冷喷涂Ta涂层组织及腐蚀性能

利用冷喷涂技术在316L不锈钢表面制备Ta涂层.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对涂层的相结构和微观组织进行了分析,通过显微硬度计和万能力学试验机测定涂层的显微硬度和结合强度;采用电化学试验机测试了涂层和不锈钢基体的腐蚀性能.结果表明:涂层微观组织均匀致密,孔隙率为0.5％;涂层与基体结合良好,结合强度为60 MPa;涂层平均显微硬度为256 HV0.3;Ta涂层的自腐蚀电位(-0.25V)略低于316L不锈钢块体(-0.13 V),自腐蚀电流密度(2.16× 10-7A/cm2)比316L不锈钢(4.83×10-7A/cm2)降低了一倍,钝化电位及钝化电流分别为-0.06 V和1.05× 10-4A/cm2,具有很宽的钝化区,能够有效保护316L基体.     

304不锈钢表面TiN涂层的耐蚀性能

目的 提高304不锈钢的耐腐蚀性能.方法 采用磁控溅射技术在304不锈钢表面沉积TiN涂层,并采用SEM、XRD及GDOES对涂层的表面形貌、成分进行测试.通过极化曲线和电化学噪声技术评价TiN涂层和基体在pH=2.5的3.5%(质量分数)NaCl溶液中的腐蚀行为,并研究涂层的失效机制.结果 在304不锈钢表面沉积了厚约1μm且均匀、致密的TiN涂层.极化曲线分析表明,基体和TiN涂层试样出现了自钝化和点蚀现象,其中304不锈钢基体的腐蚀电位为-0.41 V,腐蚀电流密度为8.01×10-6 A/cm2,与之相比,TiN涂层的腐蚀电位(-0.28V)明显增大,腐蚀电流密度(6.34×10-8 A/cm2)显著降低.电化学噪声分析显示,在浸泡初期,TiN涂层电极电流暂态峰数量较少,强度较大,噪声电阻较低,而随着浸泡时间的延长,其电流暂态峰数量增加,强度降低,噪声电阻明显大于304不锈钢基体.腐蚀形貌观察表明,304不锈钢和TiN涂层表面均出现了点蚀.结论 TiN涂层能够明显改善基体的耐蚀性能.TiN涂层主要起物理阻碍作用,涂层的主要失效形式是涂层表面的微观缺陷和破裂.     

316L不锈钢表面NbC涂层的制备与性能评价

目的探究NbC涂层作为惰性涂层在模拟体液中的耐腐蚀性能及血液相容性能,并为NbC涂层作为生物惰性涂层改善316L不锈钢心血管支架的表面性能提供参考依据。方法采用物理气相沉积法制备NbC涂层,并通过优化工艺参数改善涂层性能。采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)、纳米压痕仪和原位纳米划痕仪,对涂层的微观结构及性能进行研究。采用循环伏安法对涂层的耐腐蚀性能进行表征。采用血小板粘附实验对涂层的血小板粘附行为进行了评价。结果制备的涂层具有结合性能强和致密度高等优点。随着基体温度的升高,NbC涂层的力学性能、耐腐蚀性能及血小板粘附特性均得到明显改善,硬度及弹性模量分别由(12.5±0.2)GPa和(213±0.8)GPa上升到(24.5±0.4)GPa和(275±1.1) GPa,自腐蚀速率优化明显,由8.76×10~(-6)A/cm~2降到1.98×10~(-8)A/cm~2。结论 NbC涂层在模拟体液中具备与316L不锈钢相当的稳定性,但其腐蚀速率远低于316L不锈钢,血小板粘附数量及变形较基体316L不锈钢得到显著改善,有望成为改善316L不锈钢表面性能的惰性涂层。     

AZ31B镁合金表面火焰喷涂Al-Mg_2Si涂层的耐腐蚀性能

为提高AZ31B镁合金表面的耐腐蚀性能,用火焰喷涂方法在镁合金表面制备Al-Mg_2Si复合涂层。采用XRD、SEM和EDS分析涂层的物相组成、微观组织及元素分布;通过电化学试验测试样品在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电位、腐蚀电流密度;通过3.5%NaCl溶液浸泡试验测试样品的腐蚀速率;并测试涂层的显微硬度。结果表明:涂层中的主要物相有Mg_2Si、Al,组织比较致密,元素分布均匀。Tafel极化曲线测试表明,Al-Mg_2Si涂层样品与AZ31B镁合金样品相比腐蚀电位从-1.489 V正移到-1.366 V,腐蚀电流密度从2.817×10~(-3) A/cm~2降低到1.198×10~(-3) A/cm~2。浸泡试验结果表明,喷涂Al-Mg_2Si的镁合金的腐蚀速率明显低于没有喷涂的镁合金。显微硬度测试表明,涂层的显微硬度集中分布在259~308 HV0.05之间,镁合金为50~60 HV0.05。因此在AZ31B镁合金表面火焰喷涂Al-Mg_2Si涂层可以提高其耐腐蚀性能,表面硬度显著提高。     

激光功率对球阀表面激光熔覆Co基合金涂层稀释率及耐腐蚀性能的影响

采用CO2激光器在阀门材料316不锈钢表面激光熔覆了Co基合金涂层。借助扫描电镜、能谱仪和电化学综合测试仪等,探讨了激光功率对涂层稀释率、微观组织及耐腐蚀性能的影响。结果表明:激光功率越大,涂层稀释率越大,熔覆层与基体元素有较多的对流与扩散;熔覆层的耐腐蚀性能随激光功率的增加先提高后降低,当激光功率为2.1k W时,熔覆层的自腐蚀电位最低,为-0.8456 m V,当激光功率为1.8 k W时,熔覆层的腐蚀电流密度最小(3.4152×10-7A·cm-2)。     

煤油流量对HVOF铁基非晶涂层组织与性能的影响

以工业原材料制备的FeCoCrMoCBY非晶粉末为喷涂材料,采用超音速火焰喷涂(HVOF)制备铁基非晶合金涂层。通过X射线衍射仪(XRD)、差示扫描热仪(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)、维氏显微硬度计等测试方法,探讨煤油流量对涂层显微组织、微观结构及显微硬度的影响,并分析涂层与316 L不锈钢在1 mol/L HCl溶液中的动态极化特征。结果表明:涂层与基体结合良好,呈现典型的层状结构,非晶含量高,表现出比316 L不锈钢更高的耐腐蚀性能。其它参数一定时,煤油流量越高,涂层致密度越高,非晶含量先增多后减少,显微硬度先增大后减小;当氧气流量为50 m~3/L,煤油流量为26 L/h时,涂层非晶含量最高,为99.4%,孔隙率为1.51%,自腐蚀电流密度低,为5.62×10~(-6) A/cm~2,自腐蚀电位为-0.36 V,耐腐蚀性能表现最佳。     

添加不同稀土元素对固体包埋法在 304 不锈钢表面制备 Ti / Cr-RE 双层涂层电化学性能的影响

目的选择合适的稀土制备Ti/Cr-RE双层涂层,提高不锈钢的耐腐蚀性能。方法采用两步粉末包埋法,先在304不锈钢表面渗Ti,再制备稀土改性Cr涂层,获得Ti/Cr-RE双层涂层。通过添加不同的稀土氧化物Y2O3和Ce O2,获得两种双层涂层,对比分析涂层的表面形貌、断面形貌及物相组成,利用电化学测试方法测定304不锈钢基体及两种Ti/Cr-RE双层涂层在3.5%(质量分数)Na Cl溶液中的电化学腐蚀性能。结果添加不同稀土元素钇、铈,都能在渗Ti不锈钢表面形成一层致密、连续的稀土改性渗铬层。在两种稀土元素改性的Cr涂层中,稀土元素分别与Cr,Fe,Ni,Ti形成了金属间化合物。304不锈钢基体的自腐蚀电位为-0.324 V,腐蚀电流密度为0.1363μA/cm2;钇改性铬涂层的自腐蚀电位为-0.341 V,腐蚀电流密度为0.2058μA/cm2;铈改性铬涂层则具有更高的自腐蚀电位(-0.263 V)及更低的腐蚀电流密度(0.030 86μA/cm2)。结论钇改性铬涂层不能提高304不锈钢基体的耐腐蚀性能,铈改性铬涂层可以明显提高基体的耐腐蚀性能。     

激光表面处理对316L奥氏体不锈钢耐腐蚀性能的影响

目的 研究退火态和变形态不锈钢基体在激光加工时组织结构和耐腐蚀性能的差异,掌握激光功率对材料表面耐腐蚀性能的影响规律.方法 利用Nd:YAG激光处理,对不同热处理状态的316L奥氏体不锈钢进行了一系列激光表面熔凝处理.运用电子通道衬度成像(ECC)对激光表面处理前后的组织结构进行了详细地表征和分析,采用Gamry600电化学工作站对改性表面进行极化曲线、交流阻抗图谱检测,从而研究激光处理对材料表面耐腐蚀性的影响.结果 退火态和变形态的316L奥氏体不锈钢经过激光处理后,在3.5％NaCl溶液中测试的动电位极化曲线和阻抗图谱趋势相近.拟合数据显示,退火态基体经激光处理后,腐蚀电位为?0.438 V(SCE),略高于初始样品(?0.556 V),且腐蚀电流比初始样品小,表明激光处理能够降低材料表面的腐蚀速度.不同之处在于,变形态基体的表面改性区界面过渡均匀,无突变组织,呈现更加良好的结合性.随着激光功率的增大,功率400 W处理样品的熔抗弧半径最大,但自腐蚀电流和电位与200 W和300 W处理样品在同一数量级波动.结论 316L奥氏体不锈钢经过激光表面处理后,耐腐蚀性能得到一定程度的改善,而激光功率对表面耐腐蚀性无明显关联性影响.     

NdFeB基体ZrN涂层的耐腐蚀性能

采用离子镀技术在NdFeB基体上沉积ZrN、ZrN/Zr多层和TiN/Ti多层涂层,考察了其耐腐蚀性能,分析了腐蚀过程.采用静态全浸腐蚀试验(20 % NaCl, 20 ℃)测定其失重曲线,扫描电子显微镜(SEM)分析腐蚀前、后的涂层表面形貌变化及腐蚀过程,用CHI600B系列电化学分析仪测试极化电位.试验发现:未镀层NdFeB基体在4 h后明显失重,随时间延长失重速率增加.施加涂层基体10 h后失重,随时间失重速率增加,但小于未镀层试样.NdFeB基体的自腐蚀电位约﹣1.037 V,腐蚀电流1.69×10-3 A/cm2;施加涂层后自腐蚀电位向正向移动0.131V(TiN/Ti)～0.258 V(ZrN),腐蚀电流10-5～10-6 A/cm2;ZrN/Zr涂层由7层增加到14层后,腐蚀电位提高0.037 V,腐蚀电流降低.结果说明:离子镀沉积ZrN系列涂层显著提高NdFeB耐腐蚀性能.增加ZrN/Zr周期能够提高耐蚀性能.腐蚀源首先在涂层表面缺陷与基体结合部位形成.一旦形成腐蚀源,NaCl晶体即在基体上结晶并生长,随着此过程进行,涂层逐步腐蚀.     

316L表面激光熔覆复合微弧氧化制备陶瓷涂层

目的提高316L不锈钢表面的耐蚀性和生物活性。方法首先采用激光熔覆技术在316L不锈钢表面制备钛层,然后对钛层表面进行微弧氧化处理,从而在316L不锈钢表面制备出含有Ca、P元素的多孔状陶瓷涂层。利用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)、能谱仪(Energy Dispersive Spectrometer,EDS)、X射线衍射仪(X-Ray Diffraction,XRD)分析了钛层厚度对陶瓷涂层的表面显微形貌、元素含量及物相组成的影响。利用电化学实验、浸泡实验分别测试了涂层在1.5倍SBF溶液中的耐蚀性能和生物活性。结果通过激光熔覆复合微弧氧化能够在316L不锈钢表面制备出多孔状陶瓷涂层。随着钛层厚度的增加,微弧氧化原位生成的陶瓷涂层致密度、厚度也增加。当钛层厚度达到0.4 mm时,微弧氧化后得到的陶瓷涂层完整致密,厚度达到20μm。涂层主要由锐钛矿相Ti O2、金红石相Ti O2组成。极化曲线分析可知,腐蚀电位Ecorr为-0.162 V,腐蚀电流密度降至5.11×10-7 A/cm2。陶瓷涂层在1.5倍SBF中浸泡3天后表面即有羟基磷灰石沉积。结论通过激光熔覆复合微弧氧化在316L不锈钢表面制备的陶瓷涂层在模拟体液环境下具有较好的耐蚀性能,同时也具备良好的生物活性。     

胫骨生物陶瓷复合材料的微结构增韧机理

扫描电镜观察显示胫骨是一种由羟基磷灰石和胶原蛋白组成的自然生物陶瓷复合材料.羟基磷灰石具有层状的微结构并且平行于骨的表面排列.观察也显示这些羟基磷灰石层又是由许多羟基磷灰石片所组成,这些羟基磷灰石片具有长而薄的形状,也以平行的方式整齐排列.基于在胫骨中观察到的羟基磷灰石片的微结构特征,通过微结构模型分析及实验,研究了羟基磷灰石片平行排列微结构的最大拔出能.结果表明,羟基磷灰石片长而薄的形状以及平行排列方式增加了其最大拔出能,进而提高了骨的断裂韧性.     

冲压件小螺纹底孔翻边参数的修正

结合长期的实践体会,分析了冲压件小螺纹底孔翻边参数,对冲压件小螺纹底孔部分翻边参数进行了有效的修正,修正后的参数在长期的运用中效果较佳。     

钢材打捆机控制系统智能化技术的研究

钢材打捆机是一种用于轧钢精整工艺的新型自动化设备，其控制系统基于SiemensS7 PLC和TP7触摸屏。系统的智能化技术主要包括：液压高低压自动控制、在线监视、离线故障检测、多台设备协同工作、可视化人机交互技术。本文描述了这些技术的原理与实现方法。     

锤杆导程及导板拉伤的修补工艺

介绍了空气锤锤杆导程及导板拉伤缺陷及其修复工艺，效果十分理想。     

FeCrAIW电弧喷涂层组织的致密化研究

采用激光辐照对FeCrAlW电弧喷涂层的组织进行致密化处理,借助扫描电镜和X衍射对涂层的组织进行了分析.测试了涂层的显微硬度.结果表明:涂层组织致密度提高,孔隙率明显降低.随着激光扫描速度的增加,涂层的显微硬度降低.在较低的扫描速度下,涂层与基体之间形成互熔区,涂层与基体之间产生良好的冶金结合.     

Development of the technology of ultrasonic welding of components made of Capron tapes

The technology of ultrasonic welding of components made of Capron tapes producing welded joints with high strength parameters has been developed. The numerical values of the main parameters of the conditions of ultrasonic welding of the Capron tapes are determined. It is shown that the increase in the amplitude and welding pressure shortens the welding time. The experimental results show that the Capron tapes are characterized by geometrical homogeneity in both the transverse and longitudinal direction so that the welded joints can be produced both along and across the tape.     

钢管穿孔机主减速机振动分析

宝山钢铁股份有限公司钢管分公司的穿孔机下辊主减速机在大定修前,减速机轴和下辊大电机的振动情况严重,诊断部门对该减速机进行了测振分析,结合对电机振动、减速机振动的频谱分析和对轴承的故障频率成分分析,找出了主减速机振动的原因是轴承损伤。该分析结果与解体检查的结果相一致。     

Modelling of processes of thermochemical treatment of metals: traditions of Russian scientific school

Abstract

The paper is devoted to 100th anniversary of the outstanding Russian scientist professor Yuriy Mikhailovich Lakhtin – the founder of the world-famous scientific school of surface strengthening of metals and alloys. Lakhtin's scientific school is recognised for its contribution into research of processes of thermochemical treatment of metals and especially of nitriding. Today at the Department of Metal Science and Heat Treatment of MADI his followers continue the traditions of Lakhtin's scientific school. The development of technologies of surface engineering is based on complex modelling of physical processes realised by thermochemical treatment of metals. Thermodynamic models describe the interaction between metals and components of saturating atmosphere and predict phase composition of diffusion layer. Diffusion models of kinetics of saturation of metals allow us to calculate the rate of growth of diffusion layer and regulation of its depth and structure. Structural models determine quantitative dependence between parameters of structure (grain size, dispersed particles, etc.) and mechanical properties. These models allow us to estimate the level of strengthening by control of structural specifics of strengthened layer. On the basis of this complex of models, new efficient technologies of surface strengthening are developed.     

面向零件形状的计算机图形库的开发

论述了CAD技术中参数化设计的三种建模方法，重点介绍了基于特征的参数化建模原理。在此基础上，分析机械设计中的机构结构，归纳出其零件的几何特征构成。设计了机构CAD图形库，并提出了该图形库生成步骤和人机交互界面。     

Analysis of plastic bending of adhesive-bonded sheet metals taking account of viscoplasticity of adhesive

The present authors proposed a new technique of plastic bending of adhesive-bonded sheet metals. In this process, large transverse shear deformation occurs in the adhesive layer, which in some cases would induce the geometrical imperfection (so-called ‘gull-wing bend’) and the delamination. Since the strength of the adhesive is highly rate-sensitive, the amount of shear deformation of the adhesive layer and, as a result, ‘gull-wing bend’, are strongly influenced by the forming speed. In the present work, the effect of forming speed on the deformation characteristics of adhesively bonded aluminium sheets was investigated by performing V-bending experiments with various punch speeds at room temperature. In order to discuss the effect quantitatively, the numerical simulations for the bending were also conducted using a rate-dependent constitutive model of plasticity for the adhesive. Consequently, it was found that the large shear deformation and ‘gull-wing bend’ are suppressed by high-speed forming since the deformation resistance becomes higher at high strain rate.