合金化参数对烘烤硬化钢表面热镀锌合金化镀层结构和抗粉化性能的影响

在不同合金化温度和时间下在H_220BD烘烤硬化钢表面制备了热镀锌合金化镀层,研究了镀层的形貌、化学成分与抗粉化性能.结果表明:随着合金化温度的升高、合金化时间的延长,镀层与钢基体之间的锌铁互扩散变充分,铁锌合金相逐渐生成且向镀层表面生长,其形态由条柱状逐渐转变为细小颗粒状,镀层的平均铁含量与粉化量增加;当合金化温度为480℃、合金化时间为25 s时,镀层性能较佳,铁锌合金相呈细小颗粒状,镀层粉化量较小.     

镀锡钢板表面光泽度轧制转印控制

三类高档冷轧钢板产品——印铁镀锡钢板、涂装汽车面板、装饰装潢钢板对视觉美观性的要求,关乎钢板表面微观形貌的光物理效应,具体表现为色彩特性、反光特性、粗细特性、映像特性、均匀特性和轮廓清晰度等。针对其中印铁镀锡钢板表面视觉美观性要求,将用户需求指标化并定量化镀锡钢板表面光泽度控制目标值,根据光泽度测量原理建立金属表面光泽度理论计算模型,并经批量工业生产试验实测数据验证光泽度理论模型的正确性后,研究揭示钢板表面微观形貌对表面光泽度的影响机制,获得钢板表面微观形貌参数R_a值和P_c值对表面光泽度的影响规律。应用光泽度计算模型将用户要求的光泽度控制目标进一步转化为镀锡钢板生产中可控的R_a值和P_c值的控制目标,并针对某条国内最先进DI材镀锡钢板连续生产线,研究提出镀锡钢板表面光泽度控制的工艺方法和技术,投入长期生产稳定使用后使产品的光泽度质量完全满足了用户的严格要求,创造了显著的经济和社会效益。     

灰铸铁气缸套表面Ni-P涂层的组织结构及抗穴蚀性研究

研究了贝氏体基体灰铸铁基体气缸套上化学镀镍的基本处理工艺,并对Ni-P镀层物相结构、表面形貌及耐蚀性进行分析。结果表明:化学镀镍磷层形貌为胞状结构,表面平整光滑;经热处理后,镀层结构由非晶态向晶态转变,硬度值也随之增加,在200℃时镀层发生结构驰豫,在300℃时镀层结构完全晶化。穴蚀试验后,300℃保温1h得到的化学镀镍层失重比率最小,抗穴蚀能力最强。     

烘干温度对机械镀锌层物相组成和性能的影响

在Q235钢基体上进行机械镀锌后,分别在100,200,300℃保温1 h进行了烘干处理,采用表面洛氏硬度计和铁试剂法研究了烘干温度对镀层表面硬度和孔隙率的影响,用X射线衍射仪研究了烘干温度对镀层物相组成的影响,用中性盐雾试验和电化学极化试验研究了烘干温度对镀层耐腐蚀性能的影响.结果表明:机械镀锌后,烘干温度在100～300℃范围内时,镀层中没有出现固溶体或金属间化合物,提高烘干温度不会使镀层的物相发生改变;烘干温度的高低对镀层的孔隙率、表面硬度和耐腐蚀性能都没有明显的影响.     

气缸套表面Ni-P涂层的制备及组织性能分析

研究了贝氏体基体灰铸铁气缸套表面化学镀Ni-P层的制备及结构形貌分析。结果表明:化学镀Ni-P层形貌为胞状结构,镀层沉积厚度较为均匀;在200℃~500℃温度下对化学镀Ni-P层进行保温不同时间的热处理,镀层结构由非晶态向晶态转变,硬度值也随之增加。在200℃时镀层发生结构驰豫,300℃时镀层结构完全晶化,经过300℃保温1h热处理后镀层的硬度可以达到HV870。随着温度的继续升高,Ni3P析出相开始聚集长大而粗化导致硬度下降。     

钼添加量对Ni-8Al高温合金高温抗氧化性能的影响

采用粉末冶金技术制备了Ni-8Al-xMo(x=0,5,10,15,质量分数/%)高温合金,在1 000℃恒温氧化100h后,观察了氧化膜的表面和截面形貌,分析了其物相组成,研究了合金的高温抗氧化性能。结果表明:添加钼的试验合金高温抗氧化性能比未添加钼的更好;试验合金表面的氧化产物均主要为Al_2O_3和NiO,并有少量的NiAl_2O_4和NiMoO_4;当钼质量分数达到10%后,试验合金表面的氧化膜出现不同程度的剥落现象;当钼质量分数为5%时,试验合金的高温抗氧化性能最好。     

纳米PTFE复合镀层的组织和摩擦性能

采用扫描电镜、透射电镜和X-射线衍射仪分析了纳米PTFE复合镀层的表面形貌和组织结构,利用微米划痕法在MXTX S/X型划痕试验仪上研究了纳米复合镀层的摩擦因数随PTFE含量变化的情况。研究结果表明:纳米PTFE的加入明显细化复合镀层。纳米PTFE以颗粒形式存在于镀层中。纳米复合镀层的摩擦因数明显低于未加纳米的镀层。当纳米PTFE的含量为15.0 g/L时,纳米复合镀层的摩擦因数最小(0.046)。     

表面合金镀层和合金化提高铸铁机械零件接触疲劳强度研究

研究了HT250铸铁材质机械零件表面涂镀N1-P与Ni-CO合金镀层和合金化后的工作性能,采用电子显微镜,光学显微镜等对复合强化后的镀层表面形貌、次表面组织、纵剖面组织,表面粗糙度,镀层及合金化后的硬度、镀层成份、镀层与基体的结合强度等进行了分析.试件的接触疲劳试验结果表明能显著提高接触疲劳寿命.     

钢板表面热浸镀锌层的拉伸断裂机理

采用热浸镀技术在Q235钢板表面制备了镀锌层,研究了浸镀时间对镀锌钢板拉伸性能的影响,通过扫描电镜观察了拉伸断裂后镀层表面、截面和断口处的形貌,分析了镀层的断裂机理。结果表明:与基体相比,Q235钢板热浸镀锌后的抗拉强度和塑性变形能力均下降;镀件抗拉强度的下降是由表面镀锌层强度低于基体的强度造成的;而塑性的下降则是由热浸镀时在基体表面形成的微裂纹造成的;由于残余应力的存在,微裂纹首先在σ-FeZn10层中形成,在受到拉应力时,裂纹沿晶界在σ-FeZn10层中向上扩展,然后在ζ-FeZn13层中裂纹沿着FeZn13/Zn的相界面扩展,最后在η-Zn层沿晶界扩展直至镀层发生完全断裂。     

金刚石/铝复合材料表面镀覆工艺研究

为了改善金刚石/铝复合材料表面的焊接性能,通过SEM-EDS、数字显微镜、粗糙度检测仪、接触角测量仪和热振、高温烘烤等检测方法,研究了活化、两次化学镀镍工艺对金刚石/铝复合材料表面形貌、成分、粗糙度、润湿性和焊接性能等的影响。结果表明,采用浸锌活化后进行一次镀镍、钯离子活化后进行二次镀镍、最后电镀金的方式可以实现金刚石/铝复合材料表面沉积连续完整的镀金层,镀层粗糙度可控制在0.4 ~ 0.7 m,结合力可耐400 ℃高温,满足金锡共晶焊接使用要求。     

热处理温度对电镀Ni-Sn-Cu合金镀层组织及性能的影响

采用电镀工艺在镀锌铁片上制备Ni-Sn-Cu合金镀层,然后在氮气保护下对镀层进行300～500℃保温1 h的热处理,研究不同温度热处理后镀层的微观形貌、物相组成、与基体的结合状态、硬度、耐腐蚀性能等。结果表明：随着热处理温度的升高,镀层从非晶态结构逐渐转变为晶态结构,并析出Ni、Cu₃Sn和Ni₃Sn₂相;随着热处理温度由300℃升高到400℃,镀层与基体间的结合良好,当温度高于400℃后镀层与基体的结合变差;随着热处理温度的升高,镀层的显微硬度先升高后下降,自腐蚀电流密度先减小后增大,自腐蚀电位先升后降,交流阻抗容抗弧半径先增大后减小,电荷转移电阻先增大后减小;400℃热处理后镀层的综合性能最优,表面质量最佳,与基体的结合良好,显微硬度最高,为328.7 HV,自腐蚀电流密度最小,为10.9μA·cm^-2,自腐蚀电位最高,为-0.689 V,交流阻抗容抗弧半径最大,电荷转移电阻最大,为1.031 kΩ·cm²。     

高能量飞秒激光脉冲对硅和玻璃的附带损伤

采用高能量飞秒激光脉冲对硅片和载玻片的未抛光表面进行了烧蚀,对烧蚀后样品的表面形貌和纳米力学性能进行了检测。用显微镜对烧蚀后样品的表面形貌进行检测,硅片烧蚀后正面形貌随位置不同发生渐变,而烧蚀后玻璃正面烧蚀区与未烧蚀区有明显界限。用原子力显微镜对烧蚀后样品的预抛光背面进行了检测,发现硅片烧蚀前后背面形貌未发生显著变化;而玻璃烧蚀前后背面形貌发生了明显改变,且烧蚀区与未烧蚀区的背面形貌有较为明显的界限。利用原位纳米力学测量仪对样品抛光背面的纳米力学性能进行了测量,发现硅片背面纳米力学性能有与正面烧蚀区渐变形貌相对应的规律性变化,而玻璃烧蚀前后背面的纳米力学性能则无显著变化。样品表面微观形貌和纳米力学性能的规律性变化在一定程度上反映了高能量飞秒激光脉冲在样品背面产生附带损伤的分布情况。     

Al2O3增强镍-磷-钨复合镀层的制备及性能

为了提高镍-磷-钨合金镀层性能,制备了Al2O3增强的镍-磷-钨复合镀层;探讨了镀液中Al2O3颗粒尺寸、搅拌方式、电流密度、镀液中Al2O3、Na2WO4的含量和pH值等对镀速、镀层中Al2O3的质量分数及镀层外观质量的影响;确定了复合电沉积最佳工艺条件;并对镀层的硬度、耐磨性能、抗高温氧化性能、耐腐蚀性能、表面形貌、相结构和化学成分等进行了测试.结果表明:在超声波振荡搅拌下,加入纳米Al2O3,控制电流密度为2A·cm-2,镀液中Al2O3和Na2WO4的含量分别为50g·L-1和6g·L-1,pH值为5.0时,镀速和镀层中的Al2O3质量分数最大,镀层质量最佳;加入微米和纳米Al2O3镀层的综合性能均高于未加入Al2O3的镀层.     

表面活性剂FC4添加量对Ni-P-PTFE复合镀层表面形貌及耐蚀性能的影响

在Ni-P-PTFE复合镀液中加入0.12~0.24g·L~(-1)的表面活性剂FC4,采用化学复合镀工艺在30CrMnSi合金钢表面沉积了Ni-P-PTFE复合镀层,研究了FC4添加量对复合镀层的表面形貌及耐蚀性能的影响。结果表明:随着FC4添加量增加,镀层的表面形貌变差,镀速降低,镀层的孔隙率增大,耐蚀性能下降;这主要是因为过量的FC4会强烈吸附在基体表面,占据化学镀的活性中心,从而对施镀过程产生阻碍作用;当FC4添加量为0.12g·L~(-1)时,镀层的耐蚀性能最佳。     

几种耐热钢在超(超)临界水中抗氧化性能的比较

采用电化学阻抗试验、氧化增重法分析了Super304H、P92、15CrMo钢在554,645℃及24MPa超(超)临界水中氧化44h后的电化学性能和抗氧化性能,并用SEM和XRD对氧化膜的表面形貌及物相组成进行了分析。结果表明:Super304H钢氧化后没有明显的质量变化,P92钢和15CrMo钢有氧化增重现象,但氧化增重的差异不明显;Super304H钢表面由细小的针状或颗粒状的含铁和铬的氧化物组成,P92钢和15CrMo钢表面为相对较大的颗粒状Fe3O4组成;554℃超临界水氧化后在NaCl溶液中的阻抗由小至大顺序为P92、Super304H、15CrMo钢,随温度升高阻抗增大;电化学阻抗可在短时氧化条件下有效分析耐热钢的抗氧化特性。     

热浸镀Al-43%Zn-1.6%Si合金新工艺及其镀层的组织和性能

采用熔体处理和金属助镀相结合的新工艺在Q235钢表面先预镀一层锌后再进行热浸镀Al-43%Zn-1.6%Si合金;用光学显微镜、扫描电子显微镜和能谱仪分析了镀层的形貌以及相组成,并对热浸镀钢板的耐腐蚀性能和力学性能进行了研究。结果表明:采用新工艺热浸镀Al-43%Zn-1.6%Si合金镀层的厚度达到50μm;镀层组织为树枝晶,合金层中含有Al-Zn-Si-Fe四元相;镀后钢板在中性NaCl溶液中的耐腐蚀性能优良,腐蚀速率为1.7×10~(-2)mg·cm~(-2)·h~(-1);热浸镀使钢材的塑性提高;得到了无漏镀、呈银色、性能良好的热浸镀钢板。     

电厂过热器用12Cr2MoWVTiB钢管使用温度上限的探讨

以某电厂在当量温度585℃运行约14万h的过热器受热面12Cr2MoWVTiB钢管作为研究对象,研究了其宏观形貌、化学成分、显微组织及室温和高温力学性能,对其使用温度上限进行了探讨。结果表明:该钢管未出现明显的胀粗和减薄现象,组织中未见蠕变孔洞,组织老化级别为3级,室温力学性能比未服役的略有下降,仍满足标准要求;该钢管在运行约14万h后仍具有良好的抗高温蠕变性能,其持久强度仅比标准指标低12.1 MPa;结合该电厂过热器受热面管的运行情况认为,12Cr2MoWVTiB钢受热面管可以在585℃下安全运行,这与DL/T 715-2015规定的575℃使用温度上限有所冲突。     

PTFE对复合镀层摩擦特性的影响

研究了PTFE添加量对Ni基电刷镀PTFE复合镀层的摩擦特性和磨损机制的影响.采用扫描电镜、X射线衍射仪和能谱仪分析了摩擦前后的磨损表面的形貌、组织和成分变化.结果表明:PTFE添加量对复合镀层的组织和摩擦特性有较大的影响.当PTFE体积分数为3%和4%时,复合镀层的摩擦因数最小;当PTFE体积分数为2%时,复合镀层的耐磨性最好.在磨损面上富含PTFE复合层的形成和面积随PTFE添加量的变化影响了复合镀层的摩擦特性及其磨损机制.     

纳米SiC/Ni复合镀层的制备及其摩擦磨损性能

用电沉积方法在316L不锈钢表面制备了纯镍镀层和纳米SiC/Ni复合镀层,考察了电镀时间、SiC质量浓度、电流密度和镀液温度对复合镀层中纳米SiC含量的影响,表征了镀层的表面形貌和SiC纳米颗粒的尺寸;最后研究了镀层的摩擦磨损性能。结果表明:复合镀层中纳米SiC的含量随着电镀时间延长、电流密度增大、镀液温度升高以及SiC质量浓度的增大先升高后降低,且最佳工艺参数为电镀时间30min,SiC质量浓度20g·L-1,电流密度2A·dm-2,镀液温度60℃,镀液pH4.5,搅拌速度300r·min-1;与纯镍镀层相比,纳米SiC/Ni复合镀层的晶粒更细小,组织更致密,具有更好的摩擦磨损性能,摩擦因数降低了7%以上,磨损率降低了50%。     

纳秒激光制备超疏水TC4钛合金表面的抗结霜性能

采用纳秒激光对TC4钛合金表面进行刻蚀,然后放入电热干燥箱内烘烤,研究了钛合金表面的浸润特性、微观结构及抗结霜性能。结果表明：在100 W激光功率下纳秒激光刻蚀和烘烤处理后钛合金表面接触角超过160°,而滚动角小于5°,具有非常好的超疏水性能,钛合金表面呈纳米级的凹坑、凸起和规则球状结构;激光刻蚀钛合金表面经烘烤后同时满足了粗糙微观结构与低表面能的条件,表面的浸润特性从超亲水状态转变为超疏水状态;在-15℃下激光刻蚀和烘烤后的超疏水钛合金表面9μL水滴完全结冰所需时间为360 s,比未激光刻蚀钛合金延长了2倍以上,且水滴完全结冰后仍能保持大于130°的接触角;在-15℃恒湿条件下持续冷冻10 min后超疏水钛合金表面只出现了零散的小颗粒霜晶,而未激光刻蚀钛合金表面密集分布着大量小颗粒霜晶。