LY12铝合金微弧氧化陶瓷膜的纳米压入研究

用纳米压入法测定了LY12铝合金微弧氧化陶瓷膜的硬度H和弹性模量E分布,并探讨了陶瓷氧化膜的生长机理。氧化膜的硬度和弹性模量分别为18GPa-32GPa,280GPa-390GPa。靠近膜／基体界面的氧化膜硬度和弹性模量仍然相当高。H和E沿膜深度的分布都存在一个极大值,并同膜内α-Al2O3含量变化是一致的。其形成原因在于微弧区熔融物在膜不同部位冷却速率差异较大。     

CrAlMoN梯度薄膜的微观结构及力学性能研究

采用磁控溅射技术,在单晶Si片和M2工具钢表面沉积CrAlMoN梯度薄膜,利用SEM、EDS、XRD、划痕仪、纳米压痕仪研究了CrAlMoN梯度薄膜的微观结构、膜/基结合力、硬度和弹性模量。结果表明,CrAlMoN梯度薄膜呈面心立方结构,薄膜的表面和截面结构紧凑致密。梯度结构的CrAlMoN薄膜具有高的膜/基结合强度,薄膜硬度和弹性模量分别达到24.13GPa和342.33GPa,力学性能明显优于CrAlN薄膜     

利用双层辉光放电形成Mo-N硬质镀层

用双层辉光放电在钛合金Ti6Al4V表面形成了Mo-N硬质镀层。用X射线衍射仪和纳米压入仪分别对镀层的相结构、硬度和弹性模量进行了研究，并用涂层压入仪对镀层与基体间的结合强度进行了测定。结果表明：Ti6Al4V表面形成了均匀的Mo—N硬质镀层，镀层厚约10μm，由面心立方结构Mo2N化合物构成；Mo2N硬质镀层的硬度和弹性模量分别为13．80GPa和261．65GPa;镀层与基体间具有较好的结合强度。     

TC4钛合金热氧化层微米压痕/划痕试验研究

采用微米压痕实验测试了氧化层的硬度、弹性模量,研究了热氧化工艺对TC4钛合金表面热氧化层力学性能的影响;通过微米划痕实验考察了氧化层的临界荷载以及划擦行为.结果表明:热氧化处理后TCA表面生成由金红石TiO2和少量Al2O3所组成的氧化层,钛合金表面硬度和弹性模量显著增加,弹性模量与硬度的比值降低,表明热氧化工艺可改善钛合金的耐磨性.长时间的高温氧化可以增加氧化层的厚度,但在划擦过程中氧化层发生两次脱落,表明氧化层由外表层和次外层组成,外层结合力差,易发生一次脆性剥落.内层与基体的结合强度较高,但在较大载荷作用下会产生微裂纹,导致氧化层的二次剥落.     

纯铝微弧氧化陶瓷膜组织及耐腐蚀性能

利用微弧氧化技术,在碱性硅酸盐电解液中对纯铝进行表面改性处理,制备均匀致密的陶瓷膜。利用扫描电子显微镜(SEM)观察氧化陶瓷膜表面形貌及横截面组织结构,利用纳米压入硬度测试仪测量陶瓷膜的显微硬度和杨氏模量的分布,运用电化学方法测量陶瓷膜的耐腐蚀性能。结果表明,铝合金微弧氧化陶瓷膜的表面硬度高达25.3GPa,纳米硬度和杨氏模量在陶瓷膜的横截面分布相似,从膜基结合处向膜层表面呈下降趋势。从极化曲线中的腐蚀电势和腐蚀电流来看,微弧氧化处理后,纯铝的抗腐蚀能力得到很大的提高。     

钛合金耐磨微弧氧化制备技术的研究进展

钛合金质量轻,比强度高,尤其耐蚀性优异,在海洋、航空航天、医疗器械等领域应用越来越广泛.但钛合金硬度较低,摩擦因数高,粘着磨损、磨粒磨损和微动磨损倾向大,极大限制了其作为摩擦部件的应用.微弧氧化处理可以获得硬度高的陶瓷质膜,附着力强,既可以单独使用来提升钛合金的耐磨性,又能与多种后处理方式兼容,是提高钛合金耐磨性的有效方法.影响微弧氧化膜耐磨性的因素很多,详细论述了成膜电解液、电参数及不同复合处理方式对钛合金微弧氧化耐磨性的影响.电解液是决定微弧氧化膜耐磨性最关键的因素,通过选择合适的电解液体系或加入添加剂,使TiO2氧化膜中掺杂硬度更高的Al2O3、AlTiO5、SiO2等氧化物,大幅改善微弧氧化膜的耐磨性.通过调整电参数(包括恒流/恒压、单相/双相输出、频率等),将直接影响微弧氧化膜中硬质氧化物的类型、含量、分布、表面粗糙度等,进而影响摩擦磨损性能.复合处理包括微弧氧化膜表面机械抛光、喷涂石墨或聚四氟乙烯、磁控溅射硬质薄膜,以及氧化液中复合纳米颗粒等,其中复合纳米颗粒不仅可以修复膜层中的缺陷,还可以丰富氧化膜的相组成,使其具有耐磨、自润滑、耐腐蚀等多种功能特性,但纳米颗粒的分散、补加以及不同颗粒之间的协同影响还需要深入研究.     

低能Si离子注入对TiN硬质薄膜性能的影响

采用低能MEVVA离子源技术对由磁过滤阴极真空弧沉积的TiN硬质膜进行了Si离子注入.采用场发射扫描电子显微镜、纳米硬度测试等方法,研究了基体离子注入剂量对薄膜性能的影响.结果表明,Si离子注入能在薄膜表面形成均匀细小的纳米颗粒.使基体及薄膜硬度从33 GPa提高到56 GPa,弹性模量从360 GPa提高到750 GPa.对薄膜进行多(4)次注入,硬度和弹性模量的提高并不显著,但对基体离子注入充分,薄膜的整体硬度和吸收塑性变形能的能力均有显著提高.     

医用钛合金表面TiO_2覆膜生物改性的研究

在新型近B钛合金Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb表面分别用3种微弧氧化法(普通微弧氧化、复相微弧氧化、紫外照射微弧氧化)和优化溶胶.凝胶法镀上一层TiO2薄膜,考察了各种薄膜的表面微观结构、与基体的结合强度以及亲水性和抗腐蚀性能.XRD和SEM测试结果表明,3种微弧氧化膜主要由金红石相和锐钛矿相组成,表面布满微孔,普通微弧氧化法和紫外光照射微弧氧化法制备的薄膜表面较为光滑,与基体的结合强度为53 Mpa,略高于复相微弧氧化膜;溶胶一凝胶膜主要由锐钛矿组成,表面最为光滑致密.与基体的结合强度为32 Mpa.接触角测试结果表明,紫外光照射微弧氧化膜的表面亲水性最好,溶胶-凝胶膜的亲水性要好于普通微弧氧化膜和复相微弧氧化膜;电化学腐蚀试验显示,4种TiO2薄膜都具有较好的抗腐蚀性能,而普通微弧氧化膜的抗腐蚀能力最好.     

Na2SiO3系溶液中Ti6A14V微弧氧化陶瓷膜的结构与力学性能

采用交流微弧氧化法于Na2SiO3-KOH-（NaPO3)6-NaAlO2溶液中在Ti6A14V表面形成了氧化物陶瓷膜。用扫描电镜和X射线衍射研究了陶瓷膜的组织形貌和相组成，用Nano IndenterXP系统研究膜层的力学特性。结果表明：氧化膜分为3层，即过渡层、致密层与疏松层。膜层主要由金红石相TiO2及少量锐钛矿相TiO2组成。膜层中致密层与基底的弹性回复分别为40.5%和14.9%，硬度分别为8.54GPa和5.5GPa，弹性模量分别为87.4GPa和150GPa，膜层表现出明显的陶瓷特征。     

纳米压痕和划痕法测定 TiO2 纳米薄膜的力学性能

目的研究相同工艺条件下阳极氧化法在不同钛合金基底(TA1,TC4,TC4F136)上生成的TiO2薄膜的力学性能差异。方法采用扫描电镜结合原子力显微镜观察3种薄膜的形貌和结构,用UNHT型纳米压痕仪测试TiO2纳米薄膜的力学性能,利用纳米划痕法测试3种钛合金表面生成的TiO2薄膜与基底的结合强度及摩擦性能,用纳米压痕技术测试TiO2的显微硬度和弹性模量。结果电解液及其它电化学条件相同时,不同钛合金基底上形成的TiO2薄膜结构(管直径、管壁厚及管长度)不同。结论阳极氧化法在钛合金基底上生成的TiO2纳米薄膜的力学性能,由TiO2微观结构及其与基底的结合强度决定,微观结构和结合强度归根到底由合金中元素决定。     

DLC、TiN涂层对TC4钛合金抗砂尘冲蚀性能的影响

为提高TC4钛合金的抗砂尘冲蚀性能,采用金属蒸汽真空弧(MEVVA)离子源注入与磁过滤真空阴极弧(FCVA)沉积复合技术、磁控溅射技术在TC4钛合金表面制备DLC、TiN涂层。采用SEM、Raman、XRD、纳米压痕仪和划痕仪等方法对涂层的物相结构、硬度、弹性模量以及与基体的结合力进行表征。在冲蚀试验平台上考核试样在不同入射角度条件下的抗砂尘冲蚀性能。结果表明:DLC涂层表面结构致密,含有大量sp3键,硬度为62.1 GPa,弹性模量为391.64 GPa,结合力达80.4 N;TiN涂层表面存在许多熔滴颗粒及空穴,硬度为22.72 GPa,弹性模量为383.18 GPa,结合力达34.7 N。30°冲蚀条件下,涂层主要是通过提高基体表面硬度来抵抗砂尘粒子的微切削作用,从而提高TC4钛合金的抗砂尘冲蚀性能。90°冲蚀条件下,涂层通过延缓基体的塑性变形来实现TC4钛合金抗砂尘冲蚀性能的提高。     

Nanowear of a Zr Based Bulk Metallic Glass/Nanocrystalline Alloy

THE VARIOUS PROPERTIES of bulk metallic glasseshave been extensively studied[1-4].Some resultsshowed that partial crystallization could improve themechanical properties of the bulk metallic glasses[5,6].There were some investigations about the wearproperty of bulk metallic glasses[7-11].For the ribbonof melt-spun metallic glasses,the experimental resultswere contradictory[12-15].Some results indicated thatthe metallic glass had better wear property than thecrystalline alloy with same c…     

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.     

三类镍单晶纳米材料的力学行为与性能

基于镶嵌原子势采用分子动力学方法研究了纳米镍单晶一维纳米丝、二维纳米薄膜和三维纳米固体的拉伸变形破坏过程和力学行为与性能,分析了3类典型纳米金属材料的本征应力、初始能量状态和变形机制以及破坏过程中的能量和应力变化,讨论了自由表面对纳米金属材料力学行为和性能的影响。模拟得到镍单晶纳米丝、薄膜和三维固体的弹性模量分别为145.45、186.6和122.03 GPa;断裂强度分别为22.293、21.08和19.98GPa;纳米丝和固体的破坏中出现短暂屈服,屈服强度分别为14.451和13.67 GPa,纳米薄膜的断裂无屈服。     

低碳微合金钢中针状铁素体的微观力学性能及其组织稳定性

利用纳米力学探针和扫描电子显微镜对低碳微合金钢中针状铁素体的微观力学性能和组织稳定性进行了研究．微合金钢在850℃变形弛豫一定时间后水冷得到了针状铁素体、粒状贝氏体和板条状贝氏体的复合组织．板条状贝氏体、粒状贝氏体和针状铁素体的微观力学性能依次降低，回火稳定性依次升高．弹性模量依次降低约15GPa，硬度依次降低约0．6GPa．     

多尺度纳米银烧结接头连接强度及塑性

以低温烧结连接使用的纳米银膏为研究对象,通过计算获得银膏中纳米银颗粒与微米银颗粒的最佳配比并制备复合银膏. 研究了银膏中不同溶剂对接头孔隙形成的影响,对比了纳米银膏与复合银膏硬度、弹性模量及塑性因子. 结果表明,在250 ℃的烧结温度下松油醇和酒精的混合有机溶剂有利于烧结接头质量的提升,其烧结层孔隙率明显低于乙二醇制备的复合银膏烧结接头. 与纳米银膏烧结接头相比,复合银膏烧结层压痕面积较大,硬度与弹性模量较低. 当烧结时间为10 ~ 30 min时,复合银膏烧结层塑性因子高于纳米银膏烧结层.     

反应溅射TiC薄膜的微结构及力学性能

采用反应磁控残射法在不同的甲烷分压下制备了一系列的TiC薄膜，利用XRD和TEM表征了薄膜的相组成和微结构，用力学探针测量了薄膜的硬度和弹性模量，并利用AFM观察了薄膜的生长形貌和压痕形貌，研究了甲烷分压对薄膜相组成、微结构和力学性能的影响。结果表明，甲烷分压对薄膜的相组成、微结构和力学性能均有明显的影响：低的甲烷分压下，制备的薄膜样品中有仗相的存在，薄膜的硬度和弹性模量较低；甲烷分压提高0.02～0.04Pa左右，薄膜内形成晶粒细小的单相TiC，并获得最高的硬度(30．9GPa)和弹性模量(343GPa)；进一步提高甲烷分压，薄膜互现非晶态，其硬度和弹性模量亦随之降低。     

纳米压痕法测量经深冷处理后铝青铜的硬度和弹性模量

借助纳米力学测试系统测试经深冷处理后铝青铜的硬度和弹性模量。结果表明:深冷处理后铝青铜的硬度和弹性模量分别为3.82GPa和117.67GPa,且铝青铜的硬度随压入深度的增加而逐渐降低,反映出硬度存在的尺寸效应,但弹性模量不存在尺寸效应现象。     

La对Sn-0.3Ag-0.7Cu回流焊点纳米力学性能影响

随着电子产业的不断发展,对微连接焊点可靠性的要求越来越高. 文中在Sn-0.3Ag-0.7Cu的基础上添加第四种微量元素La,并制备出多种不同铼含量的焊球,通过回流焊得到Sn-0.3Ag-0.7Cu-xLa焊点. 采用纳米压痕仪对焊点进行一次加载—卸载试验,对试验所得到的载荷—位移数据通过采用Ma物理反解析法可得出焊点的纳米压痕硬度H、弹性模量E及蠕变速率敏感指数m等焊点的性能参数.研究稀土元素La对焊点纳米力学性能的影响. 结果表明,随着微量稀土元素La含量的增加,焊点的硬度、弹性模量表现出明显的增长趋势,而且抗蠕变性能随着铼含量的上升呈线性上升趋势.