Al含量对电弧离子镀共沉积Ti_(1-x)Al_xN涂层性能的影响

利用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、划痕仪、磨损实验仪等,研究了不同铝含量的Ti1-xAlxN涂层性能。结果表明:当铝含量约为52%时,经涂层处理试样的显微硬度、摩擦磨损性能都得到了很大的提高,能达到使用钛铝合金靶离子镀Ti1-xAlxN涂层的相应性能,而从经济性来说,利用独立钛、铝靶比钛铝合金靶制备Ti1-xAlxN涂层的成本要低得多,从而具有降低生产成本,提高生产效益的优势。     

Ti1-xAlxN涂层LPCVD过程模拟中的热力学计算

本文通过Thermo-Calc相图热力学计算软件建立了包含亚稳Fcc—Ti1-xAlxN相的Ti-Al-N三元体系的热力学模型,并对Ti1-xAlxN涂层的LPCVD（Low Pressure Chemical Vapor Deposition）过程进行了计算模拟。研究了AlCl3,NH3和H2等反应气体成分变化对涂层中的Al含量的影响,理论预测结果与文献报道的实验结果吻合良好。利用计算模拟手段探究了富A1—Ti1-xAlxN涂层的沉积过程,并预测了富Al—Ti1-xAlxN涂层中的Al含量随反应气体成分以及沉积温度改变的变化情况。发现适当增加AlCl3、NH3／H2值及沉积温度均可提高涂层中的Al含量。     

钛合金切削用Ti_(1-x)Al_xN涂层的制备及其切削性能研究

采用磁控溅射法制备了不同Al含量的Ti1-xAlxN涂层.经XRD,SEM,EDX和纳米压痕仪分析发现,Al含量在0.50~0.58(原子分数,下同)之间时,Ti1-xAlxN涂层为(111)择优生长的fcc结构.当Al含量增加到0.63时,涂层中有六方纤锌矿结构的Al N生成,涂层硬度降低.另外,随着Al含量的增加,涂层表面颗粒尺寸变大,涂层变疏松.钛合金切削实验表明,涂层刀具的磨损形式主要为黏结磨损和崩刃.在低速切削(65 m/min)时,Ti0.50Al0.50N涂层刀具的切削性能略好于无涂层刀具,并且都好于Ti0.42Al0.58N和Ti0.37Al0.63N涂层刀具.在高速切削(100 m/min)时,Ti0.50Al0.50N涂层刀具有最好的切削性能,其切削距离比无涂层刀具提高4倍多.这主要因为Ti0.50Al0.50N涂层表面致密、硬度高,在钛合金切削时形成的切屑瘤致密而整齐.     

反应电火花沉积TiN/Ti复合涂层机理与性能

利用DZ-1400型电火花沉积/堆焊机,以工业纯钛TA2为电极,以工业纯氮为保护气和反应气,在TCA钛合金表面上制备了TiN/Ti复合涂层.用SEM、XRD、AES等仪器对涂层、物相、微观结构、元素组成及界面行为进行分析,测定了涂层的显微硬度,利用自制磨损试验机对比了涂层与淬火回火65Mn的磨损性能.结果表明,TiN/Ti复合涂层与基体形成良好的冶金结合,涂层主要由钛和反应合成的TiN、Ti2N相组成,组织致密、均匀、连续,涂层平均显微硬度可达1390HV0.1,约是基体硬度的6.3倍,涂层耐磨性良好.     

钛合金表面电弧离子镀TiN/TiAlN多层复合涂层的组织及性能

运用电弧离子镀技术,采用单独的钛、铝靶材,在TC4钛合金表面制备了TiN/TiAlN多层复合涂层,利用SEM、EDS对涂层微观组织进行了分析,并测试了涂层显微硬度和耐磨损性能.结果表明:多层复合涂层厚度约为2.5μm.经镀膜,试样表面粗糙度提高,Ra值为0.541 μm.涂层表面Ti/Al原子比约为0.9.涂层表面显微硬度HV0.025为23.5 GPa.由于涂层表面硬度高,且多层复合的微观结构使得涂层有优异的结合力与内聚力,使得复合涂层试样的磨损失重大大低于未处理的试样.     

钛元素含量对CoCrFeNiTi高熵合金涂层硬度及耐磨性能的影响

目的 系统研究钛元素含量对CoCrFeNiTi系高熵合金涂层成形过程、组织性能、力学性能和耐磨性能的影响，设计并制备工业应用价值较高的合金涂层。方法 采用激光熔覆技术在Q235钢上制备了CoCrFeNiTi高熵合金涂层，基于第一性原理预测了不同Ti元素涂层力学、形成特性，研究表征了涂层的显微组织、显微硬度和耐磨性能，结合试验和计算阐明了耐磨性能强化机制。结果 CoCrFeNiTi高熵合金固溶体相剪切模量较高，形成能较低，并且随着Ti元素含量的提升，两者逐渐升高。试验结果证明，CoCrFeNiTi涂层整体为FCC固溶体相，高钛元素组会出现FeCr相、NiTi相和CoTi相组成。组织呈典型树枝晶状，枝晶区域富含Fe和Cr元素，枝晶间区域富含Ni和Ti元素。随着Ti元素含量的提高，CoCrFeNiTi涂层的显微硬度逐渐增加，摩擦因数、磨损率和磨损质量不断降低，耐磨损能力明显增强，试验与计算结果一致。其磨损机制主要为磨粒磨损，Ti元素含量较低组还伴随着黏着磨损。Ti元素含量提高会加剧合金内晶格畸变效应，促进σ相等硬质相析出，产生固溶强化与析出强化作用，阻碍裂纹发展，磨损面积较小，提高耐磨性能。结论 随着钛元素含量的增加，CoCrFeNiTi高熵合金涂层的硬度和耐磨性能有了明显的提升。CoCrFeNiTi0.7激光熔覆涂层具有更高的工业应用价值。     

铝合金表面激光熔覆原位自生TiB颗粒增强耐磨涂层的研究

在铝合金LY12表面激光表面熔覆原位自生TiB颗粒增强耐磨涂层.采用SEM、TEM和XRD对涂层的显微组织和物相组成进行观察分析.激光熔覆Al-Ti-Fe-B复合涂层相组成为α-Al,Tib,Al3Ti以及Al3Fe.熔覆涂层的显微硬度随着涂层中TiB含量的增加而明显增加,涂层最高硬度可达900HV0.2.磨损试验结果显示,熔覆涂层的磨损失重随TiB含量的增加而减少.通过对试样的磨损形貌观察,对比分析了涂层与基体铝合金的磨损机理.     

超音速火焰喷涂铝青铜涂层微动磨损行为

目的 改善铝合金的抗微动磨损性能.方法 采用超音速火焰喷涂技术在ZL114A铝合金表面制备铝青铜涂层,在不同温度(25、200、300℃)下对有、无涂层的ZL114A铝合金样品进行微动磨损测试,通过对涂层性能和磨痕形貌进行表征分析,探索铝青铜涂层的抗磨损性能.结果 铝青铜涂层均匀致密,与铝合金基体结合良好,显微硬度为279HV0.3,结合强度为74 MPa.不同温度(25、200、300℃)下,涂覆铝青铜涂层样品的平均微动摩擦系数分别为0.898、0.886、0.744,磨损率分别为10.249×10–7、0.035×10–7、0.207×10–7 m3/(N·m),相比基体的平均微动摩擦系数和磨损率,3种温度下分别下降了34.5％、42.9％和58.9％.对磨痕的形貌和三维轮廓的分析表明,在25、200、300℃下,铝青铜涂层的磨损机制不相同,25℃下为磨粒磨损和剥层,200℃下为磨粒磨损、剥层、氧化磨损和粘着磨损,300℃下为塑性变形、氧化磨损和粘着磨损.结论 制备的铝青铜涂层改善了基体的抗微动磨损性能.     

磁控溅射Ti1-xAlxN薄膜的微结构及性能研究

利用磁控反应溅射法制备了不同A1含量的Ti1-xAlxN薄膜.采用能谱仪、X射线衍射仪及纳米显微力学探针分析了薄膜的成分、微结构及薄膜的硬度,研究了Al含量对薄膜的微结构、硬度及高温抗氧化性能的影响.结果表明,薄膜为面心立方结构,呈(111)择优取向;薄膜的硬度及抗氧化性能均随着Al含量增加而提高.     

溶渗法制备Al3Ti/Al复合材料的研究

以钛丝网为反应源,以金属Al为基体,通过熔渗+原位反应法制备出一种Al3Ti金属间化合物颗粒增强铝基表面复合涂层。根据差热分析结果确定了反应温度为890℃;通过XRD、SEM以及显微硬度和磨损测试对所得到的复合涂层进行了表征。结果表明:当保温时间为20 min时,钛丝在铝基体中的反应较完全,原位合成为块状和条状的Al3Ti颗粒;颗粒的显微硬度大约为基体的4.5倍;在载荷为10 N的干滑动磨损条件下,相对于没有增强的Al基体而言,保温20 min所制备的复合涂层表现出较好的耐磨性,其磨损机制为粘着磨损和磨粒磨损共存。     

不同加钛方法对6063合金细化的研究

加钛方式不同，钛含量不同，对铝及其合金的晶粒细化效果不同。对比研究了用电解低钛铝合金、加Al—5Ti中间合金、Al—5Ti—1B中间合金及电解低钛铝合金加Al—B中间合金4种加钛方式及不同钛含量对6063合金的晶粒细化效果。研究结果表明：不同的加钛方式对6063合金均有明显的细化效果，随着钛含量增加，晶粒逐渐变细；钛含量相同时，电解加钛的细化效果优于Al—5Ti中间合金的细化效果；当合金中含有硼时，钛含量相同时，电解加钛加Al—B中间合金的细化效果优于加Al—5Ti—1B的细化效果。     

Effects of Micro-Arc Oxidation of Ti6Al4V Alloy on Adhesion Property to Electroless Ni-P-ZrO2 Composite Platings and Their Wear Resistance

在Ti6Al4V合金微弧氧化膜表面制备Ni-P-ZrO2化学复合镀层,微弧氧化处理时间分别为15、30、60、90 min。采用扫描电镜/能谱仪、划痕试验、热震试验、显微硬度计和球盘式摩擦磨损试验机研究了微弧氧化膜结构对Ni-P-ZrO2化学复合镀层的结合性能与摩擦性能的影响。结果表明：随着微弧氧化时间的增加,复合镀层的结合性能显著提高,原因是微弧氧化膜的多孔性结构及其机械锁合效应。与Ti6Al4V合金相比,微弧氧化+化学复合镀处理后的试样硬度和耐磨性显著提高,Ti6Al4V合金表现为是严重的黏着磨损,而Ni-P-ZrO2复合镀层以磨砺磨损为主     

类金刚石薄膜改性钛合金的扭动摩擦磨损特性

以Ti6Al4V合金、类金刚石薄膜(DLC膜)改性Ti6Al4V合金分别与超高分子量聚乙烯(UHMWPE)配副,模拟颈椎间盘的轴向旋转运动,并在改装后的多自由度磨损试验机上进行扭动摩擦试验。结果表明:随着循环周次的增加,两对摩擦副均呈现出摩擦扭转力矩、摩擦耗散能、磨损量相应增大的趋势。与Ti6Al4V合金相比,DLC薄膜改性后的Ti6Al4V合金摩擦副接触界面间摩擦扭转力矩降低了51.6%、摩擦耗散能降低了48%,进入完全滑移状态的时间缩短,具有更好的耐磨性。Ti6Al4V合金的磨损机制表现为严重的磨粒磨损,经DLC薄膜改性后的钛合金的磨损形式以应力集中产生的脆性剥落为主。DLC薄膜增大了对磨副UHMWPE的磨损,UHMWPE的磨损机制是粘着磨损和磨粒磨损综合作用的结果。     

Ti6Al4V合金表面激光熔覆功能复合涂层研究进展

Ti6Al4V合金表面激光熔覆功能复合涂层能显著提高合金的摩擦磨损、高温抗氧化性能。本文在总结和评述Ti6Al4V合金表面激光熔覆功能复合涂层材料体系及性能的基础上,提出了该工艺存在的不足及解决途径,并对其发展进行了展望。     

氮化钛铝薄膜的制备及其摩擦学性能的研究

用多弧离子镀方法在高速钢的基体上沉积了不同钛铝比例的氮化钛铝薄膜，研究了不同铝含量对薄膜性能的影响，采SEM、XRD、AES、表面形貌仪、显微硬度计、划痕仪对薄膜的微观结构和力学性能进行了全面测试，用球盘试验机测试了薄膜的摩擦因数，在此基础上讨论了铝在薄膜中的作用。结果表明Al的引入使膜层的硬度明显提高。所有的(Ti，Al)N试样皆由面心立方晶格(fcc)的(Ti0．5Al0．5)N相组成。随着Al含量增加，GCr15与(TiAl)N膜层之间的摩擦因数下降，减摩性能提高，耐磨性能增强。(TiA1)N涂层可以显著提高硬质合金刀具的使用寿命。     

Effects of Traverse Scanning Speed of Spray Nozzle on the Microstructure and Mechanical Properties of Cold-Sprayed Ti6Al4V Coatings

Cold spray has the potential to restore damaged aerospace components made from titanium alloy, Ti6Al4V at low temperature (200-400 °C). Traverse scanning speed during deposition is one of the key factors that affect the quality of the Ti6Al4V coatings as it influences the thermal build-up and coating thickness per pass. As there are fewer reported studies on this, this work investigated the effects of different traverse scanning speeds (100, 300 and 500 mm/s) of cold spray nozzle on the microstructure and mechanical properties of cold-sprayed Ti6Al4V coatings. The cross-sectional analysis showed coating porosities reduces with slower traverse speed, from 3.2 to 0.5%. In addition, the microhardness of the coatings increased from about 361-385 HV due to strain hardening. However, the adhesion strength of the coatings to the substrates significantly decreased with reduced traverse speed from about 60 MPa (glue failure) at 500 mm/s to 2.5 MPa (interface failure) at 100 mm/s. Therefore, this study revealed that the control of heat build-up and thickness per pass during the cold spray deposition of the Ti6Al4V coatings is crucial to attain the desirable properties of the coatings.     

Ti6Al4V钛合金表面真空渗氧处理

目的在Ti6Al4V钛合金表层制备硬度高、耐磨性好的硬化层。方法结合真空技术,以高纯的O2为介质,在Ti6Al4V钛合金表面制备致密的渗氧硬化层,采用X衍射仪分析渗氧层的相组成,用金相显微镜观察渗氧层和磨痕组织,用显微硬度计测试渗氧层的显微硬度,用MM-U10A端面磨损试验机研究渗氧层的耐磨性。结果渗氧层物相主要由TiO_2、TiO、Ti_3Al及Al_2O_3组成,温度较低时,形成的渗氧层较薄,温度增加,渗氧层厚度迅速增加,硬度及耐磨性也随之增加。温度为760℃时,表面硬度为基体硬度的2.5倍以上,大于750HV,有效硬化层厚度达60μm以上,其磨损失重仅为未渗氧原样的1/4,表面磨痕细密,没有撕裂情况发生,渗氧层保持完整。温度继续增加,氧化物开始聚集长大,渗氧层组织开始变得疏松,硬度及耐磨性开始下降。结论 Ti6Al4V钛合金表面真空渗氧处理可显著提高其表面硬度,耐磨性改善明显。     

OXIDATION OF PM ALLOY Al-10Ti DURING SLIDING WEAR

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