液中脉冲放电沉积ZrC陶瓷涂层的强化工艺及涂层性能的研究

采用特殊设计的专用脉冲电源液中放电表面强化设备,以硬质金属Zr为电极、45号钢为基体,进行了放电沉积ZrC陶瓷涂层的强化试验.研究了电参数、放电时间与涂层性能之间的关系,同时还研究了强化层形貌、物相结构及强化层的耐磨损性能.试验结果表明:强化层主要成分是ZrC;单个脉冲能量越大,形成的强化层就越厚;当放电时间超过25min时,强化层厚度基本不再增加;强化层具有良好的抗磨损性能.     

液中脉冲放电制备陶瓷涂层的研究进展

液中脉冲放电制备表面强化涂层是一种新型的表面改性技术,该技术综合了液相沉积、电火花强化等技术的优点,所制得的高硬度、高耐磨性、高结合力等性能优良的涂层,可用于刃具、模具、机械零部件的表面强化.本文介绍了液中脉冲放电沉积涂层的原理、特点及目前国内外的发展概况,以期推动该技术的应用.     

不同粘结层材料的PS-PVD热障涂层热震性能

为探索不同粘结层材料对等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)YSZ陶瓷层的热震性能的影响,采用PS-PVD工艺在DZ40M高温合金上制备了NiCoCrAlYTa和NiCrAlY两种不同的金属粘结层及YSZ陶瓷层,用SEM及XRD等方法表征两种粘结层表面沉积的YSZ陶瓷层的形貌结构、显微硬度及物相,研究了两种涂层的1100℃水淬热震性能及失效模式.结果表明:PS-PVD制备的NiCoCrAlYTa和NiCrAlY两种粘结层均非常致密,陶瓷层均为典型羽毛型柱状结构;NiCoCrAlYTa-7YSZ和NiCrAlY-7YSZ两种羽柱状陶瓷层的孔隙率分别为16.1%和16.5%,显微硬度HV0.025分别为615.8和683.6;陶瓷层的形貌结构及孔隙率、硬度等基本性能,对粘结层成份差异不敏感.1100℃水淬试验结果表明,NiCrAlY-7YSZ涂层的抗热震性能优于NiCoCrAlYTa-7YSZ涂层.失效模式是涂层在频繁的低温-高温热循环中羽柱状陶瓷层内部裂纹萌生和扩展,以及表面花菜头先剥落形成点蚀坑.随着热震次数增加,更多的点蚀坑随机出现并扩大,进而相连后形成大面积剥落区.     

7075铝合金在硼酸钠溶液体系的微弧氧化涂层性能表征

在以硼酸盐为主的碱性水溶液中对7075超高强度铝合金进行不同时间的微弧氧化表面处理,通过SEM和XRD对氧化陶瓷层的组织结构进行了分析,同时研究不同微弧氧化时间对涂层显微硬度的影响.结果表明:制备的涂层由疏松层和致密层组成,其中致密层占涂层总厚度的80%以上,与基体材料形成冶金结合;涂层中出现γ-Al2O3和α-Al_2O_3两相,其中γ-Al_2O_3相含量较多;随着氧化时间的不同,涂层显微硬度增大,但表面粗糙度变化不大,涂层的显微硬度为1250~1300Hv0.1.     

NiCoCrAlY涂层和NiCr涂层的抗腐蚀性能

以镍基高温合金GH907为基体,通过低压等离子喷涂和超音速火焰喷涂技术制备了NiCoCrA-lY涂层和NiCr涂层,并对样品进行了真空热处理.对热处理前后的涂层进行常温中性盐雾腐蚀及电化学性能的研究表明:热处理前后NiCoCrAlY涂层的抗腐蚀性能均优于NiCr涂层,热处理后NiCoCrAlY涂层和NiCr涂层的腐蚀等级都有所提高,出现腐蚀的时间推迟.     

NiCoCrAlY涂层和NiCr涂层的抗腐蚀性能

以镍基高温合金GH907为基体,通过低压等离子喷涂和超音速火焰喷涂技术制备了NiCoCrAlY涂层和NiCr涂层,并对样品进行了真空热处理.对热处理前后的涂层进行常温中性盐雾腐蚀及电化学性能的研究表明:热处理前后NiCoCrAlY涂层的抗腐蚀性能均优于NiCr涂层,热处理后NiCoCrAlY涂层和NiCr涂层的腐蚀等级都有所提高,出现腐蚀的时间推迟.     

低压等离子喷涂钨涂层性能的研究

用低压等离子喷涂技术在铜基体上制备出厚度大于1 mm的铜钨梯度钨涂层,对钨涂层性能研究结果表明,采用铜钨梯度方法可以使热膨胀系数不匹配的影响降低,梯度涂层呈层状结构,不易形成贯穿的裂纹;梯度涂层具有良好的导热性和耐热冲击性能,能承受9.6 MW/m2和200 s的脉冲,而铜基体温度低于200℃.真空等离子喷涂梯度涂层是制备核聚变面对等离子体材料的一种有效方法.     

氩气中1000℃下热处理对碳钢Q235工件表面金属铝粉涂层性能影响

为了增强承重普碳钢件的耐海水腐蚀性能和耐500℃高温性能,将两种没有气味的环保型水性纯铝粉涂料在室温下喷涂至Q235普碳钢片表面,制得单层和双层两种铝粉涂层.将涂层试样浸泡在室温质量分数为3.5%的NaCl的模拟海水中,考察涂层的抗腐蚀性能.为提高单层涂层的耐腐蚀性和双层涂层的粘接强度,研究了1000℃氩气处理对涂层性能的影响.实验结果表明:原始单层铝粉涂层试样泡在盐水中2天后就开始生锈,而经过1000℃氩气加热处理10 min后,涂层在10天内都没有生锈,同时涂层的粘接强度由11.6 MPa增加到14.0 MPa;原始双层铝粉涂层试样泡在盐水中10天内没有生锈,经过1000℃氩气加热处理10 min后,涂层防腐蚀性能没有降低,而涂层的粘接强度由9.9 MPa增加到11.3 MPa.XRD表征结果表明,原始双层铝粉涂层表面只有金属铝,经过1000℃氩气加热处理10 min后,涂层表面也出现了极少量Al_2O_3.SEM表征表明:经过1000℃氩气加热处理10 min后,单层涂层中球形铝粉颗粒熔化形成了片状颗粒,片状颗粒层在垂直于涂层方向的间隙明显减少,这可能是单层铝粉涂层经1000℃氩气加热10 min后防腐性能明显提高的原因;球形铝粉颗粒熔化也导致了涂层粘接强度的增加.     

激光熔覆涂层对高锰钢耐磨性能的影响

使用FeCrVSi和Ni+WC涂层粉末,在高锰钢材料表面成功制备了激光熔覆涂层,并对涂层组织形貌、显微硬度和耐磨性进行了研究。结果表明,两种涂层均可提升高锰钢基体的耐磨性和显微硬度,FeCrVSi涂层对基材性能的提升更佳,添加FeCrVSi和Ni+WC涂层的材料表面磨损量分别降低9.5%和6.3%,硬度分别为470—550 HV和500—630 HV,高于基体的250 HV,这主要源于合金元素的固溶强化作用和激光熔覆过程的激冷效果。在高应力载荷冲击过程中,涂层为高锰钢提供了第一层防护,以高硬度质点抵抗磨料破坏;同时,表层基材发生塑性变形和强化,产生形变诱导马氏体和栾晶硬化,提供了很高的硬化效应,在协同强化的作用下为高锰钢提供了更高的强度和硬度,提升了其耐磨性能。     

硬质合金刀具的类金刚石涂层的研究

采用优化的沉积类金刚石(DLC)涂层工艺及过渡层技术,在硬质合金上制备出性能优良的DLC膜.实验室切削试验与工业生产现场切削表明:在切削铝青铜和共晶铝硅合金时,DLC膜涂层刀具使用寿命明显高于末涂层刀具.     

钛合金表面渗钼涂层的组织和性能研究

采用固体粉末包埋法在钛合金表面制备了渗钼涂层, 用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)仪以及X射线衍射(XRD)仪, 对不同热处理制度下涂层的形貌、组织结构、元素分布进行了分析。在900 ℃以上加热时, 得到了渗Mo涂层, 涂层由沉积层和扩散层组成, 涂层厚度随温度的提高而增加, 在1 050 ℃/6 h处理时, 其中扩散层厚度达到了370 μm, 涂层和基体界面间的裂痕被消除。涂层由外往里的相组成依次为Mo、β(Ti)、α″(Ti)、α′(Ti), 改变了原钛合金表面的相结构。涂层显微硬度最大值达到HV0.25 1 400 以上, 达到了提高钛合金涂层硬度的目的。     

矿用不锈钢离子渗镀Ti-N组织结构及其腐蚀性研究

为了提高矿用不锈钢的表面性能,以满足其在强腐蚀环境下的服役要求,利用等离子表面合金化技术在不锈钢基体上制备了Ti-N改性层。借助扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪,对Ti-N改性层的表面形貌,显微组织,成分分布和相结构进行了分析和表征。利用电化学测试技术测定不锈钢及其Ti-N改性层在腐蚀介质中的极化曲线。结果表明:与不锈钢相比,Ti-N改性层具有更高的开路电位,更低的电流密度和腐蚀速率;渗镀Ti-N处理显著提高了不锈钢的耐蚀性。     

井工煤矿开采对坡面形态及侵蚀的影响研究

井工煤矿开采会引起围岩移动、地表形态改变，间接造成坡面侵蚀。基于大佛寺煤矿采采矿条件和土壤侵蚀特点，研究了黄土层厚度对采煤沉陷区不同坡形坡面形态及侵蚀的影响。利用FLAC3D 数值模拟软件对采煤引起的地表变形进行仿真模拟计算，结果表明井下采煤必然会引起坡面坡度增加、坡长减小，坡面侵蚀模数及径流模数增大，大于100m的黄土层厚度能有效控制坡面坡度增加、坡长的减小、坡面侵蚀模数和径流模数的增大。增大黄土层厚度，坡面侵蚀增大量由大到小对应的自然坡型排序为：直线坡、凸坡、凹坡、混合坡，且增大黄土层厚度，对于控制直线坡坡面形态和坡面侵蚀的影响更为有效。     

薄基岩浅埋深矿区地表开采沉降预测及影响因素分析

目前我国西北部地区浅埋深薄基岩开采区地表沉降现象日益严重。以鄂尔多斯某矿区为例,基于该矿区覆岩性质、地质条件、开采技术条件、地表沉降点观测数据,运用概率积分法对首采区的地表开采沉降规律进行了分析预测,并对该矿区典型的薄基岩浅埋深开采地表沉降的主要影响因素进行了分析。结果表明：①概率积分法的矿区开采沉降预测结果与实测数据基本吻合,表明采用该方法预测矿区地表移动参数是可行的;②由于矿区整体构造简单,且工作面内煤层基本呈水平分布,煤厚、采深、倾角等因素变化较小,综合分析认为顶板松散层基岩厚度比（H_S/H_J）、开采强度（工作面推进速度）是该矿区地表沉降的主要影响因素;③对工作面走向的顶板松散层基岩厚度比（H_S/H_J）曲线、开采强度（工作面推进速度）曲线与地表沉降量曲线进行了对比分析,认为松散层基岩厚度比（H_S/H_J）、开采强度（工作面推进速度）对矿区开采沉降具有相反的作用,且开采强度（工作面推进速度）对矿区开采沉降的影响较大。上述分析结论对于地质构造稳定的鄂尔多斯地区矿区开采沉降分析预测有一定的参考价值。     

NiFe2O4@LiMn2O4正极材料的制备及其电化学性能研究

以溶胶-凝胶法制备了不同质量百分比的NiFe₂O₄@LiMn₂O₄复合正极材料。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和电化学性能测试等手段, 对NiFe₂O₄@LiMn₂O₄材料的结构、形貌和电化学性能进行表征。结果表明, NiFe₂O₄的包覆并没有改变锰酸锂材料的晶体结构;锰酸锂颗粒表面没有观察到NiFe₂O₄材料存在。当NiFe₂O₄包覆量为1%时, 复合材料具有较好的电化学性能, 其首次充放电效率、循环性能和倍率性能都得到了一定程度的提高, 此时NiFe₂O₄呈薄膜型包覆在锰酸锂颗粒的表面, 厚度约为14 nm, 首次放电比容量(0.1C)为121.2 mAh/g, 10C倍率放电条件下放电比容量为84.8 mAh/g, 1C循环400周后容量保持率为90.64%。     

尖端结构对PS-PVD YSZ涂层沉积的影响

采用等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)技术在设计的尖端结构试样表面制备了YSZ涂层,研究了YSZ涂层在尖端不同区域的形貌、厚度、孔隙率和微区力学性能的差异.结果表明:尖端部位各区域涂层呈现羽柱状结构,在涂层生长过程中柱状晶之间会因生长的空间受限而存在“挤压”竞争效应,尖端边角的几何特性会削弱“挤压”竞争效应,因此其涂层厚度远高于尖端其他区域;此外,尖端尖角附近的涂层羽柱状结构呈放射状,并沿基体表面法线方向向上生长;纳米压痕表明涂层硬度由顶部至底部呈现逐渐下降趋势,这与涂层结构和残余应力相关;尖端结构的尖角区域涂层微区硬度,显著高于尖端两侧区域;结合数值模拟分析结果发现,半封闭型面会导致等离子射流紊乱度上升,由于不同方向等离子体存在“卷流”和“冲击”现象,其对应沉积的涂层厚度下降,孔隙率上升.     

Er对7075铝合金微弧氧化层特性的影响

对含Er量为0%、0.2%、0.4%的7075铝合金在相同工艺下进行微弧氧化,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)分别研究了微弧氧化膜层的相组成和表面形貌,同时也研究了氧化层的显微硬度、厚度及耐蚀性。结果表明,不同Er含量的7075铝合金微弧氧化层都由γ-Al_2O_3相构成,且随含Er量增加,γ-Al_2O_3相峰值增加,Er在微弧氧化过程中形成了Al_(17)Er_2相进入膜层;随含Er量的增加,氧化膜表面平整度先增加后下降,当Er含量为0.2%时,表面堆积物细小均匀、孔隙直径小,粗糙度最低;含Er量由0%增加到0.4%,显微硬度及厚度也随之增加,耐蚀性明显增加,自腐蚀电流密度由4.280×10~(-6) A/cm~2降至2.405×10~(-9) A/cm~2。     

石膏矿采空区稳定性主要影响因素正交试验研究

采用房柱法开采的石膏矿山,采空区稳定性的主要影响因素为矿柱和护顶层。基于Bieniawski矿柱强度公式和＂伏萨尔梁＂概念对矿柱的安全系数和护顶层抗压缩破坏安全系数进行了计算,并采用正交试验方法,对影响矿柱及护顶层稳定性的各因子进行了敏感度分析。结果表明：矿柱稳定性的主要影响因子为矿柱尺寸,其次为上覆岩层厚度;石膏护顶...     

方解石处理酸性矿排水次生矿物学和渗透性的研究

采用批实验和柱长期运行实验研究方解石处理酸性矿排水中次生矿物学和渗透性问题,扫描电镜（SEM）和傅里叶红光谱（FTIR）结果揭示方解石包覆层包括两层,内层为结晶石膏层,外层为纤铁矿层,后变为针铁矿;通过费克第一定律建立包覆下的溶解模型, ρ (Ca 2+ )= At 1/2 +B,其A 值与包覆层石膏比例（ f gyp ）平方成反比;柱实验结果揭示渗透系数变化是一个突变过程,长期处理中外层的Fe系包覆层是引起堵塞的关键。     

水泥含量与防氡涂料对粉煤灰砖氡释放的影响

以氡屏蔽率为主要评判指标,研究水泥加入量对煤渣/粉煤灰砖氡释放的影响;使用自制的防氡涂料研究涂层厚度对煤渣/粉煤灰砖氡释放的影响。结果表明:随着水泥加入量的增加,不同水泥量模块的氡析出浓度先明显增加,水泥加入量35%时,模块析出氡浓度达到最大值,然后呈缓慢下降趋势;随涂覆厚度的增加,防氡效率上升,当涂覆厚度为2.0 mm时,防氡效率为98.96%。机理研究表明:水泥量增加,产生的水化反应产物增多,将填充至水泥石内部的孔隙空洞,增加密实度,降低氡的释放,但水泥中粉煤灰等原料会带来氡的释放;涂层表面是一种连续致密均匀的结构,孔隙率极低,防氡基元材料紧密堆积,形成了层层叠加的致密结构,对氡源起到很好的密闭作用。