机械合金化制备表面涂层的力学响应机制数值模拟

以机械合金化法制备金属表面功能涂层这一新型工艺为主要实验背景,通过有限元数值模拟研究在球磨制备涂层的过程中,涂层与基体的界面形貌形成及演变过程,讨论不同工艺参数对界面形貌的影响,进而分析球磨的工艺参数对涂层的制备效果、涂层与基体结合性能的影响。研究不同的球磨参数下,基体材料的残余应力分布和等效塑性应变分布,分析其对基体材料力学性能的影响,并且对该力学响应过程中的热效应进行了数值分析。     

机械合金化制备Ti-Al非晶复合涂层及其性能研究

采用机械合金化技术于TC4(Ti6Al4V)基体表面成功制备出Ti-Al非晶复合涂层。利用XRD、SEM、EDX等检测手段对涂层的物相组成与显微形貌进行分析,并研究了基体与涂层的显微硬度及摩擦磨损性能。结果表明,随着球磨时间的增加,涂层的厚度有效增加,组织更加均匀、致密;当球磨时间为6h时,基体表面形成了Ti-Al非晶复合涂层,厚度约185μm,其硬度最大值为HV0.1425,超过基体硬度平均值的两倍;球磨6h所得涂层的摩擦因数有效降低,可使TC4材料的耐磨性显著提高。     

机械合金化制备Ti-Cu非晶涂层

对Ti6Al4V(TC4)合金表面进行机械合金化处理,在Ti6Al4V表面制备Ti-Cu非晶涂层。利用SEM、EDX和XRD等检测手段对涂层的显微组织与物相成分进行分析,通过摩擦磨损试验、显微硬度测试和划痕试验分别对涂层截面的显微硬度、涂层的摩擦耐磨性能及结合强度进行分析测试。分析结果表明:适当延长球磨时间可提高涂层的非晶化程度和致密度;当球磨时间达到11 h时,涂层最为致密,涂层厚度为40μm,且此时涂层与基体之间发生元素互扩散而形成冶金结合;涂层截面的显微硬度呈梯度变化,涂层的显微硬度最大值达593 HV0.1;涂层的摩擦因数和磨损量均较TC4基体的有显著减小,球磨11 h后,涂层的摩擦因数为0.18,磨损量为0.8 mg;涂层的结合强度亦随着球磨时间的延长而增加,球磨11 h后,涂层结合强度为44.6 N。     

机械合金化法制备Ti-Al非晶复合涂层

在室温条件下,采用机械合金化法在Ti6Al4V(TC4)表面制备Ti-Al非晶复合涂层,利用XRD、SEM、EDS及显微硬度测试等手段对涂层的表面物相、截面微观形貌、区域化学成分及显微硬度梯度进行分析。研究表明,涂层的形成经历了一个反复的"冷焊—变形—断裂"过程,涂层厚度的变化规律与球磨时间存在一定的关系,随着时间的延长,涂层厚度先增加后减小最后趋于稳定。当球磨转速为400r/min、时间为12h时,可形成厚度约为200μm且组织致密的Ti-Al非晶复合涂层;涂层最大维氏硬度达5800MPa,约为基体硬度的3倍;利用X射线衍射强度比较法测量涂层中非晶相的相对含量,得出球磨6h时非晶相相对含量为49.53%,12h后相对含量达96.35%。     

机械合金化制备Al-Al2O3-ZrO2-Y2O3复合涂层及其性能研究

通过机械合金化在室温下于304不锈钢表面成功制得Al-Al2O3-ZrO2-Y2O3复合涂层。通过相关实验分析了复合涂层的组织形貌、显微硬度及高温氧化性能。结果表明:随着球磨时间的增加,涂层厚度先增加后减小;当球磨时间为8h时,涂层最为致密,平均厚度约为200μm;当球磨时间为14h时,涂层部分剥落,涂层厚度减小。涂层的显微硬度明显高于基体,且从表层到基体呈梯度下降,最高显微硬度值达HV0.1525,为基体硬度的2倍多。Al-Al2O3-ZrO2-Y2O3复合涂层的抗高温氧化性能良好。