基于自组装技术改性处理钛金属的摩擦学特性研究

为了使钛金属应用于具有相对运动的摩擦副,采用自组装技术对钛金属表面进行改性处理,并对制备的试样进行紫外照射.利用接触角测量仪、原子力显微镜和微摩擦磨损试验机对制备的试样进行表征和摩擦学特性测试,探讨不同方法进行钛金属表面羟基化的作用效果,并分析载荷、滑动速度以及紫外照射对试样摩擦学特性的影响.结果表明:Piranha溶液结合紫外照射能有效地提高钛基底的羟基化程度,经FOTS(Perfluorooctyltrichlorosilane)自组装分子膜改性处理的钛金属表面平整均匀,具有疏水特性和良好的摩擦学性能.Si_3N_4球与FOTS自组装分子改性处理试样间的摩擦系数随载荷和滑动速度的增大而增大.紫外照射5 min可有效地提高FOTS自组装分子膜改性处理的效果,在降低摩擦系数的同时,薄膜也具有良好的耐久性.     

等离子体氧化和自组装技术改性铝合金的摩擦学特性

对制备的铝合金试样进行等离子体氧化,并采用自组装技术对氧化的表面进行改性处理.利用接触角测量仪、原子力显微镜和UMT-2型微摩擦磨损试验机对制备的试样进行表征和摩擦学特性测试.结果表明:经等离子体氧化的铝合金表面平整均匀,在降低摩擦因数的同时,提高摩擦副的耐久性.OTS自组装分子膜改性处理的氧化表面具有疏水特性,摩擦学性能显著提高.     

OTS自组装分子膜改性处理钛金属的摩擦学特性研究

采用自组装技术对钛金属表面进行改性处理，并对制备的试样进行紫外照射；用原子力显微镜对试样的表面形貌进行表征；用微摩擦磨损试验机测试OTS自组装分子膜改性处理的钛金属表面的摩擦学特性，并研究了紫外照射处理的影响。结果表明：经OTS自组装分子膜改性处理的钛金属表面平整均匀，且摩擦学特性显著改善，摩擦因数小于钛基底；紫外照射可有效地提高OTS自组装分子膜改性处理的效果，减小了有机杂质的粘着效应；钢球与OTS自组装分子改性处理试样间的摩擦因数随载荷的增大而增大，这取决于边界润滑膜是否发生失效。     

溶胶凝胶自组装膜改性纯钛表面接枝活性粘附肽

为了改善植入材料与组织界面的生物反应性,本实验采用溶胶-凝胶及有机硅烷自组装膜技术对纯钛表面改性,固定促成骨细胞粘附生长的活性肽序列GYRGDS,观察改性后的材料表面微形貌、元素组成、润湿性等理化特性.结果表明粘附肽成功接枝到亲水性材料表面并在细胞培养早期发挥显著的促成骨细胞粘附功能,改善了钛与组织细胞的生物反应性.     

硫醇分子自组装膜在铜表面的作用行为研究

采用动电位扫描、电化学阻抗谱、循环伏安法,研究了十二烷基硫醇分子在纯铜电极表面的自组装行为以及形成的自组装膜对铜的缓蚀作用。电化学测试结果显示:十二烷基硫醇自组装膜通过阻碍电子穿过电极/溶液界面,以及阻挡腐蚀介质与铜基底的接触,有效地抑制了铜的腐蚀;随着组装时间的延长,自组装膜更为完整,对铜的腐蚀抑制效率更高。     

水溶液中银表面自组装膜工艺

采用银在水溶液表面形成C18SH自组装膜(SAMs)的工艺,在银表面得到致密、平整,表现出明显疏水性的SAMs。EMPA和XPS测试表明,表面活性剂分别作为C18SH的分散剂,自组装过程中起到传输作用,本身不参与成膜,但影响SAMs的厚度和倾斜角。银试样表面的Ag2O在成膜过程中被硫醇中的H-S键还原为Ag,同时有Ag-S-C18H37键的形态形成。     

基于飞秒激光和自组装技术提高树脂涂层疏水性的工艺

目的 针对超疏水涂料功能持久性差的问题,提出一种将飞秒激光加工技术与微球近场效应原理相结合在氟化有机硅树脂表面制备微纳米仿生结构的解决方案。方法 模仿蝴蝶翅膀鳞片微结构特征,以平滑的氟化有机硅树脂表面为基体,采用纳米自组装技术在其表面生长一层二氧化硅微球薄膜,然后设置飞秒激光器的参数,利用激光脉冲能量加工单层二氧化硅微球薄膜,二氧化硅微球颗粒对激光能量有进一步的聚焦加强作用,可以加工微纳米尺寸的结构。重点研究激光功率和扫描速度等参量对氟硅树脂图案形貌及疏水性的影响,并对比分析超疏水涂料和仿生微纳米表面的疏水功能持久性。结果 激光扫描速度和功率参量对仿生表面疏水性能的影响较大,在激光功率为9 mW、扫描速度为10 mm/s、加工间距为10μm时可以获得最佳疏水性能,其接触角达到150°以上,通过常用的摩擦磨损测试实验,对比分析实验结果发现,氟硅树脂层经历200～1000次摩擦后,其接触角（CA）的下降幅度低于传统涂料组,说明具有仿生纳米坑结构的表面的耐磨性更强。结论 利用飞秒激光加工的纳米微孔阵列结构可以明显提高氟硅树脂的疏水特性,并具有优异的持久性。     

430 不锈钢表面月桂酸自组装膜的探究

采用浸泡法在430不锈钢表面制备了月桂酸自组装膜,通过电化学方法、接触角测试及微观形貌分析,研究了该自组装膜在430不锈钢表面的吸附行为及缓蚀作用。研究结果表明:经过简单的浸泡,月桂酸分子能够稳定地吸附在不锈钢表面,自组装时间、组装液浓度以及基底表面前处理对组装膜的缓蚀效率有较大影响,自组装时间4 h、月桂酸浓度5 mmol/L、组装温度35℃为最佳自组装条件;基底在组装之前进行钝化处理,有利于形成致密的自组装分子膜,提高不锈钢的耐蚀性能。     

表面纹理和表面膜对Ti6Al4V合金空蚀特性的影响

为研究表面纹理和表面膜对材料抗空蚀特性的影响,采用激光表面改性的方法对Ti6Al4V合金进行纹理加工,在纹理加工试样上采用自组装技术制备自组装分子膜。采用接触角测量表征试样的表面特性,通过对试样的抗空蚀特性进行测试和对试样空蚀前后的表面形貌进行观测,分析试样的空蚀发生机制。结果表明,Ti6Al4V试样上激光加工表面纹理可显著提高其抗空蚀能力,纹理加工试样上制备自组装分子膜,由于具有疏水特性可以进一步改善试样的抗空蚀能力;网格纹理试样的抗空蚀能力由于表面硬度高、硬度梯度大及突起高硬度点分布均匀而强于直线纹理试样;沉积薄膜纹理试样的抗空蚀能力随着间距的增大而增大,未沉积薄膜试样的抗空蚀能力随着间距的增大而减小。     

飞秒激光制备梯度润湿性单晶硅表面∗

针对化学气相沉积、自组装技术等表面制备方法存在化学污染、表面结合强度低等问题,运用飞秒激光在单晶硅表面加工正方形微凹坑阵列制备梯度润湿性表面,使用白光干涉仪、扫描电子显微镜、能谱仪和接触角测量仪分别测量单晶硅表面粗糙度、微观形貌、化学成分及接触角。 通过改变激光能量密度制备不同梯度润湿性表面,研究不同激光能量密度下液滴在梯度润湿性表面上的铺展规律。 结果表明:随激光能量密度增大,表面粗糙度参数算术平均高度、均方根斜率和界面扩展面积比整体呈增大趋势,表面接触角整体呈减小趋势。 由于激光能量密度增大导致的单晶硅表面平行微凹槽、重凝层及不规则微纳结构使均方根斜率、界面扩展面积比及表面接触角出现波动。 液滴在梯度润湿性表面定向铺展分为加速与减速两个阶段,减速阶段速度伴随明显波动现象,小体积液滴的铺展速度更快。 实现了飞秒激光高精度、非接触、过程可控的梯度润湿性表面制备,结果可为制备单晶硅微流控器件提供理论参考。     

镁铝合金处理GCr15轴承钢夹杂物的变质

分别采用3种不同镁含量的镁铝合金对GCr15轴承钢液进行了夹杂物变质处理，分析了实验过程中全氧值的变化，并利用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪分析了试样中夹杂物的尺寸、形貌和化学成分。结果表明：经镁铝合金处理后，GCr15轴承钢中的全氧值显著降低，夹杂物由大尺寸、形状不定的氧化铝颗粒转变为尺寸细小、球形的镁铝尖晶石颗粒。含镁量为16．55％的3。镁铝合金夹杂物变质效果最明显，钢中夹杂物多为镁铝尖晶石和氧化镁，其中96．23％的夹杂物直径小于3μm。因此，镁铝合金夹杂物变质处理有利于改善轴承钢浇注和提高轴承钢疲劳寿命。     

微量元素对Al-Mg合金组织和性能的影响

通过力学性能测试、显微组织观察,研究了微量元素添加对Al-Mg合金组织及性能的影响,并探讨其作用机制.在确定微量元素成分范围后,对冷轧板材的稳定化退火处理工艺进行了研究.试验结果表明,在300℃1 h稳定化处理,其力学性能最好,合金的抗拉强度达到420 N/mm2,屈服强度为308 N/mm2,伸长率为15%.     

Er和Yb元素对二元Al-Mg合金位错分布组态的影响

采用透射电镜研究Er和Yb元素对二元Al-Mg合金位错分布组态的影响。研究结果表明:二元Al-Mg合金挤压态的位错组态呈典型的Taylor晶格分布,但经拉伸变形至断裂后,合金中储存的高应变能可以抵消Mg原子对位错运动的阻碍作用,使部分位错发生束集而产生交滑移,最终形成胞状组织。添加Er元素不改变Al-Mg合金的位错组态,无论是经挤压还是经拉伸变形至断裂后,含Er的Al-Mg合金均具有与二元Al-Mg合金类似的位错分布组态。添加Yb元素可明显地改变Al-Mg合金的位错分布组态。即使在变形量较小的挤压态,位错也不呈准均匀的Taylor晶格分布,而是表现出胞状组织的特征。当添加0.3%(质量分数)的Yb时,Al-Mg合金中形成了高密度位错墙;而当添加1.0%的Yb时,合金中形成了明显的胞状组织。Yb原子通过与Mg和Al原子形成脆性化合物,降低了Mg在基体中的固溶度,从而抑制Mg原子对位错运动的阻碍作用。     

粗粉分离器在铝-镁合金粉生产中的应用

介绍粗粉分离器的结构和工作原理.经过分析研究认为,在干式球磨系统磨制铝镁粉过程中,适宜采用粗粉分离器对粉末进行检查和分级,它优于目前铝-镁合金粉磨制过程中常用的强制涡流分级机.此外,讨论了将径向型粗粉分离器改为轴向型粗粉分离器具有更多的优点,介绍了轴向型粗粉分离器的结构.     

Al-Mg合金对2D石墨纤维网的润湿性及铺展速率分析

本文使用静滴法研究了不同Mg含量(3.2, 4.5, 6.5, 8.5, 10, 13, 17 wt.% Mg)的Al-Mg合金在M40石墨纤维网上的润湿行为,重点讨论了Mg元素含量对润湿性及铺展速率的影响。 随着Al-Mg合金中的Mg含量从3.2 wt.%增加至17 wt.%,初始润湿角从115o降低到88.5o,而最终润湿角则由 96.7o降低到71o。由于M40石墨纤维的表面组织性质与普通石墨有较大的区别,因此与高密度碳平板相比,Al-Mg合金在石墨纤维网上的初始润湿角更小。而润湿角随Mg含量的增加而减小主要是源于Mg含量的增加可以显著降低Al-Mg合金的表面张力。基于Dezellus方程,进一步计算了Al-Mg合金在石墨纤维网上的铺展速率,计算结果与实验结果基本吻合。基于Miedema模型计算得到的铺展速率系数k也与实验结果基本吻合,此结果证明了Miedema模型在铺展速率计算方面应用的合理性。计算与实验结果均表明Mg元素含量的增加虽然可以显著降低润湿角,但对铺展速率影响不大。     

Al-Mg合金的激光焊接接头组织及力学性能分析

针对铝合金对激光的高反射率和自身的高导热性,焊接匙孔极不稳定等特点,利用3 kW的CO2激光器对Al-Mg系合金5083进行了激光焊接试验研究,分析了激光功率、焊接速度对焊缝表面质量的影响,研究了焊接接头的显微组织和力学性能.同时,为进一步检验焊缝的质量对激光焊接后的板材进行了高温自由胀形试验.结果表明,对焊接板材表面...     

铝镁合金表面高耐蚀性散热膜层的研究

在含氨基缩合物添加剂的处理溶液中制备了高耐蚀性散热膜层.研究了热膜层的沉积条件对散热系数的影响.采用SEM、EDS对膜层的微观形貌及性能进行了研究.结果表明,散热膜层钝化后能耐盐雾实验320h以上,且膜层无裂纹.     

稀土元素对新型Al-Mg合金焊接接头组织和性能的影响

研究了Sc,Zr元素对新型Al-Mg合金焊接接头组织和性能的影响。建立了MIG电弧二维数值分析模型,模拟出电弧温度场的分布情况,电弧最高温度超过20 000 K,且温度分布存在较大的温度梯度,说明高温电弧对合金有益元素有一定的烧损作用。采用合金元素不同的焊丝ER5356,ER5B06和ER5B71作为填充材料,对2 mm厚新型Al-Mg合金进行MIG焊接试验,研究高Mg焊丝添加不同稀土元素对焊接性能及组织的影响。结果表明,使用3种焊丝均可获得性能优良的焊接接头,使用ER5B06焊丝的接头力学性能得到一定提升,但焊缝晶粒细化效果不明显;使用复合添加Sc,Zr微量元素的ER5B71焊丝,接头晶粒能够有效细化,力学性能进一步得到提升。3种焊丝中,采用ER5B71焊丝的焊接接头强度最高,焊接系数为83%,焊接接头中起到细化晶粒作用的析出相以Al3(Sc,Zr)为主。同时,无论采用哪种焊丝,焊接热影响区未发生明细的晶粒粗化,说明在母材中加入一定的Sc,Zr微量元素,可提升合金材料抗软化能力,有效抑制热影响区再结晶行为。 创新点： 采用电弧物理数值模拟和进行试验结合的方法,进行研究论证,使研究内容充实,有理论深度,更具说服力;选择具有稀土元素的铝合金和焊丝作为研究对象,对新材料及焊材的研发具有一定指导意义。     

Al-Mg合金的组织及力学性能

测试了不同成分的Al-Mg的力学性能,并分析了其显微组织。结果表明,增加Mg含量可以提高合金的强度及塑性,对合金的显微组织影响不大。