C/SiC复合材料表面SiC/Zr-Si-C/SiC复合涂层的制备及性能研究

为提高C/SiC复合材料的抗氧化性能,设计了致密的CVD-SiC涂层和多孔的熔盐法Zr-Si-C涂层相间的涂层体系.通过实验测试,建立了该涂层的生长模型,并考核了材料在1773 K的抗氧化性能.氧化结果显示,材料在氧化2h后的失重率为仅0.67;,弯曲强度保留率为99.7;,不同组成相间的结构涂层呈现出优异的抗氧化性能.     

镁合金表面制备Al2O3/Ni复合涂层抗腐蚀性的研究

为了改善镁合金的抗腐蚀性,用电泳沉积法在AZ91D镁合金表面沉积两种不同比例的Al2O3/Ni复合涂层.在干燥器皿中放置12h后,放入真空烧结炉中,在300℃下保温4h.通过X射线衍射,扫描电子显微镜和能谱仪对涂层的形貌,物相和微观结构进行分析;将试样浸泡在3.5wt;的NaCl溶液中,通过电化学极化曲线和阻抗谱对涂层的抗腐蚀性进行测试.结果显示,与纯Al2O3涂层相比,Al2O3/Ni复合涂层由于添加了Ni,涂层孔隙率降低,同时降低了涂层与基底热膨胀系数的不匹配程度,提高了结合强度.在四种不同比例的涂层中,Al2O3与Ni质量比为1:3的复合涂层,表面结构更加均匀致密化,涂层的抗腐蚀性能最好.     

阶梯型复合刀具CVD金刚石涂层制备工艺及应用研究

针对加工阶梯孔类的阶梯型复合刀具,采用热丝辅助化学气相沉积技术(HFCVD),通过超声辅助酸碱两步预处理法,并且采用钽丝上下两层平行布置的沉积装置,调节生长参数,研究了YG6硬质合金阶梯型复合刀具的金刚石涂层制备技术.为了研究涂层性能,以含少量石棉的复合纤维刹车片作为加工对象,分别对比实验了金刚石涂层和未涂层刀具的钻削性能.结果表明:相对传统单层热丝沉积工艺,采用双层热丝布置方式,在涂层过程中能使切削刃各个部分的温度保持平衡稳定,使得阶梯复合刀具每个切削刃都能均匀地涂上一层金刚石薄膜.采用该方法沉积的金刚石涂层阶梯复合刀具在钻削过程中具有良好的切削性能及附着强度,特别是在高速加工中金刚石涂层阶梯复合刀具在轴向钻削力及扭矩方面都小于未涂层刀具,金刚石涂层阶梯复合刀具在钻削刹车片阶梯复合孔加工中具有显著的优势.     

活性填料对聚硼硅氮烷制备不锈钢陶瓷涂层性能的影响

采用陶瓷先驱体聚合物聚硼硅氮烷(PBSZ)为原料,并加入B4C粉填料以及Al粉活性填料,制备耐高温不锈钢材料的陶瓷涂层.研究了在氮气条件下所获得涂层的性能和微观形貌以及填料对涂层性能的影响.利用TG-DTA、XRD分析了先驱体的裂解过程及产物物相,并用SEM对涂层微观结构及成分进行了分析.结果表明,Al粉的加入,促进了聚硼硅氮烷的裂解,减少了涂层的体积收缩,从而有效地提高了涂层与基体的粘结强度.在1000℃氮气条件下,涂层材料主要为Al4C3,AlN,SiC,B4C,Al等相.在适当的工艺条件下,所获得的陶瓷涂层韧性良好,且具有较好的抗氧化性.微观研究表明,陶瓷涂层最佳厚度约为50 μm,涂层表面均匀、致密,与不锈钢基体之间结合良好.     

旋涂法制备纳米ZnO阴极涂层及场发射性能

采用水热法制备了烟花状的纳米氧化锌,用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对样品的结构和形貌进行了表征与分析.然后通过旋涂技术将掺入不同质量的氧化锌沉积到镍衬底上,经过热处理后进行了形貌表征和场发射特性的测试.结果表明:制备的样品是六方纤锌矿结构的花状纳米晶,镍基片上沉积的纳米ZnO涂层具有突出的发射体尖端且分布较均匀;在一定范围内,电流密度随掺杂氧化锌粉末的增多而增大,开启场强逐渐下降.原因是随着ZnO的增加,有效地增强了涂层的电子输运能力,增加了有效发射体数目进而提高了场增强因子.最后,分析了涂层的场发射机制.     

陶瓷先驱体聚硅氮烷(PSZ)加入Si、MoSi2填料制备石墨抗氧化复合涂层的研究

采用陶瓷先驱体聚硅氮烷(PSZ)为主要原料,并加入Si、MoSi2填料,于石墨表面制备高温抗氧化涂层.借助扫描电镜和X射线衍射仪等分析手段对复合涂层的微观结构和相组成进行表征,并对涂层的抗氧化性能进行了初步研究.结果表明,涂层厚度约为30μm,内层为化学结合的SiC-Si过渡层,外层为MoSi2-SiC-SiCN氧阻挡层,涂层表面较为平整、致密,与过渡层结合紧密.涂层试样抗氧化效果与氧化温度有关,当氧化温度为1200℃时,抗氧化能力较差,氧化失重率约为10.98;,当氧化温度高于1300℃时,高温封填剂的作用发挥充分,抗氧化性能显著提高,氧化失重率仅为1.15;.     

微/纳米金刚石复合涂层刀具的制备及切削试验

利用化学气相沉积法在硬质合金基体上制备微/纳米金刚石复合涂层,采用扫描电镜、Raman光谱仪、洛氏硬度计、微粒喷浆试验仪对涂层进行微结构与性能表征,同时进行切削试验.结果表明:涂层表面晶粒细小,颗粒尺寸达到纳米级,涂层纯度高,膜/基结合力好,耐磨性高.切削试验结果显示:微/纳米金刚石复合涂层刀具切削加工工件的表面粗糙度比硬质合金刀具小,其表面粗糙度平均值为0.931μm;从后刀面磨损量结果看出微/纳米金刚石复合涂层刀具使用寿命长;从前、后刀面磨损形貌看出金刚石复合涂层结合力好,耐磨性高.     

Yb2O3-Y2O3-Gd2O3-ZrO2热障涂层制备及性能研究

以Yb2O3、Y2O3 、Gd2O3稀土氧化物粉末和ZrOCl2·8H2O粉末为原料,采用化学共沉淀法制备了Yb2O3-Y2O3-Gd2O3-ZrO2 (YYGZO)热喷涂用粉末,采用大气等离子喷涂技术制备了YYGZO涂层,利用场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)研究了YYGZO粉末及涂层的微观组织形貌、相结构.结果表明,制备的热喷涂YYGZO粉末大部分呈规则实心球体状,且球形度良好,颗粒粒径均匀,大部分颗粒粒径分布为30～60μm,流动性能较好,满足大气等离子喷涂的要求.YYGZO涂层具有较好的高温相结构稳定性.所制备YYGZO热障涂层组织结构比较致密,涂层各个界面结合紧密,孔隙率约为9.23;,结合强度为35.2 MPa.     

钼尾矿制备建筑陶瓷及性能研究

以固体废弃物钼尾矿为主要原料,辅以适量的粘土与石英,制备出了建筑陶瓷砖,并研究了不同烧成温度、保温时间对陶瓷砖性能的影响.结果表明,以钼尾矿为主要原料,采用压制成型法,在烧成温度1165 ℃、保温时间120 min条件下,可制备出抗折强度为46.85 MPa、吸水率为0.43;、体积密度为2.23 g/cm3的高性能陶瓷砖.以钼尾矿为原料制备建筑陶瓷砖,将固体废弃物转化为一种产品,形成一个闭合的产品生产链,可消耗大量的工业固体废弃物,减少其对环境的污染,具有良好的环保效益.     

石英纤维表面低温制备氮化硼涂层

以硼酸和尿素为氮化硼源,氮气气氛下,采用溶液浸涂法在石英纤维表面低温制备了氮化硼涂层.用XRD、SEM、IR、Raman和TEM等测试手段对涂层的结构、形貌进行了表征.结果表明:硼酸和尿素在氮气气氛下于850℃反应5 h,得到的BN涂层为鹅卵石状,产物中含有纳米尺寸的t-BN和无定型BN两种不同形态;纤维表面涂层质量随浸渍次数变化,浸涂一次的纤维表面涂层不连续,存在大量孔洞;浸涂三次的纤维表面光洁,涂层均匀,且无剥落或开裂现象;浸涂大于三次,纤维表面出现大量聚集颗粒,表面不光滑,但亦无剥落或开裂现象.     

不同形态的铝对激光裂解聚硅氧烷制备SiAlCO陶瓷涂层的影响

采用激光裂解含Al聚硅氧烷法制备陶瓷涂层,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等手段,分析了激光裂解含Al聚硅氧烷生成物的组成与结构.结果表明,Al元素的化学价态对激光裂解聚硅氧烷制备的涂层形貌有非常大的影响.在激光裂解含Al聚硅氧烷过程中,Al与聚硅氧烷中的C、O、Si发生反应产生新生陶瓷相,但加入Al粒子时生成晶态Al0.2Si0.8O2.2和非晶态Al2O3陶瓷相,加入异丙醇铝时生成非晶态的Al2O3和AlOx陶瓷相.新生陶瓷相对所制备的陶瓷涂层表面孔隙具有填补作用,使陶瓷涂层表面平整致密,孔隙、缝隙基本消失.     

钛合金基体上TiN涂层的残余热应力分析

采用有限元方法分析TiN涂层的残余热应力,研究钛合金基体和涂层厚度对TiN涂层热应力分布的影响.结果表明:基体内以拉应力为主,涂层内以压应力为主,在明锐界面靠近自由边界处出现了剪切应力奇异场;当涂层厚度增加时,涂层的径向应力逐渐减少,而剪应力先增加随后又趋于平稳;涂层的径向应力随基体厚度增加而增加,当基体厚度超过1 mm时增加变得平缓.     

整体硬质合金铣刀上制备CVD金刚石涂层的系统三维流场研究

本文通过建立整体硬质合金立铣刀上制备CVD金刚石涂层时CVD沉积系统流场的三维模型,研究了进气口分布对该系统流场均匀性的影响,优化了进气口的分布;在仿真的基础上开展了整体硬质合金立铣刀上制备CVD金刚石涂层的验证实验,采用SEM和Raman对制备的CVD金刚石涂层进行了分析测试.结果表明:优化后的流场可以用于制备高质量的CVD金刚石涂层,且批量制备出的在衬底不同位置上的铣刀表面CVD金刚石涂层的质量均匀一致.     

在预涂陶瓷过渡层的多谱段ZnS衬底上沉积金刚石膜的探索研究

本文采用真空电子束蒸镀技术在多谱段ZnS衬底上沉积了适合金刚石膜沉积的致密陶瓷过渡层,并利用微波等离子体CVD金刚石膜低温沉积技术进行了金刚石膜沉积研究.发现在陶瓷过渡层上的金刚石形核极其困难,其原因可能是陶瓷涂层在沉积过程中龟裂导致ZnS蒸汽扩散逸出干扰金刚石形核所致.本文采用诱导形核技术在过渡层/ZnS试样表面观察到极高密度(1010/cm2)的金刚石形核,并对金刚石/过渡层/ZnS试样的红外透过特性进行了评价.     

Y-Ce-ZrO_2-TiC-Al_2O_3复合陶瓷材料的制备及其摩擦磨损特性研究

从提高陶瓷材料的力学性能出发,采用真空热压工艺,制备了混合稀土氧化物稳定的Y-Ce-ZrO2-TiC-Al2O3复合陶瓷材料。对复合陶瓷材料进行了摩擦磨损性能实验研究,采用扫描电镜对其磨损表面形貌进行了观察,对磨损表面物相进行了X射线衍射分析。并与单相ZrO2陶瓷作对比,探讨了复合陶瓷材料的磨损机理。研究表明,该复合陶瓷材料具有较高的综合力学性能,在法向载荷为140 N、转速为200 r/min干摩擦条件下,Y-Ce-ZrO2-TiC-Al2O3复合陶瓷摩擦系数为0.65,磨损率为2.88×10-7mm3/N.m,明显低于单相ZrO2陶瓷,其磨损机理为机械冷焊和粘着磨损。     

载银羟基磷灰石抗菌剂及陶瓷抗菌性能测定

采用最低抑菌浓度(MIC)和抑菌圈法测定载银羟基磷灰石抗菌剂的抗菌性能,采用24 h抗菌法测定载银羟基磷灰石抗菌陶瓷的抗菌性能.实验结果表明:载银羟基磷灰石抗菌剂和陶瓷具有较好的抗菌性能.抗菌剂MIC随抗菌剂中Ag+掺入量的增加而降低,抑菌圈则随抗菌剂中Ag+掺入量的增加而增大,MIC和抑菌圈实验结果一致,二者均能较好评价抗菌剂的抗菌性能.当陶瓷中4.50; Ag-HA型抗菌剂掺入量为9wt;时,陶瓷抗菌率大于99.9;,且抗菌性能的耐久性效果好.     

Y-Ce-ZrO2-TiC-A12O3复合陶瓷材料的制备及其摩擦磨损特性研究

从提高陶瓷材料的力学性能出发,采用真空热压工艺,制备了混合稀土氧化物稳定的Y-Ce-ZrO2-TiC-A12O3复合陶瓷材料.对复合陶瓷材料进行了摩擦磨损性能实验研究,采用扫描电镜对其磨损表面形貌进行了观察,对磨损表面物相进行了X射线衍射分析.并与单相ZrO2陶瓷作对比,探讨了复合陶瓷材料的磨损机理.研究表明,该复合陶瓷材料具有较高的综合力学性能,在法向载荷为140 N、转速为200 r/m.in干摩擦条件下,Y-Ce-ZrO2-TiC-A12O3复合陶瓷摩擦系数为O.65,磨损率为2.88×10-mm3/N·m,明显低于单相ZrO2陶瓷,其磨损机理为机械冷焊和粘着磨损.     

水基流延成型和热压烧结制备碳化硼陶瓷及性能研究

以工业碳化硼粉末为原料、采用Si3N4磨球磨损法引入Si3N4烧结助剂,采用水基流延成型和热压烧结方法制备了碳化硼陶瓷.研究了氧含量、分散剂、pH值等因素对B4C陶瓷浆料分散性能的影响,采用XRD、SEM等对碳化硼陶瓷的物相、显微结构和第二相分布进行了表征,并测试了样品的维氏硬度、断裂韧性、抗弯强度和弹性模量.结果表明:经醇洗后的碳化硼粉末中氧化硼含量降低,有利于B4C陶瓷浆料的分散稳定.采用球磨磨损引入了Si3N4粉,在B4C基体中通过原位反应形成第二相SiC和BN,SiC和BN第二相颗粒在B4C基体中弥散分布均匀.在2100 ℃热压烧结样品的维氏硬度、抗弯强度、断裂韧性和弹性模量分别达到30.2 GPa、596.5 MPa、3.36 MPa·m1/2和362.3 GPa.     

TiAl过渡层对电弧离子镀沉积TiAlN膜层的影响

利用电弧离子镀,在不锈钢和SiCP增强2024铝基复合材料基底上沉积TiAlN薄膜.结果表明:TiAlN膜层直接沉积在不锈钢基底上,膜层呈[111]择优取向;然而,TiAlN膜层沉积在不锈钢基底的TiAl过渡层上,膜层呈[220]方向择优取向;并且随着过渡层从零开始增厚,TiAlN膜层的织构系数T(111)逐渐减小,而T(200)逐渐增大,但膜层一直以[220]方向择优取向,内应力的存在可能是膜层产生[220]方向择优取向的原因.在复合材料基底TiAl过渡层上沉积,随着负脉冲偏压的增加,TiAlN膜层的择优取向由[111]向[200]转变.在不锈钢基底上,没有TiAl过渡层时,膜层表面相对光滑,大颗粒较少;有了TiAl过渡层,表面大颗粒较多;TiAl过渡层不同沉积时间对膜层表面影响不大,颗粒尺寸相差无几.没有TiAl过渡层时,膜层结合强度很差,有了TiAl过渡层,结合强度明显增加,但结合强度的大小随过渡层沉积时间(厚度)变化.