几种表面分析技术在材料研究中的应用

从材料及所处的体系综合考虑,材料的物理化学性能不仅取决于材料的本征特性和环境条件,很重要的一个方面就是材料与环境的交接面的特性。因此,材料的表面(界面)研究一直是材料研究的重点。本文简要地讨论了几种表面(界面)分析技术的特点及其在材料研究中的应用情况。作者认为,只有充分了解各种表面分析技术的特点．综合运用多种表面分析技术,才能实现对材料表面更深入、更全面的认识。     

海水环境下2507超级双相不锈钢微动磨损性能研究

采用SRV-IV微动摩擦磨损试验机研究在干摩擦和水溶液介质中微动振幅对2507超级双相不锈钢微动磨损行为的影响,利用三维轮廓仪和扫描电子显微镜分别对试样的磨痕深度、磨损体积和磨痕表面微观形貌进行表征分析。结果表明:在干摩擦下,随振幅增加微动运行区域发生了由部分滑移区向滑移区的转变,摩擦因数随振幅的增加先增大后趋于稳定,磨痕深度和磨损体积随振幅的增加而增大,磨损机制由局部氧化磨损、局部疲劳磨损转变为氧化磨损、黏着磨损和剥落磨损;水溶液中,海水中摩擦因数随振幅的波动较去离子水中的大,且海水中由于存在腐蚀与磨损交互作用,磨痕深度和磨损体积也都比去离子水中的略大,磨损机制主要是轻微氧化磨损、磨粒磨损伴随疲劳磨损。     

碱激发矿物聚合反应的SEM研究

1978年以来，Joseph Davidovits开发了矿物聚台物材料(geopolymer)。矿物聚合(geopolymerization)是一种矿物合成反应(geosynthesis)，即利用化学反应将不同的矿物重新结合起来而形成矿物聚合物。本文通过试验制备了矿物聚合整体材料，并对原料和所制备的材料进行了SEM表征的研究。     

石墨辅助NbSe2纳米棒的制备及其摩擦学性能

将石墨、铌粉、硒粉按配比称取,置于密闭体系中,于750℃下,固相反应制备出二硒化铌纳米棒,并使用X射线衍射、能量散射谱、扫描电镜和透射电镜对其进行结构形貌进行表征.结果表明,制得的NbSe2纳米棒,结晶性好,直径为20～100 nm,长度约1μm.将得到的NbSe2棒与石墨的原位复合物作为润滑添加剂应用到液体石蜡中,使用UMT-2球-盘模式摩擦磨损测试仪考察其摩擦学性能.结果发现,低达0.5％～1.0％(质量比)NbSe2纳米棒的加入,能有效地改善石蜡的减摩抗磨性能,显示出良好的润滑性能.     

不同活性高岭土矿物聚合反应的研究

使用8M氢氧化钠溶液和模数为3.2的硅酸钠水玻璃的混合溶液为激发剂,选用两种不同活性的高岭土在室温、4MPa的压力条件下制备了矿物聚合物材料.通过XRD、IR和SEM等手段研究了矿物聚合反应的机理,考察了高岭土的活性对矿物聚合反应的影响,观察了基于高岭土的矿物聚合物材料的形貌.结果表明,较高活性的高岭土在激发剂作用下发生了较完全的矿物聚合反应,其产物可以用XRD得到明显的鉴别,而低活性高岭土与激发剂的作用产物XRD上没有明显的特征识别;两种活性高岭土基的矿物聚合反应产物均为层状结构,基于高活性高岭土的矿物聚合反应产物的层的连续性和致密性比基于低活性高岭土的好.     

电流密度对铝合金微弧氧化膜的生长及结合力的影响

为了进一步探讨微弧氧化主要参数电流密度对铝合金微弧氧化膜的影响机理,先用微弧氧化技术在LY12硬铝合金上获得陶瓷层,然后考察电流密度对陶瓷膜厚度及其与基体结合强度的影响,再利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、光电子能谱(XPS)分析了氧化膜的形貌和组织结构,通过划痕试验和冲击试验研究了氧化膜与基体的结合力.结果表明,随着电流密度的增大,陶瓷氧化膜及其致密层的增长速度均加快,但有一个极限值,氧化膜的临界载荷降低,致密层所占比例也逐渐降低.XPS谱图证明,微弧氧化膜表面疏松层主要由γ-Al2O3,α-Al2O3和Al-Si-O相组成,致密层由α-Al2O3和γ-Al2O3组成.铝合金表面生成氧化膜后,随着膜厚度的增加,冲击韧性逐渐减低,基体断裂后,氧化膜没有发生剥落,表面出现大量微裂纹.     

沙尘环境对金属抗磨损特性的影响

通过向摩擦副所在隔离空间内鼓沙的方式实现对自然沙尘环境的模拟。在沙尘环境和干摩擦情况下,对比研究了随着载荷的增加,沙尘环境的存在对C52100铜、2124铝、AISI-1045钢、Z25铸铁、AISI-52100钢5种不同硬度的典型金属抗磨损行为的影响。结果表明,在沙尘条件下,5种金属的磨损率随载荷的变化呈现一定的变化规律,C52100铜和52100钢的磨损率均随载荷的增加而减小,2124铝和Z25铸铁的磨损率随载荷的增加而增大,而1045钢的磨损率则先增大后减小,但磨损率随载荷变化非常小。沙尘的存在使52100钢、1045钢和Z25铸铁的磨损率比干摩擦条件下有大幅度的减小,但是却加剧了2124铝在较高载荷下的磨损,这说明对不同的材料而言,沙尘所起的作用是不同的,它可能会加剧材料的磨损,但也有可能提高材料的抗磨损性能。     

多层纳米TiO2薄膜的摩擦学性能研究

采用溶胶-凝胶法在普通载玻片上制备了1-4层纳米TiO2薄膜,使用AFM、SEM及UMT-2MT摩擦试验机等考察了薄膜的表面形貌、磨痕形貌及不同条件下的摩擦学性能.实验结果表明,所制备的薄膜平整、致密并具有良好的减摩抗磨性能.与TiO2/GCr15钢球相比TiO2/Si3N4陶瓷球摩擦副的摩擦学性能更稳定;薄膜的耐磨性能并不随膜层数的增加而增大,2层薄膜具有最佳的摩擦学性能;薄膜的摩擦失效机理主要为严重塑性变形、磨粒磨损和局部脆性断裂.     

二硫化钼填充高岭土基矿物聚合物复合材料的摩擦学性能研究

研究了MoS2填充量对高岭土基矿物聚合物复合材料的力学性能和摩擦磨损性能的影响,利用XRD、SEM分析了材料的微观结构和磨损表面形貌。结果表明,填充MoS2后矿物聚合物材料的力学性能会有一定程度的降低,但其摩擦磨损性能可以得到有效改善,当MoS2体积分数为30%时,摩擦因数和磨损率均达到最低,分别为0.423和1.23×10-4mm3/(N.m)。研究发现,当二硫化钼含量较低时,磨损机制主要是磨粒磨损;当二硫化钼含量较高时,磨损机制是磨粒磨损和粘着磨损。     

纳米ZnO填充的PTFE基复合材料摩擦学性能研究

得胜０００型摩擦磨损试验机研究了不同体积含量的纳米氧化锌（ＺｎＯ）填充的ＰＴＦＥ基复合材料在于摩擦条件下与不风对摩时的摩擦学性能,并利用扫描电子微镜（ＳＥＭ）对ＰＴＦＥ及纳米ＺｎＯ／ＰＴＦＥ复合材料的微观结构、磨损表面和转移膜进行了观察和分析。结果表明,纳米ＺｎＯ／ＰＴＦＥ复合材料的摩擦性能与纯ＰＴＦＥ基本相当,但耐磨性明显优于后者,纳米ＺｎＯ在复合材料中的最佳含量为１５ｖｏｌ．％左右。