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热化学反应喷涂Al2O3基复合陶瓷涂层的制备及其性能

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中国有色金属学报 2009年第6期19卷 1093-1099页

作者：马壮曲文超李智超袁晓光辽宁工程技术大学材料加工与表面技术研究所阜新123000 沈阳工业大学材料科学与工程学院沈阳110023

使用热化学反应热喷涂技术,在紫铜表面喷涂制备Al2O3基复合陶瓷涂层。利用XRD和SEM分析该复合陶瓷涂层物相组成和组织形貌,并对其热震性能、抗高温氧化性能和磨损性能进行测试。结果表明:采用热化学反应喷涂法在紫铜表面制备的陶瓷涂层... 详细信息

使用热化学反应热喷涂技术,在紫铜表面喷涂制备Al2O3基复合陶瓷涂层。利用XRD和SEM分析该复合陶瓷涂层物相组成和组织形貌,并对其热震性能、抗高温氧化性能和磨损性能进行测试。结果表明:采用热化学反应喷涂法在紫铜表面制备的陶瓷涂层内部生成陶瓷过渡相Al1.4Si0.3O2.7和Al1.9Si0.5O2.95等,在陶瓷涂层与Ni-Al过渡层间存在金属间化合物AlNi3;该复合陶瓷涂层熔化率较高,表面呈珊瑚状;涂层与紫铜基体结合牢靠,具有优异的高温抗氧化能力,其磨粒和粘着磨损比紫铜基体分别提高10倍和15倍。

关键词：紫铜复合陶瓷涂层化学反应热喷涂

高温合金GH3039表面ZrO_2-CeO_2/Al_2O_3复合陶瓷涂层抗热震性能

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复合材料学报 2018年第11期35卷 3122-3129页

作者：尹春生姚正军方超杜文博南京航空航天大学材料科学与技术学院南京211106 面向苛刻环境的材料制备与防护技术工业和信息化部重点实验室南京211106

基于溶胶-凝胶技术制备Al_2O_3溶胶及ZrO_2和CeO_2陶瓷粉末,将ZrO_2和CeO_2陶瓷粉末掺杂在Al_2O_3溶胶中形成复合浆料并在高温合金GH3039表面分别制备Al_2O_3、ZrO_2/Al_2O_3和ZrO_2-CeO_2/Al_2O_3复合陶瓷涂层,通过XRD、SEM、EDS、DSC等检测手段研究不同陶瓷粉末的加入对复合陶瓷涂层在900℃抗热震性能的影响。结果表明:未添加任何陶瓷粉末的纯Al_2O_3陶瓷涂层在烧结过程中会产生大量的宏观裂纹,涂层表面质量差且易剥落;在Al_2O_3溶胶中掺杂ZrO_2陶瓷粉末后,ZrO_2/Al_2O_3复合陶瓷涂层的结构致密无明显宏观裂纹且涂层与基体的附着力明显增加;当掺杂粉末为CeO_2∶ZrO_2=1∶10(摩尔比)时,CeO_2可稳定高温下易发生相变的ZrO_2,阻止其由t-ZrO_2向m-ZrO_2的转变,陶瓷颗粒在Al_2O_3网络膜中分散均匀并呈现出纳米Al_2O_3颗粒包覆ZrO_2-CeO_2大颗粒的结构,这种结构使ZrO_2-CeO_2/Al_2O_3涂层的抗热震性能和抗剥落较ZrO_2/Al_2O_3复合陶瓷涂层更优异。ZrO_2-CeO_2/Al_2O_3复合陶瓷涂层能够缓解纯Al_2O_3陶瓷涂层与基体之间热膨胀系数不匹配而造成易剥落的问题,从而延长了涂层寿命,进一步提高基体的抗热震性能。

关键词：溶胶-凝胶高温合金纳米粉末复合陶瓷涂层抗热震性

锅炉受热面复合陶瓷涂层抗高温SO_2腐蚀性能

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化工学报 2017年第11期68卷 4221-4228页

作者：王进卿池作和袁益超俞家豪张光学中国计量大学计量测试工程学院浙江杭州310018 上海理工大学上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093

针对燃煤锅炉受热面存在的高温腐蚀问题,采用料浆法在20G钢材表面制备复合陶瓷涂层,烧结后的复合陶瓷涂层表面较为致密,涂层与基材具有良好的结合状态。对喷涂及未喷涂陶瓷涂层钢片在SO_2腐蚀气氛环境下的抗高温腐蚀性能进行试验,并采... 详细信息

针对燃煤锅炉受热面存在的高温腐蚀问题,采用料浆法在20G钢材表面制备复合陶瓷涂层,烧结后的复合陶瓷涂层表面较为致密,涂层与基材具有良好的结合状态。对喷涂及未喷涂陶瓷涂层钢片在SO_2腐蚀气氛环境下的抗高温腐蚀性能进行试验,并采用热分析动力学方法对试验数据进行处理,结果表明,在400~500℃温度范围内,两种试样的腐蚀过程均符合一维扩散反应动力学模式,计算求得喷涂涂层钢片腐蚀反应活化能低于未喷涂涂层钢片,涂层具有较好的抗高温腐蚀性能。对腐蚀试验后试样的形貌、成分和物相分析结果显示,涂层在SO_2气氛下腐蚀后,表面生成K_2SO_4晶粒,但由于涂层较为致密,阻止了S的扩散,内部基本没有检测到K2SO4的存在。

关键词：锅炉受热面烟道气料浆法复合陶瓷涂层腐蚀反应动力学

TiAl合金表面激光重熔复合陶瓷涂层温度场数值模拟及组织分析

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中国激光 2009年第1期36卷 224-230页

作者：王东生田宗军沈理达刘志东黄因慧南京航空航天大学江苏省精密与微细制造技术重点实验室南京航空航天大学机电学院江苏南京210016

为了研究激光重熔工艺参数对等离子体喷涂复合陶瓷涂层组织结构的影响,根据激光重熔的特点,采用ANSYS有限元软件的参数化设计语言,建立了TiAl合金表面激光重熔等离子体喷涂Al2O3-13%TiO2(质量分数)复合陶瓷涂层连续移动三维温度场有限... 详细信息

为了研究激光重熔工艺参数对等离子体喷涂复合陶瓷涂层组织结构的影响,根据激光重熔的特点,采用ANSYS有限元软件的参数化设计语言,建立了TiAl合金表面激光重熔等离子体喷涂Al2O3-13%TiO2(质量分数)复合陶瓷涂层连续移动三维温度场有限元模型,对激光重熔温度场进行了分析。分析结果表明,当陶瓷涂层厚度较大时,受到陶瓷材料导热系数较低的影响,激光重熔时无法使整个陶瓷层实现完全重熔,根据重熔时作用区温度场分布,可将整个涂层分为重熔区、烧结区和残余等离子体喷涂区;在优化的工艺参数下,采用相对较低的激光重熔功率和较低的扫描速度能够获得厚度较大的重熔区和烧结区。实验结果表明,重熔后的陶瓷涂层形成了晶粒细小且致密的等轴晶重熔区、烧结区和片层状残余等离子体喷涂区,并且重熔区和烧结区厚度的计算值和实验值吻合较好。

关键词：激光技术激光重熔等离子体喷涂复合陶瓷涂层 TiAl合金

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复合陶瓷涂层对碳钢防腐蚀性能的电化学研究

材料保护 2007年第7期40卷 21-23,58页

作者：赵文广安胜利赵卫东内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010 包钢薄板坯连铸连轧厂内蒙古包头014010

利用电化学阻抗谱法就Al2O3、SiC、ZrO2复合陶瓷涂层对碳钢的防腐蚀性能进行了研究。结果表明:ZrO2复合陶瓷涂层的防腐蚀性能明显高于Al2O3、SiC复合陶瓷涂层。讨论了阻抗谱图特征变化与涂层结构与性能变化的关系。

关键词：复合陶瓷涂层防腐蚀性能电化学阻抗谱碳钢

7A55铝基表面微区等离子烧结复合陶瓷涂层的工艺与机理

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表面技术 2019年第10期48卷 309-316页

作者：陈海涛吴护林李忠盛丛大龙何庆兵易同斌西南技术工程研究所

目的通过优化电解液配方和电参数输出模式,得到改性微弧氧化新工艺,制备出综合性能优良的SiO2-Al2O3复合陶瓷涂层。方法采用碱性硅酸盐体系电解液为诱发起弧剂,加入80~150 mL/L的碱性硅溶胶溶液和60~80 g/L蔗糖等成分为辅助添加剂,同时... 详细信息

目的通过优化电解液配方和电参数输出模式,得到改性微弧氧化新工艺,制备出综合性能优良的SiO2-Al2O3复合陶瓷涂层。方法采用碱性硅酸盐体系电解液为诱发起弧剂,加入80~150 mL/L的碱性硅溶胶溶液和60~80 g/L蔗糖等成分为辅助添加剂,同时在电参数中加入负电参数,在7A55铝合金基体表面完成了SiO2-Al2O3复合陶瓷涂层的制备。采用SEM和EDS等测试方法分析了复合陶瓷的微观形貌和组成元素,并与制备单一Al2O3陶瓷涂层的微弧氧化工艺进行对比,分析新工艺的成膜机理。结果改性新工艺能够在7A55铝合金基体表面制备出SiO2-Al2O3复合陶瓷涂层,厚度达到100μm以上,其制备效率相比微弧氧化制备单一Al2O3陶瓷涂层提高了2~3倍。复合陶瓷涂层由表及里,Al2O3含量增加,SiO2含量减少,表面呈致密的球形颗粒状,没有单一Al2O3陶瓷涂层的微裂纹和大量烧蚀孔洞。新工艺除了微区放电形成微区等离子弧烧结,得到Al2O3陶瓷涂层外,还有SiO2的吸附沉积,为吸附与烧结综合作用过程。结论加入含纳米SiO2的碱性硅溶胶等成分改性电解液,有利于改善陶瓷涂层结构,提高致密性。

关键词： 7A55铝合金微弧氧化Al2O3 SiO2 组织结构复合陶瓷涂层

电刷镀Al_2O_3-13%TiO_2复合陶瓷涂层厚度的灰关联度分析

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材料热处理学报 2014年第2期35卷 215-219页

作者：时礼平吴玉国吴胜陈彬张沪东安徽工业大学机械工程学院安徽马鞍山243032 马鞍山市凯敏钢缆有限责任公司安徽马鞍山243000

针对电刷镀制作Al2O3-13%TiO2复合陶瓷(AT13)涂层制作过程中工艺参数的控制,应用灰关联度法分析电刷镀工艺参数对涂层厚度的影响,根据试验结果生成各工艺参数的处理数据系列,建立涂层厚度关于各个参数的绝对灰关联矩阵,利用优势分析原... 详细信息

针对电刷镀制作Al2O3-13%TiO2复合陶瓷(AT13)涂层制作过程中工艺参数的控制,应用灰关联度法分析电刷镀工艺参数对涂层厚度的影响,根据试验结果生成各工艺参数的处理数据系列,建立涂层厚度关于各个参数的绝对灰关联矩阵,利用优势分析原则确定各工艺参数对涂层厚度的影响程度。结果表明,镀头运动速度、电流、电压的关联度均大于0.5,其中镀头运动速度关联度较大(ε13=0.9637),是主要影响因素。灰关联度分析结果与方差分析结果一致,可以作为优化电刷镀制备复合陶瓷涂层参数的一种新方法。

关键词： Al2O3-13%TiO2 复合陶瓷涂层电刷镀灰关联分析

基于BP人工神经网络的Al_2O3_-13%TiO_2复合陶瓷涂层厚度预测

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粉末冶金材料科学与工程 2013年第5期18卷 621-626页

作者：时礼平吴玉国迟开红陈彬吴胜安徽工业大学机械工程学院马鞍山243032 马鞍山市博望区科技局马鞍山243131

电刷镀制备Al2O3-13%TiO2(AT13)复合陶瓷涂层是1个多参数耦合的非线性过程。在分析工艺参数对涂层厚度影响的基础上,通过实验采集样本,建立预测涂层厚度的误差反向传播(back propagation,BP)人工神经网络模型。为验证人工神经网络预测... 详细信息

电刷镀制备Al2O3-13%TiO2(AT13)复合陶瓷涂层是1个多参数耦合的非线性过程。在分析工艺参数对涂层厚度影响的基础上,通过实验采集样本,建立预测涂层厚度的误差反向传播(back propagation,BP)人工神经网络模型。为验证人工神经网络预测模型的准确性,将该模型的预测结果与多元线性回归模型(multiple linear regression model,MLR)的预测结果进行对比。结果表明:与传统多元线性回归模型相比,人工神经网络模型能捕捉工艺参数的非线性规律,能更好地预测涂层厚度,拟合优度R2达到0.86,模型具有较强的泛化能力和自适应能力,为实现电刷镀制作过程中涂层厚度的实时预测与控制提供参考。

关键词： AT13 复合陶瓷涂层电刷镀 BP人工神经网络

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复合陶瓷涂层防结渣、腐蚀特性研究

复合陶瓷涂层防结渣、腐蚀特性研究

作者：俞家豪中国计量大学

学位级别：硕士

电站锅炉受热面的高温腐蚀和结渣问题一直电站运行的主要问题之一。针对此类问题,采用热化学反应法在受热面钢材表面制备一种复合陶瓷涂层。本文对复合陶瓷涂层的防腐蚀和防结渣性能进行了试验测试,为复合陶瓷涂层在锅炉受热面上的广泛... 详细信息

电站锅炉受热面的高温腐蚀和结渣问题一直电站运行的主要问题之一。针对此类问题,采用热化学反应法在受热面钢材表面制备一种复合陶瓷涂层。本文对复合陶瓷涂层的防腐蚀和防结渣性能进行了试验测试,为复合陶瓷涂层在锅炉受热面上的广泛应用提供参考。首先,采用水冷壁常用钢材20G钢作为试验钢材,在其表面制备复合陶瓷涂层,并对涂层进行形貌和抗热震性能分析。然后对涂层和基材试样进行防腐蚀、结渣性能试验。S02腐蚀试验结果表明,复合陶瓷涂层防S02腐蚀性能优于基体:在400°C、450°C和500°C下,20G基涂层比基体的防S02腐蚀性能分别提高了 2倍、2.3倍和2.3倍。经热分析动力学分析,涂层和基体的高温SO2腐蚀模式函数均为二维扩散模型。最后使用SEM和EDS对腐蚀后的试样片进行形貌分析,探讨复合陶瓷涂层的防腐蚀性能机理。防结渣性能试验分为耐沾污性能和粘附特性试验。对试样片的耐沾污性能试验得出,复合陶瓷涂层耐沾污性能优于基体:20G基涂层的耐Na2SO4、K2SO4和准东煤灰沾污性能分别比基体提升了 53倍、51倍和43倍。其中准东煤灰对试样片的耐沾污性能影响最大。针对试样片进行的粘附特性试验结果表明:复合陶瓷涂层减弱了基体的粘附能力:硫酸钠熔滴与20G基涂层表面的接触角为118.5°大于熔滴与基体表面的接触角98°。硫酸钠熔滴与涂层表面的粘附功也小于其与基体表面的粘附功。

关键词：燃煤锅炉热化学反应法复合陶瓷涂层结渣腐蚀