盐浴渗氮处理对FeCrMnNiAl0.2Ti0.1高熵合金组织及性能的影响

采用盐浴渗氮的化学热处理方法对FeCrMnNiAl_0.2Ti_0.1高熵合金进行表面强化,主要工艺为预热+盐浴渗氮+氧化,研究渗氮温度对渗层和性能的影响。采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪研究不同渗氮温度下高熵合金的组织结构和物相,利用显微硬度计和W-2000摩擦磨损试验机分别测量硬度和耐磨性。结果表明,经过盐浴渗氮后,高熵合金表面形成含氮化物和氧化物的复合渗层,渗氮层深度最高为27.1 μm,硬度最高可达1080.0 HV0.2。盐浴渗氮可以有效提高高熵合金的耐磨性,改善摩擦学行为,640 ℃渗氮试样的磨损率仅为0.025 mm³/(N·m),与铸态相比降低了约76.7%。     

TC4合金表面制备Zr和Zr-O合金层的组织及性能

利用双辉离子渗金属技术在Ti6Al4V (TC4)合金表面制得锆合金层,进而利用MP-CVD技术使合金层氧化,使表面形成致密的氧化锆合金层,以提高TC4合金的耐蚀性以及耐磨性。利用SEM、XRD分析了锆及氧化锆涂层的表面形貌及物相组成。利用显微硬度计测试锆合金层及氧化锆合金层的表面硬度。利用往复式摩擦磨损试验机测试样品的摩擦性能。利用动电位极化曲线研究了锆合金层及氧化锆合金层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为。结果显示,与基体TC4合金相比,锆及氧化锆合金层均有更高的显微硬度、较低的摩擦因数和比磨损率,以及更高的耐腐蚀性;其中氧化锆合金层效果更好,其比磨损率仅为基体的7.15%,腐蚀速率比基体降低两个数量级。     

纯铜表面等离子渗钽层的摩擦磨损性能和耐腐蚀性能

目的 提高纯铜表面等离子渗钽层的耐磨性能和耐腐蚀性能。方法 采用双辉等离子表面合金化技术在纯铜表面制备渗钽层。通过扫描电子显微镜、能谱分析仪和X射线衍射仪分析渗钽层的微观形貌、元素分布和物相结构。利用纳米压入和表面划痕试验测量渗钽层的硬度和与基体的结合强度。通过摩擦磨损和电化学试验评价渗钽层的耐磨性能和耐腐蚀性能。结果 使用双层辉光等离子表面合金化技术可以在纯铜表面制备出组织致密均匀、内部无孔隙的渗钽层,与基体结合良好,膜层厚度约为12μm且与基体存在3μm厚的互扩散过渡层。渗层物相主要为α-Ta,与基体的结合力为25.8 N,渗Ta处理后,试样表面纳米硬度从1.5GPa提高到7.0GPa。与纯铜基体相比,渗钽层的摩擦因数从1.15降低到0.82,比磨损率由基体的46.97×10^-5mm³/（N·m）降至渗钽层的22.91×10^-5mm³/（N·m）,耐磨性得到提高。纯铜基体主要表现出黏着磨损现象,而渗钽层则表现出轻微的磨粒磨损。渗钽试样在3.5%NaCl溶液中的自腐蚀电位和极化电阻均显著提高,自腐...     

钨表面WTaVNbMo难熔高熵合金层的组织与性能

采用双层辉光等离子表面冶金技术,以粉末冶金W₁₈Ta₁₈V₂₀Nb₁₈Mo₂₆合金作为源极靶材,控制工件极温度为1200℃,源极和阴极电压差分别为300、400和500 V,在纯钨表面制备了WTaVNbMo难熔高熵合金层。用扫描电镜及其所附能谱仪和X射线衍射仪检测合金层的显微组织和相组成,用显微硬度计和电化学工作站测试了合金层的硬度和耐蚀性,利用SRIM软件模拟分析了合金层的抗辐照性能。结果表明,在不同电压差条件下纯钨表面均形成了BCC结构的WTaVNbMo高熵合金层。电压差为400 V时,制备的合金层厚度达到100μm以上;500 V电压差下制备的合金层表面均匀,组织致密,硬度最高,可以达到1635 HV0.05,耐蚀性良好,自腐蚀电流密度较W基体降低了近两个数量级。辐照模拟结果表明,相比于纯钨,高熵合金层的损伤范围较为集中,投影射程更短,电子阻止本领更大,电离损失速度加快。     

激光熔化沉积CoCrNiNbW高熵合金耐磨及腐蚀性研究

目的 解决Q235钢材料在实际应用中由于磨损、腐蚀导致使用寿命缩短问题,提升Q235钢表面的硬度、耐磨性和耐蚀性。方法 利用激光熔化沉积技术在Q235钢表面制备无裂纹CoCrNiNbW高熵合金涂层。采用扫描电子显微镜、X射线光谱仪、光学显微镜表征其微观组织结构、元素分布和物相成分;采用显微硬度计、试块-试环摩擦磨损试验机分别测试高熵合金涂层和Q235钢的显微硬度和耐磨性能,研究涂层的强化机制和磨损机理;采用电化学工作站测试分析高熵合金涂层和Q235钢的电化学腐蚀行为,研究涂层的耐蚀性和腐蚀机制。结果 CoCrNiNbW高熵合金涂层的微观组织主要由等轴晶组成,涂层中部和底部存在未熔化Nb和W颗粒,起强化相作用;主要物相由富含Co、Ni的FCC相及富含Nb的BCC相组成;高熵合金涂层的平均显微硬度为800HV0.2,约为基材的4倍;涂层的磨损机制以磨粒磨损为主,磨损率为2.315´ 10^–5 g.m^–1,约为基材的1/5;在质量分数3.5%的NaCl溶液中,高熵合金涂层具有更好的耐腐蚀性,腐蚀电阻约为基材的8倍。结论 高熵合金涂层的显微硬度、耐磨性和耐腐蚀性较Q235钢基材有很大提升。     

Ti_2AlNb合金表面等离子渗铝层的摩擦性能

利用双层辉光等离子冶金技术在Ti2Al Nb合金表面制备渗铝层,分析了渗铝层的成分、显微组织及相结构,测定了渗层的硬度分布,评价了室温干滑动磨损条件下的摩擦磨损性能。结果表明:在Ti2Al Nb合金表面形成约4μm的沉积层和6μm合金扩散层。扩散层中的硬度随渗层厚度呈梯度递减。渗铝层的磨损率为0.18×103mg/N·m,仅是基体的0.67倍,磨损机理属于轻微磨损,可见,双辉等离子渗铝在一定程度上提高基体材料的耐磨性。     

稀土(钇)对钨钼原子扩散系数的影响

利用双辉等离子表面冶金技术在Q235钢表面渗稀土(钇)钨钼形成共渗合金层。通过对渗层合金元素的分布进行分析,计算出钨钼原子的扩散系数和扩散激活能来分析稀土(钇)的加入对钨钼原子扩散产生的影响。结果表明:稀土(钇)的加入使钼原子在渗层中的扩散系数平均增大1.89倍。钨原子的扩散系数平均降低了0.89倍。稀土(钇)的加入使钼原子在渗层中离表面12～15,24～25,35～36μm处钼原子扩散激活能分别降低了5737.72,6511.72,7853.38J/mol。钨原子扩散激活能提高了998.5,106.37,2904.56J/mol,稀土(钇)对钼原子具有催渗作用,对钨原子没有明显催渗作用。     

TC4钛合金的双辉等离子渗氮

钛合金具有比强度高、耐蚀性和耐热性好等优点,但耐疲劳性能、耐磨性较差,使其应用受到限制。为了改善钛合金的表面性能,对TC4钛合金进行了双辉等离子渗氮,并研究了渗氮气氛中氩气与氮气的流量比对渗氮层硬度、相结构、弹性模量和摩擦磨损性能等的影响。双辉等离子渗氮的工艺参数:氩气与氮气的流量比为1:1、1:2和1:3,极间距10 mm,工件电压520 V,源极电压920 V,渗氮时间5 h。结果表明:采用氩气与氮气的流量比为1:3的渗氮气氛等离子渗氮的合金渗层较厚,约10 μm,表面硬度最高,为1 296.25 HV0.2,且其摩擦因数曲线也为最优,耐磨性能最为优异。     

42CrMo4钢硼氮离子复合渗与离子渗氮对比研究

目的 为了进一步提高42CrMo4钢离子渗氮层的硬度,研发硼氮离子复合渗创新技术,并与离子渗氮层特性进行对比研究。方法 在520℃、6 h的相同工艺条件下,对42CrMo4钢分别进行硼氮离子复合渗和离子渗氮处理。利用光学显微镜、XRD、显微硬度计、摩擦磨损测试机和电化学工作站对截面显微组织、物相、截面硬度、耐磨性和耐蚀性进行测试和分析。结果 硼氮离子复合渗可显著提高渗氮效率,在520℃、6 h工艺条件下,化合物层厚度由18.78μm增加到29.44μm,有效硬化层厚度由265μm增加到355μm。同时,硼氮离子复合渗后在渗层形成了硼铁化合物FeB和Fe₂B,显著提高了渗层的硬度和耐磨性;表面硬度由750HV0.05提高至1 002HV0.05,耐磨性和耐蚀性明显提高,磨损率由3.06 mg/cm²下降到1.02 mg/cm²;自腐蚀电位由–648.89 mV提高至–494.32 mV。结论 与离子渗氮相比,硼氮离子复合渗具有显著优势,不仅可以提高离子渗效率,还可显著提升渗层性能,包括渗层硬度、耐磨性和耐蚀性。     

FeAlCuCrNiNbx系高熵合金堆焊层的组织及性能分析

为了研究Nb元素含量对FeAlCuCrNiNb_x(x = 0.4,0.6,0.8,1.0，x为摩尔比)高熵合金的组织结构及性能的影响，采用熔化极气体保护焊技术在碳钢板表面制备出FeAlCuCrNiNb_x高熵合金堆焊层，而后对堆焊层进行显微组织、物相组成、显微硬度、耐磨性和耐蚀性分析. 结果表明，FeCuCrAlNiNb_x高熵合金堆焊层呈现以Fe-Cr相为基的BCC固溶体和少量MC共晶碳化物. 组织为典型的枝晶结构，由灰色的枝晶(DR)及白色的枝晶间(ID)结构组成. 对于耐磨性，加入适量的Nb元素可以显著提高堆焊层的显微硬度和耐磨性，当Nb摩尔比为0.8时，显微硬度最高，耐磨性最好，最大硬度值达到602 HV，磨损量最小为0.30 g. 对于耐蚀性，加入一定量的Nb元素后极化曲线中自腐蚀电流密度减小，腐蚀速率减慢，耐蚀性增强，均优于304不锈钢，当Nb摩尔比为1.0时，堆焊层合金耐蚀性最好.     

直接激光沉积Fe-Cr-Ni梯度合金钢的组织与性能

采用直接激光沉积技术制备了具有外强内韧组织性能的12CrNi2Y-50Cr6Ni2Y-70Cr8Ni2Y梯度合金钢试样,利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、硬度计、摩擦试验机等分析手段,对直接激光沉积的梯度合金钢试样的组织结构、界面结合性、硬度梯度分布及耐磨性等进行了研究。结果表明,在优化的激光沉积参数下,成功制备出了无裂纹夹杂缺陷、梯度过渡界面处呈现冶金结合的12CrNi2Y-50Cr6Ni2Y-70Cr8Ni2Y梯度合金钢试样。梯度合金钢的组织呈现出由粒状贝氏体+板条贝氏体+少量马氏体→板条贝氏体+板条马氏体→板条马氏体+片状马氏体的变化趋势,对应硬度呈356 HV0.2→551 HV0.2→712 HV0.2梯度分布,体积磨损率呈现2.01×10^-4 mm³·N^-1·m^-1→1.33×10^-4 mm³·N^-1·m^-1→0.71×10^-4 mm³·N^-1<...     

激光熔覆AlxNbMn2FeMoTi0.5高熵合金涂层的组织与性能

使用激光熔覆技术在Q235钢基体上制备Al_xNbMn₂FeMoTi_0.5高熵合金涂层,期望借此提高干切削技术适用刀具表层的硬度和耐磨性。经过初步筛选之后,主要研究了Al_xNbMn₂FeMoTi_0.5(x=1、1.5、2)高熵合金涂层体系,并采用XRD和3D激光扫描成像等手段分析了不同Al含量的Al_xNbMn₂FeMoTi_0.5合金涂层的晶相结构、显微组织和具体元素分布。结果显示,对于Al_xNbMn₂FeMoTi_0.5高熵合金涂层,随着Al含量的增加,涂层的相结构由单一的BCC相逐渐转变为双相BCC结构,晶粒逐渐细化。当x=2时,Al_xNbMn₂FeMoTi_0.5高熵合金涂层硬度最高,平均为1089.6 HV0.3,大约为基材的5倍,且其具有最优的耐磨损性能。x=1.5时,Al_xNbMn₂FeMoTi_0.5高熵合金涂层的自腐蚀电位最高,自腐蚀电流密度最小,耐腐蚀性最好。     

AZ31表面混合碳源制备DLC薄膜的结构和性能

为了提高镁合金的耐蚀性和耐磨性,扩大镁合金的应用,节能减排,保护环境,采用绿色环保的磁控溅射技术在AZ31表面制备了强保护性的DLC薄膜。采用X射线小角掠入射研究薄膜的物相结构,借助扫描电镜观察薄膜表面形貌、横截面形貌和腐蚀形貌,采用纳米压痕仪测试薄膜的力学性能,分别采用电化学工作站和摩擦磨损试验机研究薄膜的耐蚀性和耐磨性,膜基的结合性能采用划痕试验评估。结果表明,薄膜为无定形碳结构,随着活性气体流量的增加,薄膜结构由非晶向纳米晶转变。薄膜与基体结合良好,结合力19~25 N。薄膜表面具有弥散分布的不规则颗粒,且表面粗糙度受活性气体流量影响明显。薄膜厚度1.15~1.18μm,活性气体流量对薄膜厚度影响很小。随着活性气体流量的增加,DLC薄膜的硬度和杨氏模量增大,其最大值分别为17.35 GPa和94 GPa;摩擦系数和磨损率降低,其最小值分别为0.103和6.45×10^-10mm³/(N·m)。活性乙炔流量5 mL/min时,薄膜的耐蚀性能最好,活性乙炔流量10 mL/min时,薄膜的耐磨性能最好。     

镍基合金激光熔覆-离子渗硫复合改性层组织性能

利用激光熔覆和离子渗硫技术在45钢表面制备复合改性层,采用SEM,EPMA,XRD等手段对比研究激光熔覆层和渗硫层的组织形貌、成分分布及相组成;并测试渗硫前后涂层的耐磨性和耐蚀性.结果表明,镍基合金涂层主要由γ-（Fe,Ni）,Fe_0.64Ni_0.36,M₂₃C₆,WC,M₇C₃和Fe₂B等物相组成,显微硬度达到740 HV0.2.渗硫后在激光熔覆层表面形成了以FeS为主的渗硫层,表面疏松多孔,由微纳米级的尖岛状颗粒堆砌而成.与熔覆层相比,复合改性层的摩擦系数和磨损量都显著降低,减摩和耐磨效果明显.渗硫后镍基合金激光熔覆层自腐蚀电位下降,腐蚀电流密度增大,耐蚀性略微降低.     

碳含量对Al0.5Co0.5NiCrFe高熵合金涂层组织与性能的影响

使用氩弧熔覆制备不同碳含量Al_0.5Co_0.5NiCrFe高熵合金涂层,研究碳含量对Al_0.5Co_0.5NiCrFe高熵合金涂层组织与性能的影响。结果表明:碳加入后,高熵合金均由单一的FCC结构组成,并没有表征出其他物质,但根据高熵合金显微组织与能谱分析可以发现,高熵合金的枝晶间有碳铬化合物生成。高熵合金涂层的组织为典型的树枝晶结构,随着碳含量的增加,组织不断细化。随碳含量的增加,高熵合金涂层的硬度不断升高,当碳含量为4%时,硬度(383.2 HV0.5)和耐磨性均为最佳。随碳含量的不断增加,高熵合金的耐腐蚀性先增强后减弱,碳含量为2%时耐腐蚀性最佳。根据单位面积氧化增量,高熵合金的抗氧化性先增大后减小,当碳含量为2%时,抗氧化性最佳。     

球墨铸铁轧辊表面镍基激光合金化层及其磨损性能

采用激光合金化技术在球墨铸铁QT600-3表面制备镍基合金强化层,通过XRD、SEM和摩擦磨损试验等研究了不同激光扫描速率对合金化层物相、微观结构、力学性能、常温和高温摩擦学性能的影响,并使用Raman光谱仪对磨痕进行分析。结果表明:Ni合金化层与基体冶金结合好、显微硬度高(高达720 HV0.1)、高温摩擦因数低至0.305、高温磨损率低至7.55×10^-6 g·N^-1·m^-1。随着扫描速率的增加,显微组织更加致密,显微硬度先升高后降低,700 ℃耐磨性能提高,但合金化层裂纹率增加。高温摩擦磨损过程中,合金化层的磨损机制以磨粒磨损为主,同时还存在疲劳磨损和氧化磨损。同时,扫描速率的增加可细化晶粒和提高显微硬度。而Ni合金化层表面在高温摩擦过程中形成的氧化产物和碳化物在高温下会对提高其耐磨性能产生积极作用。     

7075铝合金微弧氧化膜硅溶胶封孔工艺及其性能

对微弧氧化后的7075铝合金进行硅溶胶封孔处理,采用扫描电镜、X衍射仪、高温摩擦磨损试验机和电化学工作站对硅溶胶封孔前后微弧氧化膜层的微观表面形貌、截面形貌、相组成、耐磨性和耐腐蚀性进行观察分析,研究了硅溶胶-凝胶不同封孔工艺对封孔效果的影响。结果表明,相对于微弧氧化膜层,封孔后的微弧氧化膜层微孔明显减少,膜层的粗糙度降低,耐磨性得到提高。封孔后的铝合金微弧氧化膜腐蚀电位由-0.62 V(vs SCE)正移到-0.36 V(vs SCE),腐蚀电流密度由2.44×10^-3 A·cm^-2下降到2.03×10^-4 A·cm^-2,耐腐蚀能力得到显著提高。通过浸渍提拉法封孔的微弧氧化膜层的耐腐蚀性比旋涂法封孔的更好。     

Al含量对Al-Mg2Si复合涂层耐蚀耐磨性能的影响

目的在AZ31B镁合金表面火焰喷涂制备Al-Mg_2Si复合涂层,研究其耐腐蚀和耐磨性能。方法用SEM、电化学测试仪、高速往复摩擦磨损测试仪和超景深三维显微镜检测分析不同成分配比的Al-Mg_2Si复合涂层的耐腐蚀和摩擦磨损性能。结果 Al-Mg_2Si复合涂层的电位较AZ31B镁合金基体正,且Al含量越少,电位正移越明显。Al(20%)-Mg_2Si复合涂层的自腐蚀电位正移得最多,正移了0.5288 V;自腐蚀电流密度最小,为3.298×10-6 A/cm2。Al加入量越少,复合涂层的磨损率和摩擦系数越小,当Al质量分数为20%时,两者均达到最小值,分别为2.48×10-4 mm3/(N·mm)和0.25。结论 Al含量越少,Al-Mg_2Si复合涂层的耐蚀和耐磨性能越好。