柴油机排气阀盘面断裂的失效分析

利用金相显微镜、扫描电镜、能谱分析仪等对某柴油机排气阀盘面的断口进行了观察和分析.结果表明:阀盘面的断口出现人字纹、河流花样和韧窝等特征,为沿晶十穿晶混合型断裂;断口处有夹杂物,断裂面上裂纹尖端覆盖有一层氧化皮,表明断裂过程中有腐蚀氧化过程;腐蚀氧化、高频率冲击和热应力等共同作用导致了阀盘面的疲劳断裂.     

Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜对1Cr17Ni2不锈钢疲劳性能的影响

采用真空阴极电弧沉积技术在1Cr17Ni2马氏体型不锈钢表面沉积Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜。研究对比了在室温下膜层试样与基体试样的旋转弯曲疲劳强度、疲劳寿命和疲劳断裂机理。结果表明:在不锈钢基体上沉积厚度为11.7μm,硬度为3 220HV0.025,膜/基结合力为56N的Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜后,其疲劳性能显著提高,膜层试样较基体试样的疲劳极限提高了约11.2%,当应力水平在540～650 MPa变化时,疲劳寿命增量变化范围为108%～246%;裂纹均起源于表面,在低应力水平下只有一个裂纹源,而高应力水平下有多个裂纹源;疲劳性能的提高主要是由于膜层能够弥补基体表面一定的缺陷,同时软硬交替的膜层结构有较强的抗裂纹扩展能力。     

空调蒸发器铜管失效原因分析

通过金相显微镜、扫描电镜和维氏显微硬度计等检测设备,对使用一个月即发生泄漏的某空调蒸发器铜管进行了检测和分析.结果表明:蒸发器工作时,折流板上的毛刺与铜管反复撞击敲打使铜管变形塌陷、铜管再加工硬化和穿孔开裂,是蒸发器铜管泄漏的外因;铜管自身硬度高形变性能下降,是蒸发器铜管泄漏的内因.     

TiAlN涂层材料的制备及性能研究

采用独立靶材在YG6硬质合金上以电弧离子镀工艺制备了TiAlN涂层,研究了钛靶弧流对涂层的微观形貌、成分和性能的影响,对TiAlN涂层的膜基结合强度及高温抗氧化性能进行了测试分析,并将TiAlN涂层的YG6硬质合金刀具与未涂层的YG6硬质合金刀具对T12工模具钢(50HRC)进行对比切削试验。结果表明:钛靶弧流为60～70A时,涂层具有较理想的表面结构,膜基结合力较好,可达44N;钛靶电流对涂层中N含量的影响不大,对Al及Ti含量有较明显的影响。在干式切削条件下,TiAlN涂层刀具的使用寿命是未涂层刀具的3倍。     

钛材料表面改性新技术的开发及应用研究

成功研发出能显著增强钛及钛合金耐磨耐蚀性能的经济有效、环境友好表面改性新技术—改进表面热处理(PTO)技术.用扫描电镜观察分析表面形貌和截面组织,用浸泡试验和盐雾试验评价材料的耐蚀性,用磨损试验评价材料的抗咬合能力.结果表明,PTO处理在钛表面形成了均匀致密、结合牢固的高性能防护层,其表面硬度增加了近5倍、抗咬合能力提高了3个量级;未经PTO处理钛试样在沸腾5%盐酸溶液的腐蚀速度为0.932mg/cm2·h,而PTO处理试样未检测到腐蚀失重,PTO处理钛表面层在沸腾20%盐酸溶液中的寿命是等离子氮化处理的约40倍.     

使役环境涡轮叶片EB-PVD热障涂层失效机制

运用场发射扫描电镜、能量色散光谱仪和金相显微镜等测试表征手段,详细检查退役高温发动机涡轮叶片表面涂层残存状况,发现带气膜孔的高温发动机涡轮叶片经服役2000 h后,表面各部位EB-PVD涂层承受CMAS攻击、硬质物撞击和冷热应力冲击程度各异,导致退役叶片表面共存多种损伤．通过对这些损伤现象的分析,了解使役环境下叶片各部位的失效模式和失效机理．研究结果表明：叶棱为受CMAS攻击最严重处,同时也是受硬质点撞击最密集处,存在大面积涂层脱落;气膜孔周围的TBCs涂层受CMAS攻击发生本质性固化,受交变热应力和机械应力共同作用而呈规律性脱落;叶棱周围气膜孔表面（无论是叶背或是叶盆）均存在硬质物碾压划过叶片表面而压实CMAS,引起表面TBCs脱落的现象,同时在气膜孔内发现飞落的TBCs柱和CMAS块,从侧面反应对叶片表面造成实质性伤害的硬质物可能为脱落的TBCs柱或固化的CMAS块．     

Sn-9Zn钎料与内加Cu质点和Cu基体界面生长行为

在Sn-9Zn无铅钎料中加入Cu金属质点,研究在长时间钎焊条件下钎料/Cu质点、钎料/Cu基体界面金属间化合物（IMCs）的生长行为。结果表明：在钎料/Cu质点和钎料/Cu基体界面处都生成Cu-Zn相（IMCs）,其组成为Cu5Zn8＋CuZn或Cu5Zn8,而且钎料/质点界面处IMCs的生长速度明显快于钎料/基体处;同时发现,Cu质点的加入大大减小了钎料/Cu基体界面IMCs的厚度。由于Cu质点原位生成Cu-Zn IMCs,消耗了焊点中的Zn,因此Sn-9Zn/Cu接头的可靠性得以提高。     

CrTiAlCN多元多层梯度膜的制备及其结构

采用中频反应磁控溅射、离子束辅助方法沉积CrTiAlCN多元硬质薄膜,利用扫描电镜、俄歇电子谱、透射电镜及X射线衍射等技术对膜层的过渡层、界面及微观结构进行研究.结果表明:沉积制备的膜层为多层梯度过渡结构,成分深度分布及相结构分析证实,所制备的多元多层梯度膜与所设计的基体/Cr/CrN/CrTiAlN/ CrTiAlCN结构相吻合;在梯度过渡中,不同层之间界面体现为渐变过渡过程;沉积制备的多元多层梯度膜硬度高达26.31 GPa,膜/基结合力大于80 N,摩擦因数低至0.113,力学性能优良.     

Cu颗粒增强的Sn-9Zn复合钎料/Cu钎焊接头界面反应

研究了长时间再流焊条件下,在粉状Sn-9Zn无铅钎料中加入Cu颗粒增强质点(复合钎料)对Sn-9Zn/Cu钎焊接头界面反应的影响.结果表明,在Sn-9Zn无铅钎料中加入Cu颗粒,可有效降低Sn-9Zn/Cu钎焊接头界面金属间化合物(IMC)的生长速度,从而减小界面IMC层的厚度,减少IMC层内的柯肯达尔(Kirkendall)缺陷;IMC层的厚度随再流焊时间的增加而增加,随Cu颗粒加入量的增加而减小.在现试验条件下,IMC层由Cu-Zn金属间化合物组成,未检测到Cu-Sn金属间化合物的存在.     

医用钛材料表面改性新技术应用研究

成功研发出能显著改善医用钛材料综合性能的经济有效、环境友好表面改性新技术-改进表面热处理(PTO)技术.PTO表面改性钛植入物显示了优异的综合性能:显著改善的耐磨耐蚀性能;良好的生物相容性;优异的血液相容性.