金属纳米梯度材料涂层

仿生梯度 n-Al2O3/Ni-Co 纳米复合涂 层的性能
• 复合涂层中显微硬度呈现梯度分布 • 耐磨性能增大，加强了镀层的抗粘着磨损 的能力 • 复合涂层具有疏水性 • 随着纳米氧化铝含量的增大，其耐磨性增 大，摩擦系数增大。随载荷增大，磨损量 增大，摩擦系数减小
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制备 n-Al2O3/Fe 仿生梯度复合涂层
• 激光熔覆法
• 复合电沉积法
工艺易于控制、成本低、沉积速度快、复合镀 层多样化
性能改变
由纳米粒子通过复合镀技术制备而成的纳米 复合镀层，与具有相同组成、微粒粒径在微 米尺度的普通复合镀层相比，很多性能都能 得到大幅度提高，而且性能提高的幅度往往 随纳米粒子粒径的减小而增大。这些性能包 括：硬度、耐磨性能、抗高温氧化性能、电 催化性能、光催化性能等。
灰铸铁
粉末冶金 材料
ຫໍສະໝຸດ Baidu然生物梯度材料及仿生材料
天然生物材料的 梯度结构是生物分级、 有序特征的一种表现 形式，这种分级结构 使生物材料显示出了 良好的机械性能，在 保持较高的强度的基 础上，材料的韧性得 到改善。
选择使用两种具有不 同性能的材料，通过 连续地改变两种材料 的组成和结构，使其 内部界面消失，从而 得到功能相应于组成 和结构的变化而渐变 的非均质材料，以减 小和克服结合部位的 性能不匹配因素
竹材的拉伸强度和密度 曲线、杨氏模量、弯曲强度 和压缩曲线的变化趋势和拉 伸强度类似。这些性能都是 在竹干的竹青部分有最高值， 然后沿着厚度方向逐渐降低。 纤维管束在竹材表面分布密 集，而到竹材里层则渐渐稀 疏，竹材纤维管束的梯度分 布使竹材表面具有良好的耐 磨性，纵向具有较好的韧性， 整体呈现较好的强韧性。
微纤维给木材以拉伸强度和抗弯强度， 木质素给木材以刚性
根据梯度结构仿生的材料
1.连续电镀法在碳纤维上镀 Fe、Ni 制备了镀 Cu-Fe,Cu-Ni 的双层碳纤维 2.竹长纤维环氧复合材料 3.三种天然的木材例如松树、白桦和竹材作为 原材料碳加热后，与硅进行反应进行 SiC 陶瓷材料的制备。
金属基纳米梯度复合涂层
仿生在金属材料表面的应用
——仿生梯度纳米复合涂层的研究 冶金1303 李玉 康宇萌
金属材料
• 优点：优良的减振性、 较高的耐磨性、极好的 铸造工艺性和切削加工 性 • 缺点：形成内部疏松、 气孔
• 优点：可以直接制成多 孔、半致密或全致密材 料和制品 • 缺点：内部孔隙度较大， 表面性能较差
如何解决这种内部疏松、孔径大、 气孔的问题？
从仿生学角度出发，根据天然生物复合材料， 增强相含量在基体中呈现梯度变化的规律设计并 制备了新型的仿生梯度纳米复合涂层。 涂层成分从基体到涂层表面呈梯度分布，涂 层与基体结合良好，梯度涂层外层使涂层具有较 高硬度和较好的耐磨性。 采用激光熔覆技术和电沉积技术，表面涂层 增强体为纳米 Al2O3，基体为灰铸铁与粉末冶金 材料的耐磨仿生梯度纳米复合涂层的新型材料。