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启闭机活塞杆表面爆炸喷涂制备al2o3涂层的显微组织与性能

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粉末冶金材料科学与工程 2020年第5期25卷 410-416页

作者：伏利陈小明毛鹏展刘伟张磊张凯李育洛水利部产品质量标准研究所浙江省水利水电装备表面工程技术研究重点实验室杭州310012 水利部杭州机械设计研究所水利机械及其再制造技术浙江省工程实验室杭州310012 北京科技大学新金属材料国家重点实验室北京100083

采用新型的CCDS2000型爆炸喷涂系统在启闭机活塞杆常用不锈钢40Cr表面制备由WC-12Co粘结层和al2o3面层构成的复合涂层,对涂层的微观组织结构、显微硬度、孔隙率、结合强度、抗冲击韧性、抗腐蚀性能与耐磨性能等进行分析与测试,并阐述涂... 详细信息

采用新型的CCDS2000型爆炸喷涂系统在启闭机活塞杆常用不锈钢40Cr表面制备由WC-12Co粘结层和al2o3面层构成的复合涂层,对涂层的微观组织结构、显微硬度、孔隙率、结合强度、抗冲击韧性、抗腐蚀性能与耐磨性能等进行分析与测试,并阐述涂层的摩擦磨损机理。结果表明:al2o3涂层的孔隙率为0.94%,硬度(HV0.2)在1108~1316之间,结合强度达到59.4 MPa。涂层的抗腐蚀性能和抗磨损性能都明显优于40Cr不锈钢,抗冲击韧性略有提高。40Cr不锈钢的平均质量磨损量是99.56 mg,为al2o3涂层质量磨损量的24.5倍。al2o3涂层的磨损机理主要是显微犁削和黏着磨损。

关键词：爆炸喷涂 40Cr不锈钢活塞杆 al2o3涂层冲击韧性摩擦磨损

大气等离子喷涂工艺参数对al2o3涂层性能的影响

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材料保护 2019年第4期52卷 106-109,115页

作者：唐强伍建华颜超杨海军李钰阳北京航化节能环保技术有限公司北京100166 武汉材料保护研究所湖北武汉430030

为了提高燃烧器工艺烧嘴的使用寿命,在UMCo-50基材表面大气等离子喷涂al2o3层。采用正交试验法对喷涂工艺参数进行了优化,运用微观形貌分析、X射线衍射分析并结合强度及显微硬度等测试方法,系统研究了喷涂主气流量、功率和送粉量对AI2o... 详细信息

为了提高燃烧器工艺烧嘴的使用寿命,在UMCo-50基材表面大气等离子喷涂al2o3层。采用正交试验法对喷涂工艺参数进行了优化,运用微观形貌分析、X射线衍射分析并结合强度及显微硬度等测试方法,系统研究了喷涂主气流量、功率和送粉量对AI2o3涂层综合性能的影响规律。结果表明:喷涂主气流量、功率和送粉量对al2o3涂层性能具有交互性影响,在40L/min Ar,48 kW和30g/min条件下可以获得性能较好的al2o3涂层,极大地提高了UMCo-50基材的抗高温氧化和耐磨性能,使之具有广阔的应用前景。

关键词：大气等离子喷涂工艺优化 al2o3涂层

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超音速等离子喷涂al2o3涂层的绝缘性能

材料保护 2019年第9期52卷 83-87页

作者：张斌张向军林丽马庆超高建华清华大学天津高端装备研究院天津300300 清华大学摩擦学国家重点实验室北京100084 天津职业大学机电工程与自动化学院天津300410

绝缘轴承可靠性主要依赖于其表面涂层的绝缘性能,但克服绝缘涂层寿命短、耐候性差等问题一直是我国研究的前沿、热点和难点,至今尚未得到有效解决。采用超音速等离子喷涂技术在GCr15基体上制备氧化铝绝缘涂层,以Ni/al作为粘结层,并考察... 详细信息

绝缘轴承可靠性主要依赖于其表面涂层的绝缘性能,但克服绝缘涂层寿命短、耐候性差等问题一直是我国研究的前沿、热点和难点,至今尚未得到有效解决。采用超音速等离子喷涂技术在GCr15基体上制备氧化铝绝缘涂层,以Ni/al作为粘结层,并考察了绝缘涂层的形貌、相结构、力学性能及绝缘性能。结果表明:所制备的涂层表面致密,孔隙率为3.90%;涂层相组成为γ-al2o3和α-al2o3;涂层的平均硬度972 HV9.8 N,抗拉强度为36 MPa,抗热震试验后涂层无明显变化,抗热震性能较好;介电常数和介电损耗随着温度的升高而升高,同时绝缘电阻值降低;随着湿度的增加,击穿电压值减小,在相对湿度达到90%时,击穿电压仍能保持在2.52 kV,绝缘性能良好。

关键词： al2o3涂层力学性能绝缘性能超音速等离子喷涂孔隙率抗拉强度绝缘电阻击穿电压

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铝合金表面激光熔覆al2o3涂层工艺研究

铝合金表面激光熔覆Al2O3涂层工艺研究

作者：张志超大连理工大学

学位级别：硕士

以异丙醇铝[al(oC3H7)3]为前驱体,在ZLl09铝合金表面用非水性溶胶凝胶法分别制备了al203凝胶预覆层和CNT/al2o3复合凝胶预覆层,采用连续Nd:YAG激光器进行激光熔覆实验。研究了激光功率、扫描速度、碳纳米管浓度对熔覆层组织和性能的影... 详细信息

以异丙醇铝[al(oC3H7)3]为前驱体,在ZLl09铝合金表面用非水性溶胶凝胶法分别制备了al203凝胶预覆层和CNT/al2o3复合凝胶预覆层,采用连续Nd:YAG激光器进行激光熔覆实验。研究了激光功率、扫描速度、碳纳米管浓度对熔覆层组织和性能的影响。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、显微硬度计和摩擦磨损试验机对熔覆层进行相结构、表面和截面形貌、显微硬度分析和摩擦磨损性能分析。 al203凝胶预覆层的激光熔覆结果表明,al203熔覆层厚约5-10μm,主要由α-al2o3相和γ-al2o3相组成。扫描速度200mm/min,激光功率500W时,al2o3熔覆层较致密但不均匀,存在少量未完全结晶的球状凝胶颗粒。扫描速度200mm/min,激光功率600W时,al2o3凝胶颗粒消失,熔覆层更加致密,α-al2o3相衍射峰显著增强;扫描速度增加到400mm/min, γ-al2o3相向α-al2o3相转变的程度降低,截面组织较为疏松,且部分涂层出现了剥落。激光功率800W,扫描速度200mm/min和400mm/min下,熔覆层表面质量均较差,表层出现了针状铝合金组织,熔覆层不连续,厚薄不均,al2o3涂层可能因蒸发而脱落。在ZL109铝合金表面制备al/C摩尔比为8：1和2：1的CNT/al2o3复合凝胶预覆层,扫描速度400mm/min,不同激光功率下进行激光熔覆实验。al/C摩尔比为8：1,激光功率600W时,熔覆层主要由α-al2o3和γ-al2o3相组成,并存在均匀分散的碳纳米管;激光功率增加到900W,熔覆层中碳纳米管与al203凝胶反应生成al2oC相,熔覆层变得平整致密、均匀连续。al/C摩尔比为2：1时,熔覆层由α-al2o3, γ-al2o3和al2oC相组成。600W激光功率下,熔覆层中存在没有转化为结晶态的球形al2o3凝胶;激光功率增加至900W,整个熔覆层全由直径几十纳米的球形颗粒组成,颗粒之间存在大量孔隙。熔覆层显微硬度取决于熔覆层的相结构及表面形貌。扫描速度200mm/min时熔覆层的显微硬度明显比400mm/min时高。扫描速度一定时,al2o3熔覆层显微硬度随激光功率的增加而先增后减。扫描速度200mm/min,激光功率600W时al2o3熔覆层显微硬度最高,可达264HV0.025,是铝合金基体的5倍,同时摩擦系数为0.41。CNT/al2o3熔覆层显微硬度比al2o3熔覆层降低。al/C摩尔比为2：1时,熔覆层显微硬度最高为136HV0.025, al/C摩尔比为8：1时,熔覆层显微硬度最高可达238HV0.025。碳纳米管的存在使CNT/al2o3熔覆层的摩擦系数降至0.17。

关键词：激光熔覆 al2o3涂层溶胶凝胶铝合金显微硬度摩擦系数

铌合金表面Ni-P/al2o3复合涂层的制备与抗氧化性能研究

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铌合金表面Ni-P/Al2O3复合涂层的制备与抗氧化性能研究

作者：刘伟广西大学

学位级别：硕士

铌及铌合金具有高熔点、低密度及良好的可加工性能和优异的高温力学性能而被广泛应用于航空航天发动机、火箭推进器和核反应装置等主要结构部件的制造。但铌及铌合金抗氧化性能较差,高温环境下易形成Nbo、 Nbo2和Nb2o5等脆性易脱落的氧... 详细信息

铌及铌合金具有高熔点、低密度及良好的可加工性能和优异的高温力学性能而被广泛应用于航空航天发动机、火箭推进器和核反应装置等主要结构部件的制造。但铌及铌合金抗氧化性能较差,高温环境下易形成Nbo、 Nbo2和Nb2o5等脆性易脱落的氧化物,严重制约了它的应用。为提高铌合金的抗氧化性能,在表面获得抗氧化涂层是有效的方法。本文由溶胶凝胶法在铌合金表面制备了al2o3涂层,并通过化学镀在al2o3涂层与基体间制备Ni-P中间层以提高涂层—基体的界面结合,研究两种涂层(单一al2o3涂层和Ni-P/al2o3涂层)样品在高温下的抗氧化性。采用差热分析(DTA)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射(XRD)等方法分析了涂层的微观组织结构以及高温曝露后的变化,讨论了涂层的高温保护作用机理,得到以下结论：1、以异丙醇铝为前驱物、水为溶剂、硝酸为胶溶剂制备得到透明稳定的氧化铝溶胶,铝醇盐发生三步法反应生成A1(oH)3,随后变为alooH勃姆石,经涂覆、真空热处理后生成al2o3涂层。2、溶胶凝胶法制备的al2o3涂层,表面平整,完全包覆铌合金基体。高温氧化后,涂层样品除生成A12o3、alNi3和AIPo4等相外,还有基体氧化形成的Nbo、Nbo2和Nb2o5相。氧化增重曲线和微观分析表明al2o3涂层可有效提高铌基合金的抗氧化性能。随氧化时间增加,涂层氧化层逐渐增厚且界面出现大量微裂纹,导致涂层保护性能下降。3、采用化学镀在al2o3涂层和基体间制备的中间层,主要由Ni和P两种元素组成,其中Ni含量为94.81wt%,P的含量为5.19wt%,为中磷镀层。XRD结果表明镀层呈非晶结构。镀层细小的胞状结构有效增大了A1203涂层与镀层接触的比表面积,改善了涂层与合金基体间的粘附力。4、研究表明Ni-P/al2o3涂层比A1203涂层有更优异的抗氧化性能。高温氧化后涂层与基体结合良好,未出现裂纹和开裂现象。计算表明单一的A1203涂层中存在很大的应力,在温差为900℃时A1203涂层的内应力达到-3.7125GPa。Ni-P中间结合层的加入可有效减缓涂层的内应力,提高涂层与基体的结合。

关键词：铌合金溶胶-凝胶法 al2o3涂层化学镀高温抗氧化性

基于正交实验设计方法的APS喷涂al2o3涂层性能的研究

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热喷涂技术 2019年第3期11卷 44-50页

作者：闫祖鹏张世宏温永红刘侠薛召露安徽工业大学现代表界面工程研究中心安徽马鞍山243000 安徽工业大学材料科学与工程学院安徽马鞍山243000

采用正交实验方法研究了大气等离子喷涂工艺参数主气流量、喷涂功率和送粉量对al2o3陶瓷涂层结合强度和显微硬度的影响,通过X射线衍射仪和扫描电子显微镜研究了粉末和涂层的组织结构,采用WDW-50微机控制电子万能试验机、HV-1000维氏硬... 详细信息

采用正交实验方法研究了大气等离子喷涂工艺参数主气流量、喷涂功率和送粉量对al2o3陶瓷涂层结合强度和显微硬度的影响,通过X射线衍射仪和扫描电子显微镜研究了粉末和涂层的组织结构,采用WDW-50微机控制电子万能试验机、HV-1000维氏硬度计测量了涂层的结合强度、截面硬度,结合涂层组织结构并应用极差和方差分析方法对实验结果进行了分析,得到了优化后的工艺参数。结果表明,涂层由熔融和未熔融区域混合而成,截面形貌凹凸咬合,以机械结合为主。影响大气等离子喷涂al2o3涂层性能工艺参数的主次顺序依次为:喷涂功率、主气流量、送粉量,随着功率和主气流量的升高,涂层的结合强度和硬度均出现先增加后降低的趋势。大气等离子喷涂al2o3最优工艺参数为喷涂功率44KW,主气流量40L/min,送粉量40g/min,制备的涂层结合强度52MPa,显微硬度1219.4HV0.3,孔隙率值为4.00%。

关键词：正交实验工艺参数大气等离子喷涂 al2o3涂层

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al2o3陶瓷涂层抗高温热冲击性能的研究

河北工业大学学报 1994年第4期 12-17页

作者：阎殿然武建军何继宁

本文对Ａｌ２Ｏ３陶瓷涂层的高温热冲击性进行了研究，结果表明，在工作层与基体间增加过渡层能提高涂层的热冲击性，而具有更多孔隙的涂层将降低涂层的强度，降低涂层与基体的粘结强度，降低涂层对基体的保护作用，加速基底层的氧化，... 详细信息

本文对Ａｌ２Ｏ３陶瓷涂层的高温热冲击性进行了研究，结果表明，在工作层与基体间增加过渡层能提高涂层的热冲击性，而具有更多孔隙的涂层将降低涂层的强度，降低涂层与基体的粘结强度，降低涂层对基体的保护作用，加速基底层的氧化，使涂层的抗高温热冲击性降低．

关键词：陶瓷涂层 al2o3涂层高温热冲击性等离子喷涂

不同喷涂工艺对Cr3+掺杂al2o3陶瓷涂层相结构及发光性能影响研究

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热喷涂技术 2019年第2期11卷 43-48页

作者：酉琪姜嫄嫄彭浩然张鑫魏少红纪全梁天骄北京矿冶科技集团有限公司北京100160 中国航发南方工业有限公司株洲412002 东莞中子科学中心东莞523808

通过火焰喷涂工艺和等离子喷涂工艺制备了Cr^3+掺杂al2o3陶瓷涂层。采用扫描电镜、X射线衍射、荧光光谱仪等方法表征了涂层的微观形貌、孔隙率、相结构及发光性能等。对比两种不同工艺制备的Cr^3+掺杂al2o3陶瓷涂层性能结果表明:等离子... 详细信息

通过火焰喷涂工艺和等离子喷涂工艺制备了Cr^3+掺杂al2o3陶瓷涂层。采用扫描电镜、X射线衍射、荧光光谱仪等方法表征了涂层的微观形貌、孔隙率、相结构及发光性能等。对比两种不同工艺制备的Cr^3+掺杂al2o3陶瓷涂层性能结果表明:等离子喷涂制备的涂层形貌、颗粒熔化状态、厚度均一性均优于火焰喷涂涂层,但火焰喷涂工艺涂层的发光性能远优于等离子工艺涂层,其原因是火焰喷涂制备的涂层中al2o3粒子的熔融状态更差,保留了更多的α-al2o3相,未熔粒子部分将以喷涂原粉中稳定的α-al2o3结构存在涂层中进而影响其光学性能。

关键词： Cr^3+掺杂 al2o3涂层火焰喷涂等离子喷涂发光

普通石墨材料用al2o3涂层抗氧化性能研究

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炭素 2009年第2期 23-25页

作者：王维范爱玲北京工业大学材料学院北京100124

为了减少石墨材料的高温氧化消耗，以普通石墨电极为例，设计并制备了氧化铝抗氧化涂层。采用氧化失重分析法对有涂层和无涂层石墨电极进行了对比研究，发现有涂层石墨电极的氧化失重率明显低于无涂层石墨电极。同时采用扫描电镜对涂层... 详细信息

为了减少石墨材料的高温氧化消耗，以普通石墨电极为例，设计并制备了氧化铝抗氧化涂层。采用氧化失重分析法对有涂层和无涂层石墨电极进行了对比研究，发现有涂层石墨电极的氧化失重率明显低于无涂层石墨电极。同时采用扫描电镜对涂层的形貌进行观察。研究结果表明：自行研制的氧化铝涂层具有很好的高温抗氧化性能。

关键词：石墨电极 al2o3涂层高温抗氧化