载荷对Cr-Si复合渗层摩擦磨损性能的影响

采用双辉等离子渗金属技术在TA15钛合金表面制备了Cr-Si复合渗层。研究了不同载荷(130 g、230g、330 g)下Cr-Si复合渗层的摩擦性能。使用硬度仪、纳米压痕仪和划痕仪测定了复合渗层的力学性能。采用HT-500型摩擦磨损试验机对TA15合金和Cr-Si复合渗层进行了摩擦磨损试验,以研究载荷对摩擦因数和比磨损率的影响。采用SEM、EDS等探究了渗层的磨痕形貌、成分变化及磨损机制。结果表明,Cr-Si复合渗层与基体结合良好,渗层总厚度达40μm,力学性能较基体有大幅度提高。在不同载荷下,渗层的摩擦因数、磨损体积和比磨损率均较基体大大降低。在重载荷下,基体的磨损机制主要为磨粒磨损和黏着磨损,而Cr-Si复合渗层则以磨粒磨损和氧化磨损为主。     

纯钼Cr-Si共渗层的组织及形成机理

在工业纯Mo表面进行包埋Cr-Si共渗抗氧化涂层,利用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析涂层的组成和结构,结合热力学分析结果,研究Cr-Si共渗涂层的组织形成机理。结果表明：包埋Cr-Si可在Mo表面形成Cr的硅化物改性涂层,Cr固溶于MoSi2或Mo5Si3相中,或者在涂层中形成以Cr5Si3化合物相;对高温下渗剂反应的热力学分析可知,包埋Cr-Si共渗过程中,含Cr, Si的气相生成物平衡分压比越大,渗入涂层中的Cr含量越高;但随着涂层中Cr含量增加,涂层生长速度降低。     

TA15合金Cr-Si复合渗层的热腐蚀行为

采用双层辉光等离子表面冶金技术对TA15合金进行了Cr-Si复合渗处理,以形成Cr-Si复合渗层。随后将TA15合金置于700℃硫酸钠(Na_2SO_4)盐浴中热腐蚀100 h,以研究Cr-Si复合渗层能否提高TA15合金的热腐蚀性能。结果表明,经Cr-Si复合渗的TA15合金热腐蚀增重较无Cr-Si复合渗层的TA15合金大大减小,即Cr-Si复合渗明显提高了TA15合金的耐热腐蚀性能。其原因是,Cr-Si复合渗层均匀、致密,在热腐蚀过程中形成Cr_2O_3和SiO_2氧化膜,保护合金不受腐蚀。     

纳米晶Ni-CeO2复合镀层低温渗铬后的氧化行为

利用Ni与CeO2纳米颗粒共电沉积制备了纳米结构的NiCeO2复合镀层, Ni平均晶粒尺寸为(56±38)nm;对比研究了该复合镀层与粗晶Ni(平均晶粒尺寸约为30μm) 在700℃扩散渗铬5 h后的渗层结构.结果表明,纳米复合镀层上的渗层厚度和渗入Cr浓度都远高于粗晶Ni;800℃下20 h的恒温氧化实验结果表明,纳米复合镀层上渗铬层的抗氧化性能与粗晶Ni相比显著提高.     

高速钢的离子镀—渗镀复合处理

对离子镀-渗镀复合处理工艺制备多元膜工艺进行了研究。结果表明,离子镀TiN-高温渗Cr复合工艺可在高速钢基形成含Cr的氮化物多元膜,膜层由（TiCr)N、β-（CrTi）2N和Ti相组成,具有比TiN高的硬度,在膜/基界面区形成由Cr7C3和M6C组成的富Cr过渡层,具有改善膜/基附着力的作用。     

2Cr13不锈钢的硼碳共渗及其摩擦学性能

为了提高2Cr13不锈钢的的摩擦学性能,对其进行了950℃保温10 h的固体硼碳共渗,渗剂系自制,成分为5%碳化硼、20%无水硼砂(作供硼剂),15%木炭(作供碳剂),3%氯化铵和2%氟硼酸钾(作活化剂),10%石墨和40%碳化硅(作填充剂),以及5%氧化钇(作催渗剂)。采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)检测了渗层的表面和截面形貌、微观结构和相组成;对经过和未经过硼碳共渗的2Cr13钢进行了纳米压痕试验,在330 g、530 g和730 g载荷下进行了摩擦磨损试验,以揭示硼碳共渗层的摩擦学性能及其磨损机制。结果表明:硼碳共渗层的厚度约为156μm,主要由FeB、Fe_2B、Fe_3C和CrB相构成,表面硬度达1 572 HV0.1,约为基体的6倍高;共渗层弹性模量约为265 GPa,表面粗糙度约为0.126μm。不同载荷的摩擦磨损试验表明,经硼碳共渗的钢的摩擦因数、磨损体积和比磨损率均显著小于未经共渗处理的钢。在以730 g载荷摩擦磨损试验的情况下,未经硼碳共渗的2Cr13钢的磨损机制为磨粒磨损、黏着磨损和氧化磨损,而经硼碳共渗的钢则主要为磨粒磨损和氧化磨损。     

TiNiSMA丝增强AZ31镁合金复合材料的制备及性能

采用真空热压法制备了体积分数为12.8%的TiNi丝增强镁合金基复合材料,通过光学显微镜、SEM、EDS、DSC以及拉伸试验研究了复合材料的微观组织结构及力学性能。结果表明：制备的复合材料界面结合良好,基体中的Mg元素以及TiNi合金中的Ti、Ni元素均发生了扩散,形成约1μm的互扩散层。复合材料在高温条件下的力学性能优于室温,100℃下复合材料的屈服强度、抗拉强度和弹性模量比室温条件下分别提高了61MPa、41MPa和6.05GPa,150℃下复合材料的屈服强度、抗拉强度和弹性模量比室温条件下分别提高了39MPa、72MPa和12.19GPa。     

SKD11钢的气体热渗铬工艺和性能

采用热反应扩散沉积法(TRD)对有无预渗氮处理的SKD11钢试样分别以950、900、850、800和750℃进行气体热渗铬。利用SEM和EDS测量铬原子扩散深度;根据经典动力学理论计算活化能及扩散系数;利用XRD分析相结构;再进行维氏硬度测量和耐磨实验。结果表明,经渗氮前处理的渗铬试样在各温度下铬原子扩散深度比未经渗氮均有增加,有预渗氮渗铬层最深达到20μm,未经渗氮渗铬层只有13μm,其活化能分别为106.09和147.47 k J/mol,表面硬度分别为1610及1760 HV。在各实验温度下,经渗氮预处理渗铬试样的耐磨性均比未经渗氮试样好,渗铬温度高于850℃耐磨性优于基材,低于850℃硬度虽然高于基材,但耐磨性不及基材。在较高温度(950和900℃)渗铬时,有渗氮预处理试样的渗铬层结构为Cr2C和Cr2N相,无渗氮预处理为Cr2C相;在较低温度(800和750℃)渗铬时,有渗氮预处理试样的渗铬层结构为Cr7C3和Cr N相,无渗氮预处理为Cr7C3相。     

R26合金盐浴渗铬后的组织与性能

利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计、摩擦磨损试验机、循环极化曲线和高温氧化试验对R26合金渗铬后的组织性能进行研究。结果表明,R26合金渗铬及热处理后,渗层主要由Ni-Cr-Fe、NiCoCr、Ni3Al、(Cr,Co,Ni)23C6、(Cr,Fe)7C3等相组成,渗层厚度约15μm,表面硬度显著提高,摩擦因数降低,磨损率明显减少,耐磨性提高。R26合金渗铬及热处理后,耐电化学腐蚀和抗高温氧化性能有一定提高,对于改善高温螺栓的抗咬死能力有一定的作用。     

T12钢盐浴渗铬工艺对渗层组织和性能的影响

采用正交实验方法优化T12钢的低温盐浴渗铬工艺。正交实验表明,以BaCl2-CaCl2为基盐,以Cr2O3 铬盐(Cr3 ) 铬粉 NaF为渗铬剂,在0.15MPa氩气保护下,经850℃×6h渗铬,可获得与基体结合良好的48μm的渗铬层,渗层表面铬浓度约86.9wt%,表面硬度可达1750HV。渗铬表层主要物相为Cr7C3、Cr2C、Cr和(Cr,Fe)2O3组成。渗铬层具有优良耐蚀性,阳极极化曲线的测定分析证明渗铬层的耐腐蚀性能优于1Cr18Ni9Ti不锈钢。     

离子铝氮复合渗对渗层组织性能的影响

为解决高温渗铝存在的基体组织粗化及离子渗氮效率低等问题,研发离子铝氮复合渗。以调质态42CrMo钢为材料,先采用电解硝酸铝法在工件表面沉积氢氧化铝膜,然后进行离子渗氮处理,在不影响基体组织性能的前提下,研发离子铝氮复合渗创新技术。采用SEM、光学显微镜、EDS、XRD、显微硬度计、电化学工作站、摩擦磨损测试机及三维轮廓仪等测试手段,对离子铝氮复合渗层进行测试分析。研究结果表明,离子铝氮复合渗处理后,试样表层高效形成多层次化合物渗层,在（520℃/4 h）工艺条件下,化合物层由17.24μm增加到51.23μm,提升约3倍;有效硬化层由175μm增加到1 050μm,提升约6倍。同时,化合物层中形成高硬度AlN及FexAl相;表面硬度由离子渗氮750 HV0.025提高到1 250 HV0.025;渗层耐蚀耐磨性比离子渗氮大幅度改善,腐蚀速率由5.42μm/a降低到1.23μm/a;摩擦因数由5.2降低到2.9,磨痕明显变窄变浅,表面未有明显磨损裂纹。首次采用沉积氢氧化铝膜作为预处理,成功研发高性能离子铝氮复合渗技术。     

脉冲频率对Cr12MoV钢固体渗硼工艺的影响

采用显微组织观察(OM)和X射线衍射(XRD)等研究了电脉冲频率对Cr12Mo V钢固体渗硼工艺的影响。结果表明,电脉冲辅助Cr12Mo V钢固体渗硼可以有效提高其渗硼层和过渡区厚度。当脉冲频率为9 Hz时,Cr12Mo V钢的渗硼层厚度达到53μm,是传统渗硼工艺的2.65倍,且过渡区厚度达到145μm,是传统渗硼工艺的2.07倍。     

钢的铬钒复合镀渗层组织与性能

本文研究了45、T10、3Cr2W8V钢预先镀铬,随后在粉末渗钒剂中渗钒的复合镀渗层的组织和性能。结果表明,铬钒复合镀渗层主要由VC、(V,Cr)C、(Cr,V)_(23)C6、Cr_(23)C6及Cr_7C_3组成。镀渗层与渗钒层相比,具有渗钒层的高硬度和高耐磨性,同时其耐蚀性、抗氧化性和抗热疲劳性均优于渗钒层。     

载荷对经氧-氮共渗的TC4钛合金摩擦学性能的影响

为了改善TC4钛合金的耐磨性,采用双辉等离子表面合金化技术对其先渗氮后氧-氮共渗。在以GCr15钢球作摩擦副和施加130g、230g和330g载荷的条件下,研究了经过和未经过氧-氮共渗的TC4合金的摩擦行为和磨损机制。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和能谱分析(EDS)检测了渗层的形貌、结构和成分。结果表明:氧-氮共渗层由富氧层、富氮层和扩散层组成,其厚度为10.2μm,最外层为TiO_2相,其纳米硬度和弹性模量分别为8.7 GPa和181.5 GPa,约为未经氧-氮共渗合金的2.36倍和1.5倍。与未经氧-氮共渗的TC4合金相比,经氧-氮共渗的TC4合金的摩擦因数和磨损面积均显著下降。氧-氮共渗层的磨损机制主要为黏着磨损、磨粒磨损和剥离磨损。氧-氮共渗能显著改善TC4钛合金的耐摩擦磨损性能。     

双辉等离子渗铬界面层对类石墨碳基涂层力学及磨蚀性能的影响

目的 研究渗铬界面层对铬/类石墨碳(Cr/Graphite-Like Carbon,GLC)复合涂层力学性能、结合强度及磨蚀行为的影响,阐明Cr/GLC复合涂层的抗磨蚀机理。方法 以316L不锈钢(316L)为基体,先借助双辉等离子表面合金化(DGPSA)技术制备渗铬界面层,再采用直流磁控溅射(DCMS)技术制备顶层GLC涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)、共聚焦显微拉曼光谱仪(Raman)和X射线衍射仪(XRD)表征涂层的微结构与成分,采用纳米压痕仪、划痕仪、摩擦磨损仪和电化学工作站测试复合涂层的力学性能、断裂韧性、结合强度和抗磨蚀性能。结果 渗铬界面层能够促进GLC涂层的石墨化转变,实现硬度分布的梯度变化(基体为3.65 GPa,渗铬界面层为8.97 GPa,表面为13.15 GPa),有效阻碍了裂纹的扩展。与GLC涂层相比,Cr/GLC复合涂层具有较高的断裂韧性和结合强度(≥50 N),在3.5% NaCl溶液中具有更低的摩擦系数(0.055)和更低的磨损率(3.22×10^–7 mm³/Nm),其抗腐蚀性和化学稳定性也明显更优。结论 通过界面设计,实现了Cr/GLC复合涂层硬度分布的梯度过渡,提高了复合涂层的断裂韧性以及与316L的结合强度,赋予了复合涂层优异的抗磨蚀性能,为其在海洋苛刻环境下的磨蚀防护提供了有益借鉴。     

工艺参数对Q235钢辉光等离子渗Cr渗层影响的研究

在不同电源、不同气压、不同温度工艺参数下对Q235钢表面进行辉光等离子渗Cr.用金相显微镜及扫描电镜观察渗层组织形貌,用能谱仪进行渗层Cr元素浓度分布测定,用X衍射仪进行物相分析.结果表明:不同电源渗Cr的渗层均出现反应扩散现象,渗层均为明显的柱状晶组织;脉冲电源渗Cr层厚度最大达到100 μm以上,表面Cr含量达到40%(w%)左右,渗层距表面10μm处Cr含量达到10%以上,渗Cr层成分分布明显好于直流电源和双辉双电源;脉冲电源渗Cr随气压的升高,渗层厚度及Cr含量先增大后减小,工艺条件下最佳气压值为30 Pa;脉冲电源渗Cr随着温度的升高Cr渗层厚度增加,渗层Cr浓度分布曲线随温度的升高由表面向内梯度变得平缓且浓度提高.     

气阀钢表面Al-Ti及Al-Ti-Ce共渗层研究

用固体粉末法在4Cr10Si2Mo马氏体气阀钢表面制备了Al-Ti二元渗层及Al-Ti-Ce三元渗层,研究了渗层的显微组织和成分分布,测定了渗层显微硬度.结果表明:Al-Ti渗层厚约550μm,硬度500 HV;Al-Ti-Ce渗层厚约720μm,硬度570 HV.     

固体渗铬层组织结构及性能稳定性研究

采用固体粉末法在GCr15钢表面进行渗铬处理,研究了不同渗铬时间下渗层的结构和性能,并研究了自然时效对渗层结构、力学性能的影响。采用扫描电子显微镜及EDS能谱仪、X射线衍射仪研究了时效前后渗层组织结构的变化,采用显微硬度仪、纳米压痕仪、洛氏硬度计分析了时效前后渗层表面硬度、截面微区硬度、与基体的结合强度。结果表明:渗层主要由Cr_2N、(Cr,Fe)_(23)C_6和(Cr,Fe)_7C_3相组成,渗层外表面为不连续的氮化铬晶粒分布在疏松的碳化铬中,随着渗铬时间的增加,氮化铬晶粒长大;渗层下表面为碳化铬层,由外向内Cr逐渐减少,Fe逐渐增加,形成了梯度过渡层结构。渗层表面显微硬度(HV_(0.05))在14 920～16 980 MPa之间,经过1a自然时效后表面显微硬度稍有降低;截面纳米硬度表明,随着Cr含量逐渐减少,纳米硬度也相应下降。洛氏压痕结果表明,压痕周围存在放射性裂纹及不同程度的渗层剥落现象;经过1a自然时效后压痕周围只存在放射性裂纹,渗层与基体结合强度提高。     

H13钢低温复合渗铬层组织及其形成机理

应用扫描电镜(SEM)、微区成份分析(EDS)和X射线衍射研究了H13钢经离子渗氮后不同温度盐浴渗铬所得复合渗铬层的显微组织及其形成机制,并从热力学上探讨复合盐浴渗铬的可行性.H13钢复合渗铬化合物层为高铬化合物层,其相结构主要为CrN、(Cr,Fe)2N1-x和α-(Cr,Fe)组成;随渗铬温度的升高,复合渗铬试样表面上CrN和α相含量降低,而(Cr,Fe)2N1-x含量却增加并出现(Cr,Fe)2N1-x(0002)晶面择优取向,同时化合物层中出现氮浓度外低内高的层状结构.     

Cr12MoV钢低温盐浴渗铬复合处理

研究Cr12MoV钢低温复合盐浴渗铬处理后复合渗铬层的金相组织、相结构、渗层厚度、渗层硬度、铬浓度分布和氮碳浓度分布，并进行渗层的耐磨性对比试验。结果表明，Cr12MoV钢经氮碳共渗加低温盐浴渗铬复合处理可获得良好的渗铬层及优异的耐磨性。