NH4F浓度对镁合金表面微弧氧化制备氟化物膜层结构和性能的影响

目的 考察乙二醇-氟化铵电解液中氟化铵浓度对镁合金表面微弧氧化制备氟化物膜层结构和性能的影响,提高镁合金氟化物膜层的耐腐蚀性能。方法 在含不同浓度NH4F的EG-NH4F电解液中,采用微弧氧化的方法制备氟化物膜层,NH4F质量浓度分别为40、60、80、100、120 g/L。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线能量色散谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD),对膜层表面微观形貌和成分组成进行分析,并通过电化学测试表征了膜层的腐蚀防护性能,通过盐雾试验评估了膜层长效防腐蚀行为,通过SEM和EDS表征了腐蚀形貌和腐蚀产物。结果 在EG-NH4F中制备膜层的物相组成主要是MgF2。随着NH4F浓度的提高,微弧氧化的起弧电压与工作电压均逐渐减小,膜层中氟含量逐渐增加,膜层的孔径减小,孔数量分布更加均匀,膜层表面粗糙度降低。质量浓度为100 g/L NH4F的膜层自腐蚀电流密度(Jcorr)为2.226×10^‒7 A/cm²,较镁合金基材降低了1个数量级,极化电阻Rp增大到90.156 kΩ.cm²,其阻抗模量|Z|f=0.01 Hz=8.55×10⁵ Ω.cm²,与镁合金基材的阻抗模量|Z|f=0.01 Hz=8.86×10² Ω.cm²相比,提高了3个数量级。结论 微弧氧化处理能够显著改善AZ31镁合金的腐蚀防护性能。NH4F浓度的增加有利于提高膜层的耐腐蚀性能,质量浓度为100 g/L NH4F的膜层耐腐蚀性能最优。     

钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层的研究进展

针对钛合金在实际应用过程中存在硬度低、耐磨性差、高温易氧化以及生物活性低等问题,国内外学者利用陶瓷材料较高的硬度、优异的耐磨性和高温抗氧化性能的特点,以及激光熔覆技术可以实现涂层与基材的冶金结合,较高的冷却速率使涂层内部晶粒得到细化的优势,开展了钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层的广泛研究。首先简要概括了钛合金表面激光熔覆陶瓷材料的特点,介绍了在激光熔覆过程中常见的陶瓷材料以及所具备的特殊性能。从陶瓷涂层制备方式和陶瓷材料体现的功能两个方面,综述了国内外的研究特点、现状和进展。对比分析了激光制备纯陶瓷涂层、激光制备陶瓷与金属合金复合涂层、激光原位合成陶瓷复合涂层、激光制备陶瓷梯度涂层的优缺点。介绍了在钛合金表面激光熔覆耐磨涂层、高温抗氧化涂层、耐蚀涂层和生物涂层的进展,分析了陶瓷材料在提高相关性能时所发挥的作用。最后针对钛合金表面激光熔覆陶瓷材料存在的问题,对钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层未来的发展趋势进行了讨论与展望。     

激光熔覆Ni基涂层研究进展

综述了激光熔覆Ni基涂层在改善材料的耐磨,润滑,耐腐蚀性能等方面的研究进展,提出了专用粉末的研制,裂纹和气孔的控制是目前激光熔覆Ni基涂层面临的主要问题,并针对上述问题论述了相应的解决方法。     

一种改进的密度过滤拓扑优化方法

目前拓扑优化的密度过滤是基于单元距离的卷积算法解决有限元的棋盘格问题，但其产生大量灰色模糊区域（非0-1解），不利于后续实际工程应用，往往需要后处理才能得到清晰的结果特征。为提高拓扑优化效率，同时减少灰色区域的影响，提出一种各向异性的密度过滤算法。基于图像存在不连续特征的概念，拓扑优化结果得到的边界也应该保留一定的不连续性，因此各向异性的密度过滤将有限元之间密度差值和距离作为权重系数，有效减少边界的单元生成灰色区域的可能性，减少拓扑优化的后处理工作。利用各种常见的拓扑优化模型进行验证。结果表明：所提方法可有效解决拓扑优化常见的棋盘格、网格依赖性以及灰色模糊区域的情况；与传统的密度过滤方法相比，所提方法仅用15%的时间即可得到目标柔度降低10%的拓扑优化结果。     

钛在模拟空间环境下的摩擦学性能

为了明确钛及其合金在空间环境下的摩擦磨损行为,利用中科院兰州化学物理研究所自主研发的空间摩擦学试验系统对钛在模拟空间环境(高真空、原子氧和紫外辐照)下的摩擦磨损性能进行了研究。用X光电子能谱仪(XPS)分析了钛在原子氧辐照后表面元素价态的变化。采用扫描电镜(SEM)对磨损后试样和对偶钢球的磨痕形貌进行分析,利用能量色散光谱仪(EDS)对钢球磨痕元素面分布进行分析,揭示了钛在模拟空间环境下的摩擦磨损失效机理。结果表明:钛在原子氧辐照后表面发生了氧化;钛在大气环境条件下的摩擦磨损机理主要为磨粒磨损和粘着磨损,在高真空、原子氧和紫外辐照模拟空间环境下的磨损机理主要为严重的粘着磨损、磨粒磨损和塑性变形。相比于大气环境条件下,钛在高真空、原子氧和紫外辐照下的粘着磨损加剧,摩擦因数增加。     

钛表面激光熔覆原位制备Ti5Si3涂层结构及摩擦学性能

利用激光熔覆技术在钛表面预置硅粉原位制备了Ti5Si3涂层.用XRD、SEM和TEM分析了涂层的组成和组织结构.在UMT摩擦磨损试验机上对Ti5Si3涂层在不同载荷和不同滑动速度下的摩擦磨损性能进行了测试.实验结果表明:涂层的物相主要是Ti5Si3相和基材Ti相,涂层的显微结构为球状和块状晶,Ti5Si3涂层具有较高的显微硬度,涂层截面的平均显微硬度约为840 HV0.2,是钛基材的4.4倍;Ti5Si3涂层可显著提高钛基材的耐磨性能;Ti5Si3涂层的磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损.     

铜及其氧化物填充UHMWPE力学、摩擦学性能研究

在超高分子量聚乙烯(UHMWPE)中分别填充铜粉、氧化铜粉和氧化亚铜粉,用万能材料试验机、摩擦磨损试验机等研究了三种填料对UHMWPE复合材料力学性能和摩擦磨损性能的影响,利用扫描电子显微镜对几种材料的磨损表面进行了观察和分析。结果表明,在填料添加量相同时,铜粉的减摩耐磨效果最好,氧化铜粉的减摩耐磨效果次之,氧化亚铜粉的减摩耐磨效果最差;以体积分数25％的铜粉填充的UHMWPE复合材料,具有良好的力学性能和摩擦学性能,是一种有应用前景的聚合物基减摩抗磨材料。     

Ti-6Al-4V激光重熔结构及摩擦学性能

利用激光重熔技术对Ti-6Al-4V(TC4)表面进行了处理。用XRD、SEM和TEM分析了合金化层的组成和组织结构。在SRV-IV微动摩擦磨损试验机上对TC4基材和激光重熔后TC4的摩擦磨损性能进行对比测试。结果表明:激光重熔可以细化TC4的晶粒,显著提高TC4的表面硬度和耐磨性能。     

激光原位合成Ni3Al金属间化合物覆层及其高温摩擦学性能

利用激光熔覆技术在不锈钢基材表面原位合成了Ni3Al金属间化合物覆层。用XRD和SEM分析了覆层的相组成和组织结构。在CSM栓-盘摩擦磨损试验机上对覆层的高温摩擦磨损性能进行了测试。结果表明:覆层由单相Ni3Al金属间化合物组成;覆层与基材呈良好的冶金结合;覆层的摩擦因数和磨损率在500℃时具有最低值,分别为0.51和1.38×10-4mm3/Nm。     

超高分子量聚乙烯/金属复合材料的摩擦磨损性能

用MM-200型摩擦磨损试验机研究了Ag、Cu、Co、Cr、Fe、Mo、W、Ni、Zn、Pb、Sn、Al等金属粉末填充超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料的摩擦磨损性能,利用扫描电子显微镜观察了复合材料磨损表面形貌.结果表明:在低速条件下,金属填料可降低UHMWPE复合材料的摩擦系数;在高速条件下,金属填料对UHMWPE复合材料的摩擦系数影响不尽相同.Ag、Cu、Co、Cr、Fe、Mo、W、Ni、Zn、Pb等金属填料可使UHMWPE的耐磨性显著提高, 而Sn、Al导致UHMWPE的磨损率增大;Ag的减摩抗磨效果最佳.