TiAl球磨粉反应等离子喷涂工艺

为制备Ti-Al金属间化合物复合涂层,采用Ti、Al球磨粉在Q235钢表面进行反应等离子喷涂研究,获得了由Al3Ti、TiN、Al2O3、TiAl以及残留Al和Ti组成的复合涂层。虽然球磨可以使Ti-Al混合粉细化与活化,使喷涂时的反应更容易、更充分,但喷涂时Al和Ti仍难以充分反应,且在空气环境中喷涂容易氧化和氮化。涂层与基体之间没有形成冶金结合,而是镶嵌式的机械结合。其结合强度最高值达到了44.75MPa,显微硬度最高值达到了379HV0.5。文中还分析了反应等离子喷涂各工艺参数对涂层组织与性能的影响,并采用正交试验对其在一定范围内进行了优化。得到优化的工艺参数为:喷涂距离为120mm、主气流量为35L/min、喷涂电流为600A、球磨时间为6h。     

激光原位制备TiN/Al复合涂层及其抗冲蚀性能

表面处理是提高钛合金抗冲蚀性能的重要途径。采用激光氮化涂层过程中同步送Al粉的方法,在Ti6Al4V合金表面制备了一层均匀的TiN/Al复合涂层,涂层内没有微观裂纹和孔洞。研究结果表明:激光扫描速度对复合涂层的微观结构、硬度及抗冲蚀性能有着重要的影响。随着激光扫描速度的增加,复合涂层的厚度降低。在复合涂层最表面存在一层平均厚度大约为2~3μm的连续的氮化物陶瓷层,涂层内部存有大量的枝状晶组织。复合涂层的微观硬度和抗冲蚀性能明显高于Ti6Al4V合金基体。当激光扫描速度从240 mm/min升高到720 mm/min时,涂层表面的微观硬度从1 600 HV_(0.1)降低到1 200 HV_(0.1),而且涂层的冲蚀失重也逐渐降低。这主要是因为随着激光扫描速度的降低,由于反应时间的增加,导致涂层中TiN硬质相的含量也在增加。     

钛表面Al/NiCr复合涂层改性反应机理及抗氧化性能

目的 使Al/NiCr复合涂层之间发生改性反应,并原位生成具有一定抗氧化性能的Ni-Al金属间化合物防护涂层。方法 利用电弧喷涂结合等离子喷涂的工艺方法在工业纯钛表面制备了Al/NiCr组合涂层,对喷涂态Al/NiCr/Ti试件于炉中进行700 ℃加热改性处理,研究了加热改性处理前后涂层的微观组织形貌及Ni-Al金属间化合物的形成机理。此外,还对经加热和打磨处理后的Al/NiCr/Ti试件及无防护涂层的Ti块进行了800 ℃/100 h的高温氧化试验。结果 Ti基体表面Al/NiCr涂层经700 ℃炉中加热改性处理后,Al、NiCr涂层之间发生改性反应,并原位生成了固溶有一定Cr元素的Ni2Al3及NiAl金属间化合物。另外,在整个Al、NiCr扩散反应区中,弥散分布有Al液和Cr2O3、NiO组成的混合物组织。但是生成的Ni2Al3相金属间化合物有熔化现象发生,只有高熔点的NiAl金属间化合物能够稳定存在。结论 经改性反应所得的NiAl金属间化合物层对Ti基体起到了较好的高温防护作用。     

钛表面改性Al/NiCu组合涂层反应机理及抗氧化性能

采用等离子结合电弧喷涂的工艺方法在工业纯钛表面制备了Al/Ni Cu组合涂层,在700℃的大气环境下对Al/Ni Cu/Ti试件进行加热处理,使得Al、Ni Cu复合涂层之间发生扩散反应并原位生成具有一定抗高温氧化性能的Ni-Al金属间化合物涂层。对加热改性处理前后涂层的微观组织及Ni-Al金属间化合物的形成机理进行了研究,并对经加热和打磨处理后的Al/Ni Cu/Ti试件及无防护涂层的Ti块进行了800℃/100 h的高温氧化试验。研究结果显示,Ti基体表面Al/Ni Cu涂层经700℃炉中加热改性处理后,Al、Ni Cu涂层间可发生扩散反应并原位生成Ni Al3、Cu Al2、Ni2Al3及含有一定Cu元素的Ni Al金属间化合物,但只有高熔点的Ni Al金属间化合物能够始终稳定地存在,且此金属间化合物对Ti基体起到了较好的高温防护作用。     

等离子渗镀TiN/TiCN多涂层的力学和摩擦磨损性能

采用等离子渗镀复合处理技术在DC53模具钢表面制备出TiN/TiCN多层涂层,重点研究了等离子渗氮(PN)和等离子氮碳共渗(PNC)工艺对随后的电弧离子镀TiN/TiCN涂层的力学性能和摩擦磨损性能的影响。结果表明:经等离子渗氮和等离子氮碳共渗处理后,模具钢基体表面均形成Fe_3N和γ'-Fe_4N化合物。等离子渗氮(等离子氮碳共渗)-电弧离子镀复合处理工艺制备的TiN/TiCN多层涂层的硬度和结合强度明显优于单一的TiN/TiCN多层涂层样品。由于等离子氮碳共渗硬化层中存在较多的γ'-Fe_4N硬质相,有利于面心立方结构氮化物涂层外延生长,改善了涂层体系的承载能力,耐磨损性能得到显著提升。     

原位自生TiAl3增强Al基复合材料的组织结构及形成机理研究

采用冷喷涂技术沉积Ti-80Al（wt.%）复合涂层,通过热处理获得了原位自生TiAl3金属间化合物颗粒增强Al基复合材料涂层。采用SEM、EDS和XRD等分析了冷喷涂Ti/Al复合涂层在不同热处理温度下的组织结构演变规律及Ti、Al粒子间原位扩散反应过程,并对TiAl3金属间化合物的形成机理进行了探讨。结果表明,冷喷涂Ti/Al复合涂层组织致密,其相结构与喷涂粉末完全相同,450℃热处理后涂层局部区域发生Ti、Al间的固态扩散反应,并在Ti、Al粒子界面原位形成TiAl3金属间化合物,随着热处理温度升高,TiAl3金属间化合物的含量显著增加,600℃热处理后,Ti/Al复合涂层中的Ti粒子全部转变为TiAl3金属间化合物,获得原位自生TiAl3颗粒增强的Al基复合材料.     

Ti6Al4V合金表面激光熔覆原位合成TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层

目的 为探究Ti6Al4V钛合金表面TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层的激光熔覆制备新工艺,研究Nb含量对TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层微结构及显微硬度的影响规律。方法 以Nb原子数分数分别为10%、15%和25%的Ti+Nb+AlN混合粉末为原材料,采用基于挤压预置粉末法的激光熔覆原位合成技术,制备出TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层。通过X射线衍射仪（XRD）物相定性分析,并结合扫描电子显微镜（SEM）和能量分散谱仪（EDS）,对TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层中的物相进行定性分析,结合二元平衡相图,进一步分析激光原位化学反应机理。借助显微硬度计,研究TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层微结构对截面显微硬度分布的影响规律。结果 在高能密度激光束作用下,混合粉末中Ti和AlN发生了充分的激光原位化学反应,生成了TiN陶瓷增强相,TiN陶瓷增强相的含量与Ti粉和AlN粉末的含量正相关。Nb含量的增加显著影响了Ti-Al-Nb基体相的种类,而不改变增强相的种类,随着Nb含量的增加,含Nb基体相的种类增多,发生Ti3Al→Ti3AlNb→Ti2AlNb→Ti39Nb→Nb7Al的转变。随着TiN增强相含量减少,复合涂层截面平均显微硬度从993.2HV0.5降至701.4HV0.5。结论 Nb含量的增加,不会改变TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层增强相的种类,但可以降低TiN增强相的含量,从而降低复合涂层截面平均显微硬度。     

激光原位合成TiN/Ti_3Al基复合涂层

利用Ti与AlN之间的高温化学反应,在TC4钛合金表面激光原位合成了TiN/Ti3Al基金属间化合物复合涂层.借助XRD和SEM分析了涂层的物相组成和显微组织.结果表明,涂层主要由TiN和Ti3Al组成.当Ti与AlN摩尔比为4:2时,涂层中TiN含量随激光功率密度的增大而减小;Ti与AIN摩尔比为4:1时,TiN含量随激光功率密度的增大而增大.TiN增强相点阵常数的精确计算显示,涂层中TiN相出现晶格畸变现象,结合EDS分析表明,TiN固溶的Al含量随功率密度的增加而减小.SEM分析表明,TiN增强体的生长形态随着激光功率密度的增大由棒状逐渐向颗粒状转变.当Ti与AlN的摩尔比为4:1,激光功率密度为15.28 kW·s·cm~(-2)时,涂层表面的宏观形貌较好,微观组织无气孔和裂纹,试样截面显微硬度自基体至涂层表面变化平缓,涂层平均显微硬度达到844 HV_(0.2),约为基体合金的3.4倍.     

原位自生TiAl_3增强Al基复合材料的组织结构及形成机理

采用冷喷涂技术沉积Ti-80Al(质量分数,%)复合涂层,通过热处理获得了原位自生TiAl_3金属间化合物颗粒增强Al基复合材料涂层。采用SEM、EDS和XRD等分析了冷喷涂Ti/Al复合涂层在不同热处理温度下的组织结构演变规律及Ti、Al粒子间原位扩散反应过程,并对TiAl_3金属间化合物的形成机理进行了探讨。结果表明,冷喷涂Ti/Al复合涂层组织致密,其相结构与喷涂粉末完全相同,450℃热处理后涂层局部区域发生Ti、Al间的固态扩散反应,并在Ti、Al粒子界面原位形成TiAl_3金属间化合物,随着热处理温度升高,TiAl_3金属间化合物的含量显著增加,600℃热处理后,Ti/Al复合涂层中的Ti粒子全部转变为TiAl_3金属间化合物,获得原位自生TiAl_3颗粒增强的Al基复合材料。     

轻工机械用AZ31镁合金的表面处理工艺研究

采用等离子喷涂工艺对轻工机械用AZ31镁合金进行了表面喷涂处理,分析了纯Al和Al2O3粉的物相组成和表面形貌,并对基材、纯Al涂层和Al/Al2O3复合涂层的耐磨性能进行了对比分析。结果表明:三种材料的耐磨性从高到底依次为Al/Al2O3复合涂层纯Al涂层镁合金基材。其中,镁合金基材的失重量约为Al/Al2O3复合涂层的2.8倍。在轻工机械表面进行Al/Al2O3复合涂层的制备,可以极大提高基材的耐磨损性能。     

Structural, mechanical and corrosion properties of TiOxNy/ZrOxNy multilayer coatings

Results on the deposition and characterization of TiO_xN_y/ZrO_xN_y multilayers, with bilayer periods of 20 and 400 nm, are presented. The coatings were deposited on TiNiNb alloy substrates by the pulsed magnetron sputtering method. The elemental composition, hardness, adhesion and corrosion resistance of the coatings were analyzed.As resulted from the XPS analysis, the individual layers consisted of a mixture of titanium or zirconium oxynitrides and corresponding oxides. X-ray analysis revealed that the coatings were amorphous. Only slight differences between the microhardness and adhesion values of the coatings with small and large bilayer period Λ were found. The experiments also showed that the multilayered coatings improved the corrosion resistance of the uncoated alloy and reduced the amount of ion release in artificial body fluids.     

MOCVD growth and characterizations of BxAl1−xAs and BxAl1−x−yInyAs alloys

Zinc-blende B_xAl_1−xAs and B_xAl_1−x−yIn_yAs alloys have been grown on exactly oriented (0 0 1)GaAs substrates by low pressure metalorganic chemical vapor deposition (LP-MOCVD). The influence of susceptor coating, growth temperature and gas-phase boron mole fraction on boron incorporation into AlAs has been comprehensively investigated. It has been found that boron incorporation into AlAs could be enhanced and the optimal growth temperature range of B_xAl_1−xAs alloys changed from 580 °C to 610 °C when SiC-coated graphite susceptors were replaced by the non-coated ones. In this study, the maximum boron composition x of 2.8% was achieved for the pseudomorphically strained B_xAl_1−xAs alloys. AFM measurements show that RMS roughness of B_xAl_1−xAs alloys increased sharply with the increase of gas-phase boron mole fraction. Raman spectra of B_xAl_1−xAs alloys show a linear increase of the BAs shift with boron composition x. Based on BAlAs deposition, bulk B_xAl_1−x−yIn_yAs (x = 1.9%) quaternary alloy was grown lattice-matched to GaAs successfully. Moreover, 10-period BAlAs/GaAs and BAlInAs/GaAs MQW heterostructures were also demonstrated.     

High strength and good ductility of casting Al-Cu alloy modified by PrxOy and LaxOy

A modified Al-Cu alloy with high tensile strength and ductility of about 574.0 MPa and 10.4%, respectively, was obtained by adding multiple rare earth oxides (Pr_xO_y and La_xO_y) as modifier. Compared with the unmodified Al-Cu alloy, the tensile strength and ductility of the modified sample were increased by 24.3% and 42.5%, respectively. The improvement both in the strength and ductility may attribute to the finer crystal grains and dendrites, more homogeneously distributed θ′ phase precipitates and the intermetallic compounds formed at the crystal grain boundaries as well as in the space of the dendrites.     

铸造CAD／CAE／ES／PDM／ERP一体化及集成技术研究

详细阐述了支持铸造工艺设计、工艺优化、工艺信息管理、企业管理的系统研究与应用特点,在此基础上提出了基于PDM平台的铸造CAD／CAE／ES／PDM／ERP一体化框架体系,在华铸实验室现有软件体系（华铸CAE／CAD／PDM／ERP）及应用的基础上,设计与实现了一体化系统关键点及其集成技术。最后,以若干实际案例来证明本研究一体化系统的实用性。     

Hydrothermal synthesis of superconductors Ba1−xKxBiO3 and double perovskites Ba1−xKxBi1−yNayO3

Superconductors Ba_1−xK_xBiO₃ and body-centered double perovskites Ba_1−xK_xBi_1−yNa_yO₃ have been selectively synthesized by a facile hydrothermal route. The appropriate ratio and adding sequence of initial reagents, alkalinity, reaction temperature and time are the critical factors that influence the crystal growth of the compounds. The purity and homogeneity of the crystals were detected by the ICP, SEM, EDX and TEM studies. Magnetic measurements show that the superconducting transition temperatures T_C of Ba_1−xK_xBiO₃ decrease from 22 K (for x = 0.35) to 8 K (for x = 0.55) with increasing the K doping level.     

生物医用NiTi形状记忆合金腐蚀研究进展

镍钛形状记忆合金(NiTi-SMA)具有较好的耐腐蚀和机械性能,在口腔和临床医学中有着大量而广泛的应用。NiTi-SMA腐蚀后释放Ni²⁺会引发细胞毒性和过敏反应,进一步提高NiTi-SMA的耐蚀性是目前生物医学材料领域发展的核心之一。本文对近年来国内外有关口腔医学和临床医学中常用NiTi-SMA的腐蚀研究现状进行了总结,同时也对NiTi-SMA增材制造及表面改性技术进行了评述,以期为开发高性能抗腐蚀生物医用NiTi-SMA提供一定的指导意义。     

Li掺杂Ba(Ti1/7Sn1/7Zr1/7Hf1/7Nb1/7Ga1/7Li(1/7-x))O3高熵陶瓷的制备及介电性能研究

近年来,在高熵合金基础上发展起来的高熵陶瓷逐渐引起了研究者的广泛关注,其出现为开发高性能的无机非金属材料提供了新的设计思路。本文采用固相法制备了BaMO3基钙钛矿型高熵陶瓷Ba(Ti1/7Sn1/7Zr1/7Hf1/7Nb1/7Ga1/7Li(1/7-x))O3 (x = 0, 2.3%, 5.3%, 8.3%, 11.3%),并研究了Li含量对高熵陶瓷物相结构、微观形貌及介电性能的影响。结果表明,Li含量对陶瓷结构的影响不大,陶瓷均保持立方钙钛矿结构,且无杂相产生;陶瓷的晶粒尺寸相对较均匀。当x = 0时,即B位七元等摩尔比Ba(Ti1/7Sn1/7Zr1/7Hf1/7Nb1/7Ga1/7Li1/7)O3高熵陶瓷,其介电常数达到了最大值2920 (@100 Hz),相较于已报道的不掺Li的六元高熵钙钛矿陶瓷Ba(Ti1/6Sn1/6Zr1/6Hf1/6Nb1/6Ga1/6)O3提升了近50倍。     

Ti/Mn(0.8-x)SnxIr0.2O2电极的电容性能研究

采用热分解法制备了Ti/Mn_(0.8-x)SnxIr_0.2O_2三元氧化物电极材料。通过扫描电子显微镜,X射线衍射、循环伏安和交流阻抗谱等分析了Ti/Mn_(0.8-x)Sn_xIr_0.2O_2电极材料的组织结构和电容性能。结果表明:随SnO_2含量增加,氧化物涂层中正方结构Mn_3O_4相逐渐减少,正方结构SnO_2相逐渐增加。与锰铱二元氧化物相比,SnO_2的加入可明显改善电极材料在0~0.5 V区间的电流响应,并促进氧化锰活性的发挥,但在一定程度上也抑制了氧化铱的活性。SnO_2的加入也改变了电极材料的电荷转移电阻、弛豫时间常数、以及不同频率下的电容响应速度。相比其它电极材料,Ti/Ir_0.2Mn_0.6Sn_0.2O_2电极材料在低频范围(≤1 Hz)有更好的电容响应和更高的活性,因而获得最高的比电容值。     

Thermoelectric properties of Sn1−x−yTiySbxO2 ceramics

Thermoelectric properties of Sn_1−x−yTi_y Sb_xO₂ ceramics were investigated in detail. The addition of Sb into SnO₂ matrix increased the electric conductivity, σ. The increase in the σ value should be caused by the increase in the carrier concentration. The Seebeck coefficients of all the samples were negative, which means that these samples have n-type conduction. The samples of this study have porous structure. The maximum Z value of all the samples measured in this study was 2.4 × 10⁻⁵ K⁻¹.     

Magnetic phase diagrams of the TbRh2−xPdxPdxSi2 and TbRu2−xPdxSi2 systems

The a.c. susceptibility and high field magnetization on TbRh_2−xPd_xPd_xSi₂ and TbRu_2−xPd_xSi₂ compounds were investigated up to 140 kOe. The (T,x) magnetic phase diagrams were determined. For both systems, an increase in the Pd content causes a decrease in the Néel temperature and changes the magnetization curves.