超音速火焰喷涂WC-17Co涂层氧化行为研究

WC-17Co涂层由于其优异的耐磨性能,被广泛用于工件的摩擦防护,但其在较高温度下服役存在过早氧化失效的问题。采用超音速火焰喷涂在45#钢表面制备WC-17Co致密涂层,将其置于400、500、600和700 ℃的温度下进行恒温热暴露,研究超温服役氧化行为对其结构及性能的影响。采用X射线衍射、扫描电镜和显微硬度计等手段表征喷涂态及不同氧化温度下涂层的物相和微观结构的演变,对其物相和性能变化进行讨论。研究结果表明：喷涂过程中WC的分解及过冷使喷涂态WC-17Co涂层形成少量的Co基非晶;400 ℃热暴露后,涂层物相和结构无明显变化,当热暴露温度提高到500 ℃以上时,涂层表面CoWO₄、WO₃和Co₃O₄等氧化相开始生成,在700 ℃氧化处理2 h后,氧化物生长层增厚到10 μm;氧化促使涂层内部的Co元素向表面扩散,导致涂层内部WC硬质相的浓度提高,故内部涂层的显微硬度也大幅提高,在距离表面50 μm深度涂层显微硬度增加到1400 HV_0.3以上;表层显微硬度升高则主要是由于氧化相的生成。高温氧化后,由于Co粘结相的减少使涂层断裂韧性降低,涂层在高速摩擦环境下,疏松的氧化物层易粉化失效,故WC-17Co涂层的服役温度应保持在500 ℃以下。     

TiO2掺杂Ge-Sn-Se微晶玻璃的结构与光学特性研究

通过热熔融法将作为成核剂的TiO₂引入Ge-Sn-Se三元体系的硫系玻璃中, 并对玻璃样品进行不同时间的热处理。实验结果表明, 热处理能够使TiO₂掺杂Ge-Sn-Se玻璃析出SnSe₂六方晶体与GeSe₂单斜晶体, 并且随着热处理时间的延长, 透明样品的短波吸收边发生了红移, 光学带隙减小, Urbach能量增加, 说明玻璃中缺陷组织的数量在增加。通过Z扫描方法获得了各个样品在通信波长1550 nm下的三阶非线性参数, 研究了热处理时间对TiO₂掺杂Ge-Sn-Se玻璃光学非线性性能的影响。结果表明: 玻璃内部在热处理后析出的纳米级晶体具有很强的局域场效应, 能够极大地增加玻璃的三阶非线性, 样品的非线性折射率n₂最高达到5.75×10^-16 m²/W, 热处理3 h的样品同时具有较高非线性折射率和较高品质因子, 是一种性能优良的非线性光学材料。     

氧化对含氟化物共晶耐磨自润滑涂层机械和摩擦学性能影响

目的 考察NiCr/Cr3C2?BaF2/CaF2涂层在高温氧化环境下成分与结构变化,着重研究氧化对涂层机械和摩擦学性能影响。方法 采用超音速火焰喷涂(HVOF)制备出NiCr/Cr3C2?BaF2/CaF2涂层,对涂层进行700、800、850 ℃氧化处理,借助扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、力学性能试验机和高温摩擦磨损试验机等设备,比较了喷涂态涂层与氧化处理后涂层的微观结构、物相成分及机械和摩擦学性能。结果 涂层在700 ℃以上氧化环境中,会发生氧化诱导下以氟化物润滑相表面迁移和表面Cr选择性氧化等行为构成的铬酸盐反应。该反应在850 ℃时会使涂层性能形成“嬗变”,在该温度下氧化处理后涂层的结合强度由喷涂态的75 MPa急剧下降至20 MPa,涂层近表显微硬度由735HV下降至190HV;此外,涂层在300 ℃时体积磨损率由喷涂态的2.19×10⁵ mm³/N.m剧增至16.3×10⁵ mm³/N.m。结论 高温氧化诱导下的铬酸盐反应,不仅会破坏涂层中粘结相、耐磨相和润滑相的分布均匀性,而且会使涂层孔洞、裂纹等缺陷显著增加,由此导致涂层的机械和摩擦磨损性能大幅下降。对于工作时摩擦闪温超过800 ℃的含氟化物刷式封严涂层而言,涂层在经历闪点后所发生的性能“嬗变”是其短期失效的重要因素。提高涂层的抗氧化性能、降低高温下铬酸盐反应烈度将会是改善涂层失效的有效方法。