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Fe_(3)O_(4)/SiO_(2)光热超疏水涂层制备及防除冰性能研究
1
作者 庞杰 王晓鹏 +3 位作者 谢磊 邱文礼 周俊杰 岳越 《稀有金属材料与工程》 北大核心 2025年第8期2118-2124,共7页
固体表面积冰问题对工业领域和人类生活造成了重大影响,因此研究新型防除冰材料具有重要意义。本研究在铝板表面采用低表面能的聚二甲基硅氧烷作为粘合剂,分别喷涂Fe_(3)O_(4)和Fe_(3)O_(4)/SiO_(2)分散液,形成具有光热效应的疏水涂层。... 固体表面积冰问题对工业领域和人类生活造成了重大影响,因此研究新型防除冰材料具有重要意义。本研究在铝板表面采用低表面能的聚二甲基硅氧烷作为粘合剂,分别喷涂Fe_(3)O_(4)和Fe_(3)O_(4)/SiO_(2)分散液,形成具有光热效应的疏水涂层。Fe_(3)O_(4)提供光热效应并在涂层表面形成一定的微纳米粗糙结构,同时加入SiO_(2)修饰后,疏水性进一步增强,接触角可达到155°,可以极大程度地延缓结冰时间并加速冰霜融化。在一个太阳光照度下,温升达到71.8℃。此外,该涂层具有自清洁能力,能够有效避免严重污染,并展现出了一定的抗沙土冲击能力以及良好的机械稳定性,为防冰材料的发展提供了新的方向。 展开更多
关键词 四氧化三铁 二氧化硅 超疏水 除冰性 光热效应 自清洁
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掩膜-化学刻蚀-阳极氧化方法制备耐磨TC4钛合金超疏水表面
2
作者 马宁 孙凯伦 孙国雁 《电镀与涂饰》 北大核心 2025年第9期1-9,共9页
[目的]通过复合工艺来提高TC4钛合金超疏水表面的整体力学性能。[方法]首先使用掩膜法在钛合金表面预处理出阵列保护性结构,接着使用化学刻蚀法进行微米级结构制备,再使用阳极氧化法制备出纳米级结构,最终在试样表面形成的结构组成层级... [目的]通过复合工艺来提高TC4钛合金超疏水表面的整体力学性能。[方法]首先使用掩膜法在钛合金表面预处理出阵列保护性结构,接着使用化学刻蚀法进行微米级结构制备,再使用阳极氧化法制备出纳米级结构,最终在试样表面形成的结构组成层级递进式复杂形貌。通过表面润湿性测量、扫描电镜(SEM)图像分析,以及防冰性、耐蚀性、耐磨性和抗冲击性测试,对单一化学刻蚀、单一阳极氧化、化学刻蚀-阳极氧化和掩膜-化学刻蚀-阳极氧化4种方法制备出的TC4钛合金超疏水表面进行性能对比。[结果]化学刻蚀法制备出的超疏水表面的水接触角为153.0°,滚动角为7.6°;阳极氧化法制备出的超疏水表面的水接触角为155.4°,滚动角为5.2°;无掩膜辅助的化学刻蚀-阳极氧化法制备出的超疏水表面的水接触角为157.6°,滚动角小于2°;掩膜-化学刻蚀-阳极氧化法制备出的超疏水表面的水接触角为163.1°,滚动角为4.5°。2种及3种方法复合制备出的超疏水表面的疏水性均优于单一方法制备的超疏水表面。4种方法制备出的超疏水表面均具有良好的防冰性,耐蚀性都优于TC4钛合金原始样片,尤其是化学刻蚀-阳极氧化和掩膜-化学刻蚀-阳极氧化2种复合方法处理后的超疏水试样。具有层级保护性结构的超疏水表面可在经历18次线性磨损及承受400 g落沙冲击后,仍具有超疏水性能,水接触角保持在150°以上,滚动角在10°左右。[结论]掩膜-化学刻蚀-阳极氧化法制备出的具有层级递进式结构的超疏水表面相比单一方法制备的超疏水表面在整体疏水性、耐蚀性、耐磨性、抗冲击性等方面均有大幅提升,与无掩膜辅助的复合方法所制备的超疏水表面相比具有更优异的力学性能。 展开更多
关键词 钛合金 掩膜 化学刻蚀 阳极氧化 超疏水 层级保护性结构 耐磨性
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基于第一性原理计算研究YSZ相变影响热障涂层寿命机理
3
作者 董会 白如雪 +3 位作者 孙良 杨紫辰 韩燕 彭建洪 《材料科学与工艺》 北大核心 2025年第5期69-78,共10页
为分析陶瓷层(YSZ)相变过程中影响热障涂层寿命的深层次机理,采用第一性原理计算方法分析了单斜相(M相)、四方相(T相)、立方相(C相)3种不同相结构ZrO2单胞的电子结构与力学性能,并在单胞基础上构建了不同质量分数Y2O3掺杂ZrO2超晶胞模型... 为分析陶瓷层(YSZ)相变过程中影响热障涂层寿命的深层次机理,采用第一性原理计算方法分析了单斜相(M相)、四方相(T相)、立方相(C相)3种不同相结构ZrO2单胞的电子结构与力学性能,并在单胞基础上构建了不同质量分数Y2O3掺杂ZrO2超晶胞模型,表征了YSZ相组成与微观结构对其热力学性能的影响。结果表明:Y2O3掺杂提升了ZrO2的结构稳定性。与T相相比,YSZ的M相生成焓更负,结构稳定性更高。T相到M相转变时产生晶格结构和氧空位浓度的变化,导致YSZ隔热性能下降,在引起粘结层表面氧化速度增加的同时,还诱发温度升高,促进YSZ烧结。M相的泊松比高,YSZ由T相转变为M相时韧性增加。但是,T相转变为M相时,M相的高弹性模量导致涂层应力升高。因此,研究YSZ高温相变对涂层寿命的影响时,应从隔热能力和力学性能等多个方面开展。 展开更多
关键词 热障涂层 相变 第一性原理 热力学性能 寿命
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Gd_(2)(Zr_(1-x)Mn_(x))_(2)O_(7)陶瓷材料的高温红外发射率及热导率研究
4
作者 谢敏 张凯 +4 位作者 崔越 裴训 张永和 王志刚 宋希文 《中国稀土学报》 北大核心 2025年第5期1073-1080,共8页
采用固相法合成了Gd_(2)(Zr_(1-x)Mn_(x))_(2)O_(7)(x=0,0.05,0.075,0.1)陶瓷材料,分别采用X射线衍射仪、拉曼光谱仪、激光导热仪、傅里叶红外光谱仪表征了Gd_(2)(Zr_(1-x)Mn_(x))_(2)O_(7)(x=0,0.05,0.075,0.1)陶瓷材料的物相结构、热... 采用固相法合成了Gd_(2)(Zr_(1-x)Mn_(x))_(2)O_(7)(x=0,0.05,0.075,0.1)陶瓷材料,分别采用X射线衍射仪、拉曼光谱仪、激光导热仪、傅里叶红外光谱仪表征了Gd_(2)(Zr_(1-x)Mn_(x))_(2)O_(7)(x=0,0.05,0.075,0.1)陶瓷材料的物相结构、热扩散系数和红外发射率等。结果表明:Mn^(4+)固溶到Gd_(2)Zr_(2)O_(7)的晶格中形成立方烧绿石结构。Mn^(4+)的加入诱发晶格畸变,使得Raman的振动模式与振动强度发生变化,导致Gd_(2)(Zr_(1-x)Mn_(x))_(2)O_(7)(x=0,0.05,0.075,0.1)陶瓷材料1100℃的红外发射率随Mn^(4+)掺杂量的增加而升高。对于红外半透明或全透明的稀土锆酸盐陶瓷材料,高温下光子热传导加剧,使得Gd_(2)(Zr_(1-x)Mn_(x))_(2)O_(7)(x=0,0.05,0.075,0.1)陶瓷材料的热导率对温度的依赖关系偏离了1/T,与声子散射机制不符,热导率呈现出随温度升高先降低后升高的趋势。通过掺杂MnO2加强了声子散射,可以降低Gd_(2)Zr_(2)O_(7)陶瓷材料的热导率。 展开更多
关键词 立方烧绿石结构 晶格畸变 红外发射率 声子散射 热导率 稀土
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WC含量对铁基自熔合金涂层微观组织及性能的影响
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作者 吴菲菲 张玺 +2 位作者 刘曦茗 解芳 翟长生 《电镀与涂饰》 北大核心 2025年第3期138-144,共7页
[目的]以铁基自熔合金涂层来改善45钢的耐磨损性能。[方法]采用火焰喷涂−真空重熔复合工艺在45钢表面制备了不同配比的NF6铁基自熔合金+WC复合涂层。利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计及摩擦磨损试验机,探... [目的]以铁基自熔合金涂层来改善45钢的耐磨损性能。[方法]采用火焰喷涂−真空重熔复合工艺在45钢表面制备了不同配比的NF6铁基自熔合金+WC复合涂层。利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计及摩擦磨损试验机,探究了WC含量对复合涂层表面形貌、元素分布、物相组成、显微硬度及摩擦磨损行为的影响。[结果]NF6铁基自熔合金+WC复合涂层由富Cr树枝晶和富Fe、Si、W的基体组成,生成了Cr_(7)C_(3)、Fe_(2)Si、WC、W_(2)C、Ni–Cr–Fe、Fe–Cr等硬质相。WC含量增加有利于提高涂层的显微硬度和耐磨性,使涂层的磨损机制由粘着磨损转变为磨粒磨损。但WC含量过高时涂层界面结合效果变差,涂层一侧出现明显的未熔合裂纹和未熔化颗粒,造成显微硬度和耐磨性下降。WC含量为15%时,涂层的平均显微硬度约为1079.15 HV0.5,摩擦因数约为0.58。[结论]适宜的WC含量有利于获得综合性能较好的铁基自熔合金复合涂层。 展开更多
关键词 碳钢 铁基自熔合金 碳化钨 复合涂层 显微硬度 摩擦磨损行为
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金具表面超音速火焰喷涂WC涂层的显微组织和性能
6
作者 宰红斌 刘浩宇 +1 位作者 常雷雷 芦凯旋 《电镀与涂饰》 北大核心 2025年第6期96-102,共7页
[目的]旨在研究碳钢金具的超音速火焰喷涂(HVOF)强化工艺,获得抗腐蚀和高耐磨的WC涂层。[方法]分别采用WC–Fe60(WC质量分数60%)和WC–12Co(WC质量分数88%)粉末,通过HVOF技术在Q235钢金具的工作区域制备了两种WC涂层,利用金相显微镜、... [目的]旨在研究碳钢金具的超音速火焰喷涂(HVOF)强化工艺,获得抗腐蚀和高耐磨的WC涂层。[方法]分别采用WC–Fe60(WC质量分数60%)和WC–12Co(WC质量分数88%)粉末,通过HVOF技术在Q235钢金具的工作区域制备了两种WC涂层,利用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计、摩擦磨损试验机、盐雾试验机等手段考察了它们的显微组织和性能。[结果]两种WC涂层都能与Q235钢基体紧密结合,其中WC–12Co涂层中的WC相均匀致密,孔隙率在1%以内,与基体之间呈镶嵌过渡式连接。与现有金具的Q235钢基体和镀锌层相比,两种WC涂层的硬度、耐磨性和耐蚀性明显更高。[结论]受益于高硬、耐磨、耐腐蚀的WC相含量高和结构致密,WC–12Co涂层的各项性能最好,硬度和耐磨性分别是基体的8.35倍和5倍,耐蚀性是镀锌层的6倍以上。 展开更多
关键词 金具 超音速火焰喷涂 碳化钨涂层 显微组织 耐磨性 防腐蚀
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热喷涂YSZ TBCs的激光重熔研究现状与展望
7
作者 李浪 谢发勤 +5 位作者 吴向清 赫家禹 李国佼 张涛 周恺 王少青 《稀有金属材料与工程》 北大核心 2025年第9期2403-2415,共13页
热障涂层(thermal barrier coatings,TBCs)可有效降低先进涡轮和发动机热端部件的实际工作温度并提升其服役可靠性和耐久性。氧化钇稳定氧化锆(yttria-stabilized zirconia,YSZ)TBCs是目前主流的热障涂层体系,但随着推重比的不断升高,对... 热障涂层(thermal barrier coatings,TBCs)可有效降低先进涡轮和发动机热端部件的实际工作温度并提升其服役可靠性和耐久性。氧化钇稳定氧化锆(yttria-stabilized zirconia,YSZ)TBCs是目前主流的热障涂层体系,但随着推重比的不断升高,对YSZ TBCs的性能提出了更高的要求。激光重熔作为表面强化技术的重要手段,被诸多研究者证明可用于强化YSZ TBCs并提升其综合性能。本文综述了激光重熔对热喷涂YSZ TBCs微观组织结构和性能的影响与强化机制,包括微观形貌、相组成以及抗热冲击性能、抗高温氧化性能、抗熔融氧化物(CMAS)腐蚀破坏性能和抗冲蚀性能等。最后对该技术的发展趋势进行了展望,对热喷涂YSZ TBCs的激光重熔研究和应用具有一定的参考和借鉴意义。 展开更多
关键词 YSZ TBCs 激光重熔 热震 高温氧化 CMAS腐蚀
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带气膜冷却孔热障涂层的氧化机理研究
8
作者 高超 王森源 +2 位作者 刘玲 马壮 杨茗佳 《稀有金属材料与工程》 北大核心 2025年第1期191-201,共11页
针对目前带气膜冷却孔热障涂层中氧化机理不明确的问题,本工作利用飞秒激光加工热障涂层气膜冷却孔,观察了气膜冷却孔的微观形貌,对带孔热障涂层进行1000和1150℃条件下的静态氧化研究。带孔涂层经1000℃静态氧化实验后,热生长氧化物(th... 针对目前带气膜冷却孔热障涂层中氧化机理不明确的问题,本工作利用飞秒激光加工热障涂层气膜冷却孔,观察了气膜冷却孔的微观形貌,对带孔热障涂层进行1000和1150℃条件下的静态氧化研究。带孔涂层经1000℃静态氧化实验后,热生长氧化物(thermally grown oxide,TGO)生长速率常数为0.372μm^(2)·h^(-1),随着氧化时间的延长,TGO厚度先快速增加,后缓慢增加;经1150℃静态氧化实验后,带孔涂层TGO生长速率常数为1.26μm^(2)·h^(-1),略大于无孔涂层,氧化100 h后,陶瓷层和粘结层界面处的TGO厚度为11.610μm,与无孔涂层接近。研究结果表明,随着氧化温度的提高,带孔涂层陶瓷层和粘结层界面处的TGO生长速率显著提升,氧化进程加快。相同氧化温度条件下,气膜孔在短时氧化过程中加快了TGO的生长速率,对于TGO在100 h氧化后的厚度影响不大。 展开更多
关键词 热障涂层 飞秒激光 气膜冷却孔 静态氧化
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铝合金表面化学转化膜技术及耐腐蚀性能提升研究
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作者 李彬 《智能城市应用》 2025年第4期120-122,共3页
铝合金因其优异的轻质、强度和耐腐蚀性能广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。然而,在实际应用中,铝合金表面容易遭受腐蚀,限制了其在一些严苛环境中的应用。为了提升铝合金的耐腐蚀性,表面化学转化膜技术作为一种有效的表面处理方... 铝合金因其优异的轻质、强度和耐腐蚀性能广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。然而,在实际应用中,铝合金表面容易遭受腐蚀,限制了其在一些严苛环境中的应用。为了提升铝合金的耐腐蚀性,表面化学转化膜技术作为一种有效的表面处理方法,已受到广泛关注。文章探讨了铝合金表面化学转化膜的制备方法、机理以及耐腐蚀性能的提升策略,并对其在不同领域的应用前景进行了分析。 展开更多
关键词 铝合金 表面化学转化膜 耐腐蚀性能 表面处理 性能提升
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激光预处理对复合材料火焰喷铝涂层的影响
10
作者 刘康生 周富强 南健 《长沙航空职业技术学院学报》 2025年第3期30-34,91,共6页
采用激光对CCF300复合材料进行预处理,分别使用便携式粗糙度仪和自动影像测量仪对试样表面粗糙度和表面形貌进行检测分析,研究了不同工艺参数对试样表面粗糙度和表面状态的影响,采用火焰喷涂工艺分别在喷砂预处理和激光预处理试样表面... 采用激光对CCF300复合材料进行预处理,分别使用便携式粗糙度仪和自动影像测量仪对试样表面粗糙度和表面形貌进行检测分析,研究了不同工艺参数对试样表面粗糙度和表面状态的影响,采用火焰喷涂工艺分别在喷砂预处理和激光预处理试样表面制备喷铝涂层,使用拉伸法对喷铝涂层的结合性能进行检测,研究了不同预处理方法对于涂层结合性能的影响。结果表明:在复合材料纳秒(ns)激光预处理条件下,当激光扫描速率v和激光频率f不变时,随着激光功率P增大,试样表面粗糙度呈现增长趋势;当激光功率P和激光频率f不变时,随着激光扫描速率v增大,试样表面粗糙度呈现下降趋势;当激光功率P和激光扫描速率v不变时,随着激光频率f增大,试样表面粗糙度呈现增长趋势;复合材料纳秒(ns)激光预处理优选工艺参数为激光功率P小于等于70 W,激光扫描速率v大于等于8 500 mm/s,激光频率f小于等于350 kHz;不同工艺参数下激光预处理对火焰喷铝涂层结合性能影响大致相当,与喷砂预处理相比,激光预处理后涂层平均结合强度分别增长28.57%、14.28%和14.28%,结合性能更为优良。 展开更多
关键词 复合材料 激光预处理 粗糙度 表面形貌 结合性能
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3~5μm波段低红外发射率热障涂层制备与性能研究
11
作者 王攀 毛高翔 +2 位作者 段士昌 李倩 柴雍 《热喷涂技术》 2025年第1期130-138,共9页
航空发动机后段高温零部件壁面用于热防护的氧化钇稳定氧化锆热障涂层,在近红外(3~5μm)波段具有较高的红外发射率,为了降低热障涂层红外发射率,实现发动机零部件在近红外波段的隐身功能,同时实现兼具阻隔辐射热和传导热的高效隔热,本文... 航空发动机后段高温零部件壁面用于热防护的氧化钇稳定氧化锆热障涂层,在近红外(3~5μm)波段具有较高的红外发射率,为了降低热障涂层红外发射率,实现发动机零部件在近红外波段的隐身功能,同时实现兼具阻隔辐射热和传导热的高效隔热,本文在8YSZ热障涂层基础上,优选Al_(2)O_(3)-ZrO_(2)-Y_(2)O_(3)(AZY)三元陶瓷体系,通过等离子喷涂技术制备了8YSZ/AZY复合低发射率热障涂层,研究了AZY低发射率面层材料配比、厚度和孔隙率对复合涂层红外发射率、结合强度的影响,通过三因素三水平正交试验,确定了大气等离子喷涂AZY低发射率面层工艺参数。试验结果表明:材料配比为0.75Al_(2)O_(3)-0.23ZrO_(2)-0.02Y_(2)O_(3),AZY低发射率面层厚度200μm,孔隙率20%时,采用正交优化后的等离子喷涂参数所制备的复合涂层在3~5μm波段1 000℃下红外发射率可低至0.21,结合强度15.92 MPa,涂层1 100℃水冷热震可达36次。复合涂层在1 000℃高温下3~5μm波段具有较低的红外发射率,涂层可靠性较好,可实现8YSZ隔热层阻隔传导热和AZY低发射率面层阻隔辐射热的综合隔热,同时实现了发动机零部件在近红外波段的红外隐身功能。 展开更多
关键词 红外发射率 大气等离子喷涂 孔隙率 散射
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氯化钾镀锌层表面不同颜色钝化膜的结构及耐蚀性分析
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作者 焦莎 刘燕 +4 位作者 张晓斌 张涛 赵超 王帅星 杜楠 《电镀与精饰》 北大核心 2025年第1期29-36,共8页
钝化是提高电镀锌层防护性能的关键工艺,但镀锌钝化膜往往由于工艺参数差异造成一些色差。对此,论文通过扫描电子显微镜、X射线衍射、动电位极化曲线及电化学阻抗谱较为系统地分析了不同颜色钝化膜在微观结构及耐蚀性方面的差异。结果表... 钝化是提高电镀锌层防护性能的关键工艺,但镀锌钝化膜往往由于工艺参数差异造成一些色差。对此,论文通过扫描电子显微镜、X射线衍射、动电位极化曲线及电化学阻抗谱较为系统地分析了不同颜色钝化膜在微观结构及耐蚀性方面的差异。结果表明,氯化钾镀锌层呈银白色,镀层呈随机取向分布、晶粒尺寸约为35~40 nm,其自腐蚀电流密度高达4.425×10^(-5)A/cm^(2)。钝化处理后镀锌层表面呈网状微裂纹结构、耐蚀性显著提升,但钝化体系及后续干燥方式对钝化膜颜色、微观结构及耐蚀性有较大影响。低铬体系钝化膜整体偏绿、膜层主要为Cr(Ⅲ)的化合物;60℃烘干后钝化膜呈绿紫色,网格结构更为规整,但表面仍存在孔洞。三酸体系钝化膜同时存在Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的化合物、颜色更接近彩虹色,网状裂纹数量多且密集。偏绿和绿紫色的低铬钝化膜耐蚀性接近,但明显不如彩虹色的三酸钝化膜。 展开更多
关键词 镀锌 钝化膜 颜色 微观结构 耐蚀性
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6061铝合金化学导电氧化后颜色不均原因分析及解决措施 被引量：1
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作者 程林凯 兀文博 +2 位作者 梁民 李晓明 孙险峰 《机械研究与应用》 2025年第1期135-137,共3页
化学导电氧化是铝合金材料广泛采用的一种表面处理技术,完成化学导电氧化处理后铝合金材质零部件仍具备导电性和耐腐蚀性,并且其表面往往会出现外观颜色不均匀的现象。该文主要研究了铝合金在化学氧化后出现外观颜色不均匀的原因,并通... 化学导电氧化是铝合金材料广泛采用的一种表面处理技术,完成化学导电氧化处理后铝合金材质零部件仍具备导电性和耐腐蚀性,并且其表面往往会出现外观颜色不均匀的现象。该文主要研究了铝合金在化学氧化后出现外观颜色不均匀的原因,并通过试验得出了采用适当喷砂方式或采用磁力研磨等处理手段可有效解决产品的外观一致性问题,从而提高了产品的外观质量。此方法可为化学导电氧化产品外观质量相关解决方案研究提供方法和参考。 展开更多
关键词 化学导电氧化 铝合金 喷砂 磁力研磨
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微弧氧化5083铝合金表面超疏水抗菌纳米复合涂层的制备及性能表征
14
作者 陆科呈 杨展华 +8 位作者 杨鸿驰 赵启忠 赖华俊 甘伟江 许泽兵 陈治武 莫然 郝成罡 王仲民 《电镀与涂饰》 北大核心 2025年第9期33-41,共9页
[目的]为了提高5083铝合金的耐蚀性,在其表面制备了超疏水抗菌复合涂层。[方法]首先对铝合金进行微弧氧化处理,然后将加了硅烷改性TiO_(2)和ZnO纳米粒子的环氧涂料喷涂在其表面,制得厚度约400μm的复合涂层。采用扫描电镜(SEM)及X射线... [目的]为了提高5083铝合金的耐蚀性,在其表面制备了超疏水抗菌复合涂层。[方法]首先对铝合金进行微弧氧化处理,然后将加了硅烷改性TiO_(2)和ZnO纳米粒子的环氧涂料喷涂在其表面,制得厚度约400μm的复合涂层。采用扫描电镜(SEM)及X射线衍射仪(XRD)考察了微弧氧化膜及复合涂层的表面形貌和物相组成,通过动电位极化曲线测试、接触角测量和平板涂布计数法对涂层的耐蚀性、疏水性和抗菌性进行考察。[结果]当纳米TiO_(2)和ZnO的质量比为1∶1时,复合涂层的耐蚀性最好,水接触角达到164.12°,滑动角低至2.10°,对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌的抗菌率分别为99.32%、99.85%和91.17%。[结论]通过微弧氧化与纳米复合涂层技术相结合,可明显提高5083铝合金的耐蚀性、疏水性和抗菌性。 展开更多
关键词 铝合金 微弧氧化 二氧化钛 氧化锌 纳米复合涂层 耐蚀性 超疏水 抗菌
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钛合金微弧氧化膜层在酸性介质中耐蚀性的对比研究
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作者 欧凯奇 马颖 +1 位作者 邵珠倩 汪浩 《电镀与涂饰》 北大核心 2025年第9期21-32,共12页
[目的]探究电解液中有无氟化物和磷酸钠浓度的变化对钛合金微弧氧化膜层结构和性能的影响,考察膜层在硝酸与氢氟酸介质中的耐蚀性差异及腐蚀特点。[方法]基于含氟添加剂和不含氟添加剂的两组磷酸盐电解液,在TC4钛合金表面制备微弧氧化... [目的]探究电解液中有无氟化物和磷酸钠浓度的变化对钛合金微弧氧化膜层结构和性能的影响,考察膜层在硝酸与氢氟酸介质中的耐蚀性差异及腐蚀特点。[方法]基于含氟添加剂和不含氟添加剂的两组磷酸盐电解液,在TC4钛合金表面制备微弧氧化膜层。采用涡流测厚仪、扫描电子显微镜(SEM)、激光共聚焦显微镜(LSCM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)和电子探针(EPMA)分析了膜层的厚度、粗糙度、微观形貌、物相种类、元素组成及其分布,利用点滴腐蚀实验评价膜层的耐蚀性。[结果]添加氟化物或提高磷酸钠浓度均可改善膜层的致密性,且提高了膜层中金红石型TiO_(2)、Al_(2)O_(3)、非晶态氧化物等耐蚀相的含量。膜层在硝酸中更耐蚀。采用含氟化钾的电解液制备的膜层在两种酸性介质中均呈现出较优的耐蚀性。当磷酸钠的质量浓度为16 g/L时,膜层的耐蚀性更优。[结论]添加氟化物和提高磷酸钠浓度改善了TC4钛合金微弧氧化膜层的致密性、成分及物相,进而提高了膜层的耐蚀性。硝酸和氢氟酸介质分别以消耗性腐蚀和渗透性腐蚀为主的方式侵蚀膜层。膜层较薄且厚度一致时,在硝酸中,膜层的致密度对其耐蚀性有关键影响;在氢氟酸中,膜层的耐蚀性主要取决于成分及物相组成。 展开更多
关键词 钛合金 微弧氧化 磷酸钠 氟化物 氢氟酸 硝酸 耐蚀性 微观结构
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等离子喷涂制备石墨烯增强羟基磷灰石复合涂层及其性能研究
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作者 于鹏程 李丽 +3 位作者 刘宪福 麻兵 王天宇 齐柳杰 《电镀与涂饰》 北大核心 2025年第9期94-101,共8页
[目的]采用等离子喷涂工艺制备石墨烯纳米片(GNS)增强的羟基磷灰石(HA)复合涂层。[方法]通过单因素试验研究等离子喷涂工艺参数中的喷涂电流、喷涂距离和送粉速率对GNS/HA复合涂层显微硬度和结合强度的影响。利用扫描电子显微镜、手持... [目的]采用等离子喷涂工艺制备石墨烯纳米片(GNS)增强的羟基磷灰石(HA)复合涂层。[方法]通过单因素试验研究等离子喷涂工艺参数中的喷涂电流、喷涂距离和送粉速率对GNS/HA复合涂层显微硬度和结合强度的影响。利用扫描电子显微镜、手持粗糙度测量仪、万能拉伸试验机、显微硬度计、接触角测量仪和电化学工作站对在优化参数下制备的复合涂层的表面形貌及性能进行表征和测试。[结果]等离子喷涂制备复合涂层的最优工艺参数组合为:喷涂电流750A,喷涂距离120mm,送粉速率6 r/min。与纯HA涂层相比,GNS/HA复合涂层的表面更致密,表面粗糙度降低了27.5%,表面亲水性提升46%,显微硬度增大了16.8%,结合强度增强了18.1%,在模拟体液中的腐蚀电位正移,腐蚀电流密度减小,耐蚀性显著增强。[结论]石墨烯纳米片的引入有效改善了HA等离子喷涂涂层的结构致密性与综合性能,为制备高性能GNS/HA生物功能涂层提供了参考。 展开更多
关键词 石墨烯纳米片 羟基磷灰石涂层 等离子喷涂 表面形貌 显微硬度 结合强度 亲水性 耐蚀性
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TC6钛合金表面hBN/cBN颗粒复合微弧氧化膜的微观结构及性能
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作者 于东岳 庞志伟 +5 位作者 张鲜君 刘静 李乐坤 张立 王帅星 刘小辉 《电镀与涂饰》 北大核心 2025年第6期68-75,共8页
[目的]在电解液中同时添加平均粒径均为3~5μm的hBN(六方氮化硼)和cBN(立方氮化硼)颗粒,通过微弧氧化(MAO)技术在TC6钛合金表面制备复合氧化膜,以提升其耐磨性和耐蚀性。[方法]采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、动电位极化... [目的]在电解液中同时添加平均粒径均为3~5μm的hBN(六方氮化硼)和cBN(立方氮化硼)颗粒,通过微弧氧化(MAO)技术在TC6钛合金表面制备复合氧化膜,以提升其耐磨性和耐蚀性。[方法]采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、动电位极化曲线测试和球-盘磨损试验研究了hBN/cBN颗粒含量比(二者总质量浓度为3 g/L)对MAO膜层组织结构、耐蚀性及耐磨性的影响。[结果]多数hBN和cBN颗粒以熔融态形式存在于复合MAO膜层中,少量以颗粒的形式粘附在表面或填充到微孔中,还有部分分解并生成MoN、MoB等增强相。相比于无颗粒的MAO膜层,hBN/cBN颗粒复合MAO膜层具有更好的致密性和更高的显微硬度,因此具有更佳的耐磨性和耐蚀性。当hBN/cBN含量比为1∶2时复合MAO膜层的显微硬度最高,达1 228 HV。当hBN/cBN含量比为2∶1时所得复合MAO膜层的综合性能最佳,摩擦因数为0.35且波动较小,比磨损率为无颗粒MAO膜层的50%,腐蚀电流密度低1个数量级。[结论]hBN/cBN颗粒复合微弧氧化可显著提升TC6钛合金的耐磨性和耐蚀性,其中较佳的hBN与cBN质量浓度比为2∶1。 展开更多
关键词 钛合金 微弧氧化 氮化硼 耐蚀性 耐磨性
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微弧氧化涂层表面原位生长ZIF-8耐蚀与抗菌的性能研究
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作者 邵子婕 陈飞 《表面技术》 北大核心 2025年第15期165-175,共11页
目的普通微弧氧化涂层存在微孔裂纹等缺陷,难以有效保护镁合金,研究封孔处理对其耐蚀性的影响。方法ZIF-8是一种典型的金属有机框架(MOF)材料,具有优异的化学稳定性和孔隙结构,可以通过增加MAO涂层的厚度来阻碍腐蚀进程,从而提高涂层的... 目的普通微弧氧化涂层存在微孔裂纹等缺陷,难以有效保护镁合金,研究封孔处理对其耐蚀性的影响。方法ZIF-8是一种典型的金属有机框架(MOF)材料,具有优异的化学稳定性和孔隙结构,可以通过增加MAO涂层的厚度来阻碍腐蚀进程,从而提高涂层的耐腐蚀性。通过磁控溅射在MAO涂层上沉积一层ZnO,形成含Zn^(2+)的复合涂层,并通过原位生长法制备ZIF-8膜封闭MAO涂层,得到MAO/ZIF-8复合涂层,研究ZIF-8原位生长过程中配体二甲基咪唑浓度和水浴反应时间对MAO/ZIF-8涂层耐蚀性的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)及X射线光电子能谱(XPS)分别表征涂层的微观形貌和物相组成,通过电化学交流阻抗(EIS)检测涂层的耐蚀性,通过抗菌测试检测复合涂层的抗菌性能。结果在MAO涂层基础上,通过磁控溅射提供Zn源,并引入不同配比的有机配体(2-甲基咪唑),通过调节水浴反应时间,能够改善涂层的孔隙填充程度,形成更加均匀致密的涂层结构,促进ZIF-8层在MAO层上的生长,从而提升复合涂层的耐腐蚀性(阻抗模量提升至10 kΩ·cm^(2))和疏水性(提升至112°),并增强其抗菌性能(抗菌率达到98.52%)。结论复合涂层的耐腐蚀性主要来源于ZIF-8层的物理阻隔作用,同时ZIF-8纳米粒子在腐蚀性介质中的水解反应可填充MAO涂层的微孔,防止腐蚀性电解质的渗入,显著减缓腐蚀进程。此外,抗菌性能源于Zn^(2+)的释放及其引发的氧化应激反应,同时ZIF-8的纳米结构也可以直接破坏细胞,因此MAO与MOF的结合能够有效提升涂层的耐腐蚀性和抗菌性能。 展开更多
关键词 微弧氧化 金属有机框架 磁控溅射 耐蚀性 抗菌性
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超高温硅化物涂层应用进展
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作者 魏涛涛 董琳 +1 位作者 杨冠军 刘梅军 《中国材料进展》 北大核心 2025年第5期464-473,共10页
超高温硅化物涂层由于具有良好的高温抗氧化能力,目前已广泛应用于高温服役构件,如航空器、航天器、火箭、导弹等。但由于服役时间和温度的增长,硅化物涂层抗氧化性能逐渐下降并最终发生失效。概述了硅化物涂层的体系、制备方法、失效... 超高温硅化物涂层由于具有良好的高温抗氧化能力,目前已广泛应用于高温服役构件,如航空器、航天器、火箭、导弹等。但由于服役时间和温度的增长,硅化物涂层抗氧化性能逐渐下降并最终发生失效。概述了硅化物涂层的体系、制备方法、失效机制和改性方法的研究进展。硅化物涂层体系可分为Si-Cr-X基硅化物涂层体系和难熔金属硅化物涂层体系。制备方法多样,常用的为料浆烧结法和包埋渗法。失效机制主要为氧化、热膨胀系数不匹配和热扩散,可以采用多组元成分设计、多层梯度结构设计和多种制备方法组合优化对涂层进行改性。新一代航空器要求其高温部件能在超高温(≥1800℃)下长时间服役,但目前的硅化物涂层难以满足该条件,因此未来发展方向为研制超高温条件下服役的复合硅化物涂层。 展开更多
关键词 硅化物涂层 超高温服役 氧化失效机制 复合涂层 改性
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微弧氧化时间对TC4合金陶瓷层的硬度耐蚀性能的影响
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作者 蔡金竹 丁宁 +5 位作者 刘婷 廖恩恩 王左 赵子莹 刘星辰 翟梓棫 《陶瓷科学与艺术》 2025年第2期62-63,共2页
本研究通过微弧氧化技术在TC4钛合金表面制备了以HA和TiO_(2)主要成分的多孔陶瓷涂层,并深入探讨了时间对涂层相组成、显微硬度及耐腐蚀性能的影响。采用XRD以及电化学工作站等表征手段对陶瓷层的结构与性能进行分析。结果表明,随着氧... 本研究通过微弧氧化技术在TC4钛合金表面制备了以HA和TiO_(2)主要成分的多孔陶瓷涂层,并深入探讨了时间对涂层相组成、显微硬度及耐腐蚀性能的影响。采用XRD以及电化学工作站等表征手段对陶瓷层的结构与性能进行分析。结果表明,随着氧化时间的延长,显微硬度以及耐腐蚀性能表现出整体上升的趋势。氧化至10分钟时,涂层中HA的含量达到峰值,孔隙率降至最低,腐蚀电流密度降低至0.014A/cm^(2),展现出最佳的耐腐蚀性能与综合力学特性。此外,接触角测试结果表明,涂层在各氧化时间下均表现为超亲水性,展现出良好的润湿性。 展开更多
关键词 TC4钛合金 微弧氧化处理 涂层
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