稀土元素对Cu14AlX涂层组织和摩擦性能的影响

采用气雾水冷方法制备Ce质量分数分别为0和0.6%的Cu14AlX合金粉末,超音速等离子喷涂的方法制备喷涂层,利用光学显微镜、XRD、SEM-EDS以及EPMA分析Ce元素对Cu14AlX喷涂层表面组织形貌、合金相结构和化学成分的影响。在边界润滑条件下,比较不同Ce含量下喷涂层摩擦磨损性能,用SEM-EDS分析喷涂层磨损形貌及成分变化。结果表明:Ce的加入可以细化Cu14AlX喷涂层组织,使得Fe元素和K相增多且分布更加均匀,提高了喷涂层的耐磨性。两种喷涂层有不同的磨损形式,随着载荷的增大,不含Ce的喷涂层粘着磨损严重并伴随轻微的磨粒磨损,在高载荷(4.90Mpa)下,由粘着磨损转化为磨粒磨损;含Ce(质量分数)0.6%的喷涂层以轻度磨粒磨损为主,在高载荷下,转变为中度磨粒磨损,部分区域出现加工硬化现象.     

HEPJet多元铝青铜合金涂层在3.5%的NaCl溶液中的腐蚀性能

采用超音速等离子喷涂(HEPJet)技术将新型多元铝青铜合金粉体喷涂在45号钢基体上。通过失重法、极化曲线法、X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)和电子探针(EPMA-1600)等方法研究多元铝青铜合金涂层在3.5%的NaCl溶液中的腐蚀性能。结果表明,在3.5%的NaCl溶液中,多元铝青铜合金涂层具有良好的耐蚀性能,该涂层的腐蚀速率为0.0636mm/a。腐蚀后试样表面Al元素的含量明显下降,Cu的含量明显增加,可见,涂层发生的主要是脱铝腐蚀。     

复合制备Ni基合金涂层的组织结构及性能演变特征

采用超音速等离子喷涂技术在45#钢基体上制备Ni60合金涂层,对预制的涂层分别进行高频感应重熔和感应重熔+强制冷却处理。借助OM、SEM、XRD、显微硬度计和销盘式摩擦磨损试验机对3种涂层的组织结构、显微硬度分布及摩擦磨损性能进行分析,研究Ni60合金涂层组织结构及其性能的演变特征。结果表明:3种涂层组织结构差异较大,单纯感应重熔涂层使喷涂涂层组织结构细密化,感应重熔+强制冷却的涂层形成了外延型生长的定向晶结构。喷涂涂层硬度自内向外呈明显下降趋势,而后续处理的2种涂层均表现为自内向外略为增加趋势,导致喷涂涂层尽管有较高的平均硬度,但表层硬度低于其他2种涂层。3种涂层均有很好的耐磨性能,但后续处理使涂层的摩擦系数明显增大,耐磨性能显著增强,尤其附加强制冷却的涂层表现出更加优异的耐磨性能,其平均磨损率分别低于喷涂涂层约8.5倍和单纯感应重熔涂层约2倍。     

感应熔覆制备表面涂层工艺及涂层组织特征

感应熔覆是将合金粉末预置于基体表面,采用高、中频感应方法使涂层粉末熔化,与基体实现冶金结合的一种表面涂覆工艺.这种技术研究还不成熟,但具有发展潜力.分析了熔覆电参数、感应间隙、线圈走速等工艺参数的选择原则及其对熔覆涂层组织结构和性能的影响;归纳了现有感应熔覆涂层的组织结构特点,分析了感应熔覆需要解决的热点、难点问题;最后提出了发展方向.     

WC对定向结构Ni60涂层耐蚀性能的影响研究

为了研究WC含量对Ni60合金涂层耐腐蚀性能的影响规律及相关机制,向Ni60合金粉体中添加不同质量分数的WC,通过高频感应重熔和强制冷却技术,在45^#钢表面制备WC添加的Ni60/WC复合定向结构涂层,采用SEM、EDS、XRD、电化学性能测试和浸泡实验等检测手段分析研究了WC颗粒增强Ni60合金的定向结构复合涂层的耐腐蚀性能及其机制。结果表明：随着WC添加量的增加,极化电阻先增大后减小,WC添加量10%时达到最大值9710.8 Ω；腐蚀电流密度先减小后增大,WC添加量10%时最小为1.34×10_^-6 A/cm_²。WC添加量对涂层显微形貌、元素分布、物相均有影响,进而影响涂层耐蚀性能。     

定向凝固制备CuAlNi形状记忆合金的研究

利用定向凝固设备，经过母合金的二次熔炼，可制备出具有柱状组织的CuAlNi形状记忆合金，并找到了在该试验装备下的最佳工艺参数。通过化学成分分析、DSC分析，得到该合金的成分及相变点，金相观察可以看到典型的柱状晶，记忆性试验比较了单晶，普通铸造、定向凝固组织的循环疲劳次数；分析了具有柱状组织的CuAlNi合金记忆性提高的原因。定向凝固组织可提高塑性加工性能、记忆稳定性、冷热循环次数，消除纵向晶界。     

沉积温度对钢球表面含氢碳薄膜结构和摩擦学性能的影响

目前,含有类富勒烯碳结构的氢化碳薄膜(FL-C:H)主要通过等离子体增强化学气相沉积技术(PECVD)在单晶硅表面制备。文中在碳薄膜PECVD沉积工艺之前,通过额外引入原位渗氮方法在钢球表面沉积过渡层以增强薄膜与基材结合力,从而成功制备了具有类富勒烯结构的含氢碳薄膜。通过改变钢球表面碳膜沉积时间(30、60、90、120、150和180 min)获得厚度不同、结构变化的碳膜,进而研究碳膜的结构演变与摩擦学性能之间的关系。结果表明:FL-C:H薄膜PECVD沉积工艺(采用了比额外引入的原位渗氮工艺更低的基底偏压)使钢基底温度随沉积时间增加而下降,导致薄膜结构转变。碳膜结构最初为类石墨结构,随着沉积时间的增长逐渐转变为类富勒烯结构;沉积时间为180 min的碳基薄膜具有超低摩擦因数(0.009)和超长磨损寿命(53 000个周期)。     

高铝铜合金粗粉超音速等离子喷涂层的边界润滑摩擦特性

采用超音速等离子喷涂技术在45#钢基体上制备高铝铜合金粗粉涂层,对涂层进行边界润滑摩擦实验,分析涂层的摩擦磨损特征及表面元素的质量损失。结果发现:涂层的摩擦因数随外加载荷的增加呈逐渐下降趋势;尽管磨损量随载荷的增大逐渐增加,但磨损率呈下降趋势,表明随外加载荷的增加涂层耐磨性能逐渐增强。涂层在中低载荷下以磨粒磨损为主,当载荷达到高载荷540 N时,涂层由磨粒磨损向疲劳磨损转变,并在犁沟边缘发生疲劳磨损的同时表现出轻度的粘着磨损。边界润滑条件下,涂层元素的质量磨损主要表现为Cu元素的损失,磨粒磨损留下的犁沟为O元素进入摩擦界面提供通道,使涂层表面形成微氧化膜。     

Ni60/高铝青铜复合涂层定向组织结构特征

为改善Ni60单一合金涂层的性能,满足苛刻工况的要求,将高铝青铜合金添加到Ni60合金粉体当中,采用高频感应重熔+强制冷却的方法对超音速等离子喷涂的预制涂层进行处理,制备了定向结构的Ni60+5%高铝青铜复合涂层,研究了定向结构复合涂层的微观结构特征、元素分布、物相转变以及对涂层硬度的影响。结果表明:经过高频感应重熔+强制冷却处理,使预制涂层的层流状组织结构成功转变为外延生长的致密的定向结构组织,涂层和基体的结合界面由原来的机械结合转变为牢固的冶金结合。定向结构组织中主枝主要由Ni、Fe元素为主的化合物和固溶体相组成,在其周围包裹有以Cr、C、B构成的析出相,加入高铝青铜的主要元素Cu、Al在定向晶形成过程中和Ni发生反应形成化合物呈网状结构分布在树枝晶主枝杆和析出相之间,起到连接过渡作用。由于定向结构涂层的单向取向特征,表面硬度相对于预制涂层有所降低,但整体均匀性更好。     

超音速等离子-感应复合技术制备高铝铜合金涂层特性

为了探讨超音速等离子-感应重熔复合技术制备粗粉高铝铜合金材料涂层的能力以及所制备涂层的特点,采用超音速等喷涂预制涂层,采用高频感应加热对涂层重熔处理,研究了该复合技术制备涂层的微观组织结构特征和界面结合状态.结果发现:粗粉高铝铜合金粉体超音速等离子喷涂层氧化严重,尤其在界面处聚集了大量的氧化物,使涂层和基体不能实现有效结合,涂层中较多的氧化和孔隙,隔离了层流片的熔结,并且涂层成分偏析严重.经过感应重熔后的涂层组织细小均匀,大量的氧化物排出,涂层和基体实现了冶金结合,同时感应加热使涂层成分分布更加均匀.研究结果表明超音速等离子-感应重熔复合技术具有制备高铝铜合金粗粉涂层的能力,在涂层与基体界面处能够形成宽度为10～15μm的冶金结合带.