涂Al2O3-TiO2/NiCoCrAlY系梯度涂层的抗热震性能

在ZL104铝合金基体上喷涂了Al2O3-TiO2／NiCoCrAlY系梯度涂层和Al2O3-TiO2非梯度涂层,对这两种试样进行了室温←→400℃冷热循环试验,以研究涂层的抗热震性能和热震失效机制。结果表明：Al2O3-45%TiO2与基体热膨胀系数的差异所产生的热应力是热震过程中涂层剥落的主要原因,涂层成分的梯度变化缓解了热应力,提高了抗热震失效能力;在热震循环过程中试样的弯曲是由基体和涂层材料膨胀系数、导热系数的差异以及铝基体的塑性变形造成的,这种变形使涂层产生残余拉应力,降低了涂层的抗热震性能。     

反应生成Al2O3颗粒增强铝基复合材料

采用电磁搅拌方法,向Al熔体中加入AlNH4(SO4)2,反应生成了Al2O3颗粒,成功制备了Al2O3/Al复合材料.采用此方法制备复合材料成本低、工艺简单.试验结果表明,生成的Al2O3颗粒小,均匀分布在Al基体上,具有显著的增强效果,复合材料的硬度远高于基体材料.     

基于陶瓷表面化学镀镍的6061铝合金-Al2 O3封接工艺

研究陶瓷与6061铝合金烧结封接工艺及其结合机制。将Al_2O_3陶瓷进行表面化学镀镍,再与6061铝合金进行烧结封接,在不同烧结温度下观察Al_2O_3(N)陶瓷/6061铝合金接头微观形貌,并选取在590℃、1 h下获得的接头进行EDS分析,测定不同温度下烧结Al_2O_3(N)陶瓷/6061铝合金接头强度。研究表明,所制Al_2O_3陶瓷表面化学镀镍层均匀致密,铝合金中元素扩散至化学镀镍层,自铝合金一侧至陶瓷一侧,Al元素含量整体上呈先减小后增大的趋势;随着烧结温度的升高,接头强度也随之升高,最大可达15.4 MPa。     

溶胶—凝胶法制备Al_2O_3涂层对工程陶瓷表面改性的研究

利用溶胶—凝胶法在SG4工程陶瓷基体上成功制备了Al2 O3 涂层 ;利用差热分析 (DTA)方法对Al2 O3凝胶粉末的热处理过程进行了研究。对线切割、粗磨、精磨、Al2 O3 一次溶胶涂层和Al2 O3 二次溶胶涂层试样的抗弯强度进行了比较 ,并通过观察Al2 O3 一次溶胶涂层和Al2 O3 二次溶胶涂层试样表面和断面的SEM形貌 ,初步分析了表面改性的原因。分析结果表明 :溶胶涂层弥合基体表面微裂纹是提高抗弯强度的根本原因 ;Al2 O3 溶胶二次涂层试样表面质量好于一次涂层试样 ,可以更好地弥合基体表面微裂纹 ,使基体的抗弯强度更高。因此溶胶—凝胶法是陶瓷表面改性的一种有效方法。     

NiCoCrAlY-ZrO2·Y2O3涂层在1100℃不同时间的氧化行为

采用电子束、原子束、离子束技术在基体上沉积NiCoCrAlY-ZrO2·Y2O3热障复合涂层，对其进行了1100℃不同时间的等温氧化试验，用扫描电镜和X射线衍射仪对涂层进行观察和分析。结果表明：涂层的氧化行为基本遵循抛物线规律；随着氧化时间的增加，表面陶瓷层厚度逐渐减少；表面发生铬氧化物的富集，同时由于表面钇的偏聚对表面铬氧化物起钉扎作用，从而使含钇的铬氧化物在涂层的抗氧化中起了主要贡献；镍、钴等脆性氧化物发生剥落的同时，导致了铝氧化物的耗损；300h氧化后陶瓷层与合金层仍具有良好的结合。     

直接金属氧化法制备SiCp/Al2O3-Al复合材料

利用直接金属氧化法制备了SiC颗粒增强Al2O3-Al基复合材料，借助于XRD和光学显微镜对该复合材料的组成及微观结构进行了观察，分析了SiO2层、合金成分和制备温度对复合材料性能的影响。结果表明：该复合材料结构致密且渗透完全，微观结构由三种相互穿插相组成：SiC预制体、连续的Al2O3基体及呈网状结构分布的未被氧化的残余铝合金。     

He~+辐照后Al_2O_3-TiO_2复合陶瓷涂层的LBE腐蚀性能

以CrFe粉、FeAl粉和纯Ti粉为原料,用火焰喷涂和激光原位复合工艺在CLAM钢基材表面制备了Al_2O_3-TiO_2复合陶瓷涂层。涂层经过能量为200ke V剂量为5×1016ions/cm2的氦离子辐照后,在液态铅铋合金中进行了时长为500h的静态腐蚀实验。采用扫描电镜、能谱仪及X射线衍射仪对经相同条件LBE腐蚀后的涂层与基材进行微观表征与分析。结果表明:复合工艺制备的Al_2O_3-TiO_2复合陶瓷涂层组织致密,主要由Al_2O_3-TiO_2等陶瓷相组成,辐照后其耐LBE腐蚀性能良好,可以有效地保护基材免受LBE的侵蚀。     

大气等离子喷涂Ni5Al/Al2O3-3％TiO2复合结构 涂层的显微组织与力学性能

采用大气等离子喷涂(APS)技术在6061铝合金基体表面预制Ni5Al合金黏结层,再在黏结层上喷涂Al_2O_3-3%TiO_2陶瓷层,研究了涂层的物相组成、微观形貌、显微硬度、结合强度、耐磨性能和耐腐蚀性能,分析了其拉伸断裂机理。结果表明:陶瓷层的物相主要由α-Al_2O_3、γ-Al_2O_3和锐钛矿型TiO_2组成;黏结层与基体以及黏结层与陶瓷层均形成了机械结合,但黏结层与基体的结合界面更致密;与基体相比,涂层的显微硬度更高、耐腐蚀性能和耐磨性能更优;涂层的结合强度低于黏结层的,其拉伸断裂位置多在黏结层和陶瓷层之间的界面处以及陶瓷层内部,界面处的拉伸断裂形式为混合断裂,黏结层上的为韧性断口,陶瓷层上的为脆性断口。     

TC4表面等离子沉积Al2 O3/MoS2涂层及性能分析

利用阴极等离子电解沉积技术在Ti6Al4V表面制备了Al_2O_3/MoS_2减磨耐蚀复合涂层。利用XRD、SEM、DES等检测手段分析了脉冲电压对复合涂层的形貌、物相组成及涂层摩擦学/腐蚀性能的影响。结果表明,随着电压的升高,涂层中α-Al_2O_3硬质相的质量分数增加,但涂层表面粗糙度和孔径增大,导致MoS2的质量分数先增加然后下降。在干滑擦磨损试验中,300 V以下的试样摩擦系数和磨损率最低,过高电压不利于耐磨性能的提高。腐蚀测试表明涂层样品比未处理的样品具有更好的耐腐蚀性。     

Al2O3短纤维/铝基复合材料强度预测公式探讨

测定了Al_2O_3短纤维增强不同铝基复合材料的抗拉强度,利用SEM动态拉伸装置观察了复合材料的微观断裂过程,根据这些试验结果以及有限元计算结果对强度预测公式进行了修正。结果表明：目前普遍采用的强度预测公式,仅适用于断裂机理是纤维断裂型的复合材料,取向因子应为0．49。     

射频／直流磁控溅射不锈钢／Al2O3复合薄膜组织与性能研究

利用射频/直流碳控溅射法,制备了316L不锈钢/Al2O3陶瓷复合薄膜,研究了316L不锈钢/Al2O3陶瓷复合膜的组织形貌。测试了薄膜的显微硬度和耐磨性。结果表明：直流磁控溅射316L不锈钢薄膜呈柱状晶结构,主要有Fe-Cr和γ-Fe相构成,在Fe-Cr(110)晶面出现明显的择优取向,由于射频溅赈射Al2O3陶瓷的掺合,使316L不锈钢/Al2O3陶瓷复合薄膜柱状晶细化,并出现二次柱状晶,在Fe-Cr（211）晶面出现明显的掺优取向, 316L不锈钢膜硬度明显高于316L块体,掺合了Al2O3的金属/陶瓷复合薄膜耐磨性有显著的提高。     

机械活化-放电等离子法烧结FeAl/Al2O3纳米复合材料

利用机械活化-放电等离子（MASPS）的方法,将铁粉、铝粉和Al2O3粉的混合粉末通过高能球磨进行机械活化,并利用放电等离子快速烧结得到FeAl／Al2O3块体材料,讨论了Al2O3的活化作用及烧结工艺对复合材料组织与性能的影响。结果表明：利用MASPS法可以制备出致密且晶粒细小的FeAl／Al2O3纳米复合材料,最高致密度可以达到96.4％。