纯钛Mo-N渗镀改性层在人工体液中的腐蚀行为

利用等离子技术在纯钛表面制备Mo-N改性层,对改性层组织进行了观察,测试了改性层的元素分布,着重考核纯钛基材和改性层在模拟人工体液环境下的电化学特性。结果表明,改性层为渗镀复合层,表层为Mo-N沉积层,中间为合金扩散层,改性后的钛材不但表面硬度明显提高,而且在人工体液环境下耐蚀性也相应得到改善。     

纯钛表面等离子渗钼梯度改性层的微尺度准静态接触力学性能

采用双层辉光等离子表面合金化技术,在TA2纯钛基体表面制备钼梯度改性层,对改性层截面形貌和元素分布进行分析,并研究改性层的微尺度准静态接触力学性能。结果表明:钼梯度改性层均匀致密,厚度约为12.0μm,由厚度2.7μm的沉积层与厚度9.3μm的扩散层组成;钼、钛元素含量沿厚度方向呈梯度变化,改性层与基体形成良好的冶金结合;改性层的硬度和弹性模量分别为13.82,264.00GPa,比基体的分别增大了10.87,142.38GPa,改性层具有较高的强度和良好的塑性;当试验载荷为15N时,微米压入深度接近15μm,复合硬度和弹性模量与基体的相近,改性层的强化作用完全失效。     

表面织构-离子氮化复合处理改善316不锈钢的摩擦学性能

针对奥氏体不锈钢表面硬度低、摩擦因数大、耐磨性差等问题,对316不锈钢进行电化学处理获得表面织构,再对获得表面织构的试样进行离子氮化处理。在干摩擦和脂润滑条件下研究了316不锈钢基材和复合处理试样与GCr15钢球和Si3N4陶瓷球配副的摩擦学行为。结果表明:复合处理后试样表层主要由ε相、γ′相和CrN相组成,表面硬度为1 048HV0.1;在干摩擦条件下,表面织构未被完全破坏,在摩擦过程中起到了捕捉磨屑、降低磨损的作用;在脂润滑条件下,表面织构起到了储存油脂提供二次润滑源的作用。与两种摩擦配副在两种测试条件下,复合处理试样的磨损失重量均远低于316不锈钢基体。     

钛及钛合金热氧化工艺的研究现状

钛及钛合金具有良好的综合性能,但是由于本身的磨损性能差、生物活性低等缺点限制了其在某些方面的应用,而热氧化处理是近年来一种简单有效的提高钛及钛合金表面性能的改性方法。本文介绍了热氧化处理的基本原理和工艺,概述了纯钛及钛合金的热氧化处理工艺现状,分析了影响热氧化工艺的因素,并对纯钛及钛合金的热氧化工艺前景作了展望。     

H13钢表面不含白亮层的渗氮层制备及其耐磨性能

采用等离子氮化技术对H13钢进行离子氮化,通过改变渗氮气压和温度得到不同成分和厚度的渗氮层,用光学显微镜和X射线衍射仪分析了渗层的组织及物相组成,借助球-盘磨损试验机对渗层在大气环境下与Al_2O_3球对磨时的摩擦学性能进行了研究。结果表明:渗层主要由ε-Fe_(2-3)N、γ′-Fe_4N和少量α-Fe、Fe_2O_3、Fe_3O_4相构成;渗氮温度为510℃时没有形成明显的渗层,渗氮温度为570℃、气压为200,300 Pa和渗氮温度为540℃、气压为100 Pa时渗层只有扩散层,而在其他条件下渗层由白亮层和扩散层组成;氮化后表面硬度为1100～1200 HV,较基体增加1倍左右;在温度为570℃、气压200 Pa制备渗层的摩擦因数比基体大幅度降低,磨痕宽度变窄,比磨损率明显降低,耐磨性明显改善。     

Cu/Ni多层膜对Ti811合金微动磨损和微动疲劳抗力的影响

在Ti811钛合金表面利用离子辅助磁控溅射沉积技术制备20～1200nm不同调制周期的Cu/Ni金属多层膜,分析多层膜的结构,测试膜基结合强度、膜层显微硬度和韧性,对比研究不同调制周期的Cu/Ni多层膜对钛合金基材常温下微动磨损性能和微动疲劳(FF)抗力的影响。结果表明:利用离子辅助磁控溅射技术可以获得致密度高、晶粒细化、膜基结合强度高的Cu/Ni多层膜,该类多层膜具有良好的减摩润滑作用,因而改善了Ti811钛合金常温下抗微动磨损和微动疲劳性能;Cu/Ni多层膜对钛合金FF抗力的改善程度随膜层调制周期呈现非单调变化趋势,调制周期为200nm的Cu/Ni多层膜对钛合金FF抗力的提高程度最大,原因归于该膜层具有良好的强韧和润滑综合性能。     

高功率MPCVD金刚石膜红外光学材料制备

使用自行研制的椭球谐振腔式MPCVD装置,以H2-CH4为气源,就高功率条件下CH4浓度对金刚石膜的生长速率和品质的影响规律进行了研究,并在此基础上进行了大面积光学级金刚石膜的沉积。利用扫描电镜、激光拉曼谱仪、傅里叶红外光谱仪对金刚石膜的表面和断口形貌、金刚石膜的品质、红外透过率等进行了表征。实验结果表明,使用自行设计建造的椭球谐振腔式MPCVD装置在高功率条件下通过提高CH4浓度会使金刚石膜的生长速率增加,但当CH4浓度达到一定比例后,金刚石膜的生长速率将不再继续提高。CH4浓度在0.5%~2%时制备的金刚石膜品质较高;自行设计建造的椭球谐振腔式MPCVD装置能够满足在较高功率下光学级金刚石膜的快速沉积要求。     

表面织构改善Ti6Al4V合金摩擦学性能的研究进展

源于自然界非光滑表面的表面织构能够起到捕捉磨屑、储存润滑剂、减小接触面积等积极作用,被认为是一种改善材料摩擦学性能的有效途径,并在改善钛合金摩擦学性能方面取得了有益成果。本文重点关注了钛合金表面织构的设计与加工、减摩与抗磨机理、与表面技术的复合应用,综述了表面织构在改善钛合金的摩擦学性能方面的研究进展,并展望了相关研究思路和方法。     

纳米压入结合有限元模拟确定金属材料的塑性性能

材料具有相同的弹性模量 E以及代表性应力与代表性应变(σr,εr)时,可以获得相同的纳米压痕加载曲线,而与材料的应变强化指数 n无关。基于此,利用纳米压入结合有限元数值模拟建立一种确定金属材料塑性性能参数的改进方法。首先,不考虑金属材料的加工硬化,通过不断调整代表性应力的假设值,当模拟与实验载荷?位移曲线的加载阶段相吻合时,确定其代表性应力。其次,对金属材料假设不同的应变强化指数,采用相同的方法确定其代表性应变。最后,通过调整应变强化指数的假设值,使模拟曲线与实验曲线的卸载阶段相吻合来确定金属材料的真实应变强化指数,继而利用幂强化本构方程确定金属材料的初始屈服极限。将该方法应用于AISI 304不锈钢、铁及铝合金三种金属,其有效性得到验证。     

热氧化TC4合金在模拟油田介质中的冲蚀磨损行为

采用热氧化技术对TC4合金进行表面处理,使用扫描电镜、能谱仪、光学显微镜、辉光光谱分析仪和X射线衍射仪分析热氧化(TO)层的特征,研究了热氧化TC4合金在模拟油田介质中的冲蚀磨损行为。结果表明:热氧化层主要由金红石相组成,热氧化层具有更高的表面硬度,更低的冲蚀磨损失重。热氧化处理显著提高了TC4合金在模拟油田介质中的抗冲蚀磨损性能。