高离化磁控溅射技术及其工业应用EI北大核心CSCD

磁控溅射技术发展至今已有40余年的历史,广泛应用在航空航天、武器装备、电子器件等领域,但较低的离化率对磁控溅射的工艺可控性、深孔沉积能力甚至涂层质量等有很大限制,高离化率一直是磁控溅射追寻的目标。从早期引入辅助增强装置,到高功率脉冲磁控溅射的提出,以及持续高功率技术的发展,高离化磁控溅射技术受到广泛关注。以高离化磁控溅射技术的发展为切入点,综述近年来该技术的发展迭代、应用现状以及面向各种应用的工业设备研发进程。高离化磁控溅射的发展可归纳为四个阶段,即辅助增强的磁控溅射、高功率脉冲磁控溅射、改进型高功率脉冲磁控溅射以及持续高功率磁控溅射。分别阐述不同阶段的技术特点和存在的问题,分析各技术的应用现状及其潜在的应用价值,介绍各技术的工业设备及其应用现状。随着工业发展对涂层长寿命、高可靠性的要求,以及市场对高效率制备的诉求,高离化磁控溅射也在朝着可控、精确、高效的方向发展,最后对高离化磁控溅射技术未来发展进行展望。     

羟基硅酸镁粉体表面改性及作为润滑油添加剂的摩擦学性能研究

目的研究羟基硅酸镁粉体表面改性及作为润滑油添加剂的摩擦学性能,提高羟基硅酸镁粉体在设备磨损表面的成膜性能,减少磨损,延长使用寿命。方法采用同步热分析仪(SDT Q600),分析羟基硅酸镁粉体的相变过程。采用不同的表面改性剂对羟基硅酸镁进行改性,采用MG-2000型高速高温摩擦磨损试验机,研究不同添加量和热处理温度对羟基硅酸镁摩擦性能的影响。结果羟基硅酸镁在常温到500℃之间,脱失吸附水;500~800℃之间,脱去层间水和结构水,生成新的物相镁橄榄石;800~860℃之间,晶体结构发生重组;860~1100℃之间,发生镁橄榄石-顽辉石物相转变。经过油酸表面改性后,羟基硅酸镁粉体表面引入了有机长链,表面改性剂改性效果为:油酸>司盘80>硬脂酸>吐温80>KH270>KH560。粉体质量分数为10%时,短时间内易于达到磨损-自修复动态平衡,具有良好的抗磨减摩效果。经过200、400℃热处理的粉体具有较高的活性、分散性能和成膜性能。结论油酸能有效改善羟基硅酸镁粉体在润滑油中的分散性能,200、400℃热处理能有效提高羟基硅酸镁粉体在润滑油中的分散性能和摩擦过程中的成膜性能。     

4Cr5MoSiV1热作模具钢700 ℃的低周疲劳行为

采用轴向应变幅控制的低周疲劳试验研究了总应变幅对4Cr5MoSiV1热作模具钢700 ℃低周疲劳行为的影响,包括循环应力响应行为、循环应力应变行为、循环迟滞回线和应变疲劳寿命行为等。结果表明:随着总应变幅从0.2%增大到0.6%,4Cr5MoSiV1钢在700 ℃时循环应力响应均表现为先循环硬化再循环软化的特性,并且应力幅最大值从220 MPa增大到308 MPa。同时,随着总应变幅的增大,4Cr5MoSiV1钢在700 ℃下的低周疲劳寿命由6750循环周次降低到210循环周次,且其过渡寿命约为1313循环周次。疲劳断口形貌分析结果显示,高温低周疲劳过程中裂纹主要萌生于试样表面处,且随着应变幅增大,裂纹源逐渐增多,疲劳条纹间距变宽,其断裂方式由韧性断裂转变为脆性断裂。透射电镜分析结果显示,循环软化可能与板条结构转变为胞状结构、基体发生位错湮灭、碳化物的析出和粗化有关。      

身管内膛镀铬层-钢基体界面损伤退化行为研究进展

现代战争对身管武器技战术指标的要求不断提高,身管内膛镀铬层-钢基体界面在服役过程中的损伤退化制约着高性能武器的发展。为揭示身管内膛镀铬层-钢基体界面损伤退化的行为与机制,简述了身管内膛镀铬层的制备过程,并对身管内膛镀铬层-钢基体界面损伤退化行为的过程、影响因素以及研究方法等近年来的研究工作进行了综述,最后对该领域未来研究的发展以及延缓身管失效的途径进行了展望。     

不同环境温度下典型身管用钢磨损性能研究

通过摩擦磨损、高温硬度及相应的分析试验研究了典型身管用钢32Cr2MoVA、30SiMn2MoVA在室温、200、400以及600℃下的摩擦磨损行为与规律.结果表明:两种材料的摩擦系数在各个温度区间内的区别不大,主要受摩擦氧化物产生与否影响.32Cr2MoVA的磨损率随着温度的提高先降低再提高之后又下降,30SiMn2MoVA的磨损率随着温度的上升而先降低,然后逐渐升高,600℃达到最高.温度、身管钢在高温下的硬度和磨盘材料与滑动销的高温硬度差(H_d-H_p)共同影响磨损表面氧化物层的最终形态.室温至200℃时,身管钢磨损行为主要受表面氧化物层的影响.室温下两种身管钢磨损机理均为黏着磨损及磨粒磨损,200℃时均为氧化轻微磨损.环境温度达到400℃以上时,身管钢以及磨盘材料的基体硬度开始影响磨损行为.400℃时两种身管钢磨损机理均为氧化严重磨损.600℃时,32Cr2MoVA的H_d-H_p减小,磨损表面出现了厚度很大、致密的氧化物层,磨损机理为氧化轻微磨损;而30SiMn2MoVA的H_d-H_p显著增大,试样发生了明显的塑性挤出,为塑性挤出磨损.