等离子喷涂Al_2O_3-TiO_2防滑涂层制备及其耐磨性

采用等离子喷涂技术制备了两种颗粒度的Al2O3-13%TiO2防滑涂层。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等对涂层的组织结构进行了表征,利用FW14往复摩擦试验机测定涂层的防滑性能,通过MMS-1G高速摩擦试验机评价了涂层摩擦学行为。结果表明,涂层致密度较高,两种涂层晶相都以γ-Al2O3为主并含有一定量非晶相;涂层防滑性能良好;两种涂层耐磨性能良好,低速时涂层失效形式以颗粒"拔出"为主,随着速度增加,层间裂纹扩展引起的层片剥落主导了涂层的磨损失效。     

40Cr钢表面等离子喷涂Al_2O_3-TiO_2及Mo/Al_2O_3-TiO_2复合涂层的性能

采用等离子喷涂法在40Cr钢表面制备了Al_2O_3-Ti O_2涂层和Mo/Al_2O_3-Ti O_2复合涂层。利用扫描电镜(SEM)对涂层的微观形貌进行观察,并对涂层的结合强度、抗热震性能以及涂层的耐腐蚀性进行研究。结果表明:涂层与基体、涂层与涂层之间结合良好;复合涂层抗热震性能优于Al_2O_3-Ti O_2涂层;在40Cr钢喷涂Mo/Al_2O_3-Ti O_2复合涂层后可显著提高耐腐蚀性。对涂层进行封孔处理后,可进一步提高耐腐蚀性。     

钛合金表面Al_2O_3陶瓷膜制备及性能研究

采用多弧离子镀技术在TC4钛合金表面制备了厚度约40μm的纯Al层,然后在恒流模式下对其进行不同时间的微弧氧化处理,以获得耐磨的Al_2O_3陶瓷膜。采用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机和拉伸试验机对钛合金镀铝层微弧氧化膜的微观组织结构、显微硬度、耐磨性和结合力进行了观察和测量。结果表明:微弧氧化陶瓷层主要由γ-Al_2O_3和α-Al_2O_3以及少量的非晶相SiO_2组成,膜层均匀、致密。随着微弧氧化时间的延长,Al_2O_3陶瓷层厚度增加,镀铝层厚度减小。微弧氧化3 h时,Al_2O_3膜致密层硬度达到1261 HV。氧化4 h,Al_2O_3陶瓷层厚达60～70μm,镀铝层几乎全部氧化,钛合金基材亦发生轻微氧化;但是,基体钛合金的氧化反而导致Al_2O_3膜层内形成贯穿裂纹等缺陷,膜层硬度下降,膜层与钛合金基材的结合强度降低。Al_2O_3陶瓷膜的摩擦系数较钛合金基材的有所降低,磨损量明显降低。Al_2O_3陶瓷膜/镀铝层/钛合金体系结合强度大于40 MPa,最高可达68 MPa。     

等离子喷涂Al_2O_3-TiO_2陶瓷涂层摩擦学性能研究

针对超声电机摩擦驱动的特性,利用大气等离子喷涂技术在45钢表面设计制备不同配比的Al2O3/Ti O2陶瓷涂层。采用X射线衍射仪分析相结构,用扫描电镜表征磨损后涂层表面特征,探讨其磨损机理,在直线型超声电机上测试其磨损性能。结果表明:在高温条件下,Ti O2和Al2O3形成固溶体,而XRD测试时,只能检测到Al2O3的特征峰而Ti O2相消失。五种配比材料中,Al2O3-16%Ti O2涂层的磨损性能优于其他涂层,使用寿命更长。Al2O3-10%Ti O2和Al2O3-13%Ti O2涂层表现出轻微的疲劳磨损机制,Al2O3-16%Ti O2涂层则是轻微的磨粒磨损,而Al2O3-19%Ti O2和Al2O3-22%Ti O2涂层的磨损机制是轻微的脆性断裂。     

TC4钛合金表面CrAlN涂层的制备及性能研究

为提高TC4 (Ti-6Al-4V)钛合金的表面硬度和耐磨性能,利用等离子氮化技术将TC4钛合金进行氮化处理,然后利用多弧离子镀技术在氮化层上制备了CrAlN涂层.分析了所制备涂层的表面相结构、显微形貌、显微硬度和摩擦磨损性能.结果 表明:TC4钛合金表面经氮化处理后表面硬度明显提高,耐磨性也得到明显改善;在氮化层上制...     

TC4钛合金表面激光合金化制备Ti-Si涂层

以Ti、Si单质元素混合粉末为原料,采用激光合金化技术在钛合金表面成功制备出了Ti-Si合金涂层。分析了涂层的组织形貌、成分和物相组成,测试了涂层的显微硬度及与YG6在干摩擦磨损条件下的摩擦磨损性能。结果表明:在合适的激光合金化参数下制备的Ti-Si涂层整体均匀致密,无裂纹且与TC4基体呈良好的冶金结合;涂层组织主要由针状的α-Ti基体和网状分布的Ti_5Si_3/β-Ti共晶体(室温下为Ti_5Si_3/α-Ti)组成;自下而上涂层组织细化,硬度HV在6600~7300 MPa之间,与TC4钛合金相比,平均摩擦系数降低(0.39 vs 0.45),耐磨性提高2.4倍。     

TC4钛合金表面TiC涂层的制备、组织与性能

采用激光熔融法在TC4钛合金表面制备TiC涂层,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和磨损实验机等仪器观察和分析涂层的组织与性能。结果表明,所制备的TiC涂层摩擦系数低、耐磨性能好,且与基体为冶金结合。TiC涂层的主要物相有TiC、γ-Ni、β-Ti、Cr和VC等。     

等离子喷涂纳米Al_2O_3-TiO_2-SiO_2-SiC涂层抗热震性能

将纳米结构Al2O3、TiO2、SiO2、SiC粉体经液相喷雾造粒的方法,制备出适合等离子喷涂的球形复合粉体,采用等离子喷涂技术制备出含纳米结构的陶瓷涂层.通过水淬法,将涂层试样分别经500、700、900和1 100 ℃加热并保温10 min,然后投入冷水中以测量其抗热震能力,通过宏观和SEM照片加以观察,分析其失效的机理.试验结果表明,该纳米结构涂层在较低温度( ＜700 ℃)具有优良的抗热震性能.     

TC4钛合金表面WSi_2/W_5Si_3复合涂层制备及性能研究

利用磁控溅射(PVD)、化学气相沉积(CVD)以及热扩散渗硅方法在TC4钛合金表面制备WSi_2/W5Si_3复合涂层。采用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪对复合涂层的结构、组织形貌以及微区化学成分进行分析;对复合涂层显微硬度、附着力以及耐磨性进行测试。结果表明:WSi_2/W5Si_3复合涂层的WSi_2层和W_5Si_3层厚度分别为20、56μm,显微硬度平均值分别为10.70和8.32 GPa; WSi_2/W_5Si_3复合涂层与基体结合力为171.6 N; WSi_2/W5Si_3复合涂层表面摩擦因数为0.75,磨损率为1.184×10~(-6)mm~3·mm~(-1)。在TC4钛合金表面制备的WSi_2/W_5Si_3复合涂层结构均匀致密,与基体结合良好。     

Ti6Al4V钛合金表面Al_2O_3颗粒改性微弧氧化涂层制备及性能（英文）

通过在磷酸盐电解液中加入Al_2O_3陶瓷颗粒,使得在Ti6Al4V钛合金表面的微弧氧化涂层结构和性能得到改性。涂层的结构和性能通过扫描电镜和XRD进行表征和测试,涂层的抗高温氧化性能和热震性能通过高温热循环氧化试验和热震试验进行测试。结果表明,通过在电解液中添加Al_2O_3陶瓷颗粒,涂层由Al_2TiO_5和TiO_2组成,涂层更为致密,表现出更为优异的抗高温氧化和热震性能。电解液中游动的Al_2O_3陶瓷颗粒在微弧氧化过程中被吸入到样品表面并进入涂层,涂层的结构和性能得到改性。     

Al_2O_3-SiC复合涂层的制备及性能研究

采用大气等离子喷涂方法制备了不同SiC晶须含量的Al_2O_3-SiC复合涂层,研究了晶须含量对涂层的微观结构、硬度和弹性模量等的影响。结果表明:随着喷涂粉末中SiC晶须的含量增大,Al_2O_3-SiC复合涂层的孔隙率增加,而涂层的显微硬度降低。随着与涂层/基体结合面距离的增加,涂层的显微硬度呈现先增加后降低的趋势。纳米压痕的测试表明,随压痕深度增加,涂层的弹性模量先增大后降低,最后趋于稳定。在现有的研究范围内,SiC晶须含量为10%的复合涂层的韧性优于5%和15%的复合涂层。     

TC4钛合金表面沉积TiCN涂层及其耐磨耐腐蚀性能研究

目的提高TC4钛合金的耐磨耐蚀性能。方法采用双阴极等离子溅射沉积技术在TC4合金表面制备了TiCN涂层。通过XRD表征了涂层的物相组成,并通过SEM表征了涂层的微观形貌。利用声发射划痕仪研究了涂层与基体的结合力,摩擦磨损试验机用于研究TiCN涂层的摩擦磨损性能。用电化学工作站在3.5%NaCl溶液中进行电化学实验。结果所沉积涂层均匀致密,无明显缺陷,涂层由外层厚度约为8μm的TiCN沉积层和其下约4μm厚的过渡层组成。TiCN涂层与TC4基体的结合强度比较高,其结合力达到66.4 N。室温条件下法向载荷相同时,TiCN涂层的磨痕宽度远小于TC4钛合金基体的磨痕宽度。TiCN涂层的比磨损率为(1～2)×10-5 mm~3/(N·m),TC4钛合金的比磨损率为(2～4)×10~(-4) mm~3/(N·m),TiCN涂层的比磨损率较TC4钛合金降低了1个数量级以上,并且对载荷的变化不敏感。TiCN涂层与TC4钛合金基体比较,具有更高的自腐蚀电位和更低的腐蚀电流密度,涂层的腐蚀电流密度为1.57×10-9 A/cm~2,TC4钛合金的腐蚀电流密度为1.35×10-8 A/cm~2,涂层的腐蚀电流密度较钛合金基体小1个数量级。TiCN涂层的EIS阻抗谱容抗弧值也较大。结论双阴极等离子溅射沉积TiCN涂层可以有效提高TC4钛合金的耐磨耐腐蚀性能。     

TC4钛合金表面激光熔覆法制备Y_2O_3颗粒增强Ni/TiC复合涂层

采用激光熔覆法在TC4钛合金表面原位制备Y2O3颗粒增强Ni/TiC复合涂层,研究涂层的相组成、微结构、成分分布及性能。结果表明,复合涂层内的微结构和成分在深度方向具有分层现象,这主要是由激光熔覆过程的快速熔凝和冷却过程所致。在激光熔覆过程中,TiC粉末完全熔化并在凝固过程中析出为细小枝晶,这些TiC枝晶的尺寸随着深度的增加而减小,而Y2O3颗粒则分布在整个重熔层中。Y2O3颗粒增强Ni/TiC复合涂层具有较均匀的硬度,其最高值约为HV1380,比基体高4倍以上。由于复合涂层具有高的硬度,钛合金经过激光熔覆后其耐磨性得到大幅度提高。     

TC4钛合金表面激光熔覆含La_2O_3的F101镍基涂层

以F101镍基自熔性合金粉末和含氧化镧(2%,质量分数)的F101镍基自熔性合金粉末为原料,在合适的激光熔覆参数下,在TC4钛合金表面制备了F101镍基合金涂层及F101+2%La_2O_3镍基合金涂层,对比分析了2种涂层的宏观形貌、相组成、微观组织、显微硬度及与YG6在干摩擦磨损条件下摩擦磨损性能。结果表明:稀土La2O3的添加有效提高了F101镍基合金粉末对激光辐照能量的吸收率;涂层形成更多富Ti物相,组织更加均匀致密;虽然基材元素扩散到涂层中一定程度上降低了涂层的硬度和耐磨性,但与TC4钛合金相比,涂层仍具有较低的摩擦系数(0.41 vs 0.45)和较高的耐磨性(TC4的2.89倍)。     

TC4钛合金表面沉积CrAlSiN涂层的组织与性能

为了提高TC4钛合金表面硬度和耐磨性能,通过等离子渗氮技术和多弧离子镀技术相结合的方法对TC4钛合金进行表面改性处理。通过扫描电镜、维氏显微硬度计、三维轮廓仪、高速往复摩擦磨损试验仪和电化学工作站,对比研究了TC4钛合金、渗氮层和CrAlSiN涂层的显微组织、硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能。结果表明,经渗氮处理后,TC4合金表面渗氮层硬度提高了约2倍,在此基础上制备的CrAlSiN涂层的平均硬度高达3222 HV0.025,涂层表面存在少许大颗粒和凹坑;CrAlSiN涂层平均摩擦因数为0.22,磨损机理主要为粘着磨损,对磨副的材料粘着到涂层表面,而涂层几乎无磨损,耐磨性能显著提高。CrAlSiN涂层的自腐蚀电位为-0.542 V,比TC4钛合金基体的自腐蚀电位-0.747 V正移了0.205 V,表明在渗氮层基础上沉积CrAlSiN涂层显著提高了合金的耐电化学腐蚀性能。     

TC4钛合金表面Cr2AlC涂层的制备及高温氧化行为

目的为提高钛合金在高温条件下的服役性能,探索Cr_2AlC MAX相涂层对TC4钛合金高温氧化行为的影响。方法采用低温反应直流磁控溅射技术再经后续退火处理的方法,在TC4钛合金基体表面制备高纯度的Cr_2AlC MAX相涂层。利用X射线衍射仪、拉曼光谱仪、扫描电子显微镜和能谱仪,分析了Cr_2AlC涂层试样和TC4钛合金经750℃静态空气恒温氧化前后的相结构、组织形貌和组分,并采用分析天平测定了TC4钛合金和Cr_2AlC涂层试样在750℃静态空气中氧化后的氧化动力学曲线。结果经750℃空气中氧化10 h后,TC4钛合金表面形成厚度达13μm的疏松团絮状TiO_2和Al_2O_3混合物氧化膜。而Cr_2AlC涂层表面能够形成以α-(Al,Cr)2O3为主的致密氧化膜,可有效阻止氧元素向内扩散。Cr_2AlC涂层试样在750℃空气中氧化90 h后的氧化增重仅为无涂层TC4钛合金在750℃空气中氧化10 h后的6.6%。结论 Cr_2AlC涂层具有优异的抗高温氧化性能,能够明显提高TC4钛合金的使用温度,使其氧化增重速率大幅降低。     

TC4钛合金表面超音速火焰喷涂防护涂层及其摩擦学性能研究

目的 改善钛合金零部件之间因相对滑动造成的磨损,提升钛合金零部件的使用寿命。方法 采用超音速火焰喷涂(HVOF)方法在TC4钛合金表面上制备Cr₃C₂-NiCr、Ni50和Ni Cr涂层。采用扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计等分析涂层的显微结构及力学性能,采用多功能摩擦磨损试验机及白光共焦三维形貌仪测试和分析不同涂层与TC4钛合金在干摩擦条件下的摩擦学性能。结果 Ni50和NiCr涂层的硬度分别为680HV0.3和438HV0.3,低于Cr₃C₂-NiCr涂层硬度1 120HV0.3。在高载荷作用下,由于Ni50和NiCr涂层的硬度较低,导致其颗粒界面出现裂纹,断裂韧性测试表现低于Cr₃C₂-NiCr涂层。3种涂层的摩擦系数及波动均大于TC4钛合金基材。Cr₃C₂-NiCr涂层对TC4的切削和NiCr涂层对TC4的黏着导致了TC4对磨副的严重磨损。中等硬度的Ni50涂层对TC4的切削和黏着作用分别弱于Cr     

Sol-gel法制备Al_2O_3-TiO_2复合介电膜层

用溶胶—凝胶法在腐蚀箔表面引入了TiO_2阀金属氧化物,随后在硼酸铵溶液中进行化成处理,获得了高介电常数的Al_2O_3-TiO_2复合介电膜层。以扫描电镜SEM、EDS能谱以及XRD能谱分析了氧化膜的表面及截面形貌、Ti元素的分布以及氧化膜的晶相。结果表明,经过550℃热处理后,锐钛矿型TiO_2已成功获得。随着涂Ti量的增加,腐蚀箔蚀孔孔径减小且被堵塞的几率变大,更易形成涂层缺陷。此外,氧化膜的升压曲线以及交流阻抗曲线的分析结果表明,当腐蚀箔表面涂Ti量为4.4 mg·cm~(-2)时,化成阶段消耗的形成电量最小,相对无Ti腐蚀箔减少了85.0%,与之对应的化成箔的比电容达到最大值(54.16μF·cm~(-2)),相对无Ti化成箔比电容增加了25.8%。     

304不锈钢表面冷喷涂TC4钛合金涂层性能研究

采用冷喷涂技术在304不锈钢表面制备了TC4钛合金涂层,通过扫描电子显微镜观察了涂层的形貌、组织结构,并利用电化学方法研究了涂层的腐蚀电化学特征。研究结果表明,冷喷涂制备的TC4钛合金涂层致密性存在较为明显的梯度现象,靠近基体的涂层密度明显高于表面;涂层喷涂过程没有出现明显氧化现象,与基体的结合强度可达20 MPa左右;涂层的耐腐蚀性能优于304不锈钢,可大大提升不锈钢材料在海洋环境中的耐点蚀性能。     

预处理对阴极等离子电解沉积制备Al_2O_3涂层性能的影响

采用阴极等离子电解沉积法在镍基高温合金K418上制备Al_2O_3陶瓷层,为降低沉积过程中的电流密度,研究了950℃预处理对涂层微观组织、物相组成、力学性能及沉积过程中电流密度-电压曲线的影响。结果表明:预处理对涂层的表面、截面形貌和物相组成没有明显影响。当预处理时间延长至300 min,涂层抗超声振荡性能和抗热冲击性能分别提高了106.36%和90.13%。拉伸法测定涂层结合强度结果显示,经950℃预处理30 min的试样结合力可由未经预处理时的24.60 MPa提高至37.32 MPa。这些特性主要归因于预制氧化膜使合金基体表面导电性下降,有效地将电流密度-电压曲线第一个峰值由未经预处理的1.84 A/cm~2降至0.26 A/cm~2,同时氧化膜的存在为后续等离子放弧均匀化提供基础,从而提高了涂层与基体之间的结合力。