La2O3改性Ti/MoS2镍基复合涂层微观组织和 摩擦学性能研究

目的 为提升Ni60A+Ti/MoS2复合涂层的力学性能和摩擦学性能。方法 利用激光熔覆技术在HT270灰铸铁表面制备了La2O3改性镍基自润滑复合涂层,通过硬度测试、摩擦磨损实验、XRD测试分析和扫描电镜分析,对比分析了La2O3添加量对复合涂层的微观组织、相组成、显微硬度和室温及200 ℃条件下摩擦学性能的影响。结果 La2O3改性后的涂层主要由CrNiFeC、NiTi、(Fe,Cr)7C3、Cr7C3、TiC、Ti2CS、MoS2相和La2O3组成。添加La2O3后可以明显细化晶粒,使组织更加均匀致密,提高了熔覆层显微硬度及耐磨性。当La2O3的添加量为1.0%时,涂层的硬度值最高达776HV0.2。La2O3改性后,涂层的摩擦学性能也得到了优化。室温时,1.0%La2O3涂层的磨损失重仅为1.8 mg,摩擦系数为0.48,与未添加La2O3的涂层相比,磨损失重降低了47.1%,摩擦系数也明显降低;200 ℃高温磨损时,1.0%La2O3涂层的磨损失重降低了41.3%,摩擦系数降低到0.50。结论 La2O3的加入可以有效提高涂层的减摩性和耐磨性等摩擦学性能,同时还能优化涂层的组织结构和硬度等力学性能。采用激光熔覆技术制备的La2O3改性镍基涂层,力学性能和摩擦学性能得到有效提高。     

纳米压痕技术在材料力学测试中的应用

近年来,材料纳米级力学测试日益引起广大研究者的重视。纳米压痕仪凭借极高的载荷和位移分辨率,广泛应用于材料表面的微纳米级力学性能的测试,包括硬度、弹性模量、塑性应变、薄膜界面结合强度以及材料疲劳特性等。综述了几种纳米压痕和纳米冲击技术测试材料力学性能的方法和原理,介绍了纳米压痕技术在材料力学性能测试方面的若干先进应用实例及其测试机理,以及原子力显微镜和扫描探针显微镜在力学测试方面的原理和应用。最后,提出了纳米压痕仪存在的若干问题,并对纳米压痕技术的发展进行了展望,认为纳米压痕技术结合有限元模拟建立材料疲劳断裂模型,是纳米压痕在力学测试方面发展的必然趋势。     

燃料乙醇生产原料筒仓储存的运用研究

燃料乙醇生产通常使用薯类和谷类为原料.为了实现大规模生产,节约原料及其占地面积,提高机械化和自动化程度,引进了谷类原料的筒仓储存系统.筒仓储存系统的运用改变了原来原料进入生产线时人工袋装上垛、人工倒料的生产模式,给燃料乙醇生产带来了诸多好处.在燃料乙醇生产中随着其他生物质原料(如秸秆和薯类原料等)的采用,筒仓储存系统的应用范围进一步拓宽.     

TiN/CrN多层薄膜微观结构与力学性能的研究

近些年来,TiN/CrN多层薄膜由于其优良的力学性能被广泛应用于表面防护,提高零部件性能和使用寿命等方面。为了研究TiN/CrN多层薄膜微观结构与力学性能的关系,本文采用磁控溅射技术制备了TiN、CrN单层薄膜和三种不同调制周期的TiN/CrN多层薄膜。通过原子力显微镜和X射线衍射分析了膜的表面形貌和相结构。使用纳米压痕仪测试薄膜的硬度和压入塑性,曲率法测定薄膜的残余应力。结果表明,TiN/CrN的多层薄膜是由TiN和Cr2N两相组成,随着调制周期的增大TiN层与CrN层之间的界面区域变小,界面平滑且明显。力学性能方面,多层薄膜的硬度和压入塑性比单层膜好,并且多层薄膜随调制周期的减小硬度和压入塑性越大,残余应力随周期性的增加而逐渐增大。综上可见,TiN/CrN多层薄膜的力学性能的改善取决于界面区域的大小和形貌,即调制周期,该结论与Hall–Petch理论相吻合。     

不同厚度纳米Ti薄膜的力学性能

通过直流磁控溅射方法制备出四个不同厚度的纳米Ti薄膜,并分别采用纳米压痕仪、电子薄膜应力分布测试仪研究了Ti薄膜的力学性能和残余应力大小,结合分形维数方法和原子力显微镜对薄膜表面粗糙度和表面形貌进行了分析。实验结果表明:随Ti薄膜厚度的增加,薄膜晶粒尺寸逐渐增大,表面粗糙度和残余应力值随厚度的增加先增大后减小,而Ti薄膜弹性模量和硬度随薄膜厚度增加呈现出先减小随后增大的趋势。当薄膜厚度为600,2400,3600nm时薄膜中存在残余压应力,厚度为1200nm时存在残余拉应力,薄膜中残余应力分布最为均匀,但此时薄膜具有较低的硬度和弹性模量值。分析得出Ti薄膜中存在残余拉应力会使薄膜硬度和弹性模量值变小,残余压应力反之。     

基于纳米动力学分析的钛薄膜力学行为和疲劳性能研究

利用纳米压痕试验研究了不同厚度钛薄膜的力学行为和疲劳性能。在纳米级动态力学分析的基础上，根据储存刚度的变化定量计算了薄膜的疲劳寿命。结果表明，薄膜的疲劳寿命与残余应力有显著的关系。压痕原位扫描图像显示，薄膜出现明显堆积分层，长裂纹从压头中心向压头边缘垂直延伸。而且，压痕周围积累了大量的应力，纳米级动态加载过程产生了高度局域化的塑性变形和应力释放。薄膜内部的残余压应力将抵消部分载荷应力，提高薄膜的疲劳寿命。     

纳米压痕法测量残余应力的研究现状

概述了纳米压痕技术测量构件残余应力方面的理论知识,回顾了纳米压痕技术的测量原理,包括硬度、接触面积、接触刚度及弹性模量的计算。将纳米压痕测试计算残余应力的模型分为两大类,并重点对以载荷-位移曲线为依据推导出的残余应力计算模型(如Suresh、Lee、Swadener等模型)的分析过程以及它们在实际应用上的优缺点进行了介绍,同时展望了纳米压痕法测量残余应力未来的发展方向。     

薄膜疲劳失效预测方法与损伤机制的研究进展

薄膜材料的尺寸范围、结构以及其服役环境的特殊性,制约了薄膜失效行为、寿命预测及可靠性评估技术研究的开展。对薄膜疲劳寿命的预测方法进行综述,分析常用的单向循环加载法和悬臂梁弯曲法。详细介绍纳米级动态载荷法,包括连续刚度法和纳米冲击试验法,此法能够对实际服役环境更好地模拟,可以实现分相测试以及多种功能模块的原位定点检测,以及定量分析薄膜的疲劳性能。对薄膜疲劳损伤失效机制与寿命预测模型的研究进行探讨与展望,发现薄膜材料失效过程的研究与定量分析是今后研究的重点。     

基于纳米压痕和纳米冲击技术研究溅射功率对Ti薄膜力学性能的影响

控制磁控溅射工艺中的溅射功率为变量,在玻璃基体上沉积了相同厚度的纯Ti金属薄膜。采用原子力显微镜、X射线衍射仪、纳米压痕仪、纳米冲击系统、电子薄膜应力分布测试仪表征薄膜表面形貌、相结构和力学性能,研究溅射功率对薄膜显微结构和力学性能的影响机制。结果表明:随着溅射功率的增加,Ti膜晶粒尺寸和粗糙度与溅射功率呈指数函数增大,晶粒择优取向程度与薄膜硬度总体呈现上升的趋势;溅射功率较小时,薄膜延展性好,不易产生疲劳断裂;薄膜疲劳寿命受残余应力的影响程度高,残余应力最大的薄膜,疲劳寿命最短。分析原因认为溅射功率主要通过影响Ti原子团、Ar离子团的能量以及靶材原子的动能,进一步影响薄膜的显微结构和残余应力;薄膜硬度受晶粒择优取向程度影响较大;残余拉应力的增加会促进裂纹的形核和生长,降低薄膜的断裂韧度并缩短疲劳寿命;纳米冲击测试结果显示溅射功率变大,薄膜破坏形式由塑性变形转变为脆性断裂,即薄膜由韧性向脆性转变。     

螺旋板换热器在酒精生产中的应用

在酒精生产过程中,原料的液化、糖化及发酵等,都需要适宜的温度。传统的真空和蛇形管喷淋冷却方法,需要消耗大量的水,随着酒精生产量的不断增加,耗水量也随之加大,加剧了水资源短缺的局面。为了节约用水,同时又使酒精生产过程不受影响,经过反复研究、试验,设计了螺旋板换热器,改造了冷却系统。实用结果表明,螺旋板换热器在酒精生产中的优越性及其优点特别突出,它不仅降低了用水量,而且温度调定比较精确,占用空间小,故障率低,达到了既节能降耗,又保证了生产顺利进行的目的。