陶瓷涂层首个国际标准填补技术空白

NE W B UI LD I N G MA TE R I A LS

图5

试件裂缝自俞效果

表9为多羟基盐用量对自愈时间的影响。

表9多羟基盐用量对自愈时间的影响

由表9可见，多羟基盐添加量由1%增至3%时，自愈时

间下降很快；添加量超过3%后，自愈时间变化小，说明3%添加量时，多羟基盐在裂纹处产生的粘性足以将黏土、水泥浆等束缚住，更多添加量则帮助甚微。

3防水卷材的综合性能

按GB 18242—2008和GB/T 23445—2009相关测试方法，对PY 胎3mm 厚自愈型非自粘弹性体改性沥青防水卷材的主要性能作了测试，结果见表10。

表10

自愈型非自粘弹性体改性沥青防水卷材主要性能

4结语

（1）以石油沥青、SBS 弹性体、多羟基盐、活性剂及特种填料等多种成分在200~220?搅拌混熔制成卷材涂盖料，通过聚酯胎浸涂，成功制备了自愈型非自粘弹性体改性沥青防水

卷材。

（2）重点考察了各成分对卷材自愈性能的影响。结果表明，沥青用量为40%~50%，且m （10#沥青）:m （90#沥青）=（4:6）~（6:4）较合适；SBS 弹性体的加入有利于缩小裂纹，但不能愈合裂纹；特种填料添加量不能超过10%，否则卷材吸水质量超过1.0%（PE 面）；多羟基盐可在裂纹处产生粘附性，矿物质被粘附有利于堵塞裂纹。（3）性能测试结果表明，自愈型非自粘弹性体改性沥青防水卷材除具有普通SBS 改性沥青防水卷材性能外，还具有自愈性特点，即卷材细小裂纹在水的作用下一定时间内能自行愈合，卷材再次具有防水抗渗功能。

参考文献：

[1]刘尚乐.聚合物沥青及其建筑防水涂料[M].北京：中国建筑工业出版社，2003.

[2]刘婧.SBS 改性沥青防水卷材的性能与应用[J].合成材料老化与应用，2010，39（4）：29-32.

[3]

柴志杰.聚合物改性沥青防水卷材的研究[D].北京：北京化工大学，2004.

[4]JG/T 193—2006，钠基膨润土防水毯[S].

[5]GB/T 18173.3—2002，高分子防水材料第3部分：遇水膨胀橡胶[S].

A

多羟基盐用量/%12345自愈时间/h

28

18

12

10

9

项

目

标准要求

[PY （I 型）]测试结果参照标准可溶物含量（3mm 厚）/（g/m 2）

?21002276GB 18242

—2008

最大拉力/（N/50mm ）?500618最大拉力时延伸率/%

?3033.6耐热性无流淌、滴落通过低温柔性（-20?）无裂缝通过浸水后质量增加（PE 面）/%?1.00.92不透水性（30min ）/MPa

0.3

通过自愈时间/h

14.2

GB/T 23445

—2009

赵长才，等：自愈型非自粘弹性体改性沥青防水卷材的研制

陶瓷涂层首个国际标准填补技术空白

日前，由中国建材总院所属国检集团牵头起草的国际标准ISO 20343：2017《精细陶瓷（高性能陶瓷，高技术陶瓷）-陶瓷厚涂层的高温弹性模量测试方法》在ISO 总部正式出版。该标准建立了陶瓷厚涂层的高温弹性模量测试方法，其成功发布填补了国内外陶瓷涂层的技术空白，对于保障整个结构的安全性和可靠性，优化生产工艺，尤其对军工产品和国防建设有重要的意义。

该标准由中国建材总院首席科学家包亦望带领团队

独立完成，

于2014年3月在ISO/TC 206正式立项，分别经过了NP 、WD 、CD 、DIS 、FDIS 等多个阶段，其间国检集团建立了理论模型，经过了多次国际会议讨论，收到了大量来自国际行业专家及竞争对手的意见，对各种意见进行了细致的汇总、分析和计算，对各种测试因素的影响进行了大量实验验证，最终获得了国际专家的一致认可。2013年，ISO 组织向全世界征求陶瓷涂层测试技术

时，国检集团通过中国国标委将相对法提交到ISO/TC206与他国提案竞争，经过激烈的竞争和讨论后，由于中国提案的原创性和普适性，ISO 顾问委员会最终通过

了该提案。

（徐）

85··

万方数据

纳米陶瓷涂层的典型应用领域

纳米陶瓷涂层的一些典型应用领域: 飞机发动机、燃气轮机零部件： 热障涂层（TBC）被广泛地应用在飞机发动机、涡轮机和汽轮机叶片上，保护高温合金基体免受高温氧化、腐蚀，起到隔热、提高发动机进口温度和发动机推重比作用的一种陶瓷涂层材料。8YSZ材料被用做热障涂层材料在军用发动机已应用几十年了，它的缺点是不能突破1200o C的使用温度，但现在军用发动机的使用温度已经超过1200o C，因此急需材料方面的突破。另外，地面燃气轮机的热障涂层材料基本受制于国外，也亟待国产化。国内外研究指出含锆酸盐的双陶瓷热障涂层被认为是未来发展长期使用温度高于1200o C的最有前景的涂层结构之一。用纳米结构锆酸盐粉体喂料制备的纳米结构双陶瓷型n-LZ/8YSZ热障涂层的隔热效果明显好于其它现有涂层，与相同厚度的传统微米结构单陶瓷型8YSZ 热障涂层相比，隔热效果提高了70%。而且，纳米结构的双陶瓷型涂层具有比其它两种涂层层更好的热震性能。 军舰船舶零部件： 纳米结构的热喷涂陶瓷涂层早已广泛应用于美国海军装备(包括军舰、潜艇、扫雷艇和航空母舰)上的数百种零部件。纳米结构陶瓷涂层的强度、韧性、耐磨性、耐蚀性、热震抗力等均比目前国内外商用陶瓷涂层材料中质量好、销量大的美科130涂层的性能显著提高。有着高出1倍的韧性，高出4-8倍的耐磨性，高出1-2倍的结合强度和抗热震性能和高出约10倍的疲劳性能。表1给出了纳米结构的热喷涂陶瓷涂层在美国海军舰船上的一些典型应用。 表1 一些美国海军舰船上应用的热喷涂纳米Al2O3/TiO2陶瓷涂层 零部件船上系统基体材料使用环境 水泵轴储水槽NiCu合金盐水 阀杆主柱塞阀不锈钢蒸汽 轴主加速器碳钢盐水 涡轮转子辅助蒸汽碳钢油 端轴主推进发动机青铜盐水 阀杆主馈泵控制不锈钢蒸汽 膨胀接头弹射蒸汽装置CuNi合金蒸汽 支杆潜艇舱门不锈钢盐水 流量泵燃料油碳钢燃料油 柴油机、工程机械零部件: 高性能纳米结构陶瓷涂层可以大幅度提高材料或零部件的硬度、韧性、耐磨性、抗腐蚀性和耐高温性能，因此可广泛应用于柴油发动机、工程机械等领域。如缸体、泵轴、机轴、曲轴、凸轮轴、轴瓦、连杆瓦、柱塞、阀杆、阀座、液压支杆、缸盖、活塞销、活塞和活塞环等零部件。如：纳米陶瓷涂层来大幅度提高曲轴的抗疲劳强度、硬度和耐磨性；纳米陶瓷涂层用于活塞无疑会是最具有高性价比的工艺技术；纳米陶瓷涂层将给与主轴瓦及连杆瓦以更高的强度、硬度和韧性，显著提高其耐磨性能，极大地减小曲轴的磨损、有效地防止烧瓦、抱瓦及烧

热喷涂高性能陶瓷复合涂层的研究进展

文章编号:100025889(2004)0620005204 热喷涂高性能陶瓷复合涂层的研究进展 徐海燕1,周惠娣1,陈建敏1,冯治中1,张翠芳2 (1.中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室,甘肃兰州　730000;2.南京工程学校,江苏南京　211135) 摘要:论述了陶瓷复合涂层的种类、制备方法及应用.采用表面涂层热喷涂技术,能在金属基体上制备金属基陶瓷复合涂层、陶瓷与陶瓷复合涂层、梯度功能陶瓷复合涂层和纳米陶瓷复合涂层,这样就把陶瓷材料的特点与金属材料的特点有机结合在一起,赋予材料新的功能.这些复合材料已广泛应用于航天、航空、医学、生物和电子等领域. 关键词:复合涂层;热喷涂;纳米涂层;梯度功能涂层 中图分类号:TB332;TG174.453 文献标识码:A Investigative progression of thermo2sprayed high2performance ceramic composite coatings XU Hai2yan1,ZHOU Hui2di1,CHEN Jian2min1,FEN G Zhi2zhong1,ZHAN G Cui2fang2 (1.State K ey Laboratory of Solid Lubrication,Lanzhou Institute of Chemical Physics,Chinese Academy of Science,Lanzhou　730000,China;2. Nanjing Engineering School,Nanjing　211135,China) Abstract:The category,preparation,and application of composite ceramic coating were introduction in this ar2 ticle.The composite ceramic coating such as metal2based ceramic composite coating,ceramic2ceramic composite coating,graded functional ceramic composite coating and nanometer ceramic composite coating,were prepared by surface2coated technology2thermal spraying.Those ceramic composite coating had many good properties applied in many fields such as spaceflight,aviation,medicine,biology and electron. K ey w ords:thermal spray;composite coating;nano2coating;functionally graded coatings 陶瓷是金属元素和非金属元素组成的晶体或非晶体化合物,它与金属材料、高分子聚合物材料构成了固态工程材料的三大支柱.陶瓷材料是离子键和共价键极强的材料,与金属和高分子材料相比,其具有熔点高,抗腐蚀和抗氧化性强,耐热性好,弹性模量,硬度和高温强度高的特点.由于陶瓷材料的抗冲击性能差、塑性变形能力低、脆性大,因此成形加工和安装困难,易发生破裂,这成为陶瓷材料应用的致命弱点.然而,应用新型陶瓷复合粉末,采用表面涂层技术,在金属基体上制备陶瓷涂层,能把陶瓷材料的特点与金属材料的特点有机地结合起来,获得复合材料结构及制品,正成为当代复合材料及制品高科技领域的重要分支[1].1958年,世界上第一台等离子喷涂设备在美国问世,为喷涂高熔点陶瓷涂层 收稿日期:2004201218 基金项目:国家自然科学基金(59925513),国家杰出青年科学基金(59925513),中科院“百人计划”资助(科发人教 字[1999]0381号) 作者简介:徐海燕(19752),女,甘肃景泰人,硕士生.提供了理想的高温热源,迅速在航空发动机、火箭等尖端科技领域得到了成功的应用.自20世纪80年代以来,它又迅速向传统民用工业部门扩展,其应用遍及能源、交通、冶金、轻纺、石化等领域,成效非常显著.据报道,美国在20世纪90年代以来,陶瓷涂层的应用年增长率在12%以上.这表明在先进发达国家,陶瓷涂层高科技技术已成为一个新兴产业.由各种材料复合获得的陶瓷复合涂层种类主要有金属基陶瓷复合涂层、陶瓷与陶瓷复合涂层、多层复合涂层、梯度功能陶瓷复合涂层和纳米陶瓷复合涂层等[2].这些复合材料不仅具有单一材料所具有的性能,还由于复合材料的不同而获得了许多特殊性能或具有多功能性的涂层,已广泛应用于航天、航空、医学、生物、电子等领域[3]. 1　复合陶瓷涂层的制备 复合陶瓷涂层具有许多其它材料所不具有的优良性能,所以科学家研究开发了许多陶瓷涂层的制 第30卷第6期2004年12月 兰　州　理　工　大　学　学　报 Journal of Lanzhou University of Technology Vol.30No.6 Dec.2004

不锈钢表面金属陶瓷涂层技术

摘要 近年来，随着现代化工业的不断进步与发展，人们对于材料的性能要求越来越高，其中较为重要的一点便是材料的耐磨性。众所周知，磨损现象不论在科研实践还是日常生活中都是很常见的，并且若不及时更换调整便极有可能造成严重的安全事故。因此，如何提高易磨损材料的耐磨性能便显得尤为重要。 锌锅沉没辊是热浸镀锌设备中一种重要零件，我国锌锅沉没辊的辊轴与辊套需要从国外进口，不仅价格昂贵而且磨损严重，平均一周就需要更换一次设备，导致轧制的成本很高。所以锌锅沉没辊辊轴与辊套的耐磨性是一个越来越受到重视的问题。本设计旨在制备316L不锈钢表面的耐磨陶瓷涂层来缓解锌锅沉没辊的辊轴与辊套过于严重的磨损，以此延长锌锅沉没辊的辊轴与辊套的寿命，提高生产效率。 我们通常用表面合金化、表面形变强化、表面涂层强化等方法来提高材料耐磨性。本设计借助钎涂原理，分别以氧化铝和碳化钨作为陶瓷增强相材料，Ni82CrSiB合金为钎料，利用真空钎涂的方法制作出较为耐磨的陶瓷涂层，从而达到提高不锈钢表面耐磨性的要求。试验结果表明：氧化铝与钎料的润湿效果不够理想，在涂层中没能发现氧化铝相，即以氧化铝作为陶瓷增强相材料无法达到预期目标；而碳化钨颗粒在涂层中分布较均匀，涂层表面光滑，有金属光泽，并且与不锈钢表面冶金结合良好，硬度达到了不锈钢基体的6倍以上，有望大幅提高材料的耐磨性能。 关键词：金属陶瓷涂层；钎涂技术；硬度

Brazing Process of Metal-ceramic Coating on Stainless Steel Abstract In recent years, with the continuous progress and modernization of industrial development, people are increasingly demanding high-performance materials, one of the important points is the wear resistance. As we all know, the wear phenomena both in research and practice is still very common in daily life, and if not timely replacement of adjustments it is very likely result in serious accidents. Therefore, how to improve the wear resistance of the material is particularly important. The zinc pot sink roll is one of the important parts of hot dip galvanizing equipments. The bush of zinc pot sink rolls needs to be imported from abroad, and it is not only expensive but also badly worn., it needs to be replaced once per week, and that would lead to the high cost of rolling. Therefore, the wear resistance of the zinc pot sink roller bearing is a question with more and more attention. This design is in order to prepare the surface of 316L stainless steel wear-resistant ceramic coating to solve the zinc pot sink roll shaft and insert wear too serious problem to extend the life of the equipment and The main methods of improving the wear resistance for material are surface strain hardening, surface alloying, surface coating strengthened and so on. In this design, we use the braze coating principle, and make the Al2O3 and WC as ceramic reinforcement materials, Ni82CrSiB as the brazing. The method of using the vacuum braze coating to produce more wear-resistant ceramic coating, so as to improve wear resistance of the stainless steel surface requirements. The results showed that: The wetting effect of Al2O3 and brazing filler is not satisfactory, and we could not find alumina phase in the coating, that is to say, Al2O3 as the ceramic reinforcement materials can not achieve the desired goal. However, WC particles in the coating are distributed more evenly. The coating surface is smooth, with a metallic luster, and it is a good metallurgical bond with the stainless steel surface. Its hardness is more than 6 times the stainless steel substrate, and it can be required to improve the wear resistance. Key Words：metal-ceramic coating; braze coating process; hardness

陶瓷涂层

陶瓷涂层 一、金属基陶瓷涂层简介 金属基陶瓷涂层是指涂在金属表面上的耐热无机保护层或表面膜的总称。他能改变金属底材料外表面的形貌、结构及化学组成，并赋予底材料新的性能。涂层的种类很多；按其组成可分为硅酸盐系涂层、氧化物涂层、非氧化物涂层及复合陶瓷涂层等，按工艺方法可分为熔烧涂层、喷涂涂层、气相沉积及扩散涂层、低温烘烤涂层、电化学工艺涂层、溶胶-凝胶涂层及原位原位反应涂层等；按其性能与用途可分为温控涂层（包括温控、隔热、红外辐射涂层等）、耐热涂层（包括抗高温氧化、抗腐蚀、热处理保护涂层等）、摩擦涂层（包括减磨、耐磨润滑涂层）、电性能涂层（包括导电、绝缘涂层等）、特种性能涂层（包括电磁波吸收、防原子辐射涂层等）及工艺性能涂层等。 二、金属基陶瓷涂层制备技术 1．喷涂法（等离子喷涂法） 2．化学气相沉积法（CVD）：在相当高的温度下，混合气体与基体的表面相互作用，使混合气体的某些成分分解，并在基体表面形成一种金属或化合物的固态薄膜镀层。 3．物理气相沉积法（PVD）：离子镀法、溅射法、蒸镀法、离子注入等，离子化使镀层更致密。目前CVD和PVD的界限已不明显，两者相互渗透，CVD技术引入等离子活化等物理过程，出现了PACVD技术，PVD技术也引入反应气体产生化学过程。 4．复合镀层 5．溶胶-凝胶法 6．原位反应法 三、应用 航天航空工业：航天飞机机身外皮发动机涡轮叶片燃烧室内壁齿轮箱传送装置 电力电子工业：增加介电常数 汽车工业：为了减轻重量而开发新一代汽车发动机，欧洲、日本的汽车制造厂已经采用了合金上电解沉积Ni-SiC复合镀层，这种镀层还能大大提高耐膜性能、润滑性能和耐高温氧化性能。将氧化锆陶瓷粉末喷涂在内燃机的燃烧室内壁，可提高内燃机的工作温度、节省燃料和简化结构。 切削刀具上的应用：硬度高、耐热粘结性强、化学稳定性高、切削韧性好、切削性能优良等特点。单双三层刀具，陶瓷镀层刀具寿命是原来的1-2倍，多镀层刀具是陶瓷镀层刀具寿命的0.5-1倍， 冶金和机械工业：金属的冶炼热加工和热处理都要在高温下进行，防止金属的高温氧化、渗氮、渗氧，往往在金属表面涂热处理保护涂层。 生物医学的应用：改善人体与金属的生物相容性。 石油化工：防腐 陶瓷、玻璃生产：增加强度和寿命 食品包装：耐热、高阻隔、透明度

特种陶瓷涂层的制备

特种陶瓷及涂层制备与加工中的新原理与新工艺 摘要：特种陶瓷及其涂层以其良好的抗腐蚀和抗摩擦性能，受到人们的广泛关注。尤其是陶瓷涂层的应用，大大提高了材料的抗腐蚀抗磨损能力。近些年来，陶瓷涂层的制备加工新技术和新工艺层出不穷，本文将就介绍陶瓷涂层的制备方法，制备工艺及其原理予以简要介绍。关键词：陶瓷涂层；原理；工艺 众所周知，陶瓷材料具有良好的耐腐蚀和耐磨损性能，可以较好的弥补金属材料在这一方面的缺点，但是陶瓷材料具有本征的脆性，韧性较差。金属表面喷涂陶瓷涂层可以很好的解决这一问题，充分利用了陶瓷的抗腐蚀和抗磨损能力和金属的良好韧性。 一、热喷涂技术 热喷涂技术是在1908年由瑞士的肖普（schoop）博士发明（首创）并用雾化装置进行喷涂试验的。在1913年制作出世界首台丝材喷枪，并在其后逐渐完善和得到应用。1920年，日本人去瑞士考察后，发明了以交流电为热源的电弧热喷涂装置，但因交流电不稳定，效率低，涂层质量差等原因，这种交流电弧热喷涂技术及装置未能得到实际的推广和应用。后来德国改用直流电源后，电弧喷涂才有了真正的实用价值。1938年，美国研制成功了电弧丝材喷枪，其后又研制出粉末氧－乙炔火焰喷枪。1953年，当时的西德研制出自熔性合金粉，这是喷涂材料发展的一次重大突破（是粉末喷涂材料从单一金属向合金材料发展，从低熔点材料向高熔点材料发展，从低耐磨性向高耐磨性发展的里程碑）。上世纪50年代后期，美国又相继研制出爆炸喷涂和等离子喷涂，满足了当时航空、导弹等尖端技术对涂层性能的需要。上世纪60～70年代，是喷涂材料发展十分活跃的时期，美国、加拿大、瑞士、西德、比利时等国分别研制生产出系列的复合粉、多种自熔合金粉、陶瓷粉、金属陶瓷粉和自粘结复合粉等，这其中包括以Ni-AL为基础的放热型复合粉，这些材料的出现以及材料生产技术的不断完善，使得喷涂材料更加齐备和商品化，满足了当时，直到今天人们在这方面的需求。我国的热喷涂技术及工程应用早在上世纪50年代初就开始了丝的电弧热喷涂（据资料报道，就在江浙一带的高压输电钢结构塔上喷涂Zn涂层防腐，至今仍在起着防腐蚀的作用）。60年代在某些军工部门，主要是航空部门开始研究等离子；70年代由于一些大国对我国的限制，为了满足国防的特殊需求，我国的

表面改性技术在陶瓷材料中的应用

表面改性技术在陶瓷材料中的应用 引言: 材料表面处理是材料表面改性和新材料制备的重要手段,材料表面改性是目前材料科学最活跃的领域之一。传统的表面改性技术,方法有渗氮、阳极氧化、化学气相沉积、物理气相沉积、离子束溅射沉积等。随着人们对材料表面重要性认识的提高,在传统的表面改性技术和方法的基础上,研究了许多用于改善材料表面性能的技术,主要包括两个方面:利用激光束或离子束的高能量在短时间内加热和熔化表面区域,从而形成一些异常的亚稳表面;离子注入或离子束混合技术把原子直接引进表面层中。陶瓷材料多具有离子键和共价键结构,键能高,原子间结合力强,表面自由能低,原子间距小,堆积致密,无自由电子运动。这些特性赋予了陶瓷材料高熔点、高硬度、高刚度、高化学稳定性、高绝缘绝热性能、热导率低、热膨胀系数小、摩擦系数小、无延展性等鲜明的特性。但陶瓷材料同样具有一些致命的弱点,如:塑性变形差,抗热震和抗疲劳性能差,对应力集中和裂纹敏感、质脆以及在高温环境中其强度、抗氧化性能等明显降低等。 正文: 一、陶瓷材料表面改性技术的应用 1.不同添加剂对陶瓷材料性能的影响。 由于陶瓷材料的耐高温特性经常被应用到高温环境中,特别是高温结构 陶瓷,其高温抗氧化性受到人们的关注。Si 3N 4 是一种强共价结合陶瓷,具有高 硬度、高强度、耐磨和耐腐蚀性好的性能。但是没有添加剂的Si 3N 4 几乎不 能烧结,陶瓷材料的高温强度强烈地受材料组成和显微结构的影响,而材料的显微结构特别是晶界相组成是受添加剂影响的,晶界相的组成对高温力学性能的影响极其敏感。对致密氮化硅而言,坯体中的物质传递对材料的氧化起着决定性作用,一般认为,在测试条件下,具有抛物线规律的氮化硅材料,其决定氧化的主要因素取决于晶界的添加剂离子和杂质离子的扩散速率,不同的添加剂对氮化硅陶瓷的氧化行为影响有所不同[1,2,3]。 2．离子注入技术。 离子注入就是用离子化粒子,经过加速和分离的高能量离子束作用于材料表面,使之产生一定厚度的注入层而改变其表面特性。可根据需要选择要注入的元素,并根据工艺条件控制注入元素的浓度分布和注入深度,形成所需要的过饱和固溶体、亚稳相和各种平衡相,以及一般冶金方法无法得到的合金相或金属间化合物,可直接获得马氏体硬化表面,得到所需要的表面结构和性能由于形成的改性表面不受热力学条件的限制(相平衡、固溶度),所以具有独特的优点。离子注入表面处理技术有:金属蒸汽真空弧离子源离子注入,等离子源注入等。在相同的条件下,重离子比轻离子有更强烈的辐射硬化,因此其对抗弯强度的增加更显著;由于单晶的表面缺陷少所以增加效果 更好]7,6[。

陶瓷涂层技术知识

陶瓷涂层技术知识 一、金属基陶瓷涂层简介 金属基陶瓷涂层是指涂在金属表面上的耐热无机保护层或表面膜的总称。他能改变金属底材料外表面的形貌、结构及化学组成，并赋予底材料新的性能。涂层的种类很多；按其组成可分为硅酸盐系涂层、氧化物涂层、非氧化物涂层及复合陶瓷涂层等，按工艺方法可分为熔烧涂层、喷涂涂层、气相沉积及扩散涂层、低温烘烤涂层、电化学工艺涂层、溶胶-凝胶涂层及原位原位反应涂层等；按其性能与用途可分为温控涂层（包括温控、隔热、红外辐射涂层等）、耐热涂层（包括抗高温氧化、抗腐蚀、热处理保护涂层等）、摩擦涂层（包括减磨、耐磨润滑涂层）、电性能涂层（包括导电、绝缘涂层等）、特种性能涂层（包括电磁波吸收、防原子辐射涂层等）及工艺性能涂层等。 二、金属基陶瓷涂层制备技术 1．喷涂法（等离子喷涂法） 2．化学气相沉积法（CVD）：在相当高的温度下，混合气体与基体的表面相互作用，使混合气体的某些成分分解，并在基体表面形成一种金属或化合物的固态薄膜镀层。 3．物理气相沉积法（PVD）：离子镀法、溅射法、蒸镀法、离子注入等，离子化使镀层更致密。目前CVD和PVD的界限已不明显，两者相互渗透，CVD技术引入等离子活化等物理过程，出现了PACVD技术，PVD技术也引入反应气体产生化学过程。 4．复合镀层 5．溶胶-凝胶法 6．原位反应法 三、应用 航天航空工业：航天飞机机身外皮发动机涡轮叶片燃烧室内壁齿轮箱传送装置 电力电子工业：增加介电常数 汽车工业：为了减轻重量而开发新一代汽车发动机，欧洲、日本的汽车制造厂已经采用了合金上电解沉积Ni-SiC复合镀层，这种镀层还能大大提高耐膜性能、润滑性能和耐高温氧化性能。将氧化锆陶瓷粉末喷涂在内燃机的燃烧室内壁，可提高内燃机的工作温度、节省燃料和简化结构。 切削刀具上的应用：硬度高、耐热粘结性强、化学稳定性高、切削韧性好、切削性能优良等特点。单双三层刀具，陶瓷镀层刀具寿命是原来的1-2倍，多镀层刀具是陶瓷镀层刀具寿命的0.5-1倍， 冶金和机械工业：金属的冶炼热加工和热处理都要在高温下进行，防止金属的高温氧化、渗氮、渗氧，往往在金属表面涂热处理保护涂层。 生物医学的应用：改善人体与金属的生物相容性。 石油化工：防腐 陶瓷、玻璃生产：增加强度和寿命 食品包装：耐热、高阻隔、透明度 四、发展方向 1．发展新涂层：研究解决陶瓷涂层与金属基体的热膨胀系数匹配问题，从而提高涂层与金属的结合力。 2．发展新工艺：简便、成本低、生产效率高以及产生无缺陷涂层的工艺 3．无损探伤方法，韧性、粘结强度等。 五、金属陶瓷镀膜技术在车用内燃机上的应用 为降低内燃机活塞环与气缸套表面的摩擦因数，提高发动机的机械效率，进而提高内燃机的性能，在内燃机活塞环上应用了金属陶瓷镀膜技术。采用此项技术后，发动机成本仅增加3%-5%，而整机动力性和经济性得到了明显改善，实用价值很高。

陶瓷基复合材料综述

浅论陶瓷复合材料的研究现状及应用前景 董超2009107219金属材料工程 摘要 本文主要对陶瓷复合材料的研究现状及应用前景进行了研究，并对当今陶瓷复合材料发展面临的问题进行了概括，希望对陶瓷复合材料的进一步发展起到一定的作用。 本文首先对Al2O3陶瓷复合材料和玻璃陶瓷复合材料的研究进展及发展前景进行了详细的研究。然后对整个陶瓷复合材料的发展趋势及存在的问题进行了分析，得出了在新的时期陶瓷复合材料主要向功能、多功能、机敏、智能复合材料、纳米复合材料、仿生复合材料方向发展；目前复合材料面临的主要问题是基础理论研究问题和新的设计和制备方法问题。 关键词：Al2O3陶瓷复合材料玻璃陶瓷复合材料研究现状应用前景 1. 前言 以粉体为原料，通过成型和烧结等所制得的无机非金属材料制品统称为陶瓷。陶瓷的种类繁多，根据陶瓷的化学组成、性能特点、用途等不同，可将陶瓷分为普通陶瓷和特殊陶瓷两大类。而在许多重要的应用及研究领域，特殊陶瓷是主要研究对象。 陶瓷复合材料是特殊陶瓷的一种。在高技术领域内，对结构材料要求具有轻质高强、耐高温、抗氧化、耐腐蚀和高韧性的特点。陶瓷具有优良的综合机械性能，耐磨性好、硬度高、以及耐热性和耐腐蚀性好等特点。但是它的最大缺点是脆性大。近年来，通过往陶瓷中加入或生成颗粒、晶须、纤维等增强材料，使陶瓷的韧性大大地改善，而且强度及模量也有一定提高。因此引起各国科学家的重视。本文主要介绍了各种陶瓷复合材料的研究现状及其应用前景，并对陶瓷复合材料近年来的发展进行综述。 2.研究现状 随着现代科学技术快速发展，新型陶瓷材料的开发与生产发展异常迅速，新理论、新工艺、新技术和新装备不断出现，形成了新兴的先进无机材料领域和新兴产业。科学技术的发展对材料的要求日益苛刻，先进复合材料已成为现代科学技术发展的关键，它的发展水平是衡量一个国家科学技术水平的一个重要指标，因此世界各国都高度重视其研究和发展。 复合材料的可设计性大，能满足某些对材料的特殊要求，特别是在航空航天技术领域的应用得到迅速发展。陶瓷复合材料的研究，根本目的在于提高陶瓷材料的韧性，提高其可靠性，发挥陶瓷材料的优势，扩大应用领域。本文就几类典型的陶瓷复合材料介绍其研究现状。 2.1Al2O3陶瓷复合材料的研究进展及发展前景 Al2O3陶瓷作为常见陶瓷材料，既具有普通陶瓷耐高温、耐磨损、耐腐蚀、

陶瓷基复合材料论文 (1)

陶瓷基复合材料在航天领域的应用 概念：陶瓷基复合材料是以陶瓷为基体与各种纤维复合的一类复合材料。陶瓷基体可为氮化硅、碳化硅等高温结构陶瓷。这些先进陶瓷具有耐高温、高强度和刚度、相对重量较轻、抗腐蚀等优异性能，而其致命的弱点是具有脆性，处于应力状态时，会产生裂纹，甚至断裂导致材料失效。而采用高强度、高弹性的纤维与基体复合，则是提高陶瓷韧性和可靠性的一个有效的方法。纤维能阻止裂纹的扩展，从而得到有优良韧性的纤维增强陶瓷基复合材料。陶瓷基复合材料具有优异的耐高温性能，主要用作高温及耐磨制品。其最高使用温度主要取决于基体特征。 一、陶瓷基复合材料增强体 用于复合材料的增强体品种很多，根据复合材料的性能要求，主要分为以下几种 纤维类增强体 纤维类增强体有连续长纤维和短纤维。连续长纤维的连续长度均超过数百。纤维性能有方向性，一般沿轴向均有很高的强度和弹性模量。 颗粒类增强体 颗粒类增强体主要是一些具有高强度、高模量。耐热、耐磨。耐高温的陶瓷等无机非金属颗粒，主要有碳化硅、氧化铝、碳化钛、石墨。细金刚石、高岭土、滑石、碳酸钙等。主要还有一些金属和聚合物颗粒类增强体，后者主要有热塑性树脂粉末 晶须类增强体

晶须是在人工条件下制造出的细小单晶，一般呈棒状，其直径为~1微米，长度为几十微米，由于其具有细小组织结构，缺陷少，具有很高的强度和模量。 金属丝 用于复合材料的高强福、高模量金属丝增强物主要有铍丝、钢丝、不锈钢丝和钨丝等，金属丝一般用于金属基复合材料和水泥基复合材料的增强，但前者比较多见。 片状物增强体 用于复合材料的片状增强物主要是陶瓷薄片。将陶瓷薄片叠压起来形成的陶瓷复合材料具有很高的韧性。 二、陶瓷基的界面及强韧化理论 陶瓷基复合材料(CMC)具有高强度、高硬度、高弹性模量、热化学稳定性等优异性能，被认为是推重比10以上航空发动机的理想耐高温结构材料。界面作为陶瓷基复合材料重要的组成相，其细观结构、力学性能和失效规律直接影响到复合材料的整体力学性能，因此研究界面特性对陶瓷基复合材料力学性能 的影响具有重要的意义。 界面的粘结形式 （1）机械结合（2）化学结合 陶瓷基复合材料往往在高温下制备，由于增强体与基体的原子扩散，在界面上更易形成固溶体和化合物。此时其界面是具有一定厚度的反应区，它与基体和增强体都能较好的

SiC晶金属陶瓷复合涂层制备技术的研究

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/f8124788.html, SiC晶金属陶瓷复合涂层制备技术的研究 作者：于美玲赵林 来源：《城市建设理论研究》2013年第10期 【摘要】随着科学技术与制造技术日新月异的发展,氧化铝陶瓷在现代工业中得到了深入 的发展和广泛的应用。本文介绍了SiC晶金属陶瓷在各个研究领域的应用及其制备工艺,以SiC 晶金属陶瓷性能为基础,综述了它在所应用领域的发展状况。采用泥浆预涂层反应法在C/SiC 复合材料表面制备Si/SiC涂层。通过理论计算和实验确定了制备致密不开裂涂层的泥浆配比；研究了埋粉烧结和气相硅真空反应烧结2种不同烧结气氛对Si/SiC涂层微观形貌和成分的影响；分析了不同涂层的工艺过程、工艺特点、性能以及优缺点，提出了高温反应合成涂层技术存在的问题，展望了研究发展方向。 【关键词】SiC涂层，金属陶瓷，复合涂层 中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号： 一.前言 高新技术和工业现代化的持续高速发展使得各种机械零件的工作条件日益苛刻。由于零部件的破坏往往从表面开始,表面的局部破坏又会导致零件的整体失效,因此, C/C和SiC复合材料具有诸多优异的高温性能,如高温稳定性、较高温度下低的线膨胀系数、强度随温度升高而增加、摩擦系数稳定等,在航天、化工、冶金、交通和机械工业等领域备受青睐采用包埋法在C/C 复合材料表面制备了SiC高温防氧化涂层。涂层主要由β-SiC和少量的游离Si组成,涂层表面有裂纹存在,涂层与C/C和SiC复合材料基体结合良好,呈现犬牙状结合, 在SiC晶金属陶瓷复合涂层制备技术方面得到了完美体现。 二.SiC晶金属陶瓷复合涂层 采用料浆法在C/C复合材料siC内涂层表面制备出分别适用于900℃、1300℃和1500℃长 期防氧化的陶瓷外涂层。当siC内层为采用两步包埋法制备的致密涂层时，适用于900℃的 siC/陶瓷涂层具有较好的防氧化性能，涂层试件在900℃静态空气中氧化100小时后失重率仅为0.14%， 涂层在试件在氧化过程中表现为微量失重的主要原因是陶瓷涂层在氧化温度下的缓慢挥发。陶瓷的涂层适用1400℃左右的防氧化陶瓷密封层结构为MOSIZ相分散于硼硅酸盐玻璃相之中。而且该涂层具有非常好的的抗氧化性能和抗热震性能的特点，在1400℃左右的静态空气中氧化中放置160小时和经19次1400℃。室温急冷急热循环后，涂层试样的氧化失重率可能达到仅仅的2.16%。

送粉激光熔覆陶瓷掺杂复合涂层技术及涂层成形机理研究

送粉激光熔覆陶瓷掺杂复合涂层技术及涂层成 形机理研究 Coca-cola standardization office【ZZ5AB-ZZSYT-ZZ2C-ZZ682T-ZZT18】

送粉激光熔覆陶瓷掺杂复合涂层技术及涂层成形机理研究 博士研究生张三川 摘要 激光熔覆是现代表面技术体系中的极具发展前途和颇具特色的新技术之一，在“21世纪的再制造工程”和“先进制造技术”中有着广阔的应用前景。首先作者综合评述了激光熔覆技术研究现状与发展趋势，对激光熔覆技术当前急需与未来发展等方面，提出了如下预测型结论： 1）激光熔覆过程数值模拟以及激光熔覆过程的超常物理场问题的研究，包括三维温度场模拟的进一步发展、激光熔覆组织的预测与控制模型、熔覆层的力学特性研究等，以进一步揭示激光与物质相互作用机理。 2）开展熔覆材料设计理论研究工作。研究激光熔覆合金设计的相关理论、建立设计模型与设计检验准则模型，为激光熔覆提供能适应快速凝固与摩擦学系统需求的熔覆合金材料体系，并促进具有良好适应性功能的激光熔覆技术的发展。 3）激光熔覆作为表面工程中的一种新型高技术，在“21世纪的再制造工程”发展中，开展激光熔覆再制造的相关技术与理论的研究将成为新的时代要求，并使该项技术由表面改性技术进一步发展成为集表面改性、维修、再制造于一体的具有绿色特征的表面技术。4）材料零件制造一体化是制造业发展的必然趋势，基于激光熔覆技术，结合三维打印成形或分层制造等快速成形技术和熔覆合金设计技术，研究和发展激光熔覆材料零件直接熔覆制造一体化技术。 在较详细的研究分析激光熔覆现状后，首次较为系统地对激光熔覆材料体系的设计问题进行研究。其基本思想是：由于激光熔覆过程的动态冶金特征与熔覆涂层的应用属性分别是自激急冷的快速凝固和涂层的耐磨损性，因而熔覆材料设计中，首先应以满足应用需求为最低要求，同时以熔覆材料的快速凝固为约束条件，从而提出了基于摩擦学系统的激光熔覆耐磨复合材料的设计原则

连续陶瓷基复合材料的研究现状及发展趋势

第27卷第2期 硅 酸 盐 通 报 Vo.l 27 No .2 2008年4月 BULLETI N OF T HE C H INESE CERA M IC S OC IET Y Apr i,l 2008 连续陶瓷基复合材料的研究现状及发展趋势 陈维平,黄 丹,何曾先,王 娟,梁泽钦 (华南理工大学机械工程学院,广州 510640) 摘要:连续陶瓷基复合材料(C4材料)是近年来出现的一种具有全新复合增强方式的陶瓷/金属复合材料。在这种 复合材料中,基体陶瓷增强相具有三维连通的内部结构,因而起增韧作用的金属填充在陶瓷骨架的空隙中,其在空 间上也是三维连通的。实现这种复合结构需要不同于传统的复合材料成型与制备技术。这种复合结构使得连续 陶瓷基复合材料能够将陶瓷与金属各自的性能特点与优点更多的保留在最终的复合材料中;同时,还表现出了与 传统复合材料(颗粒增强复合材料、纤维增强复合材料等)不同的性能特性,具有广泛的应用前景。 关键词:连续陶瓷基复合材料;C4材料;三维连通 中图分类号:TQ174.758.2 文献标识码:A 文章编号:100121625(2008)022******* R esearch and Developm en t Per spective of C o 2con ti nuous C era m ic C o m posites C HE N Wei 2ping,H U A NG Dan,HE Ce ng 2xian,W A NG Juan,LIA NG Z e 2qin (School ofM echan icalE ngi neeri ng ,Sou t h Ch i na Un i versit y ofT echndogy ,Guangzhou 510640,Ch i na) Abstr act :Co 2conti n uous cera m ic co mposites (C4materials )are a ne w class of cera m ic /meta l co mposites w it h ne w ly rei n f orce men t manner ,where the reinf orc i n g cera m ic phase ,as t h e base of the co mposite ,is characterized as the t h ree 2di m ensional i n terpenetrati n g str ucture ;and the m etallic phase is filled i n t h e i n terspaces of the cera m ic net w or k,as the ductile phase of the co mposite .So me untraditi o na l f or m i n g and fabricating technol o gies f or the co mposites are required due to the spec i a l co 2conti n uous i n ter nal structure .The i n terna l structure of i n ter penetrati o n deter m i n es co 2conti n uous cera m ic co mposites can retain more f eatures and advantages of cera m ic and meta l respectively in the fi n al co mposite ,and also ,perf o r m the diff erent characteristics f ro m the traditi o na l co mposites (such as particle re i n f orced co mposites and fi b er reinf orced co mposites)so that this class of co mposites gain the extensive app li c ation perspectives . K ey w ord s :co 2continuous cera m ic co mposite ;C4m aterials ;three 2di m ensional i n terpenetrating 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50575076);广东省自然科学基金重点资助项目(粤科基办[2003]07号);教育部博士点基金资助 项目(20040510107) 作者简介:陈维平(19502),男,教授,博士生导师.主要从事高性能金属/陶瓷复合材料的研究.E 2m a i :l m e wpchen@sc u t .edu .cn 1 连续陶瓷基复合材料 连续陶瓷基复合材料(co 2continuous cera m ic co mposites),简称为C4材料,指的是陶瓷增强体具有三维连通骨架结构的陶瓷基复合材料。这种三维网络陶瓷(骨架)/铝合金复合材料由美国俄亥俄州大学的研究人员Bresli n 等发现,他们将这种复合类型的新材料称为连续陶瓷复合材料(co 2continuous cera m ic

陶瓷基复合材料(CMC).

第四节 陶瓷基复合材料（CMC） 1.1概述 工程中陶瓷以特种陶瓷应用为主，特种陶瓷由于具有优良的综合机械性能、耐磨性好、硬度高以及耐腐蚀件好等特点，已广泛用于制做剪刀、网球拍及工业上的切削刀具、耐磨件、 发动机部件、热交换器、轴承等。陶瓷最大的缺点是脆性大、抗热震性能差。与金属基和聚合物基复合材料有有所不同的，是制备陶瓷基复合材料的主要目的之一就是提高陶瓷的韧性。特别是纤维增强陶瓷复合材料在断裂前吸收了大量的断裂能量，使韧性得以大幅度提高。表6—1列出了由颗粒、纤维及晶须增强陶瓷复合材料的断裂韧性和临界裂纹尺寸大小的比较。很明显连续纤维的增韧效果最佳，其次为品须、相变增韧和颗粒增韧。无论是纤维、晶须还是颗粒增韧均使断裂韧性较整体陶瓷的有较大提高，而且也使临界裂纹尺寸增大。

陶瓷基复合材料的基体为陶瓷，这是一种包括范围很广的材料，属于无机化合物纳构远比金属与合金复杂得多。使用最多的是碳化硅、氮化硅、氧化铝等，它们普遍具有耐高温、耐腐蚀、高强度、重量轻和价格低等优点。陶瓷材料中的化学键往注是介于离子键与共价键之间的混合键。 陶瓷基复合材料中的增强体通常也称为增韧体。从几何尺寸上可分为纤维(长、短纤维)、晶须和颗粒三类。碳纤维是用来制造陶瓷基复合材料最常用的纤

维之一。碳纤维主要用在把强度、刚度、重量和抗化学性作为设计参数的构件，在1500霓的温度下，碳纤维仍能保持其性能不变，但对碳纤维必须进行有效的保护以防止它在空气中或氧化性气氛中被腐蚀，只有这样才能充分发挥它的优良性能。其它常用纤维是玻璃纤维和硼纤维。陶瓷材料中另一种增强体为晶须。晶须为具有一定长径比(直径o 3。1ym，长30—lMy”)的小单晶体。从结构上看，晶须的特点是没有微裂纹、位偌、孔洞和表面损伤等一类缺陷，而这些缺陷正是大块晶体中大量存在且促使强度下降的主要原因。在某些情况下，晶须的拉伸强度可达o．1Z(Z为杨氏模量)，这已非常接近十理论上的理想拉伸强度o．2Z。而相比之下．多晶的金属纤维和块状金属的拉伸强度只有o．025和o．o01f。在陶瓷基复合材料使用得较为普遍的是SiC、Al2O3、以及Si3N4N晶须。颗粒也是陶瓷材料中常用的一种增强体，从几何尺寸上看、它在各个方向上的长度是大致相同的，—般为几个微米。通常用得较多的颗粒也是SiC、Al2O3、以及Si3N4N。颗粒的增韧效果虽不如纤维和晶须，但如恰当选择颗粒种类、粒径、含量及基体材料，仍可获得一定的韧化效果，同时还会带来高温强度，高温蠕变性能的改善。所以，颗粒增韧复合材料同样受到重视并对其进行了一定的研究。 在陶瓷材料中加入第二相纤维制成的复合材料是纤维增强陶瓷基复合材料，这是改善陶瓷材料韧性酌重要手段，按纤维排布方式的不同，又可将其分为单向排布长纤维复合材料和多向排布纤维复合材料。单向排布纤维增韧陶瓷基复合材料的显著特点是它具有各向异性，即沿纤维长度方向上的纵向性能要大大高于其横向性能。在这种材料中，当裂纹扩展遇到纤维时会受阻．这样要使裂纹进一步扩展就必须提高外加应力。图7—15为这一过程的示意图。当外加应力进一步提高时．由于基体与纤维间的界面的离解，同时又由于纤维的强度高于基体的强

复合涂层技术研究进展

表面工程技术围绕腐蚀、摩擦、磨损和功能特性三大因素，成为20世纪80年代重点发展的十项关键技术之一，取得了长足进展，形成了一门新兴学科—— —表面工程学。随着科学技术的高速发展，各种表面工程技术的水平不断得到提高，工艺方法不断增多，表面质量越来越好，用途日益广泛。但也应看到，各种表面工程技术各自都有各自特点，由于设备、工艺、成本等因素影响，使用范围受到限制。所以有人就把某些表面技术复合到一起，互补欠缺，发展成复合涂层技术。 1复合涂层技术特点 表面工程技术工艺方法种类繁多，目前尚无统一公认的分类方法，一般认为可划分为表面涂镀技术、表面扩渗技术和表面处理技术。许多表面工程技术已得到较充分研究或应用，并取得明显经济效益。在基体材料表面实施单一表面工程技术基础上，近年来人们又开始研究复合涂层技术，即在同一基材表面进行两种不同类别的表面工程技术处理。目前复合涂层技术尚无准确定义划分，但就目前研究现状看，大致分为两类。某些复合涂层技术仅是二种表面工程技术的叠加，基体表面实施一种表面工程技术后，再进行另外表面工程技术处理，二种表面工程技术发挥各自作用，改善基体表面状态，提高材料表面性能。而另一些表面涂层技术，则是二种表面工程技术在制备过程中相互发生一定的化学或冶金反应，从而形成新的复合相，改变表面层组织结构，增加界面结合强度。这是一种具备真正复合内涵的复合涂层技术，这种“反应型”复合涂层技术具有很大潜在发展前景。复合涂层技术虽早已得到试验研究，但作为一种特定的表面工程技术手段尚缺少系统研究，大部分复合涂层技术仅仅是二种表面工程技术的叠加，今后开发研究“反应型”复合涂层技术值得人们关注。目前称之为复合涂层技术这一表面工程技术，从其基本概念、技术内涵和内容、二种表面工程技术的选择匹配及组合、特别是表面层组织结构变化均值得全面系统研究，可以设想“反应型”复合涂层技术将使材料获得真正(1+1)＞2的复合效果。 2钢表面复合涂层技术 祁珊等[1]探讨了陶瓷夹嵌渗锌复合工艺。测量了不同温度SiC夹钳渗锌的渗层厚度、抗氧化性和耐磨性。该工艺的流程为：工件表面用配置好的溶液除油→用盐酸除锈→将SiC与锌板粘接→将粘好的试样买入装满碳化硅粉的坩埚，然后密封→加热渗 复合涂层技术研究进展 赵斌,李智超,李和万 (辽宁工程技术大学材料学院,辽宁阜新123000) 摘要：介绍了钢、有色金属和复合材料表面复合涂层技术工艺方法；概述了料浆法、喷涂法和包埋法等方法，分析了温度、时间、稀土氧化物等对复合涂层性能的影响。 关键词：表面工程技术；复合涂层；抗氧化性；耐磨性 中图分类号：TG174.44文献标识码：A文章编号：1001-3814(2010)22-0127-04 Research Progress of Composite Coating Technology ZHAO Bin,LI Zhichao,LI Hewan (Materials Science and Engineering,Liaoning University of Engineering and Technology,Fuxin123000,China) Abstract：The process method of composite coating technology for steel,non-ferrous metals and composite materials was introduced,the ways of slurry,spray embedding and so on were summarized,the effects of temperature,time and rare earth oxide on the performance of composite coating technology were submitted. Key words：surface engineering technology;composite coating;oxidation resistance;wear resistance 收稿日期:2010-06-13 作者简介:赵斌(1976-),女,辽宁阜新人,硕士,主要研究方向为材料表 界面;电话:139********; E-mail:zhaobin19761107@https://www.wendangku.net/doc/f8124788.html,