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2219铝合金搅拌摩擦焊接头微观组织对微弧氧化膜生长的影响
薛文斌, 鲁 亮, 杜建成, 华 铭, 赵衍华
2011 Vol. 26 (9): 897901
摘要(
3117 )
PDF(971KB)(
1931
)
采用微弧氧化方法在硅酸盐电解液里在2219铝合金搅拌摩擦焊接头表面均匀生长一层50 μm陶瓷膜, 分析了铝合金基体和焊缝区陶瓷膜的形貌、相组成和显微硬度分布, 探讨了合金显微组织和微弧氧化膜生长过程的相互影响. 结果表明, 铝合金显微组织对微弧氧化膜的生长影响较小, 铝合金基体和焊缝区的微弧氧化膜特性几乎相同, 陶瓷膜都是由α-Al2O3、γ-Al2O3和莫来石(3Al2O3·2SiO2)相组成; 不同区域膜层的显微硬度相等, 其平均硬度约为HV 1500. 另外, 微弧放电高温过程对膜/基界面附近的铝合金显微组织没有影响.
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反应法制备硼化锆耐超高温涂层
赵 丹, 张长瑞, 张玉娣, 陈思安, 胡海峰
2011 Vol. 26 (9): 902906
摘要(
3349 )
PDF(818KB)(
1865
)
为了提高C/SiC复合材料的超高温抗烧蚀性能, 以锆粉、硼粉和酚醛树脂为原料, 通过泥浆涂刷后高温烧结的方法在C/SiC表面制备了ZrB2涂层, 研究了涂层的烧结反应过程, 并对其组成、结构和抗烧蚀性能进行了表征. 结果表明: 1200℃前Zr先与碳反应生成ZrC, 然后在1400~1600℃时ZrC与B反应生成ZrB2. 浆料配比为n(Zr): n(B):n(C)=1.0:1.5:1.0时, 1600℃制备的涂层由ZrB2、少量的ZrC及ZrO2组成. 氧乙炔焰烧蚀60s后, 由于ZrB2氧化形成了ZrO2熔融层, 涂层后的C/SiC复合材料的线烧蚀率几乎为零, 而未涂层的C/SiC复合材料的线烧蚀率为0.064mm/s.
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铜纳米晶-有序多孔氧化铝复合膜光学性能的研究
刘 艳, 杨修春, 周 慧, 侯军伟, 韩珊珊, 钱士雄
2011 Vol. 26 (9): 907911
摘要(
2739 )
PDF(556KB)(
1564
)
采用常压直流电沉积技术在有序多孔氧化铝(OPAA)模板内沉积Cu纳米晶, 制备出光学透明的铜纳米晶/ OPAA复合膜. 利用FESEM、TEM、紫外可见分光光度计、Z-scan技术、泵浦探测技术对该复合材料的形貌、结构、线性光吸收、三阶非线性极化率和光响应时间进行了分析. 结果表明, Cu纳米颗粒具有面心立方结构, 直径在40~50 nm之间, 分布在OPAA模板的分叉孔道区. 填充于有序多孔氧化铝模板中的Cu纳米晶在584 nm处出现等离子体共振吸收峰. 当探测光波长远离铜纳米晶的等离子体共振吸收峰时, Cu纳米晶/多孔氧化铝复合膜出现光致吸收特性, 而当探测光波长接近铜纳米晶的等离子体共振吸收峰时, 出现光致漂白现象. 该复合膜非共振三阶非线性极化率为0.73×10-9esu, 光响应时间为1.3ps.
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石墨烯/CdS量子点复合材料的电化学性能研究
陶丽华, 蔡 燕, 李在均, 任国晓, 刘俊康
2011 Vol. 26 (9): 912916
摘要(
4159 )
PDF(482KB)(
2135
)
原位合成法制备石墨烯/CdS量子点复合材料, 并考察其作为锂离子电池负极材料的电化学性能. 交流阻抗揭示电解质在石墨烯/CdS量子点复合材料表面形成稳定的SEI膜, 首次放电比容量达1264.7mAh/g, 循环20次后可逆容量为888.9mAh/g. 结果显示CdS量子点提高了石墨烯结构的稳定和层间传导性, 从而导致复合材料的电化学性能明显优于单独的石墨烯材料.
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Sn2+-TiO2的可见光催化活性及其在介孔蒙脱石上的负载
李芳菲, 杨殿范, 夏茂盛, 王 岩, 蒋引珊
2011 Vol. 26 (9): 917922
摘要(
3025 )
PDF(736KB)(
1414
)
分别以氯化锡和氯化亚锡为Sn源, 使用溶胶?凝胶法制备出不同掺杂量的Sn-TiO2, 比较了Sn2+与Sn4+对掺杂后TiO2可见光催化活性的影响. 实验结果显示, Sn2+与Sn4+均能显著抑制TiO2晶粒生长, 并促进其晶型转变. 但Sn2+-TiO2的可见光催化活性却明显优于Sn4+-TiO2, 这主要是Sn2+外层半充满的电子轨道结构引起的. 将可见光催化活性很高的Sn2+-TiO2负载于大比表面积、高稳定性的介孔蒙脱石上, 由于载体与Sn-TiO2之间发生了相互作用,负载后样品的UV-Vis光谱吸收边相对于Sn-TiO2发生了显著红移, 且可见光催化活性也有大幅提高.
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Er3+;LiYF4单晶生长与光谱特性
於杏燕, 陈红兵, 王苏静, 周燕飞, 武安华, 戴世勋
2011 Vol. 26 (9): 923928
摘要(
2748 )
PDF(458KB)(
1402
)
采用坩埚下降法在非真空密闭条件下生长出尺寸为9mm×68mm的1mol% Er3+: LiYF4单晶材料, 测试了样品的折射率、透过光谱、吸收光谱、以及在980nm和792nm激光泵浦下的近红外和中红外荧光光谱. 应用Judd-Ofelt理论计算了Er3+离子在LiYF4晶体材料中的强度参数(?t, t=2,4,6)、能级跃迁振子强度(fcal)、自发辐射跃迁几率(A)、荧光分支比(B)、辐射寿命(trad)等光谱参数, 讨论了其近红外和中红外的荧光特性. 结果表明, 在980nm和792nm激光泵浦下观察到了1.5um近红外荧光和3.0um中红外荧光, 分别对应于Er3+: 4I13/2→4I15/2和4I11/2→4I13/2跃迁, 并分析了3.0um中红外荧光强度较弱的可能原因.
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燃烧法合成铪酸钇粉体及其透明陶瓷的制备
邹小庆, 周国红, 易海兰, 杨 燕, 王士维
2011 Vol. 26 (9): 929932
摘要(
2801 )
PDF(705KB)(
1502
)
以硝酸钇(Y(NO3)3)和氯化铪(HfCl4)为原料, 乙二胺四乙酸(EDTA)作为燃剂, 采用燃烧法制备了粒径为50nm左右的纯相铪酸钇粉体. 粉体经1200℃煅烧后高能球磨15h, 然后在200MPa条件下进行冷等静压成型, 素坯尺寸为20mm×2.5mm, 最后采用真空烧结(1850℃保温6h), 制备出可见光波段直线透过率为50%的铪酸钇透明陶瓷. 研究了真空烧结温度对样品透过率和显微结构的影响, 当烧结温度高于1850℃时, 温度对于透过率影响不是很明显; 随着烧结温度的升高, 样品的晶粒尺寸增大.
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锰掺杂Sr2-xCaxNaNb5O15 (x=0.05~0.35)无铅压电陶瓷微观结构与电学性能的研究
范修军, 王 越
2011 Vol. 26 (9): 933938
摘要(
2972 )
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1531
)
采用传统陶瓷制备工艺制备了Mn掺杂的钨青铜结构无铅压电陶瓷Sr2-xCaxNaNb5O15+ywt%MnO2 (x=0.05~0.35, y=0, 0.3, 0.5) (SCNN-M), 并对SCNN-M陶瓷相组成、微观结构及介电、压电、铁电性能进行了研究. 分析表明: Ca2+已进入Sr2NaNb5O15 晶格之中形成固溶体; 掺杂适量的锰, 能够得到致密、单一的钨青铜结构陶瓷, 有效降低烧结温度, 促进晶粒长大, 显著提高陶瓷的介电、压电、铁电性能. 当x=0.05, 添加0.5wt%的MnO2时, 陶瓷具有较好的介电、压电和铁电性能: 介电常数Er=2123, 介电损耗tand=0.038, 压电系数d33=190pC/N, 机械品质因数Qm=1455, 平面伸缩振动机电耦合系数Kp=13.4%, 厚度伸缩振动机电耦合系数Kt=36.5%, 剩余极化强度Pr=4.76uC/cm2, 自发极化强度Ps=9.36uC/cm2, 矫顽场Ec=12.68kV/cm, 居里温度Tc=260℃.
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热处理升温速率对中空多孔炭纤维介电常数的影响
谢 炜, 程海峰, 匡加才, 陈朝辉, 楚增勇, 龙春光
2011 Vol. 26 (9): 939943
摘要(
2725 )
PDF(708KB)(
1325
)
以中空多孔聚丙烯腈(PAN)原丝为原料, 通过预氧化和炭化工艺制备了中空多孔炭纤维, 研究了预氧化和炭化升温速率对其微观结构、元素组成、电导率和介电常数的影响. 研究结果表明, 热处理升温速率对中空多孔炭纤维微观结构影响很大. 随热处理升温速率增大, 所得中空多孔炭纤维体电导率和介电常数依次降低. 预氧化升温速率为0.5℃/min所得炭纤维体电导率为1997.14 S/m, 4℃/min时下降到153.39 S/m, 中空多孔炭纤维/石蜡复合材料介电常数的ε″ 则从70.35降低到6.99. 热处理升温速率引起中空多孔炭纤维碳含量和孔隙的变化, 可用来调节中空多孔炭纤维的电导率和介电常数.
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碳化硅多孔陶瓷气孔率和强度影响因素
李俊峰, 林 红, 李建保
2011 Vol. 26 (9): 944948
摘要(
3921 )
PDF(811KB)(
2051
)
研究了陶瓷粘结剂含量、碳化硅颗粒粒径以及烧结温度对高温气体过滤用碳化硅多孔陶瓷抗弯强度和气孔率的影响. 利用X射线衍射测试了多孔陶瓷烧结后的物相组成. 陶瓷粘结剂含量的增加使碳化硅多孔陶瓷的气孔率快速下降, 在陶瓷粘结剂含量15wt%时, 碳化硅多孔陶瓷可具有较高的气孔率(37.5%)和抗弯强度(27.63MPa). 随着碳化硅颗粒粒径从300?m减少到87um, 碳化硅多孔陶瓷的气孔率和抗弯强度可同时提高, 气孔率从35.5%增加到了42.4%, 而抗弯强度从19.92MPa增加到了25.18MPa. 碳化硅多孔陶瓷的烧结温度从1300℃增加到1400℃过程中, 其气孔率从38.7%迅速下降到35.4%, 而其抗弯强度一直在27MPa左右, 没有大幅变化, 所以该多孔陶瓷的烧结温度应该选在陶瓷粘结剂熔点(1300℃)附近, 不宜过高.
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二氧化硅基多孔块材的制备及其热稳定性
张丽杰, 谷景华, 姚红英, 张 跃
2011 Vol. 26 (9): 949954
摘要(
2782 )
PDF(819KB)(
1455
)
以非离子型表面活性剂P123和三甲基苯的微乳液为模板剂合成介孔SiO2粉体. 以此粉体为原料, 经干压成型、烧结制备多孔SiO2块材. 分别用AlOOH溶胶和TiO2溶胶包覆多孔SiO2粉体, 制成多孔SiO2/Al2O3块材和SiO2/TiO2块材. 采用XRD、SEM、TEM、N2吸附法和阿基米德排水法对所制粉体和块材进行了表征, 并研究了块材的热稳定性. 结果表明, 600~700℃烧结的多孔SiO2基块材的孔隙率为74%~76%. 与多孔SiO2块材相比, 在800~1000℃范围内, SiO2/Al2O3块材的热稳定性显著提高, SiO2/TiO2块材的热稳定性在800~900℃范围内有一定改善.
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Ni和Ti的添加对Al2O3-Ti(C,N)复合材料性能的影响
李 乾, 孙旭东, 修稚萌
2011 Vol. 26 (9): 955960
摘要(
2809 )
PDF(409KB)(
1339
)
研究了Ni和Ti的添加对真空热压烧结方法制备的Al2O3-Ti(C,N)陶瓷基复合材料的显微组织和力学性能的影响. 发现添加Ni和Ti的复合材料主要由Al2O3、Ti(C,N)和Ni组成, 没有发现存在金属Ti. Ti由于非常活泼, 在热压烧结过程中可能与石墨模具产生的含C气氛反应生成TiC, 或与高温下Ti(C,N)的少量分解产生的N2气氛反应生成TiN, 这有利于减少复合材料中的气孔. 适量添加Ni可通过液相烧结促进复合材料的致密化, 提高复合材料的相对密度, 并能通过产生裂纹偏转和裂纹桥联提高复合材料的断裂韧性. 热压温度为1550℃、等摩尔比的Ni和Ti混合粉末添加量为5vol%时, Al2O3-Ti(C,N)-Ni-Ti复合材料的相对密度为99.6%, 硬度为21GPa, 抗弯强度为818MPa, 断裂韧性为8.1 MPa·m1/2.
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聚吡咯/碳纳米管复合纳米材料的制备、表征及其气敏性能
王志敏, 唐新村, 肖元化, 余晓静, 张 亮, 贾殿赠, 谌谷春
2011 Vol. 26 (9): 961968
摘要(
3401 )
PDF(703KB)(
2029
)
通过原位化学氧化聚合法成功制备了聚吡咯(PPy)包裹酸处理多壁碳纳米管(F-MWCNTs)的复合材料(PPy/F-MWCNTs). 对所制备的PPy/F-MWCNTs纳米复合材料, 分别采用傅里叶变换红外光谱分析(FT-IR)、紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)、热重分析(TGA)、X射线衍射(XRD)、比表面分析(BET)、场发射扫描电镜(FE-SEM)和透射电镜(TEM)进行表征. 实验结果表明: 在F-MWCNTs表面均匀包覆了一层约25~40nm厚的PPy, PPy/F-MWCNTs的比表面积较单一的聚吡咯提高了近3倍. 基于PPy/F-MWCNTs的气敏元件在室温下对NH3的气敏性能较单一聚吡咯和碳纳米管具有更高的灵敏度, 更短的响应时间以及更好的稳定性, 其中对体积浓度为200×10-6的NH3的灵敏度能达到1.9, 响应时间为135s. 另外与PPy包覆未经酸处理的MWCNTs相比, PPy/F-MWCNTs的灵敏度更高.
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2D-C/[SiC-(B-C)]复合材料在航空发动机燃烧室中的自愈合行为研究
刘光海, 成来飞, 栾新刚, 刘永胜
2011 Vol. 26 (9): 969973
摘要(
3108 )
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1441
)
采用以B-C陶瓷为基体自愈合改性组元的2D-C/[SiC-(B-C)]以及经过硅硼玻璃改性的2D-C/[SiC-(B-C)]制备浮壁瓦片, 分别在1000、1200、1350℃下对其进行发动机燃烧室环境考核. 对考核后的浮壁瓦片进行取样, 并在室温下进行拉伸强度以及三点弯曲强度测试. 结果发现: 经过环境考核试样的力学性能都有不同程度的提高, 拉伸强度和三点弯曲强度随着考核温度的升高而提高, 其中三点弯曲强度的升高速率更快. 通过SEM观察, B-C自愈合组元氧化生成的玻璃相以及改性硅硼玻璃相在考核过程中有效地封填了试样的孔隙和裂纹. 最后通过力学性能测试结合SEM观察, 初步分析了两种复合材料在航空发动机燃烧室中的愈合机制.
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中空羟基磷灰石微球作为rhBMP-2缓释载体的研究
姚爱华, 徐 为, 艾凡荣, 陈 绮, 王德平, 黄文旵, 徐 俊
2011 Vol. 26 (9): 974978
摘要(
2580 )
PDF(539KB)(
1263
)
利用锂钙硼玻璃在磷酸盐溶液中的原位转化反应制备表面多孔且中空的羟基磷灰石(HA)微球, 将重组人骨形态发生蛋白2(rhBMP-2)装载到微球中, 研究了微球中rhBMP-2的体外缓释行为, 并采用体外细胞培养技术, 将载有rhBMP-2的微球和大鼠骨髓间充质干细胞(MSCs)一起培养, 测定细胞的碱性磷酸酶(ALP)活性, 并与单纯rhBMP-2的作用进行比较. 结果显示, 微球中所装载的rhBMP-2具有明显的缓释效应, 体外释放周期达到1000h以上, 该微球缓释系统具有一定的生物活性, 其作用效果优于单纯使用rhBMP-2.
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用于主动脉支架的NiTi合金丝材的性能改善
朱 清, 袁振宇, 冯 睿
2011 Vol. 26 (9): 979982
摘要(
2654 )
PDF(630KB)(
1391
)
为了改善主动脉支架的物理性能和生物相容性, 对支架制备过程中的NiTi合金丝材热处理和电化学抛光过程进行研究. 结果表明, 热处理不仅可以有助于支架段的定型, 而且可以提高丝材机械性能. 热处理温度480℃×7min+510℃×7min时最为理想, 可以获得较好的物理性能. 电化学抛光可以改善丝材表面质量, 显著提高丝材的疲劳寿命, 并减少附壁血栓形成和内皮增生.
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氧化铝改性钾长石牙科陶瓷的研究
高 辉, 张光磊, 邵长涛
2011 Vol. 26 (9): 983986
摘要(
2462 )
PDF(587KB)(
1190
)
利用氧化铝的颗粒增强作用, 采用常规烧结法制备了氧化铝改性钾长石牙科陶瓷. 通过实验确定了钾长石复合陶瓷的最佳烧结工艺, 分析了工艺条件对烧结效果、可加工性、显微硬度和抗弯强度等性能的影响. 用XRD、SEM对钾长石复合材料进行了表征. 研究表明: 添加氧化铝可以提高钾长石的烧结温度, 当Al2O3添加量为20wt%时, 其最佳烧结温度为1200℃, 相对密度达97.9%. 此外, 添加氧化铝可以显著改善钾长石陶瓷的性能, 当Al2O3添加量为5wt%时, 钾长石瓷的磨削率达到最大, 当Al2O3添加量为20wt%时, 钾长石瓷的显微硬度提高了26.9%. 并且随着氧化铝添加量的增加, 钾长石陶瓷的抗弯强度逐渐增强.
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TiO2纳米管表面蛋白质-羟基磷灰石复合涂层及其结合强度
于 榕, 冯 波, 汪建新, 鲁 雄, 屈树新, 翁 杰
2011 Vol. 26 (9): 987992
摘要(
2698 )
PDF(1310KB)(
1329
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采用阳极氧化法在钛表面制备不同管径的TiO2纳米管, 450℃热处理后经牛血清白蛋白(BSA)与钙磷的共沉积得到载有BSA的羟基磷灰石(HA)涂层. 经检测发现, 170nm管径的TiO2表面比100和50nm管径的表面具备更好的矿化能力, HA的形成能力随管径的增大而提高. 大管径表面得到的涂层结合强度高于小管径的, 可达16.95MPa. 经过真空预矿化的试样, 涂层结合强度明显高于未经过预矿化的试样, 且HA涂层生长速率加快. BSA与磷酸钙在真空预矿化后共沉积到氧化钛纳米管表面, 短时期内形成BSA-HA涂层, 是在钛基生物材料表面制备生物活性涂层的有效方法.
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钕掺杂ZnO薄膜的制备及抗凝血性能研究
黄展云, 罗 平, 陈弟虎
2011 Vol. 26 (9): 993997
摘要(
2610 )
PDF(637KB)(
1445
)
采用射频磁控溅射方法在硅(100)衬底上制备了不同含量元素钕(Nd)掺杂的氧化锌薄膜. XRD分析表明, 所有ZnO薄膜都具有c轴择优取向. 随着Nd掺杂量的增加, (002)衍射峰的强度减弱, 颗粒的尺寸变小. 紫外-可见光谱分析表明, 所有薄膜在可见光区的透过率超过85%, 随着Nd掺杂量的增加, 光学带隙从3.30 eV增加到3.40 eV. 用XPS对薄膜的表面化学态进行表征, Nd元素在ZnO薄膜表面以Nd3+离子态存在. 用接触角测试薄膜表面的浸润性, 并计算其表面能. 用血小板粘附实验研究不同含量Nd掺杂ZnO薄膜的血液相容性, 其结果表明稀土钕掺杂后血小板的粘附数量和形变都较少, 稀土掺杂和疏水性的提高是改善氧化锌薄膜抗凝血性能的主要原因.
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生物活性聚乳酸/SiO2-CaO复合薄膜的制备和表征
李晋波, 刘宣勇, 李伟锋, 朱剑豪
2011 Vol. 26 (9): 9981002
摘要(
2584 )
PDF(555KB)(
1678
)
以聚乳酸、正硅酸乙酯和硝酸钙为原料, 采用溶胶-凝胶方法制备了不同比例的聚乳酸/SiO2-CaO多孔复合薄膜. 采用扫描电子显微镜和红外光谱仪对薄膜的微观结构和组成进行分析, 并利用表面Zeta电位测定仪对其表面电位进行表征, 通过模拟体液浸泡实验和MTT方法对薄膜的生物活性和细胞毒性进行评价. 结果表明: 复合薄膜在模拟体液中经过7d的浸泡, 薄膜表面形成了环状结构的类骨磷灰石层; 随着SiO2-CaO含量增加, 复合薄膜表面微孔的孔径变小, 薄膜表面Zeta电位变负, 诱导类骨磷灰石沉积的能力增强; MTT实验证实复合薄膜对MG-63细胞没有毒性且有利于细胞的增殖.
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等离子喷涂纳米Al2O3-13wt% TiO2涂层组织与性能的双态分布特性研究
路学成, 阎殿然, 杨 勇, 何继宁, 张建新, 董艳春
2011 Vol. 26 (9): 10031008
摘要(
4675 )
PDF(656KB)(
1775
)
采用由喷雾造粒制备的纳米团聚粉末并通过等离子喷涂制备出纳米Al2O3-13wt% TiO2涂层. 研究分析了涂层的相组成、显微结构、硬度及断裂韧性, 结果发现, 该纳米涂层呈现出由两部分不同区域组成的双态分布结构: 一部分为完全熔化后凝固形成的层状结构; 另一部分则为部分熔化的粒状结构, 其内保留来源于喷涂喂料的纳米或亚微米粒子. 涂层中与未熔纳米α-Al2O3粒子含量成比例的部分熔化区百分数可以通过调整关键喷涂工艺参数(CPSP)来控制. 纳米涂层所具有的这种混合结构特性, 可以被其力学性能的双态分布特征所证实。Weibull统计分析表明, 涂层的显微硬度和断裂韧性均呈现出双态分布, 部分熔化区的显微硬度及其分散性均比完全熔化区低, 而其断裂韧性及其分散性则均比完全熔化区高.
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