采用高温熔制法制备了1种CaO-MgO-Al2O3-SiO2非晶陶瓷材料，利用高速破碎技术和等离子喷涂技术在45号钢基体上制备得到钙镁铝硅酸盐陶瓷涂层。对块状陶瓷和涂层的物相组成、显微硬度和微观形貌进行了分析，通过拉伸实验测试了涂层的结合强度。通过盐溶液浸泡腐蚀实验研究了涂层的耐腐蚀性能和腐蚀机理。结果表明：钙镁铝硅酸盐陶瓷涂层的孔隙率为7.93%±3.27%，无明显层状结构，涂层显微硬度值为6.63 GPa，与块体材料相比仅降低了3.89%，非孔隙区域具有类块体陶瓷材料的显微结构和力学性能；涂层结合强度为(16.25±2.11)?偆bMPa，断裂发生在涂层与金属过渡层的界面处，与等离子喷涂其它陶瓷涂层的结合性能相当；通过1 000?偆bh的浸泡腐蚀实验得到涂层试样的腐蚀速率为0.102 6?偆bg瘙
簚m-2瘙
簚h-1，与基体试样相比降低了12.3倍，具有良好的耐腐蚀性能；分析腐蚀截面形貌发现，涂层的致密结构对腐蚀起机械隔绝作用，堆积在涂层孔隙与裂纹表面的腐蚀产物的溶解速率与腐蚀液渗至基体的速率达到平衡，减缓了腐蚀的发生。

以双金属、氮化物和氧化物作为吸光组元的金属陶瓷涂层是一类极具发展潜力的耐高温光热转换涂层，为了明确其光谱选择性吸收机理，采用第一性原理计算和有限差分时域（FDTD）法研究了WTi、Cr₂O₃和TiN的能带结构、电子结合特性和分布特征对选择吸收特性的影响。研究结果表明：WTi双金属纳米颗粒因Ti的掺杂会产生强烈的原子轨道杂化，导致能带上移和带宽变窄，可以强化对电子的局域限制，有助于增强带间耦合作用和表面等离子体激元共振效应；Cr₂O₃氧化物纳米颗粒中存在较窄的禁带，键长易发生变化，故在高温下其光吸收机制会从电子跃迁方式向表面等离子体激元共振效应转变；TiN氮化物纳米颗粒中不存在禁带，体现出更广的光吸收波长范围，同时颗粒间稳定的键长和较高的载流子浓度增强了体系的稳定性和自由载流子光吸收效应。此外，FDTD模拟发现，小尺寸纳米颗粒在0.3~1.5 μm波段内具有很高的吸收系数，而大尺寸纳米颗粒虽然吸收系数不高，但是具有更高的散射系数。基于此，创新性地提出了多尺度分层化金属陶瓷光热转换涂层的组织构筑策略，使不同粒径的纳米粒子呈分层化有序排列，可以充分利用不同粒径纳米颗粒在不同波段的吸收优势并增强纳米粒子间的相互作用，有助于实现对太阳光的全谱吸收。实验研究结果表明，纳米颗粒分层化的AlCrON基金属陶瓷光热转换涂层不仅吸收率高达0.901，发射率还仅为0.184，同时能够在500 ℃、大气环境下保持稳定1000 h以上，表现出极为优异的光谱选择吸收性和热稳定性。

为了解决在钛合金表面通过激光熔覆技术制备得到的Al₂O₃-ZrO₂陶瓷涂层脆性大、易开裂的问题，有效提升钛合金性能，扩大其使用范围，采取在熔覆层材料中添加稀土氧化物CeO₂的方法，对Al₂O₃-ZrO₂陶瓷熔覆层的裂纹敏感性进行了改善。通过分析熔覆层宏观、微观组织，测试熔覆层性能，研究CeO₂含量对熔覆层裂纹敏感性的影响规律，探究CeO₂调控辅助激光熔覆制备Al₂O₃-ZrO₂陶瓷涂层最佳含量，揭示稀土氧化物对熔覆层裂纹敏感性影响的作用机理。结果表明：通过添加稀土氧化物调控，熔覆层裂纹数量明显减少，熔覆层裂纹控制主要归功于稀土元素对熔覆层组织的细晶强化效应；当CeO₂质量分数为0.8%时，熔覆层微观组织最为致密，对裂纹抑制作用最为明显；熔覆层断裂韧性相较未添加稀土调控辅助时有明显提高，从4.1 MPa·m^1/2提高至7.3 MPa·m^1/2。

分别以均化矾土、多孔莫来石和涂覆玻璃陶瓷涂层的多孔莫来石作为骨料制备3种不同的莫来石-碳化硅材料，研究了莫来石-碳化硅材料1 500 ℃热处理后常温物理性能及1 000 ℃模拟钾蒸气侵蚀条件下的结构与性能变化，并借助热力学分析了玻璃陶瓷涂层影响材料抗碱侵蚀性能的机制。结果表明：相比于以均化矾土为骨料制备的传统莫来石-碳化硅材料，通过直接引入多孔莫来石骨料方式得到的轻量莫来石-碳化硅材料耐压强度变化不大，但其抗碱侵蚀性能明显下降；当多孔莫来石骨料表面涂覆玻璃陶瓷涂层后，玻璃陶瓷涂层在高温下形成的液相促进材料烧结，使骨料与基质结合更为紧密，所制得的具有玻璃陶瓷涂层的轻量莫来石-碳化硅材料强度明显增加；并且玻璃陶瓷涂层可以吸收部分钾蒸气并产生液相，进一步保护多孔莫来石骨料免受碱侵蚀，从而使具有玻璃陶瓷涂层的轻量莫来石-碳化硅材料的抗碱侵蚀性能优于传统莫来石-碳化硅材料。

为了进一步研究激光熔覆Ni-Al/Al2O3-13%TiO2金属陶瓷涂层的硬度及耐磨性,应用YLS-2000 光纤激光器在45钢基体上分别制备Ni-Al涂层及Ni-Al/Al2O3-13%TiO2金属陶瓷涂层。通过金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线能谱分析、X射线衍射等系统地研究涂层的组织形貌、物相组成及元素分布。采用HXD-1000TB维氏硬度仪测定涂层截面显微硬度分布,利用M-2000磨损试验机进行磨损试验。结果表明,Ni-Al/Al2O3-13%TiO2金属陶瓷涂层的宏观成形质量较好,无裂纹,其涂层的截面最高硬度约为Ni-Al涂层的2倍,约为基体的4倍;其磨损体积约是45钢基体的1/8,相较于Ni-Al涂层的磨损体积降低了30%。Ni-Al/Al2O3-13%TiO2金属陶瓷涂层组织更加均匀致密,其硬度及耐磨性能相较于Ni-Al涂层及基体材料显著提升,该研究对于金属陶瓷材料的整体性能分析具有一定的参考意义。

中红外激光器功率的不断提高使得传统红外成像制导**临着前所未有的激光威胁。较高能量的激光会使导引头光机系统内部产生杂散光, 从而干扰导引头正常工作。为增强当前红外成像导引头内部核心器件探测器的抗激光干扰和损伤能力, 本文采用新型高吸收型陶瓷涂层材料增加导引头光机系统对杂散光的吸收能力, 针对高吸收型陶瓷涂层和磨砂玻璃两种漫反射材料, 通过等效实验对比了不同入射激光功率对红外探测器的干扰效果。研究结果表明: 采用普通漫反射材料时, 探测器在功率密度 101.3 mW/cm2处达到饱和; 而采用高吸收型陶瓷涂层材料后, 入射激光在探测器像面上的饱和功率密度阈值增大到 784.5 mW/cm2, 其抗激光干扰能力相比于普通漫反射材料提高了近 8倍。本文研究结果证明了采用高吸收型陶瓷涂层材料有助于增加红外成像导引头内部光机结构的消杂散光能力, 能够有效提升现役导引头抗激光干扰能力, 延长红外制导**的战场生存周期。

基于Reynolds方程和P-C(Patir and Cheng)模型,分别建立了织构表面在流体动压润滑及混合润滑状态下的理论模型。采用有限差分法并结合数值迭代,利用Matlab编程对模型进行计算,获得计算域内的压力分布和织构表面的理论摩擦系数,以此作为织构表面摩擦学性能的判断标准。采用飞秒激光加工工艺,在氧化锆(ZrO₂)增强HA(Hydroxyapatite,羟基磷灰石)生物陶瓷涂层表面,加工出具有不同排布方式的椭圆形织构阵列和不同面覆率的圆形织构阵列。在往复实验平台进行摩擦磨损实验,利用三维轮廓仪表征涂层的磨损深度,并验证了数值模型。

采用5 kW横流CO2激光器对表面预涂覆HA和SiO2混合粉末的TC4钛合金激光熔覆获得低含硅量生物陶瓷涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)分析熔覆层的显微组织与物相成分, 通过模拟体液(SBF)浸泡实验初步探讨涂层的生物活性, 并通过电化学腐蚀中的动电位扫描实验研究涂层在SBF中的腐蚀行为。实验结果表明, 低含硅量生物陶瓷涂层与基体呈冶金结合, 在SBF中熔覆层的腐蚀电位与基材相比提高了84.4 mV, 腐蚀电流密度下降了约6倍, 在SBF中浸泡7天后熔覆层表面沉积了大量的类骨磷灰石, 熔覆层表现出良好的耐腐蚀性和生物相容性。