冷喷涂辅助原位合成CuFeCrAlNiTi高熵合金涂层的组织性能研究

目的 为了提升普通金属材料的表面性能,提出了一种在普通金属材料表面制备性能较好的CuFeCrAlNiTi高熵合金涂层的技术工艺.方法 采用Cu、Fe、Cr、Al、Ni、Ti六种金属单质粉末为原料,经过2 h机械混合后,使用低压冷喷涂技术在45#钢基体上制备混合金属涂层,再经感应重熔技术将混合金属涂层原位合成为CuFeCrAlNiTi高熵合金涂层.采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)及X射线衍射仪(XRD),对混合金属涂层和原位合成CuFeCrAlNiTi高熵合金涂层的微观组织和相结构进行观察分析,并对原位合成CuFeCrAlNiTi高熵合金涂层的硬度、摩擦性能及耐腐蚀性能进行检测分析.结果 原位合成CuFeCrAlNiTi高熵合金涂层组织致密、元素分散均匀;涂层结构是简单的固溶体结构BCC相和FCC相.涂层的综合性能良好,硬度可达543.4HV,与Al2O3的干摩擦因数为0.428,是45#基体与Al2O3的干摩擦因数的61.6％,且较基体有更好的耐氯盐腐蚀性能,并在1 mol/L的NaCl溶液和0.5 mol/L的H2SO4溶液中电化学腐蚀后,涂层中都不会形成腐蚀产物.结论 使用冷喷涂辅助原位合成的CuFeCrAlNiTi高熵合金涂层具有相对较高的硬度、较好的摩擦性能以及耐氯盐腐蚀性能.     

冷喷涂辅助原位合成CuNiCoFeCrAl2.3 高熵合金涂层组织与性能研究

目的 为了提升普通金属材料的表面耐腐蚀和耐磨性能,提出了一种在普通金属材料表面制备性能良好的CuNiCoFeCrAl2.3高熵合金涂层的技术工艺。方法 利用冷喷涂技术在45#钢基体上制备混合金属涂层,再经过感应重熔技术将混合金属涂层原位合成为CuNiCoFeCrAl2.3高熵合金涂层。通过采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、能谱仪（EDS）、显微硬度计、磨料磨损试验机等,对涂层的相组成、显微组织、硬度、耐磨性进行分析。结果 原位合成CuNiCoFeCrAl2.3高熵合金涂层组织致密,元素均匀分布,合金涂层由简单的BCC相构成,涂层的微观组织呈现出典型的枝晶结构。内枝晶区主要富含Co、Cr、Fe和Ni,枝晶间区则富含Cu和Al。CuNiCoFeCrAl2.3高熵合金涂层的显微硬度是45#钢基体的3倍,在干摩擦条件下,CuNiCoFeCrAl2.3高熵合金涂层在摩擦过程中以磨粒磨损为主,涂层在干滑动条件下的磨损率比45#钢基体的磨损率低59%,摩擦因数为0.38,约为45#钢基体的56%,CuNiCoFeCrAl2.3高熵合金涂层的磨损率为2.95×10?5 mm3/(N·m)。结论 使用冷喷涂辅助原位合成CuNiCoFeCrAl2.3高熵合金涂层具有很高的硬度和良好的耐磨性能。     

冷喷涂自敏发光高铝青铜复合涂层及其摩擦磨损性能

利用冷空气动力喷涂(冷喷涂)工艺在(45)~#钢基材上分别制备高铝青铜涂层、SrAl_2O_4掺杂和SiO_2包覆SrAl_2O_4掺杂高铝青铜自敏发光复合涂层。采用SEM分析复合涂层表面、界面组织结构;采用HT-1000型高温摩擦磨损试验机对涂层进行常温干摩擦试验。研究SrAl_2O_4掺杂和SiO_2包覆SrAl_2O_4掺杂分别对高铝青铜冷喷涂涂层沉积特性、显微组织以及摩擦磨损性能的影响,并检测了自敏发光复合涂层的宏观指示效应。结果表明:溶胶-凝胶法能够制备具有核-壳结构SiO_2-SrAl_2O_4包覆粉体,形成的SiO_2壳层结构较好地改善了粉体表面形貌,使得包覆粉体表面较为平整圆润,硬度增大;SiO_2包覆SrAl_2O_4掺杂高铝青铜涂层表面平整,具有最优的摩擦磨损性能,发光指示效应较明显。     

镍铝青铜9442#合金及其冷喷涂涂层磨蚀行为

采用冷喷涂技术在镍铝青铜9442合金上制备了较为致密,厚度约300μm的镍铝青铜涂层,使用SEM、XRD、XPS、电化学工作站、磨蚀试验机观察并测试了镍铝青铜合金与涂层的组织形貌、电化学行为与磨蚀性能。结果表明：电化学腐蚀后基体发生了晶间腐蚀和选相腐蚀,涂层被腐蚀后颗粒上出现微孔和裂纹;磨蚀过程中存在着摩擦与钝化的协同作用以及摩擦促进阳极溶解的过程;相比于静态条件下,涂层与基体在磨蚀条件下测得的自腐蚀电位有大幅度下降,自腐蚀电流均提高了一个数量级,涂层与基体耐腐蚀性能变差;相比于干摩擦过程,磨蚀过程中涂层与基体的摩擦系数均有较大提高,减磨性能变差。     

感应重熔和激光重熔合成FeCrMnAlCu高熵合金涂层组织与性能

采用冷喷涂辅助感应重熔和冷喷涂辅助激光重熔2种方法分别在45#钢表面制备FeCrMnAlCu高熵合金涂层。对高熵合金涂层的相组成、显微组织、硬度、耐磨性能进行表征与检测,研究2种工艺对涂层耐磨性能的影响。结果表明：2种工艺合成的FeCrMnAlCu高熵合金涂层均由体心立方（bcc）和面心立方（fcc）相组成,涂层组织致密,元素分布均匀。涂层微观组织均为树枝晶+枝晶间组织,枝晶区主要由Mn、Cr和Fe元素构成,枝晶间主要为Cu,Al元素均匀地分布在枝晶和枝晶间。冷喷涂辅助感应重熔合成的FeCrMnAlCu高熵合金涂层中bcc晶格应变大于激光重熔合成的高熵合金涂层的晶格应变。冷喷涂辅助感应重熔合成FeCrMnAlCu高熵合金涂层的显微硬度是冷喷涂辅助激光重熔合成涂层硬度的1.2倍,是45#钢基体硬度的3.5倍。FeCrMnAlCu高熵合金涂层在摩擦过程中主要以磨粒磨损为主,采用冷喷涂辅助感应重熔合成的FeCrMnAlCu高熵合金涂层具有良好的耐磨性能,其磨损率比冷喷涂辅助激光重熔合成涂层的磨损率降低29%。     

电弧喷涂铝青铜涂层的力学性能

铝青铜是一种重要的电弧喷涂涂层材料.为了使其得到更大范围的应用,对电弧喷涂铝青铜涂层的某些力学性能(涂层与钢基体的抗拉结合强度、涂层与钢基体的剪切强度、涂层自身结合强度、涂层的硬度、涂层的摩擦磨损性能)进行了测试与研究.结果表明,该涂层具有很好的综合力学性能,可以胜任多种机械零部件的使用要求.铝青铜涂层特有的微观组织结构使其具有优良的抗摩擦磨损性能,适合用作钢铁机件的对偶摩擦材料.     

激光重熔对冷喷涂镍铝青铜涂层组织性能的影响

采用冷喷涂技术在镍铝青铜9442合金表面制备了镍铝青铜涂层,并对涂层进行激光重熔处理。使用SEM、OM、EDS、XRD、显微硬度测试仪,多功能表面性能测试仪、电化学工作站、磁致伸缩空泡腐蚀试验机分析了涂层的组织形貌、显微硬度、摩擦学性能、耐腐蚀性能以及抗空泡腐蚀性能。结果表明:激光重熔后涂层变得致密,结合方式转变为冶金结合;涂层平均显微硬度提高到354.4 HV0.2;激光重熔态涂层的自腐蚀电位Ecorr比基体提高了9.2%,比冷喷涂态涂层提高了18.2%,耐腐蚀性能优于基体和冷喷涂态涂层;激光重熔态涂层摩擦系数0.141,低于基体和冷喷涂态涂层,减磨性能提高;经过12 h空泡腐蚀后,激光重熔态涂层比铸态镍铝青铜基体的质量损失减少了约46.0%。     

高铝青铜磷光复合冷喷涂层的发光及摩擦磨损性能

目的将耐磨材料、涂层制备技术以及磷光粒子的指示功能结合,发展一种简便经济的涂层监测技术。方法采用冷喷涂技术在T3紫铜基体上制备高铝青铜涂层及高铝青铜磷光复合涂层,利用SEM、EDS及荧光分光光度计等观察冷喷涂层的形貌,分析发光粒子的分布及涂层发光性能,并在室温条件下采用CSM往复式摩擦磨损试验机对干摩擦条件下涂层的摩擦磨损特性进行测试和分析。结果磷光粒子均匀分布在复合涂层中。涂层有较好的发光性能,经紫外线激发后发出裸眼可识别的黄绿光。磷光粒子的添加提高了高铝青铜磷光复合涂层的硬度,涂层摩擦表面磨痕较浅,呈轻微磨粒磨损特征,而高铝青铜涂层摩擦表面发生严重塑性变形,有剥落块及磨屑粘附在磨痕表面,呈粘着、疲劳磨损特征。结论磷光粒子的添加提高了复合涂层的抗磨性。磨损后的磷光复合涂层经紫外灯照射后,无荧光现象发生,能够实现检测涂层存在与否的功能。     

爆炸喷涂高铝青铜磷光自敏发光复合涂层及其摩擦学性能

采用爆炸喷涂在45~#钢基体上分别制备高铝青铜涂层和掺有Sr Al_2O_4:Eu~(2+),Dy~(3+)的高铝青铜磷光自敏发光复合涂层。利用SEM、EDS、荧光显微镜和荧光分光光度计分析涂层的微观形貌和物相组织、磷光粒子的沉积规律及复合涂层的发光强度;采用销-盘式摩擦磨损试验机测试涂层的摩擦磨损性能,并检测复合涂层的宏观指示效应。结果表明:Sr Al_2O_4:Eu~(2+),Dy~(3+)的加入,降低了复合涂层的孔隙率,提高了复合涂层的硬度和结合强度。且高铝青铜磷光自敏发光复合涂层因高硬度Sr Al_2O_4粒子的强化作用具有比高铝青铜涂层更优的耐磨性能。紫外光激发过后复合涂层中的Sr Al_2O_4:Eu~(2+),Dy~(3+)发出裸眼可见的黄绿光,可达到宏观指示复合涂层磨损状况的效应。     

低温超音速喷涂原态沉积高铝青铜涂层的耐腐蚀性能

为提高HSn62-1铜合金表面抗点蚀能力,解决高铝青铜涂层制备过程中相变和氧化造成涂层耐腐蚀性能降低的问题,采用低温超音速喷涂技术,在HSn62-1铜合金表面制备不含γ2相的高铝青铜涂层。利用场发射扫描电镜(SEM)、电子能谱仪(EDS)、X射线衍射仪等分析粉末和涂层的组织结构、表/截面形貌等特征;利用电化学工作站、盐雾腐蚀试验箱等测定分析Na Cl溶液环境中涂层及基体的耐腐蚀性能及失效机制。结果表明:制备的高铝青铜涂层结构致密,结合良好,无γ2相和氧化夹杂生成,涂层腐蚀敏感性均一;涂层自腐蚀电流密度为6.938μA/cm2,较HSn62-1铜合金基体降低了1个数量级,涂层自身具有较好的耐腐蚀性能,可有效阻挡腐蚀介质向涂层更深处渗入;盐雾环境中,高铝青铜涂层表面腐蚀产物薄膜反复地剥落和生成使其腐蚀失效机制宏观上表现为均匀腐蚀。     

冷喷涂辅助原位合成FeCoxCrAlCu高熵合金涂层组织性能研究

利用冷喷涂辅助原位合成高熵合金涂层的方法,在45_^#钢基体表面成功制备出不同Co含量的FeCo_xCrAlCu(x=0,0.5,1,1.5,2)高熵合金涂层。通过XRD、SEM、EDS、TEM、显微硬度计、磨料磨损试验机、电化学工作站等设备,检测分析了Co含量的变化对合金涂层相结构、显微组织,硬度、耐磨性及耐腐蚀性的影响。结果表明：合金涂层是由简单的FCC+BCC双相混合结构组成,Co含量的改变对涂层相组织的数量影响不大;随着Co含量的增加,合金涂层中显微组织的枝晶数目增加,并且得到明显粗化,通过面扫得显微组织中枝晶内富集Fe,Cr,Co元素,枝晶间富集Cu元素,Al均匀的分布在整个涂层中;随着Co含量的增加,硬度先增加后减小,在Co=1时合金涂层硬度达到最大为555.6HV;合金涂层中最小的摩擦系数为0.361;在3.5wt.%NaCl腐蚀介质中,合金涂层相比与45_^#钢基体具有较正的自腐蚀电位(E_corr=-0.325V),说明涂层耐腐蚀性比基体好。     

模拟海洋环境中Ni-Co合金镀层对AZ91D镁合金的腐蚀防护研究

目的提高AZ91D镁合金的腐蚀防护性能。方法采用化学镀前处理在AZ91D镁合金表面制备一种保护性的Ni-Co合金镀层。分别采用环境扫描电镜(ESEM)、X射线衍射(XRD)和能量散射谱(EDS)分析合金镀层的表面形貌、微结构特点和化学成分。采用动电位极化(PC)和电化学阻抗谱(EIS),分析测试在模拟海洋环境(中性3.5%Na Cl溶液)中Ni-Co合金镀层对AZ91D镁合金的腐蚀防护性能。结果镁合金表面化学镀Ni-P镀层均匀覆盖,晶粒生长较致密,表面呈菜花状形貌,Ni-P镀层中P质量分数约为5.6%。Ni-Co合金镀层表面均匀且呈金字塔状形貌,形成了面心固溶体(FCC),镀层中Co质量分数约为31%。Ni-P镀层和Ni-Co合金镀层的厚度分别约为11μm和19μm。在模拟海洋(中性3.5%Na Cl溶液)环境中,镁合金裸基体、化学镀前处理Ni-P镀层、Ni-Co合金镀层的腐蚀电位分别为-1485、-372、-284 m V,其腐蚀电流密度分别是3.4×10-5、1.8×10-6、2.9×10~(-7) A/cm2,所拟合的电荷转移电阻分别为4.72×103、1.70×104、2.06×106?/cm2。结论化学镀前处理Ni-P镀层可为镁合金提供较好的腐蚀防护,Ni-Co合金镀层能够为镁合金提供更显著的腐蚀防护。     

铝基表面等离子喷涂Al2O3-TiO2-Ta涂层的制备及防腐性能

采用等离子喷涂技术在铝基表面构建Al₂O₃-TiO₂涂层和Al₂O₃-TiO₂-Ta涂层。由于钽元素的引入,Al₂O₃-TiO₂-Ta涂层表面形貌更均匀、致密。同时钽金属具有极强的耐酸碱特性,因此,Al₂O₃-TiO₂-Ta涂层相对于Al₂O₃-TiO₂涂层具有更强的耐腐蚀性。Tafel曲线结果显示,Al₂O₃-TiO₂涂层使得基体的腐蚀电位仅正移了99.6 mV,Al₂O₃-TiO₂-Ta涂层使得铝基体腐蚀电位正移了208.9 mV。因此,由于耐蚀性极强的Ta金属的掺入,Al₂O₃-TiO₂涂层的防腐性得到了极大的增强,Al₂O₃-TiO₂-Ta涂层有效地防止铝合金腐蚀。     

Microstructure and corrosion resistance of molybdenum and aluminum coatings thermally sprayed on 7075-T6 aluminum alloy

Pitting corrosion upon 7075-T6 high strength aluminum alloy, often associated with cathodic intermetallic particles decreases its fatigue life by a factor of about 6 to 8. In order to improve the corrosion resistance of this alloy, arc spray coatings of molybdenum and aluminum are applied. The open circuit potential and potentiodynamic polarization measurements made in 3.5% NaCl naturally aerated solution reveal that the molybdenum coating, which has an excellent hardness, shifts the 7075-T6 corrosion potential (E _corr) to noble values and increases slightly the corrosion current density (i _corr). On the contrary, when the aluminum coating alloy is applied, both E _corr and i _corr are shifted to better values. The increase of i _corr of the alloy when molybdenum coating is applied can be attributed to the high porosity present into the coating. On the other hand, microstructure observations of the aluminum coating reveal a small porosity, which helps the formation of passive oxide film that protects the coating against a further corrosion.     

6063铝合金阳极氧化膜的耐碱腐蚀性能

铝合金建筑型材阳极氧化膜耐碱性能是衡量其质量的重要指标。采用自行研制的耐蚀性电位测量仪对预制不同厚度的6063铝合金建筑型材阳极氧化膜进行耐碱腐蚀性能测试,并用金相显微镜、扫描电子显微镜对氧化膜的腐蚀形貌进行观察。结果表明:随着6063铝合金阳极氧化膜膜层厚度的增加,其耐碱腐蚀时间逐渐增长;当腐蚀电位达1mV时停止试验,不同膜层厚度的试样腐蚀形貌大致相同。     

Corrosion of AZ91D magnesium alloy with a chemical conversion coating and electroless nickel layer

A chemical conversion treatment and an electroless nickel plating were applied to AZ91D alloy to improve its corrosion resistance. By conversion treatment in alkaline stannate solution, the corrosion resistance of the alloy was improved to some extent as verified by immersion test and potentiodynamic polarization test in 3.5 wt.% NaCl solution at pH 7.0. X-ray diffraction patterns of the stannate treated AZ91D alloy showed the presence of MgSnO₃ · H₂O, and SEM images indicated a porous structure, which provided advantage for the adsorption during sensitisation treatment prior to electroless nickel plating. A nickel coating with high phosphorus content was successfully deposited on the chemical conversion coating pre-applied to AZ91D alloy. The presence of the conversion coating between the nickel coating and the substrate reduced the potential difference between them and enhanced the corrosion resistance of the alloy. An obvious passivation occurred for the nickel coating during anodic polarization in 3.5 wt.% NaCl solution.     

微合金化对铝基非晶合金涂层耐蚀性能的影响

为获得具备优异耐蚀能力的铝基非晶合金表面防护涂层,通过微合金化调控方法设计了铝基非晶合金的成分体系(Al_(86)Ni_6Y_(4.5)Co_2La_(1.5))_(100-x)(M)_x,(M:Cr、Mo、Ti),并采用超音速火焰喷涂(HVAF)工艺制备出相同成分的非晶合金涂层分析其耐蚀性能。结果表明:微量添加原子数分数0.5%的Mo、Cr元素时,铝基非晶合金的玻璃形成能力未见大幅度降低,仍具备完全非晶结构,但点蚀电位提高到-175～200 mV,较本征合金Al_(86)Ni_6Y_(4.5)Co_2La_(1.5)增大了约50～80 mV,而腐蚀电流密度降低约1.5个数量级,同时Mo、Cr元素的添加扩大了合金的钝化区间,可起到缓蚀作用;采用优化成分制备出的铝基非晶合金涂层,孔隙率仅为0.5%,在质量分数3.5%NaCl溶液中表现出优异的耐蚀性能,且具有明显的自钝化行为及较宽的钝化区间。     

Corrosion performance and tribological behavior of diamond-like carbon based coating applied on Ni−Al−bronze alloy

The effect of diamond-like carbon (DLC) coating (fabricated by cathodic arc deposition) on mechanical properties, tribological behavior and corrosion performance of the Ni?Al?bronze (NAB) alloy was investigated. Nano-hardness and pin-on-plate test showed that DLC coating had a greater hardness compared with NAB alloy. Besides, the decrease in friction coefficient from 0.2 for NAB substrate to 0.13 for the DLC-coated sample was observed. Potentiodynamic polarization and EIS results showed that the corrosion current density decreased from 2.5 μA/cm² for bare NAB alloy to 0.14 μA/cm² for DLC-coated sample in 3.5 wt.% NaCl solution. Moreover, the charge transfer resistance at the substrate–electrolyte interface increased from 3.3 kΩ·cm² for NAB alloy to 120.8 kΩ·cm² for DLC-coated alloy, which indicated an increase in corrosion resistance due to the DLC coating.     

铝合金表面氟铝酸钠转化膜改性研究

对6063铝合金的氟铝酸钠转化膜进行了改性,确定改性后的最佳工艺条件为:氟化钠7.5 g/L,硅酸钠5 g/L,六偏磷酸钠3 g/L,偏钒酸铵5 g/L,pH值3.0～4.0,常温,转化时间20 min。采用该工艺对铝合金进行转化处理,极化曲线测试结果表明,铝合金表面的腐蚀电位正移了大约70 mV,腐蚀电流密度减小了大约90%,耐蚀性显著提高,耐中性盐雾时间可达264 h。