激光熔覆镍基合金磨损及电化学腐蚀性能研究

目的 为解决不锈钢零件在工程应用中表层由于磨损、腐蚀导致其使用寿命缩短的问题,修复和提升不锈钢表层的硬度、耐磨性及耐蚀性.方法 在总结前期大量实验数据及规律的基础上,采用激光熔覆法在304不锈钢表层制备无裂纹、熔覆质量良好的Ni60涂层.利用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪等设备,系统地研究了熔覆层组织的形貌、元素分布及物相结构.采用显微硬度计、摩擦磨损仪、电化学工作站等设备,测试熔覆层的硬度分布、磨损特性及电化学特性.结果 涂层具有均匀致密的微观结构,主要以固溶态γ-(Ni,Fe)、碳化物M23C6(M=Fe、Ni、Cr)、硼化物CrB组成,熔覆涂层的显微硬度约为基材的2.5倍,熔覆过程中,硬质增强相的形成是其硬度提升的主要原因.熔覆涂层的磨损率、磨损深度、磨损后表面单位面积的粗糙度(Sa)分别为基材的8.5％、69％、22.2％,与基材相比,涂层的耐磨性能明显更优.涂层的腐蚀速率比基材低2个数量级,涂层表面形成的致密钝化膜是耐蚀性好的主要原因.结论 熔覆质量良好的Ni60涂层,较304奥氏体不锈钢基材有更加优异的硬度、耐磨及耐腐蚀性能.     

玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料在温湿和紫外辐照环境中的老化行为

在温湿和紫外辐射环境中对玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料进行加速老化试验,采用红外光谱仪、X射线光电子能谱仪、扫描电镜、热重分析仪、力学试验机等研究了老化前后复合材料的化学结构、表面元素含量、表面形貌、玻璃化转变温度、弯曲和拉伸性能。结果表明:在温湿和紫外辐照环境中老化1 440h后,复合材料树脂中存在化学键断裂的现象,化学结构发生了改变,树脂发生了光氧化反应;随着老化时间的延长,复合材料表面出现变色、龟裂、翘曲变形等现象,老化1 440h后表面呈片层状海浪花样;随着老化时间的延长,复合材料的强度和模量均呈先增后降的趋势,并均在老化160h时达到最大;老化1 440h后,复合材料的初始分解温度比老化前的低,玻璃化转变温度约为113.4℃,比老化前的升高了8℃。     

强碳化物形成元素Nb和Ti对激光熔覆Ni3Si性能的影响

以Ni和Si元素粉末为原料,利用10kw CO2连续激光器在GH864表面激光熔覆制得了Ni-Si金属硅化物涂层,并分别加入Nb,Ti等合金元素,对涂层性能进行改善.用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射和显微硬度计等手段分析涂覆层的微观组织、相组成和显微硬度,并对涂层在1mol/L的H2SO4溶液中的耐蚀性能进行评价.结果表明,涂层和基体呈良好的冶金结合,涂层宏观质量完好,无裂纹、气孔等缺陷.合金元素Nb的添加可以提高涂层的硬度,Ti使涂层硬度有所下降,但涂层整体硬度比基体高2-3倍.添加合金元素后的涂层均具有良好的耐蚀性.     

激光熔覆纳米TiC增强AlCoCrFeNi高熵合金磨损及腐蚀性能研究

采用激光熔覆技术在 304 不锈钢表层制备了纳米 TiC 增强 AlCoCrFeNi 高熵合金涂层,利用扫描电镜、能谱仪、X 射线衍射仪等设备系统研究了涂层的组织形貌、相结构及元素分布;采用显微硬度计、摩擦磨损仪、超景深显微镜和电化学工作站等设备表征了涂层的硬度分布、磨损特性及耐腐蚀性能。结果表明,类球形纳米级 TiC 与棒状微米级 TiC 沉淀相均匀分布在涂层 bcc（B2）相基体中。添加 TiC 增强相后,AlCoCrFeNi 高熵合金涂层的硬度比未添加 TiC 涂层的硬度提升了 15%;表层磨损率及磨损后表面单位面积粗糙度（Sa）分别较 AlCoCrFeNi 高熵合金涂层降低了 42% 和 18%,涂层中 TiC 增强相的弥散强化作用是涂层硬度、耐磨性提升的主要原因。添加 TiC 的 AlCoCrFeNi 高熵合金涂层较未添加 TiC 涂层的自腐蚀电流降低了约1个数量级,TiC 增强相使涂层表面形成致密的钝化膜是其耐蚀性能好的主要原因。     

木质素基超级电容器碳电极研究进展

超级电容器是功率密度高、充放电速度快和安全可靠的绿色储能装置,其电极材料是超级电容器性能优劣的关键。可再生木质素具有含碳量高、来源广泛和成本低等优点,其通过活化、模板和纺丝等方法可制备出性能优异的木质素基超级电容器碳电极,具有较好的发展前景。本文主要介绍了木质素基超级电容器活性炭电极、模板炭电极和碳纤维电极,并对木质素基超级电容器碳电极的研究进行总结与展望,为新型高性能超级电容器电极材料的结构设计与制备提供参考。     

玻璃纤维增强环氧乙烯基酯树脂基复合材料的热老化性能

对玻璃纤维增强环氧乙烯基酯树脂基复合材料进行了高温老化试验,分析了随着老化时间的延长,材料的表面形貌、巴氏硬度及力学性能的演变规律,同时采用傅立叶变换红外光谱、X射线光电子能谱和扫描电子显微镜对老化前后复合材料的化学结构、表面元素含量及老化前后材料拉伸断面形貌变化进行了分析。结果表明,随着老化时间的增加,材料表面颜色不断加深,并出现龟裂和翘曲变形以及纤维凸出在表面;巴氏硬度保留率随着老化时间的延长呈现先增大后减小的趋势,在老化28 d时,巴氏硬度保留率下降4.3%;试样的拉伸强度保留率和弯曲强度保留率随着老化时间的延长,呈现先增大后缓慢降低的趋势,在老化28 d时分别下降6.14%和9.23%;试样在老化过程中没有新的物质生成,但其化学元素含量发生了变化,说明了复合材料发生了化学反应,其化学结构发生了变化;试样表面树脂脱落面积和空隙量逐渐增多;经过高温老化后的试样拉伸断裂后,整体断面形貌不规则,并且随着老化时间的增加,树脂含量逐渐减少。     

基于粒子群算法的RBF神经网络齿轮磨损预测

针对机械设备磨损难以预测问题,提出RBF神经网络预测模型,并结合粒子群算法优化模型参数。利用变速箱型号为SG135-2系列的K727840ZW齿轮磨损实验输入-输出数据,通过基于粒子群算法的RBF神经网络建立输出预测模型,并与传统的AR模型、BP神经网络模型及Hermite神经网络模型预测作比较。仿真结果表明,基于粒子群算法的RBF神经网络模型结构简单、预测精度高,验证了所提方法的有效性和实用性。     

激光熔覆在金属间化合物涂层材料制备中的应用

在分析金属间化合物涂层材料特点的基础上，综述各种激光熔覆合成金属间化合物涂层的研究现状，分析各种金属间化合物涂层的组织及性能，研究表明激光熔覆合成的金属间化合物涂层均具有优异的耐磨、耐腐蚀、抗氧化等性能。     

玻璃纤维/环氧乙烯基酯树脂复合材料环境综合因素下的冲蚀行为及机制

对风电工程中采用的玻璃纤维/环氧乙烯基酯树脂（GF/EVE）复合材料进行碱-紫外循环加速老化试验,通过分析不同循环老化周期下GF/EVE复合材料吸湿率、微观形貌、表面元素含量、树脂初始分解温度及冲蚀失重率的变化,探讨了GF/EVE复合材料碱-紫外循环老化机制和不同循环老化周期下抗冲蚀性能的变化。结果表明：在水分子的扩散、水解反应和光氧老化的共同作用下,GF/EVE复合材料表层树脂发生老化降解、纤维与树脂基体界面出现脱黏、纤维发生腐蚀分解;同时循环老化造成树脂分子链断裂,树脂交联密度下降,导致树脂初始分解温度下降;在第1个老化周期内GF/EVE复合材料冲蚀失重率下降了2.06%,老化结束时冲蚀失重率增加了32.8%。     

选择性激光相变40Cr钢摩擦磨损性能研究

为了解决40Cr钢零部件表面磨损问题, 结合表面织构理论, 采用激光相变硬化工艺制备分布规则的不同形状(圆形、条状)软硬耦合表面。通过扫描电镜、X射线衍射、摩擦磨损实验和超景深显微镜分别分析相变区微观组织、物相, 评估表面抗磨损性能、磨损表面形貌。结果表明, 圆形相变区截面硬度高于条状, 平均介于(720±3)HV_0.1, 且淬硬层较深; 相变后生成马氏体、Cr₇C₃、Fe₇C₃; 对比40Cr钢未处理表面与软硬耦合表面摩擦系数, 软硬耦合表面摩擦系数均低于0.5且波动小, 具备好的摩擦稳定性; 磨损表面损伤小, 源于磨损过程硬质相能够阻碍磨屑运动、减少表面损伤, 软相区可以缓存能量和碎屑, 软相区以梨削、粘着损伤为主, 硬相区以小点蚀坑为主, 900W圆形软硬耦合表面减磨耐磨效果最好; 塑韧好、表面规律分布、一定比例(50%)硬质相能够有效提升和改善材料工作表面抗磨损性能, 改善对磨副接触表面, 进而能够稳定摩擦系数。该研究可为改善40Cr零部件表面磨损提供参考。