高离化率电-磁场协同增强HiPIMS高速沉积特性

为了使高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)技术在保持高离化率的条件下实现HiPIMS高速沉积过程,采用电场与磁场双外场协同作用改善HiPIMS放电与沉积特性.研究了电-磁场协同增强HiPIMS((E-MF)HiPIMS)和常规HiPIMS制备钒膜时的基体离子电流密度、发射光谱、钒膜表面形貌及表面粗糙度、截面形貌及沉积速率等,并探讨了(E-MF)HiPIMS模式的放电机理.研究表明:与HiPIMS相比,钒靶(E-MF)HiPIMS放电时的平板工件基体离子电流密度峰值增加了6倍,铜靶(E-MF)HiPIMS放电时的筒状工件基体离子电流密度峰值增加了13倍.(E-MF)HiPIMS放电时的Ar~0谱线、Ar~+谱线、V~0谱线和V~+谱线强度均显著增强,氩和钒的粒子离化率增加.(E-MF)HiPIMS制备的钒膜由V(111)和V(211)组成.(E-MF)HiPIMS制备的钒膜表面更加光滑平整且表面粗糙度由15.0 nm减小为9.6 nm;钒膜生长结构更加致密且沉积速率增加了约30%,而筒状工件转动条件下(E-MF)HiPIMS制备的铜膜的沉积速率增加了约50%.(E-MF)HiPIMS是一种高离化率高沉积速率的新型放电模式,该方法可有效规避常规HiPIMS较低沉积速率的技术缺陷.     

一种类石墨材料的场发射性能

采用(CVD)法制备了一种类石墨材料,用场发射扫描电镜(FESEM)和Raman光谱对其形貌和结构进行分析,发现表面形貌为花瓣片状结构,边缘具有突出尖端。采用二极结构对其场发射性能进行测试。结果表明当外加电场1.7 V/μm时获得了μA级的发射电流;当电场为4 V/μm时,电流密度达到1.85 mA/cm2;开启电场为2.5 V/μm,最高工作电压为8×103 V到104 V。     

工艺条件对冲液电沉积微结构粗糙度及形貌的影响

采用冲液电沉积工艺制备金属微结构,研究了阴极电流密度和冲液速度对微结构粗糙度及形貌的影响。粗糙度测试表明:随阴极电流密度的增加(0.5～1.3A/dm2)呈增大趋势,但随冲液速度的提高(0.2～1.3m/s)呈减小趋势。形貌观察发现:阴极电流密度和冲液速度均对表面形貌有明显影响,当阴极电流密度为0.5A/dm2且冲液速度为1.3m/s时,制备的微结构形貌质量最优。     

放电电压对纯氮ASPN处理的影响

采用高电压、低气压的离子渗氮工艺,利用活性屏离子渗氮(ASPN)技术对合金钢在纯氮气氛下进行离子渗氮处理。对渗氮层的硬度、深度和组织结构等进行了分析研究。结果表明,在纯氮气氛下活性屏离子渗氮处理过程中放电电压起关键作用,只有当直流辉光放电电压高于800 V时,才能进行离子渗氮处理。通过分析用铜片采集的等离子放电空间的粒子发现,放电电压高于800 V时,沉积在铜片表面的粒子是能进行渗氮处理的氮化铁;而放电电压低于800 V时,沉积在铜片表面的粒子主要是氧化铁。     

钛表面原位生长TiO2膜及其光催化活性

为提高钛表面原位生长TiO2膜层的光催化活性,研究了电流密度(3、5、10、15 A/dm2)对所得膜层光催化活性的影响.用SEM和XRD分析膜层表面形貌和结构,发现随着电流密度的增加,膜层微孔增多而且膜层中二氧化钛含量增多.用所得膜层光催化降解罗丹明B,发现当电流密度为10 A/dm2时,膜层具有较高的光催化活性,这归功于膜层比表面积增加,而且膜层是由以锐钛矿型为主晶相同时含有少量金红石型二氧化钛组成.     

微弧氧化对铝合金搅拌摩擦焊缝耐蚀性能的影响

为了提高搅拌摩擦焊(FSW)焊缝的耐腐蚀性能,本文采用微弧氧化技术在6082系铝合金FSW焊缝表面制备了不同电流密度下的微弧氧化陶瓷膜层,使用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对膜层进行相组成确定并观察其表面形貌,使用激光共聚焦扫描电子显微镜(CLSM)测定膜层表面粗糙度。通过电化学阻抗谱(EIS)及极化曲线(LSV)分析比较微弧氧化前、后铝合金FSW焊缝的耐腐蚀性能。结果表明:随着电流密度的增加,膜层越来越厚,击穿越来越困难。陶瓷层一旦被击穿,会形成很多的熔融物,使陶瓷层表面凹凸不平,表面粗糙度增加。此外,当电流密度为10A/dm2时,陶瓷膜层表现出较佳的耐蚀性能。     

MoS2/Zr复合薄膜的制备工艺研究

采用中频磁控溅射及多弧离子镀相结合的复合镀膜工艺,在硬质合金YT14基体上制备了MoS2/Zr复合薄膜.采用扫描电子显微镜(SEM)考察了复合薄膜表面及截面的形貌,利用能谱分析(EDX)薄膜的成分组成.研究了沉积温度、基体负偏压及Zr电流等沉积工艺参数对复合薄膜的结合力、显微硬度、厚度等性能的影响.结果表明:沉积工艺参数对MoS2/Zr复合薄膜的性能影响很大,合理选择沉积工艺参数能够明显提高和改善复合薄膜的性能,并分析了沉积参数对性能的影响机理.在本实验条件下,最佳沉积工艺参数为:沉积温度200 ℃,基体偏压180 V,Zr电流30 A,制备的MoS2/Zr复合薄膜结构致密,其结合力约为60 N,厚度约为2.4 μm,显微硬度约为HV900.     

Ti/TiB_2多层膜在模拟体液中生物摩擦学行为研究

采用磁控溅射的方法在医用钛合金Ti6Al4V表面制备了具有不同调制比的Ti/TiB2多层膜,并考察多层膜在Hank’s模拟体液中与超高分子量聚乙烯(UHMWPE)配副的摩擦磨损性能。研究结果表明:所制备的多层膜层状结构清晰,与基体结合良好,各子层保持一定的择优取向。多层膜在模拟体液中的摩擦磨损性能与调制比间存在着一定的依赖关系。当多层膜调制比为1:5时,其平均摩擦系数约为0.1,与Ti6Al4V相比降低了28.6%,UHMWPE磨损速率降低了近一个数量级,呈现出良好的减摩耐磨效应。多层膜的引入有效抑制了Ti6Al4V合金发生氧化磨损,而使其表现为不同程度的磨粒磨损和粘着磨损。在调制比为1:5时,多层膜/UHMWPE的生物摩擦学性能最佳,并有望在人工关节表面改性上获得应用。     

磁场对电晕放电极间区域的影响

通过用两种磁场形式影响负电晕放电,研究了磁场对负电晕放电不同区域的影响。研究表明:磁场的应用可改变电晕区的放电强度,增加放电电流;磁场对荷电区的影响并不能改变放电电流的大小,揭示了放电电流增加的原因;磁场的应用加强电晕区内的电场强度,所以磁场的应用可使负电晕放电的起晕电压降低。     

复合材料Li_4Ti_5O_(12)/SnO_2的制备及电化学性能研究

采用化学沉积法制备Li4Ti5O12/Sn O2复合材料,讨论了Sn O2的含量对负极材料电化学性能的影响.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、恒流充放电测试对材料进行结构、形貌及电化学性能表征.结果表明:复合材料中的Sn O2不会改变钛酸锂的尖晶石结构和形貌,当Sn O2质量分数为5%时,材料的电化学性能最优;电压在1~3 V,进行恒流充放电测试,结果表明:0.1 C倍率时,Li4Ti5O12的首次放电比容量为167.83 m Ah/g,而5%复合材料的首次放电比容量为178.21 m Ah/g.     

Mg-9Gd-3Y镁合金PEO-EPD复合膜层组织结构与耐蚀性研究

为了提高镁合金的耐蚀性,本文利用扫描电镜分析了Mg-9Gd-3Y(GW93)镁稀土合金表面等离子电解氧化陶瓷层、等离子电解氧化-电泳复合膜层和电泳膜层的表面与纵截面形貌组织,利用傅立叶红外光谱仪(FT-IR)分析了电泳膜层有机官能团类型,用电化学测试手段和盐雾试验方法测试了该合金不同处理膜层的耐蚀性,讨论了电泳电压和固体粉料分数对等离子电解氧化-电泳复合膜层厚度、成膜速率和耐蚀性的影响.研究结果表明,随着电压、固体份的升高,等离子电解氧化-电泳复合涂层厚度和成膜速率呈增大趋势,腐蚀速率随着电压升高呈先减小后增大的趋势,随着固体份的增加呈降低趋势.电泳电压为70V,固体份为19%时,在等离子电解氧化膜层上生成陶瓷层与有机化合物层结合紧密的等离子电解氧化-电泳复合膜层,腐蚀电流密度比等离子电解氧化膜层降低两个数量级,自腐蚀电位正移200mV,耐蚀性提高近13倍.     

振动对纯碳、浸金属碳滑板载流磨损性能的影响

采用高速环-块式载流摩擦试验机,研究了纯碳和浸金属碳两种滑板材料在高速载流条件下的摩擦磨损行为。利用相关系数理论,对滑板振动加速度和电弧能量的相关性进行定量分析,发现滑板振动加速度和电弧能量之间存在着明显的相关性。试验结果表明：摩擦系数随着振动加速度的增加逐渐减小,两种滑板材料的磨损率随着振动加速度的增加均逐渐增大,且浸金属碳滑板的耐磨性比纯碳滑板好。随着振动的增大,电弧对两种滑板材料的侵蚀程度均明显加剧,浸金属碳滑板电弧侵蚀形式以层片状剥离为主;纯碳滑板以烧蚀坑和热应力裂纹为主。载流条件下,纯碳滑板导电性优于浸金属碳滑板。     

多弧离子镀TiN涂层工艺及耐蚀性研究

为提高4Cr13马氏体不锈钢的耐蚀性,对其进行多弧离子镀处理,获得TiN涂层,并用X射线衍射仪、显微硬度计、扫描电子显微镜、电化学测量仪对涂层进行物相分析、表面形貌观察、硬度检测以及电化学腐蚀性能测试.结果表明:随着电流的增大,表面的液滴数目和尺寸增大,涂层厚度增加,薄膜硬度也增大;相结构主要为TiN,有明显的择优取向,且随着弧电流的增强,衍射峰强度略有增加.TiN试样在3.5％的NaCl溶液中耐蚀性与基体相当,在1 mol/L的H2SO4溶液中的耐蚀性比基体提高了800倍.     

铝合金表面油胺/微弧氧化复合膜层的耐磨性

为提高铝合金表面耐磨性能,采用微弧氧化(MAO)技术在硅酸盐电解液中对2024铝合金进行表面处理,制备微弧氧化陶瓷层;然后通过浸泡法在陶瓷层表面覆盖一层油性涂层,形成复合膜层,以期提高铝合金表面耐磨性能。利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分别观察复合膜层的表面形貌及物相组成;利用原子力显微镜AFM测试复合膜层的表面粗糙度;利用摩擦磨损试验仪分析复合膜层的摩擦系数。在SEM的观察下复合膜层比微弧氧化陶瓷层更为平整。另外,AFM的结果显示复合膜层的表面粗糙度比微弧氧化陶瓷层降低了73%左右;摩擦磨损检测显示复合膜层的摩擦系数在0.1左右,波动幅度较小,而微弧氧化陶瓷层和铝合金的摩擦系数达0.4左右,波动幅度较大。     

The Friction and Wear of Sleeve-ring Pair Lubricated by Active Lubricants in the Presence of Magnetic Field

1　IntroductionTribologicalphenomenoncanbeseenintheopera tionsofequipments ,instruments ,units ,andsoon .Theinvestigationonthemagnetictribologyattractsbroadinter estsoftribologicalworkers ,andthesignificantexplorationsonthetheoreticalandapplicationhavecarriedout .Thefrictionreductionandwearpreventioninthepresenceofmagneticfieldareconsideredtobetheincreaseofmicro hardnessontherubbingsurfaceandtheoxidationofoxy genonthewearsurfaceatthedryfrictionofatmosp here[1 4] .Theperformanceofboundarylubric…     

磁控状态下Fe90堆焊层显微组织对力学性能的影响

为了研究直流横向磁场对Fe90堆焊层组织和性能的影响,在Fe90自熔堆焊合金的等离子弧堆焊过程中引入直流横向磁场,采用洛氏硬度仪、磨损试验机对不同规范下试样的硬度、耐磨损性进行测试,采用OM及SEM对堆焊层进行显微组织分析,进而揭示外加磁场对堆焊层性能的作用机理.结果表明,施加磁场的堆焊层要比无磁场作用的堆焊层硬度高、耐磨性好;当堆焊电流为I=180 A,磁场电流为I_m=3 A时,堆焊层性能取得最佳值,其磨损量为0.4218 g,表面硬度HRC为72.1.外加磁场提高堆焊层性能的主要原因是电弧和熔池在磁场作用下运动状态发生改变,改善了堆焊层组织,使堆焊层的组织由柱状晶转化为等轴晶并细化晶粒,进而提高堆焊层的综合力学性能.     

M2高速钢强脉冲离子束表面改性及其耐磨耐蚀性

针对陶瓷梯度涂层性能优良,在大气氛围下等离子喷涂制备涂层会受到空气氧化这一情况,在可控气氛（Ar气）中采用等离子喷涂的方法制取了NiCrBSi/Al₂O₃的梯度涂层,并且与大气条件下制取的NiCrBSi/Al₂O₃的梯度涂层进行对比.借助扫描电子显微镜（SEM）、x 射线衍射仪（XRD）对涂层的组织分布、相结构进行分析.结果表明：在Ar气和大气中梯度涂层的组织内部都没有明显的界面,实现了组织的连续变化;在Ar气中制取的梯度涂层的组织更加致密,被氧化的程度更低,质量更好.     

126kV真空灭弧室1/3线圈纵磁触头三维涡流场仿真

建立了126kV、1/3线圈纵磁触头三维电极结构模型,并利用有限元法对考虑了电弧影响的模型进行了三维涡流场仿真.在电流分别处于峰值和过零时,得到了纵向磁场分别在触头片表面和触头间隙中心平面上的分布,以及纵向磁场滞后时间沿径向路径的分布规律.     

316L不锈钢等离子渗钛-热氧化制备TiO2膜及性能

为了提高316L不锈钢的表面性能,以满足其在医用环境下服役的要求,利用等离子表面合金化和真空热氧化复合处理技术,在316L不锈钢表面制备TiO₂薄膜。借助金相显微、辉光放电发射谱（GDOED）、x-射线光电子谱（XPS）和x-射线衍射（XRD）分析薄膜的组织结构,以蒸馏水为对象进行光诱导超亲水性试验,用球-盘磨损试验对比测试薄膜与基体的摩擦学性能。结果表明：薄膜均匀致密,Ti、O元素沿层深呈梯度分布,具有锐钛矿型TiO₂结构; 薄膜具有较高的亲水性,可见光照射下,30 min内接触角降为8.5°; 在7.6 N负荷下,薄膜与Al₂O₃陶瓷球对磨时的摩擦系数为0.30~0.40,磨损率仅为1.14×10^-4 mm³·N^-1·m^-1,复合处理后薄膜耐磨减摩性能指标明显优于不锈钢基材.