纳米压痕法研究n-Al2O3/Ni复合镀层的微观力学性能

应用纳米压痕法测试钢基体上n-Al2O3/Ni复合电刷镀层的硬度、弹性模量以及抗蠕变等性能,研究了镀层力学性能随镀层厚度的分布规律.结果表明,在整个厚度范围内复合镀层的力学性能一致,无明显的梯度分布.镀层内部存在缺陷的区域硬度和弹性模量降低,特别是枝状晶内部的组织疏松引起较大区域的性能降低,而枝状晶交界处形成的空隙对周围镀层性能没有明显影响.复合镀层的平均硬度和弹性模量分别为6.34GPa和161GPa,硬度为钢基体的2.4倍,复合镀层的压痕蠕变与传统单轴压缩蠕变过程相似,稳态蠕变速率约0.1nm/s.     

纳米Al2O3颗粒含量对Ni-Co基纳米复合电刷镀层的组织和性能影响

采用电刷镀技术制备了不同Al2O3颗粒含量的合金纳米复合电刷镀层,采用扫描电镜、硬度测试仪和摩擦磨损试验机测试了纳米Al2O3颗粒含量对镀层的组织和性能的影响。结果表明,随着镀液中纳米Al2O3颗粒含量的增加,电刷镀层沉积速度降低、表面形貌平整,显微硬度先提高而后减低,磨痕深度先减小后增大,摩擦系数先减小后增大。当镀液中纳米Al2O3含量为20g/L时,镀层具有最优的组织和性能。     

纳米Al2O3颗粒含量对复合镀层组织和滑动磨损行为的影响

采用电刷镀技术在45钢表面制备了纳米Al2O3颗粒增强镍基复合镀层，研究了纳米Al2O3颗粒在镀液中的含量对镀层的组织、力学性能和摩擦学性能的影响，并分析探讨了影响机理。结果表明，随着镀液中纳米Al2O3颗粒含量的增加，复合镀层的组织趋于细化，在含量为20g／L时复合镀层的硬度和耐磨性出现极值，其磨损机制也随之发生改变，这与纳米Al2O3颗粒在复合镀层中的含量和分布状态密切相关。     

纳米Al2O3p/Ni复合刷镀层的组织与性能研究

制备了纳米A2O3p／Ni的复合刷镀层，测试了复合刷镀层的硬度、耐磨性、抗接触疲劳性能及高温性能，并分析了复合刷镀层的金相组织。结果表明：纳米颗粒复合刷镀层的硬度是不含纳米颗粒的快速镍刷镀层的1．7倍，耐磨性是其2．5倍，抗疲劳寿命提高到10^6周次，可服役温度提高到450C；纳米颗粒复合刷镀层的强化机制主要为细晶强化，弥散强化和位错强化。     

高速电喷镀制备纳米PTFE镍基复合镀层

研究了以Q235和65Mn钢为基底，经高速电喷镀形成的纳米PTFE镍基复合镀层，考察了喷射速度对镀层沉积速率、表面显微硬度、结晶组织形貌以及镀层结合力的影响，探讨了喷射速度影响镀层性能组织的原因机理。结果表明，喷射速度在4.2-6．3m／s时获得的镀层有较高的沉积速率和表面硬度，晶粒细小、组织致密．镀层结合力较高。     

高速电喷镀制备纳米PTFE镍基复合镀层

研究了以Q235和65Mn钢为基底,经高速电喷镀形成的纳米PTFE镍基复合镀层,考察了喷射速度对镀层沉积速率、表面显微硬度、结晶组织形貌以及镀层结合力的影响,探讨了喷射速度影响镀层性能组织的原因机理。结果表明,喷射速度在4.2～6.3m/s时获得的镀层有较高的沉积速率和表面硬度,晶粒细小、组织致密,镀层结合力较高。     

WC-Al2O3纳米颗粒增强Ni-P复合刷镀层的电接触强化及其性能

利用电刷镀技术将Ni-P与WC-Al2O3纳米粉末共同沉积在40Cr钢基体表面形成纳米颗粒增强的复合镀层。用电接触强化技术对复合镀层进行再处理。利用光学显微镜、扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）、X射线衍射（XRD）和维氏硬度测量分析电接触强化技术对复合镀层的影响。通过镀层的微观金相图片显示,在经过了电接触强化后,复合刷镀层的孔隙和裂纹减少,镀层与基体之间的界面由机械结合转变为冶金结合。XRD结果显示镀层晶粒得到了细化;随着接触电流的加大,复合镀层的硬度也逐步加大。经过20 kA电流的强化,复合镀层的平均硬度由699 HV0.1增加到895 HV0.1,镀层硬度分布更加均匀。     

镍基纳米SiC复合镀层制备与耐蚀性研究

介绍用试验方法寻找适合纳米化学复合镀层工业化生产的有效纳米粒子,采用超声波分散、添加表面活性剂、机械搅拌等综合的分散方式,保证了纳米粒子在镀液中较均匀地悬浮,对比纳米复合镀层、普通Ni-P合金镀层和微米复合镀层,证实了在不同腐蚀液中,纳米复合镀层耐蚀性能与普通Ni-P合金镀层的耐蚀性能相当,通过对比试验,在10%的NaCl溶液、10%的NaOH溶液、5%的HCl溶液中,纳米复合镀层耐蚀性能与普通Ni-P合金镀层的耐蚀性能相当。     

纳米复合电刷镀层微观组织及其成形过程中的氧化现象

研究了n—Al2O3／Ni纳米复合刷镀层的微观组织及其成形过程中基质金属镍的氧化现象。结果表明：复合刷镀层晶粒细小，n—Al2O3颗粒在复合刷镀层中弥散分布；在刷镀过程中，生成了大量氧化镍，它以单独的NiO颗粒形态或生成的NiO和加入的Al2O3的球形颗粒混合体形态分布在复合刷镀层晶簇内部及晶簇边界区域。提出了NiO的形成机制，即主要通过如下3种途径：①新生成镀层表面镍原子与镀液薄膜中溶解氧发生化学反应；②镍离子与溶解氧，发生电化学反应；③在碱性溶液环境中纳米颗粒表面吸附[OH]^-发生电化学反应生成NiO。     

纳米Al2O3／Ni复合电刷镀层的表征与微动磨损机理

通过在镍基电刷镀液中添加纳米Al2O3颗粒,制备出了分散均匀、与基质金属Ni结合良好的Al2O3／Ni复合电刷镀层。复合镀层的组织致密,显微硬度高。微动磨损试验表明,复合镀层在常温及高温下抵抗微动磨损的能力均强于普通快镍镀层。这是因为,随着纳米颗粒的加入,Al2O3／Ni复合电刷镀层受到细晶强化、位错强化和弥散强化,抵抗塑性变形和粘着破坏的能力增强,从而具有良好的耐微动磨损性能。     

Micro mechanical properties of n-Al2O3/Ni composite coating by nanoindentation

A new type of nano test system was introduced, the test principle and the indentation data analysis method were described. It was used to test the micro mechanical properties, such as hardness, elastic modulus and indentation creep property of n-Al2O3/Ni composite coating on steel prepared by brush plating, and the variety of mechanical properties with coating thickness was researched. The results show that the mechanical properties are basically identical within the whole coating, the hardness and modulus decrease in the defect fields, especially within the dendritic crystals, whereas the mechanical properties are not influenced greatly at the interspaces among dendritic crystals. The average hardness and elastic modulus of n-Al2O3/Ni coating are 6.34 GPa and 154 GPa respectively, and the hardness is 2.4 times higher than that of steel and the indentation creep curve of n-Al2O3/Ni coating is similar to that of the uniaxial compression creep, and the creep rate of steady-state is about 0. 104 nm/s. These results will supply useful data for process improvement, new type material development and application expansion.     

纳米氧化铝掺杂酚醛/环氧聚合物基复合材料的制备及耐磨性能

目的 提高环氧树脂的耐磨性并改善其力学性能,探究纳米氧化铝掺杂酚醛/环氧复合材料的摩擦磨损行为并揭示其减摩耐磨机制。方法 以酚醛树脂(PF)改性环氧树脂(EP)为聚合物基体,将改性的纳米氧化铝(Nano-Al₂O₃)掺杂其中,制备不同配比的Nano-Al₂O₃掺杂PF/EP聚合物基复合材料。利用红外光谱仪(FTIR)对复合材料进行化学结构表征。通过泰伯磨损试验和硬度分析,对比不同含量Nano-Al₂O₃掺杂对PF/EP基复合材料耐磨性能的影响。借助扫描电镜(SEM)分析复合材料的断面形貌和磨损表面,探究复合材料的磨损机理和减摩耐磨机制。结果 FTIR测定证实了硅烷成功改性Nano-Al₂O₃,并参与到PF与EP的固化反应中。硬度分析及磨损试验表明,硅烷改性Nano-Al₂O₃和PF的加入都提高了复合材料的硬度和耐磨性。与纯EP相比,酚醛质量分数为30%,掺杂3%Nano...     

纳米Al2O3/Ni梯度镀层的电镀工艺研究

在瓦特镀镍液中制备纳米Al2O3/Ni复合镀层,研究了阴极电流密度、纳米Al2O3加入量对镀层纳米Al2O3质量分数及镀层显微硬度的影响.采用恒电流电沉积工艺制备了纳米Al2O3/Ni梯度镀层,镀层显微硬度由内到外逐渐增加.磨损试验表明,在油润滑条件下,梯度镀层的耐磨性比普通复合镀层提高了150%.     

等离子喷涂Cu-Al2O3复合涂层制备及摩擦学性能研究

目的研究铜的添加对Al_2O_3涂层摩擦磨损性能的影响。方法采用等离子喷涂技术在20钢表面分别制备Al_2O_3和Cu-Al_2O_3涂层。对两种涂层显微硬度、结合强度、摩擦磨损性能进行对比研究,并分析涂层的相组成、组织结构、磨损形貌。结果 Al_2O_3原始粉末含有α-Al_2O_3相,制成涂层后有γ-Al_2O_3新相生成。Cu-Al_2O_3原始粉末主要由Cu、α-Al_2O_3相组成,所制备Cu-Al_2O_3涂层有γ-Al_2O_3和Cu_2O新相生成。两种涂层均由基体、粘结层、涂层组成,各层之间有明显的界面,层与层之间结合良好。Cu-Al_2O_3涂层较Al_2O_3涂层孔隙、微裂纹减少。添加铜后,结合强度明显提高,Al_2O_3涂层的结合强度为7.56 MPa,Cu-Al_2O_3涂层的结合强度为15.96 MPa,而显微硬度变化不大。Cu-Al_2O_3涂层的摩擦系数明显降低,且波动幅度较小;磨损率为5.93×10~(-4)mm~3/m,比Al_2O_3涂层降低了14.68%。与Al_2O_3涂层相比,Cu-Al_2O_3涂层磨痕处剥落坑面积减小,磨损表面比较平整,剥落现象减轻,主要磨损机制为剥落。结论铜的添加改善了Al_2O_3涂层的摩擦磨损性能。     

纳米Al2O3/2024铝基复合材料的显微组织及力学性能

利用球磨预分散-搅拌铸造法制备纳米Al2O3/2024复合材料,并对所制备的铝基复合材料进行了显微组织及力学性能的研究。结果表明,经球磨预分散后,纳米颗粒团聚现象明显消除,纳米Al2O3呈单颗粒分散于Al粉表面;复合粉体添加法有效避免了超细增强颗粒和基体润湿性差和分散性较差的问题,实现纳米Al2O3颗粒均匀弥散分布于基体合金中;纳米Al2O3颗粒的加入显著提高基体合金的力学性能。与传统搅拌铸造相比,所制备的Al2O3/2024复合材料的抗拉强度、屈服强度和显微硬度分别提高了58%、59%和16%。     

纳米颗粒复合刷镀层性能研究及其强化机制探讨

制备了分别含有氧化铝、氧化硅、碳化硅、氧化钛和金刚石5种不同纳米颗粒的复合刷镀层，测试了各复合刷镀层的硬度、耐磨性、抗接触疲劳性能及高温性能，并探讨了纳米颗粒复合刷镀层的强化机制。结果表明：纳米颗粒复合刷镀层的硬度是不含纳米颗粒的快速镍刷镀层的1．5～1．7倍、耐磨性是1．6～2．5倍，抗接触疲劳寿命提高到10^6周次、可服役温度提高到400℃；纳米颗粒复合刷镀层的强化机制主要为细晶强化、弥散强化和位错强化。     

直接激光沉积Al2O3增强NiCrAlY涂层的微观组织及力学性能

目的改善NiCrAlY涂层微观组织并提高其力学性能。方法采用直接激光沉积方法制备100%NiCrAlY、NiCrAlY+10%Al_2O_3和Ni CrAlY+20%Al_2O_3三种样件,分别利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能量色散谱仪(EDS)、电子探针X射线显微分析仪(EPMA),对不同成分样件进行相组成分析、微观组织观察以及元素组成检测,使用维式显微硬度测试计和万能摩擦磨损试验机,分别检测各个涂层的显微硬度和摩擦系数。结果在NiCrAlY中添加Al_2O_3后,Al_2O_3以不规则形状或球形分布在晶内或者晶界处,其尺寸小于2μm。三种复合涂层样件均由γ-Ni和β-NiAl相组成,添加Al_2O_3陶瓷颗粒后,涂层一次枝晶臂间距均减小,且Ni-Y相显著减少,Y2O3陶瓷颗粒弥散分布在基体的晶内与晶界处。NiCrAlY、NiCrAlY+10%Al_2O_3和NiCrAlY+20%Al_2O_3涂层的平均硬度分别为(440.69±30)HV0.2、(482.18±30)HV0.2和(453.09±20)HV0.2,100%NiCrAlY、NiCrAlY+10%Al_2O_3和NiCrAlY+20%Al_2O_3涂层的摩擦系数分别为0.77、0.55和0.52。结论加入Al_2O_3后,基体晶粒有一定程度的细化。在晶粒细化作用以及陶瓷颗粒弥散作用下,涂层的显微硬度有所提高,其中NiCrAlY+10%Al_2O_3的硬度最高,相比NiCrAlY基体提高了约9.5%。此外,发现添加Al_2O_3后,NiCrAlY+10%Al_2O_3和NiCrAlY+20%Al_2O_3样件的摩擦系数比NiCrAlY样件下降均超过25%,其中NiCrAlY+10%Al_2O_3样件的磨损量最小,相对于NiCrAlY涂层下降了近13.5%,耐磨性明显改善。     

Microstructure and Mechanical Properties of Mg–7.4% Al Alloy Matrix Composites Reinforced by Nanocrystalline Al–Ca Intermetallic Particles

Mg–7.6% Al(in mass fraction) alloy matrix composites reinforced with different volume fractions of nanocrystalline Al3Ca8 particles were synthesized by powder metallurgy,and the effect of the volume fraction of reinforcement on the mechanical properties was studied.Room temperature compression test reveals considerable improvement on mechanical properties as compared to unreinforced matrix.The compressive strength increases from 683 MPa for unreinforced alloy matrix to about 767 and 823 MPa for the samples having 20 and 40 vol% of reinforcement,respectively,while retaining appreciable plastic deformation ranging between 12 and 24%.The specific strength of the composites increased significantly,demonstrating the effectiveness of the low-density Al3Ca8 reinforcement.     

短切玄武岩纤维增强环氧树脂复合涂层的制备及性能研究

目的 研究玄武岩纤维/树脂基体界面对涂层性能的影响,通过界面结构的调控提升复合涂层的综合性能。方法 采用酸刻蚀、活化和化学接枝等改性方法处理短切玄武岩纤维,制备短切玄武岩纤维增强环氧复合涂层。通过扫描电子显微镜、硬度测试、摩擦磨损测试、热重分析、电化学测试等方法研究短切玄武岩纤维不同表面改性方法(酸刻蚀、酸刻蚀+化学接枝、活化处理、活化+化学接枝)和添加量对涂层硬度、摩擦磨损性能及腐蚀防护性能的影响。结果 4种表面改性方法均对短切玄武岩纤维的表面活性有提升效果,改善了短切玄武岩纤维与环氧树脂的相容性。其中,活化+化学接枝协同改性的效果最为显著,经过该方法改性后,复合涂层的硬度、耐磨性、耐热性显著提高。与环氧涂层相比,复合涂层的摩擦因数降低了0.113,硬度提高了32.59%,相同温度(320℃)下的重量损失降低了5%。同时,复合涂层的耐蚀性也显著增强,浸泡133 d后的涂层阻抗值仍保持1×10⁸?·cm²以上。结论 表面改性使短切玄武岩纤维与环氧树脂之间相容性增强,进而形成了强有力的相互作用与结合,使得环氧涂层的硬度、耐磨性能、耐热性能和腐蚀...     

TiC颗粒强化钛基复合材料的强度评估

根据ＴｉＣ颗粒强化钛基复合材料的显微组织,观察,按照复相材料的强化理论估计了ＴｉＣ增加体粒子的加入对钛基体的模量强化和基体强化作用,按材料屈服准则估计了复合材料的屈服强度并同试验结果进行了比较。