海洋钢微弧氧化膜层组织与性能

采用激光熔覆与微弧氧化技术相结合在S355海洋钢表面制备了复合陶瓷膜层,运用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)表征陶瓷膜层的微观结构,通过涂层结合力、显微硬度、残余应力、摩擦磨损和电化学等测试方法研究复合膜层的性能。结果表明:复合陶瓷膜层主要由内致密层和外疏松层组成,疏松层主要由γ-Al_2O_3组成,致密层主要由α-Al_2O_3组成。随着电流密度增大,膜层厚度与微孔孔径逐渐增大。复合膜层与基底层结合良好,其硬度较熔覆涂层的有明显提升。熔覆涂层表面残余应力为拉应力,复合膜层均为压应力。在电流密度为5 A/dm~2时,复合膜层能明显改善基体与熔覆涂层的耐磨性与耐蚀性。     

不同碳含量掺杂对多弧离子镀CrCN涂层摩擦学性能的影响

采用多弧离子镀技术在304不锈钢和单晶硅片上沉积Cr CN涂层,通过改变乙炔流量(20~60 sccm)来控制涂层中的碳含量,利用SEM、XRD、XPS、纳米压痕仪、划痕测试仪及摩擦磨损试验对涂层的微观结构及性能进行了对比研究,分析了不同碳元素的含量对涂层组成及性能的影响。结果表明,随着碳含量的增加,各衍射峰整体呈现出下降趋势,涂层由晶态向非晶态转变,化学成分出现明显变化;当乙炔流量为40 sccm时,硬度、弹性模量和结合力达到最高,分别为25 GPa、345 GPa及77 N。与此同时,随着乙炔流量的增加,涂层的摩擦因数及磨损率呈现出先递减后递增的趋势,在乙炔流量为40 sccm时达到最低,涂层表现出较优异的摩擦学性能。     

大变形纯钛微弧氧化膜层的生物摩擦学性能

采用微弧氧化法在纯钛及大变形纯钛表面制备多孔氧化膜层,研究微弧氧化膜层在干摩擦、模拟体液和小牛血清不同润滑介质条件下的生物摩擦学性能,探讨钛基材组织细化对其膜层表面摩擦磨损性能的影响。结果表明:与纯钛微弧氧化膜层相比,大变形纯钛微弧氧化膜层耐磨性能更优的原因在于钛基材晶粒的细化使得晶体缺陷增多,为微弧氧化膜层的形核提供了更多的能量,反应生成的Ti O_2膜层硬度更高,膜层表面更致密、均匀、光滑,提高了其摩擦磨损性能。大变形纯钛微弧氧化膜层在小牛血清润滑时的摩擦系数和磨损程度都低于干摩擦和模拟体液润滑条件下的摩擦系数与磨损程度。这归因于小牛血清在摩擦表面形成的化学反应膜及物理吸附膜,起到了更有效的润滑、冷却与承载作用。     

40CrNiMoA钢激光淬火层的磨损实验研究

研究了40CrNiMoA钢激光淬火层的组织、耐磨性及磨损机理。试验结果表明：激光淬火组织具有良好的耐磨性．比高频淬火提高了2．3倍。     

铝合金表面蛇纹石复合微弧氧化膜层的制备及摩擦学性能

采用微弧氧化技术,在电解质溶液中添加蛇纹石微纳米颗粒,在ZL109铝合金表面原位生长陶瓷层。对未添加和添加蛇纹石微纳米颗粒制得的微弧氧化陶瓷膜层进行扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)及X射线衍射(XRD)分析,并与铸铁试样进行摩擦磨损试验,探究蛇纹石微纳米颗粒对铝合金微弧氧化陶瓷膜层成分及摩擦学性能的影响。结果表明:在电解液中添加蛇纹石微纳米颗粒改变了微弧氧化陶瓷膜层的元素组成和相成分,在摩擦磨损试验中,微弧氧化膜层中的蛇纹石在摩擦能的作用下诱发了铸铁销表面的内氧化反应,在摩擦接触微区形成了Mg Si O3、Fe2O3及Fe3O4复合陶瓷表面自修复层,提高了铸铁销表面显微硬度,降低了摩擦磨损过程中的摩擦系数和铸铁销的磨损率。     

大变形纯钛微弧氧化膜层的生物摩擦学性能研究

采用微弧氧化法在纯钛及大变形纯钛表面制备多孔氧化膜层,研究微弧氧化膜层在干摩擦、模拟体液和小牛血清不同润滑介质条件下的生物摩擦学性能,探讨钛基材组织细化对其膜层表面摩擦磨损性能的影响。结果表明：与纯钛微弧氧化膜层相比,大变形纯钛微弧氧化膜层耐磨性能更优的原因在于钛基材晶粒的细化使得晶体缺陷增多,为微弧氧化膜层的形核提供了更多的能量,反应生成的TiO2膜层硬度更强,膜层表面更致密均匀光滑,提高了其摩擦磨损性能所致。大变形纯钛微弧氧化膜层在小牛血清润滑时的摩擦系数和磨损程度都优于干摩擦和模拟体液润滑条件下的摩擦系数与磨损情况。这归因于小牛血清于摩擦表面形成的化学反应膜及物理吸附膜,起到了更有效的润滑、冷却与承载作用。     

石油钻采装备用40CrNiMoA钢的冲击性能

针对石油钻采设备的低温服役条件,分别考察了石油工业常用40CrNiMoA钢的冲击性能以及热处理工艺、毛坯尺寸和温度等因素的影响。冲击试验结果表明,40CrNiMoA钢的冲击性能在试验温度范围内随温度降低而逐渐下降,并且在- 40℃～-20℃内发生韧-脆转变。在常规热处理条件下,毛坯尺寸对40CrNiMoA钢的冲击性能具有显著影响,在本试验条件下,试样的冲击性能随着取样毛坯尺寸的增加而显著降低。此外,热处理制度对40CrNiMoA钢的力学性能也有重要影响,适当提高回火温度有利于改善40CrNiMoA钢的冲击性能。冲击断口分析表明,断口存在大量碳化物和氧化物颗粒及其脱落后而形成的孔洞,这是导致冲击性能降低的重要原因。     

高强钢40CrNiMoA的扩散连接

采用QSn6.5-0.1锡青铜中间层合金对40CrNiMoA高强钢进行了扩散连接工艺研究,通过扫描电镜及能谱等分析方法对形成接头的组织、元素分布、力学性能及断口形貌进行了测试分析;分析结果表明:QSn6.5-0.1作为中间层合金扩散连接40CrNiMoA是可行的,连接强度与中间层合金等强;从断口的形貌可知属于韧性断裂,说明扩散连接形成的接头适用于一些具有一定冲击、震动载荷的零部件的连接。     

40CrNiMoA钢曲轴毛坯的试制

采用电弧炉冶炼+LF精炼+VD真空除气+电渣重熔工艺生产7吨级40CrNiMoA钢锭,并锻造了曲轴毛坯。提出了电极坯及电渣锭制备工艺制度,确定了锻造及锻后热处理工艺。各项技术指标均达到了质量要求。     

40CrNiMoA与45钢的焊接

1问题的提出某大型塑编机械的传动轴是由法兰盘（材料件铜）和轴（材料40CrMoMoA）组合焊接而成,如下图所示。传动轴焊接示意图该传动轴是该类机械的主要受力构件,焊后要进行磁力探伤,不允许有裂纹,焊接质量的好坏直接影响整机的性能;该传动轴在1988年至1991年间由其它单位焊接．一直不能解决焊接裂纹问题。后来由我单位负责焊接,通过分析认为产生的裂纹系焊接延迟裂纹,故采取适当的焊接工艺,解决了焊接裂纹问题。2材料的可焊性分析40CrNiMoA是一种中碳超高强度合金结构钢,按照国际焊接学会推荐的碳当量计算公式可求得它的碳当…     

氮气流量对CrCN镀层摩擦学性能的影响

目的研究氮含量对Cr CN镀层结构和摩擦学性能的影响。方法采用微弧离子镀技术制备Cr CN镀层,通过改变氮气的流量来改变镀层中氮元素含量。利用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)观察镀层的截面和表面形貌,采用划痕法对镀层与基体的结合强度进行评价,采用维氏硬度计测试镀层的显微硬度,利用针盘式摩擦磨损试验机测定镀层的摩擦系数。结果当通入的氮气流量逐渐增大时,镀层由致密细小的颗粒逐步演变为含微孔的柱状组织。当氮气流量为3 m L/min时,镀层中生成的弥散分布的硬质相具有显著的强韧化作用,镀层的膜基结合力和硬度分别达到最大值41 N和1476HV,摩擦系数略微增大。继续增大氮气流量后,镀层性能有所下降。结论通过控制氮气流量来控制镀层中氮元素的含量,可以显著优化镀层结构和性能,达到结合强度、硬度和摩擦系数的最优化配置。     

海水环境下均质和梯度CrCN薄膜摩擦学性能研究

利用多弧离子镀技术在316L不锈钢和单晶硅上制备了均质和梯度Cr CN薄膜,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、纳米压痕仪、273A电化学工作站、Revetest划痕测试系统和多功能摩擦磨损试验机等对薄膜的微观结构、力学性能、耐腐蚀性能和摩擦学性能进行表征。结果表明:较之于均质CrCN薄膜,梯度CrCN薄膜平均晶粒较小,Cr_7C_3(421)晶面的结晶度高,力学性能较好;在海水环境下,梯度CrCN薄膜在摩擦过程中对裂纹的萌生及扩展有较强的抑制作用,能有效抵制海水渗透,表现出良好的耐腐蚀性能;与WC摩擦配副对磨时平均摩擦系数与磨损率均较低,磨痕形貌光洁,表现出良好的摩擦学性能。     

镁合金表面微弧氧化陶瓷层摩擦学性能的研究

利用微弧氧化技术在AZ31镁合金表面原位生长陶瓷层，用球-盘磨损实验机对试样的摩擦学性能进行了研究。结果表明：AZ31镁合金表面微弧氧化后可以形成均匀的表面陶瓷改性层，改性层由疏松层、致密层和截面层组成，厚约20μm。微弧氧化处理后的试样在干摩擦小滑动距离下表现出良好的耐磨性。并用SEM，XRD分析了微弧氧化陶瓷层的显微组织、表面形貌和相结构。     

铝合金表面微弧氧化陶瓷层摩擦学性能的研究

利用微弧氧化技术在以硅酸钠为主要溶质，配以辅助添加剂Na2W04、KOH、Na2EDTA的电解液中，在LY12铝合金表面原位生长陶瓷层。用WTM-IE型球-盘磨损实验机对试样的摩擦学性能进行了研究。并用SEM、XRD分析了微弧氧化陶瓷层的表面形貌和相结构。结果表明：铝合金在电流密度10A／din2，电解液温度40～60℃，处理时间10～60min条件下，可以原位形成均匀致密的表面陶瓷改性层。微弧氧化处理后的试样在干摩擦小滑动距离下表现出良好的耐磨性能。     

铝合金表面微弧氧化陶瓷层摩擦学性能的研究

利用微弧氧化技术在以硅酸钠为主要溶质,配以辅助添加剂Na2WO4、KOH、Na2EDTA的电解液中,在LY12铝合金表面原位生长陶瓷层。用WTM-1E型球-盘磨损实验机对试样的摩擦学性能进行了研究,并用SEM、XRD分析了微弧氧化陶瓷层的表面形貌和相结构。结果表明:铝合金在电流密度10 A/dm2,电解液温度40～60℃,处理时间10～60 min条件下,可以原位形成均匀致密的表面陶瓷改性层。微弧氧化处理后的试样在干摩擦小滑动距离下表现出良好的耐磨性能。     

Zr-4合金微弧氧化层的生物摩擦学性能

采用含Ca、P电解液,450V微弧氧化在Zr-4合金表面制备氧化膜层,在25%小牛血清润滑条件下做球盘往复式摩擦磨损试验,重点研究了氧化膜层的摩擦磨损特性。结果表明,微弧氧化膜层含Ca、P,主要由立方相氧化锆、四方相氧化锆和少量单斜相氧化锆构成,膜层表面粗糙多孔,有少量的微裂纹。Zr-4合金微弧氧化层与Si3N4球的摩擦因数低于Zr-4合金与Si3N4球的,氧化膜层硬度较高,摩擦副间的接触面积较小,膜层微孔储存小牛血清湿式润滑作用,均有利于摩擦因数降低。Zr-4合金微弧氧化层磨损量明显低于Zr-4合金,微弧氧化层硬度高是主要原因。Zr-4合金摩擦磨损以显微切削机制为主,微弧氧化层摩擦磨损则兼有疲劳剥落和显微切削两种机制。     

40CrNiMoA钢激光相变硬化技术

研究了40CrNiMoA钢激光淬火工艺参数与硬化层深度及硬度之间的相互关系，以及淬硬层微观结构特征。结果表明，随着光斑扫描速度的提高，硬化层深度降低，表面硬度存在一个极大值；随着激光功率的升高，硬化层深度增加，表面硬度也存在一个极大值，激光淬火硬化层依其组织特征，分为完全淬硬区，过渡区及高温回火区。     

回火温度及磷化工艺对40CrNiMoA钢性能和组织的影响

针对40CrNiMoA钢制标准件成品剪切性能不合格问题,首先研究了回火温度对其力学性能和组织的影响;在此基础上,对比研究了有/无磷化工艺对其剪切性能的影响。结果表明,随着回火温度的升高,40CrNiMoA钢的抗拉强度和剪切强度均逐渐降低,但塑性基本保持不变;该钢磷化状态下的剪切强度较未磷化处理的要低。因此,为保证成品的剪切性能,应选择较低的回火温度,同时应考虑磷化降低剪切性能的影响。     

冶金质量和淬火温度对40CrNiMoA钢腐蚀疲劳性能的影响

本文研究了真空冶炼和电炉冶炼、870℃淬火200℃回火和1200℃淬火200℃回火等各二种不同冶金质量和热处理规范对40CrNiMoA钢在水介质中的腐蚀疲劳裂纹扩展过程的影响。指出,裂纹扩展速率da/dN大小主要决定于裂纹前端塑性区尺寸和材料的原始奥氏体晶粒直径的相对大小所决定的不同断裂机制,并提出了相应的措施意见。