化学气相沉积Ti(CN)/TiC/Al_2O_3多层涂层的结构和耐磨性能

采用化学气相沉积技术在42CrMo钢基体表面制备了Ti(CN)/TiC/Al2O3多层涂层,分析了多层涂层的断面形貌、元素分布和物相组成,并研究了多层涂层的显微硬度及其与基体的界面结合力、耐磨性能。结果表明:Ti(CN)/TiC/Al2O3多层涂层的结构较致密,主要由TiC0.2N0.8、TiC、α-Al2O3和Ti2O3组成,厚度约10μm,其显微硬度约2 654HV,涂层与基体间的界面结合力可达62N;与基体相比,多层涂层的平均摩擦因数约降低了23%,磨损量约减少了50%,其磨损机制为疲劳磨损和磨粒磨损。     

氢氧化钠电解液中铝合金的微弧氧化

叙述了在NaOH电解液中进行铝合金表面微弧氧化处理。经微弧氧化制备的铝氧化膜，厚度可达80μm，显微硬度可达HV1200。通过X射线衍射（XRD）分析和扫描电镜（SEM）分析观察可知，铝合金氧化膜层相结构为α-Al2O3和γ-Al2O3，膜层与铝基体结合良好。通过热分析（TG、DSC）可知，此工艺制备的氧化膜有很好的热稳定性。     

TiAl合金表面等离子喷涂双层涂层组织与性能的研究

用等离子喷涂法在TiAl合金基体表面喷涂得到由CoNiCrAlY粘结层和ZrO2 Y2O2陶瓷外层组成的双层结构的热障涂层，进行了高温氧化试验并用SEM和光学显微镜观察分析了涂层的组织及形貌。结果表明：粘结层厚度为60μm，陶瓷外层厚度为250μm。喷涂后试样高温抗氧化能力提高。     

大气等离子喷涂Ni5Al/Al2O3-3％TiO2复合结构 涂层的显微组织与力学性能

采用大气等离子喷涂(APS)技术在6061铝合金基体表面预制Ni5Al合金黏结层,再在黏结层上喷涂Al_2O_3-3%TiO_2陶瓷层,研究了涂层的物相组成、微观形貌、显微硬度、结合强度、耐磨性能和耐腐蚀性能,分析了其拉伸断裂机理。结果表明:陶瓷层的物相主要由α-Al_2O_3、γ-Al_2O_3和锐钛矿型TiO_2组成;黏结层与基体以及黏结层与陶瓷层均形成了机械结合,但黏结层与基体的结合界面更致密;与基体相比,涂层的显微硬度更高、耐腐蚀性能和耐磨性能更优;涂层的结合强度低于黏结层的,其拉伸断裂位置多在黏结层和陶瓷层之间的界面处以及陶瓷层内部,界面处的拉伸断裂形式为混合断裂,黏结层上的为韧性断口,陶瓷层上的为脆性断口。     

316L不锈钢表面氧化铝梯度涂层的制备

用热浸镀铝+高温热扩散工艺在316L不锈钢表面制备了铁铝梯度涂层,再用工业纯氮气中残留的氧气对其进行氧化处理制备了氧化铝梯度涂层;用OM、SEM、EDS、XRD、XPS和显微硬度仪等方法对涂层进行了分析。结果表明:750℃浸镀10 min的热浸镀铝涂层经950℃×4 h热扩散后,涂层表面质量较好,平均厚度120μm,与基体结合紧密;铝、铁呈良好梯度分布,表面最高硬度为800~850 HV;经900℃×4 h氧化处理后,氧与铝涂层进行了择优氧化,在距表面100nm以内原位反应生成了氧化铝,且除涂层表面是一层致密的氧化铝膜外,在膜以内氧化铝含量呈梯度分布。     

梯度结构对氧化铝陶瓷涂层接触应力的影响

采用幂指数描述"三明治"式梯度结构形式,建立镍基氧化铝梯度陶瓷涂层在静态接触集中力载荷作用下有限元模型,分析静态接触集中力载荷作用下涂层的Mises应力分布,以及梯度层的厚度、中间层数及结构形式对涂层的Mises应力分布及最大Mises应力发生位置的影响。结果表明:梯度结构对接触区Mises应力大小及分布影响不大,但影响最大Mises应力发生位置;合理的梯度结构能避开最大Mises应力发生在表面强化区及梯度区中,防止陶瓷涂层在接触载荷作用下疲劳脱落。制备层状结构梯度陶瓷涂层时,采用氧化铝层厚度20μm、线性梯度层厚度80μm、8层中间层,可改善Mises应力,适当避开最大Mises应力发生在梯度区。     

铝合金表面微弧氧化陶瓷层的耐腐蚀性能

采用微弧氧化技术,以硅酸钠为主体配以Na2WQ、KOH、Na2EDTA辅助添加剂的电解液,在2A12铝合金表面原位生成陶瓷层,以提高铝合金的耐腐蚀性能.用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析了微弧氧化陶瓷层的截面形貌和相结构;用显微硬度仪测量了陶瓷层的显微硬度;用CS300P型电化学腐蚀工作站在36 g/L的NaCl溶液中测试了陶瓷层的电化学腐蚀性能.结果表明:微弧氧化陶瓷层的厚度为4 μm,显微硬度达到683 HV,其相组成主要是α-Al2O3和γ-Al2O3;铝合金表面微弧氧化陶瓷层提高了铝合金的耐腐蚀性能,使其腐蚀速率明显减慢.     

不同温度下沉积TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN复合涂层的物相结构和性能

采用高温化学气相沉积技术,于1 000～1 100℃在WC-6%Co硬质合金基体表面制备了TiN/TiCN/Al2O3/TiN复合陶瓷涂层,研究了复合涂层的物相、表面和横截面形貌、显微硬度、界面结合强度和耐磨损性能。结果表明:沉积温度为1 000℃时,复合涂层中Al2O3层为κ相和α相共存;当沉积温度升至1 050℃和1 100℃时,Al2O3层为单一的α相;1 050℃下沉积复合涂层的表面平整、结构致密,1 000℃沉积复合涂层中的TiCN层存在少量孔洞,1 100℃下沉积复合涂层中TiCN层的柱状晶沿某一方向生长比较明显,较高的沉积温度加速了钛元素向Al2O3层的外扩散;1 050℃下沉积复合涂层的显微硬度最大,为1 828HV,该涂层的耐磨损性能最佳,其与基体间的结合强度最高,临界载荷为135.2N。     

用工业原料制备Al_2O_3陶瓷内衬复合钢管的研究

用SHS铝热-离心法制备了氧化铝陶瓷内衬复合钢管,研究了用工业褐铁矿Fe2O3粉和工业铝粉制备陶瓷内衬复合钢管的有关工艺,并分析了复合钢管的组织和性能。结果表明,内衬陶瓷由Fe2O3、铁铝尖晶石和莫来石等相组成,内衬陶瓷硬度可达1327HV,KIC为3．86MPa·m1／2。     

等离子喷涂NiAl/Al2O3梯度陶瓷涂层的结构与组织特征

利用等离子喷涂方法制备了NiAl/Al2O3梯度陶瓷涂层,并对涂层的组织分布、相结构、硬度和孔隙率进行了研究.结果表明:梯度涂层的组织表现出宏观不均匀性和微观连续性的分布特征,是由α-Al2O3、γ-Al2O3、δ-Al2O3、Ni、NiO以及镍铝金属间化合物等多种相组成的复合材料;梯度涂层中NiAl合金层的孔隙最少,表面纯陶瓷层孔隙率最高;随着Al2O3含量的增加,涂层的硬度逐渐增大.     

等离子喷涂纳米Al_2O_3-13%TiO_2陶瓷涂层的组织结构与抗冲蚀性能

采用等离子喷涂方法分别制备了常规和纳米Al2O3-13%TiO2陶瓷涂层,用扫描电子显微镜分析了涂层的显微结构,并对涂层进行了抗冲蚀试验。结果表明:常规陶瓷涂层具有典型的片层状结构,但纳米陶瓷涂层片层状结构并不十分明显,且涂层裂纹数量明显减少;纳米陶瓷涂层中的显微结构的变化改善了涂层的韧性和结合性能;在冲蚀过程中,常规陶瓷涂层表面剥落严重,而纳米陶瓷涂层的冲蚀质量损失较小,抗冲蚀性能比常规陶瓷涂层提高了30%左右。     

镀液中La_2O_3含量对Ni-W-La_2O_3复合镀层组织和性能的影响

本文对在镀液中添加不同含量La2O3微粒对Ni-W-La2O3复合镀层组织和性能的影响进行研究。结果表明,镀液中La2O3微粒含量为4 g/L时,Ni-W-La2O3复合镀层组织均匀致密、表面平整,硬度高,耐高温和耐腐蚀性能好。     

铝合金微弧氧化陶瓷膜形成电解液组分优化

基于非对称双向脉冲电源,用L9(34)正交试验法优化了电解液组分。用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)观察和分析了陶瓷层的组织特征和物相组成,并用点滴和全浸试验衡量膜层的耐腐蚀性。较佳的电解液配方为:磷酸盐15 g/L,硅酸盐10 g/L,碳酸盐5 g/L,络合剂4 g/L。膜层的相组成和耐腐蚀性与电解液的浓度密切相关,当浓度较低时,膜层由晶态Al2O3组成;当浓度较高时,膜层由含有较多显微裂纹的非晶态Al2O3组成;当浓度适中时,可获得主要由非晶态组成的致密Al2O3陶瓷层,该膜层表现出优异的耐腐蚀性能。     

激光熔覆原位自生Ti-Al-Si复合涂层的微观组织和高温抗氧化性能

为提高钛合金的高温抗氧化性能,采用激光熔覆原位自生技术,在TC4钛合金表面自行设计并制备了原子百分比为Ti∶Al∶Si=41∶41∶18和Ti∶Al∶Si=35∶35∶30的两种涂层。通过XRD、OM、SEM表征了涂层的微观组织和物相组成;借助管式电阻炉测试了涂层和基体试样在800℃×24h×5次循环氧化条件下的高温抗氧化性能;结合氧化增重和氧化动力学曲线分析了涂层的高温抗氧化机理。结果表明,涂层主要由Ti5Si3、Ti7Al5Si12、Ti3Al、TiAl和TiAl3等物相组成。涂层中没有出现一般激光熔覆所产生的外延生长柱状晶组织,全部为细小等轴晶。在800℃×24h×5次循环氧化条件下,TC4基材单位面积的氧化增重约为35.1mg·cm-2,涂层的约为2.8mg·cm-2和3.3mg·cm-2。两种涂层的高温抗氧化性能较钛合金基材分别提高了12.5倍和10.6倍。激光熔覆原位自生Ti-Al-Si复合涂层能明显改善TC4钛合金的高温抗氧化性能。涂层抗氧化性改善的机理,一方面是表面生成了连续致密的TiO2、Al2O3、SiO2氧化层,阻碍了氧扩散;另一方面是提高了氧化层的黏附性,使氧化层不易从涂层表面剥落,对涂层未氧化部分起到了很好的保护作用。     

多层复合镀层工艺与性能的研究

利用改进的电刷镀技术研制具有层状结构的复合镀层，探索了利用多种固体粒子（Cr2O3、SiC、ZrO、Al2O3等）构成多层复合镀层的可能性与工艺上的可行性。此外，还研究了多层复合镀层的组织、结构、显微硬度以及耐磨性等性能。     

铝合金表面激光沉积Al0.8FeCoNiCrCux高熵合金组织与耐蚀性能

为增强5XXX系铝合金表面的耐蚀性能,利用脉冲激光沉积技术制备了Al0.8FeCoNiCrCux高熵合金(HEA)涂层。利用XRD,SEM和电化学工作站分析了Al0.8FeCoNiCrCux高熵合金的相结构、微观组织和耐腐蚀性能。结果表明随着Cu含量增加,合金的相结构由BCC1和BCC2相转变为BCC1,BCC2和FCC相;当=0时,Al0.8FeCoNiCrCux涂层沿晶间出现裂纹,x=0.25时,涂层裂纹消失,并且在晶间出现了浅色组织,随着x增加,浅色组织由点状分布转变为连续生长;Al0.8FeCoNiCrCux(x=0.25,0.5,0.75,1.0)高熵合金涂层耐蚀性随Cu增加而降低,Al0.8FeCoNiCrCu0.25的腐蚀电流密为7.94×10^-8 A/cm^2,仅为基材的0.17%,腐蚀形式为点蚀,当x增加至1时,腐蚀电流密度增至8.21×10^-7 A/cm^2,为基材的1.99%,腐蚀形式转变为晶间腐蚀,但仍优于基材。显然,当0.25≤x≤1时,采用Al0.8FeCoNiCrCux涂层可显著改善铝合金的耐腐蚀性能。同时,其具有的高熵效应可抑制涂层中由基材的稀释行为引起的金属间化合物形成,解决了传统涂层材料应用在铝合金表面易产生裂纹的问题。     

Effect of Al element in Zn-Al fillers on the corrosion resistance of Cu/Al brazed joints

In this paper, we describe experimental torch welding 1061 aluminum alloy to T2 copper. The corrosion behavior and performance of Cu/Al brazed joints were systematically investigated. This investigation was conducted using an optical microscope (OM), scanning electron microscope (SEM), energy disperse spectroscopy (EDS) and other methodologies. The results showed that the corrosion resistance of brazed joints was closely associated with Al content in filler metal. The corrosion behavior in 3.5 % NaCI solution belonged to micro-electrochemical corrosion and depended mainly on electrochemical imbalance between different phases. The excessive dissolution of Al atoms led to the occurrence of the corrosion of brazed joints and the corrosion product may be Al(OH)₃, Zn(OH)₂ and ZnO. It can be also found that an increase of aluminum content controlled largely formation and distribution of α-Al phase and Al₂O₃ protective film in brazing alloys, resulting in reducing the electrochemical corrosion current density and improving the corrosion resistance and shear strength of the joint.

     

生物医用钛合金TiN涂层微磨粒磨损及耐蚀性初步研究

对生物医用Ti6Al4V合金表面TiN涂层机械力学性能进行了研究,在分析力学性能的基础上,考察了TiN涂层在蒸馏水和Hank’s模拟体液中的耐磨性,并在Hank’s模拟人体体液中研究了TiN涂层在静态环境中的腐蚀行为。结果表明:在Ti6Al4V合金表面沉积TiN涂层后,其耐磨性和耐蚀性大大提高,有利于改善钛合金在人体环境中的使用寿命。     

水力机械抗汽蚀材料研究新进展

对抗汽蚀新材料的研究与应用现状进行了综述,包括形状记忆合金、加工硬化型合金（Ni3Al、Ti基合金）、金属涂层材料及非金属涂层材料等,并对未来抗汽蚀新材料的研究进行了展望.     

增强体与粉末冶金316L不锈钢的反应性

在316L不锈钢粉中分别添加10％的TiC、WC、NbC、Al2O3、Si3N4五种增强体,研究了各种增强体与不锈钢基体的反应性及对烧结过程的影响。结果表明：TiC、WC、NbC与不锈钢基体有良好的相容性,能均匀分布到不锈钢基体中,可以有效提高其强度,添加TiC的不锈钢还表现出优越的耐腐蚀性;由于Al2O3与基体不锈钢相容性过差,不能发挥增强体的作用,使材料的强度和耐蚀性不良;添加Si3N4的不锈钢在烧结过程中Si3N4发生分解,弥散强化了基体,硅有促进烧结的作用,而氮均匀渗透到不锈钢中,有利于形成高强度的高氮钢,从而使其相对密度、硬度及耐蚀性都高于其他材料。