SHS反应火焰喷涂Al2O3陶瓷涂层修复工艺研究

利用自蔓延(SHS)反应火焰喷涂技术，以（CuO–Al）为反应主体系，设计了具体工件表面修复Al₂O₃陶瓷涂层的工艺。通过对陶瓷涂层的孔隙率、结合强度、耐磨损性能测试及实际应用表明，该工艺能够满足工件表面修复技术的需要，为该技术在具体工件上的实际运用提供了借鉴。     

脉冲高能量密度等离子体陶瓷刀具表面改性研究进展

对刀具涂层技术的发展现状与趋势进行了综述,提出了提高涂层刀具性能的"五化"措施:沉积工艺复合化、薄膜组成多元化、薄膜结构多层化、薄膜组成和显微结构梯度化、薄膜晶粒纳米化.基于这个思想,提出了用高能量密度脉冲等离子体技术进行陶瓷刀具表面改性,并在最近几年用高能量密度脉冲等离子体同轴枪对硬质合金和氮化硅陶瓷刀具进行了镀膜改性尝试.使用该复合表面改性技术,所制备涂层刀具结构独特,很好地满足了"五化"思想,材料性能得到显著提高.在优化的工艺条件下,所得TiN、TiCN和TiAlN涂层刀具硬度高,纳米硬度分别为26～28 Gpa、50～53 Gpa和38～40 Gpa;膜基结合力强,纳米划痕临界载荷达80～110 Mn.所得TiN、TiCN和(Ti,Al)N涂层硬质合金刀具能够在工业条件下对硬度高达HRC 58～62 的淬硬CrWMn钢进行干切削,实用切削速度可提高2～10倍,且刀具磨损较小;涂层氮化硅陶瓷刀具加工淬硬钢和灰铸铁(HB 2200～2300 Mpa)工件时,比未涂层刀具后面磨损降低6～10倍.预示该技术是一种非常有前途的陶瓷刀具改性技术.     

高铬铸铁表面制备陶瓷涂层的研究

以Ti-B4C-蔗糖-Al和Ni-Al自粘结复合粉为喷涂体系,通过白蔓延反应火焰喷涂技术,采用梯度过渡涂层设计,在高铬铸铁泵叶表面制备了梯度过渡陶瓷涂层.主要研究了喷涂工艺、涂层性能以及喷涂前后基体组织及性能变化等问题.结果表明:利用自蔓延反应火喷涂技术在高铬铸铁表面制备梯度过渡陶瓷涂层是可行的:引入梯度过渡涂层设计后尽管使涂层的显微硬度有所下降,涂层孔隙率有一定增大,但可以明显改善陶瓷涂层与基体的结合,提高结合强度,同时不会造成基体材料和性能发生明显变化.     

等离子喷涂典型耐磨涂层材料体系与性能现状研究

等离子喷涂作为重要的热喷涂技术之一,在零件表面强化处理与再制造损伤修复领域具有广泛的应用.由于不同机械零部件工作环境(温度、转速、腐蚀环境、润滑状况等)、基体材质及运动形式等因素存在较大的差异,因而通常需根据其具体服役工况选择最优的表面强化涂层,以满足零件表面摩擦学性能需求,提升机械装备的综合服役性能.基于此,对国内外采用等离子喷涂技术所制备的典型耐磨涂层的材料体系及涂层性能进行了详细地综述,系统介绍了组织成分、物相结构、力学性能、服役工况等因素对典型涂层(包括金属基涂层、陶瓷基涂层及多相复合涂层等)摩擦学性能的影响机理.结果表明,涂层的摩擦学性能受到涂层自身特性相关的内因(包括孔隙率、力学性能、组织成分等)和服役工况相关的外因(包括载荷、频率、润滑状态、工作介质等)的影响;典型金属基耐磨涂层包括Fe基、Ni基和Mo基涂层等,通过表面处理、后处理和工艺优化等手段,可显著改善涂层的摩擦学性能;采取不同的喷涂方式因颗粒熔化程度差异,使陶瓷基涂层产生不同的磨损程度;针对纳米、微米结构的陶瓷基涂层进行对比分析,发现纳米涂层通过吸收应力而降低磨损;复合涂层通过添加润滑相能够降低其摩擦因数、减轻涂层磨损,其中相较于单一润滑相,多组润滑相能通过发挥协同润滑效果,使涂层在不同温度区间下保持良好的耐磨性.最后,对等离子喷涂涂层耐磨性能的提升和优化方向进行了展望.     

C/C复合材料表面SiC-ZrB_(2)涂层的缺陷修复与抗烧蚀性能EI北大核心CSCD

碳/碳(C/C)复合材料表面涂层在制备与服役过程中易出现裂纹、凹坑和孔洞等缺陷,使涂层失去完整性而极易导致防护失效,目前常用的解决方法为更换整体涂层,成本高、工艺复杂、耗时长,因此快速高效的涂层轻微缺陷修复技术是解决这一难题的有效途径。通过大气等离子焰流在C/C复合材料表面SiC-ZrB_(2)(SZ)涂层表面预先构造缺陷,采用异丙醇以及高温下性能稳定的含硼聚氮硅烷胶粘剂作为修复剂,以SiC-ZrB_(2)粉末作为改性填料,Al_(2)O_(3)作为烧结助剂,对SZ涂层缺陷进行修复,研究修复前后涂层的微观结构演变与烧蚀防护性能。结果表明:经等离子焰流烧蚀后,未修复的SZ涂层试样中心出现圆形凹坑缺陷,裸露出C/C复合材料基底;而对于修复后的涂层试样,修复剂热解生成的SiBCN陶瓷和改性陶瓷填料均匀覆盖于缺陷处,使涂层保持较高完整性,且在氧乙炔烧蚀下生成致密的SiO_(2)玻璃膜可有效阻挡氧扩散,保护C/C复合材料免受机械冲蚀;修复后的涂层试样在氧乙炔焰流下烧蚀60s后线烧蚀率与质量烧蚀率分别为0.65μm/s和-0.28mg/s,相比于未修复涂层试样分别降低了83.54%和129.47%,修复后涂层的抗烧蚀性能得到显著提升。     

电火花沉积技术研究现状与展望

电火花沉积技术被广泛地应用于零部件表面涂层的制备与损伤的修复.简要介绍了电火花沉积技术的原理,概括了其进行表面强化与修复的优点.系统地讨论了电火花沉积技术主要工艺参数(电压、电容、比沉积时间和氩气流量)对涂层的沉积效率、形貌、缺陷、组织结构和性能的影响规律,其中热量的输入与释放速率是工艺参数对涂层制备产生影响的关键因素...     

感应熔覆制备镍基合金涂层的研究进展

在实际的工业应用中,大部分工件处于交变载荷、高应力以及强腐蚀的环境中,严峻的服役条件将会大大缩短工件的实际使用寿命。工件表面往往直接接触不利因素,所以工件的整体失效基本是从表面开始。熔覆涂层技术是一种常见的金属材料表面处理技术,可以大幅度改善工件表面性能,且具备生产效率高、生产成本低、可获得大面积熔覆层等优点,受到了人们的广泛关注。熔覆涂层的制备技术主要有激光熔覆、氩弧熔覆、等离子熔覆以及高频感应熔覆。其中,高频感应熔覆技术的应用成本较低。以高频感应熔覆技术为支撑,对高频感应熔覆技术路线进行阐述,主要包括预处理、涂层预制、感应熔覆等,并对各过程中可能对熔覆质量造成影响的因素进行阐述。最后对镍基合金涂层(镍基复合涂层、原位合成制备镍基复合涂层)的制备工艺进行综述,并对制备过程中存在的部分问题及今后的发展方向进行综述。     

关于激光熔覆表面涂层高硬度工件的工艺操作改进研究

激光高硬度涂层制备技术在唐钢不锈钢厂区工件修复中广泛应用,在试验攻关阶段,如何使用激光熔覆技术实现高硬度、无裂纹的涂层,成为攻关难点.通过对激光粉末成分和涂层硬度的分析,调整激光粉末成分和工艺参数,降低了高硬度涂层对预热保温的要求,并通过激光熔覆技术实现了对工件内孔修复的尺寸和性能要求.     

模具表面等离子喷涂陶瓷涂层性能的检测与分析

根据等离子喷涂陶瓷涂层机理，对涂层的金相组织、厚度、密度、孔隙度以及涂层的结合强度、硬度、耐磨性和涂层表面粗糙度等性能进行测定和分析，阐述模具表面等离子喷涂陶瓷涂层性能的检测与分析技术，为模具修复提供技术保证。     

反应等离子喷涂 TiN 涂层的研究进展

TiN具有硬度高、韧性好、摩擦系数小、化学性能稳定等优点,广泛应用于刀具、装饰、表面防护等领域。目前制备TiN涂层的方法有很多,如气相沉积、热喷涂、电镀等,反应等离子喷涂则是最常用的金属-陶瓷复合涂层制备方法。概述了反应等离子喷涂技术的基本原理和分类,包括反应等离子喷涂涂层的形成过程及工艺的优缺点。综述了反应等离子喷涂TiN涂层的喷涂工艺及性能的研究进展,包括涂层的制备方法(原位合成法、烧结破碎法)和性能特点,重点分析了涂层的力学性能、耐磨损性能、耐腐蚀性能,并提出了可以依靠热处理工艺或封孔技术来提高涂层的耐腐蚀性能。依据实验和查阅的文献,反应等离子喷涂结合了自蔓延高温合成技术和等离子喷涂技术,可以制备质量优良的厚TiN涂层(500μm),是一种新型的低成本涂层制备技术,但是反应等离子喷涂制备TiN涂层存在孔隙率较高(5%~10%)、结合强度较低(50 MPa)的问题。分别从技术、设备、工艺、后处理四个方面总结了改善涂层质量的相应措施,展望了今后的研究发展方向。     

Synthesis of ZnO nanorods and their optical absorption in visible-light region

Single crystalline ZnO nanorods were prepared by the hydrothermal method with synthesized ZnCl2·4Zn(OH)2 as the precursor. Morphologies of the nanorods were controlled by various reaction conditions with cetyltrimethylammo-nium bromide (CTAB) as the modifying agent. The nanorods were characterized by XRD, TEM, UV-Vis spectra, and IR spectra. The microstructure of holes in nanosize was observed on the surface of the nanorods. The UV-Vis spectra indicate that the as-prepared ZnO nanorods have absorption of visible-light as well as ultraviolet-light. Therefore, these nanorods may be good candidates for visible-light photocatalysis materials from the viewpoint of practical applications. The reason for visible-light absorption was discussed in this article.     

无相变合金淬火热应力演变机理的理论模型——（2）表层和内部淬火热应力模型及淬火动态薄膜效应

建立并深入分析了3种表层淬火热应力模型和2种内部淬火热应力模型及其实际应用。同时建立了不发生淬火角端效应时角端和边缘的二维和三维淬火模型及其实际应用。提出了淬火动态薄膜效应，按照有无动态薄膜效应归类分析了各种常见淬火介质淬火热应力的分布形态并深入讨论了淬火动态薄膜效应与淬火角端效应之间的联系与区别。     

激光表面改性有机高分子材料的研究进展

有机高分子材料具有质轻、易成型、成本低等优点,在汽车、电子等领域有广泛的应用,但有机高分子材料的原始表面多数呈现化学惰性、表面能低,导致其应用受限。激光表面改性技术具有柔性化程度高、区域选择性好、可三维加工等诸多优势。简要综述了激光表面改性有机高分子材料的性能变化、机理和应用的国内外研究进展,表明通过激光改性可以在有机高分子材料表面形成诸如凸起、凹坑、沟槽、多孔和周期性结构等微观形貌,并使表面化学成分发生显著变化,进而影响其表面润湿性、表面能、吸附性、颜色和/或减阻等性能,这主要与有机高分子材料的自身特性、激光改性参数以及改性环境等因素密切相关,而且通过控制激光改性参数,还有可能实现对上述表面性能变化的精密调控。激光表面改性有机高分子材料在理论研究和实际应用中都具有巨大的价值,但目前对于激光表面改性有机高分子材料的理论研究落后于应用研究,还应进一步加强对改性技术和机理的探索与研究。     

Contact mode thermal sensors for ultrahigh-temperature region of 2000-3500 K

In this article,we reviewed several existing techniques that were capable of detecting local temperatures in the range of 2000-3500 K in a contact manner.These techniques included several non-standard thermocouples,Seger cones and ultrasonic meters.In particular,ultrasonic meters made of tungsten(W)wires were proven to be working well in nuclear plant for detecting the central temperature of reaction zone.We also presented two alternative approaches.One of them was a kind of singlemetal-based thermal sensor made from W,Mo and Ta wires,which utilized the size effect of Seebeck coefficient and theoretically applicable in contact mode measurement up to 3500 K.The other was a kind of detectors with micro-/nano-patterns,which utilized the size effect of surface melting point of bulky materials.This work should shed light on measurement approaches for ultrahigh temperatures in a variety of practical applications.     

数字图像相关中基于非线性灰度改变模型的灰度梯度迭代算法

传统的数字图像相关方法用于位移及应变场的测量都是基于物体表面同一点在变形前后灰度不变的基本假设。但是在实际应用中,灰度会受到光照及环境等因素的影响而随着时间发生变化。针对这一问题,将比较符合实际情况的非线性灰度改变模型引入到灰度梯度迭代算法中,并通过计算机模拟实验验证算法的精度及稳定性。结果表明,改进后的算法能够降低由于灰度改变所引起的测量误差。     

FCBGA器件SnAgCu焊点疲劳寿命预测

采用Anand模型构建Sn3.0Ag0.5Cu钎料本构方程,分析FCBGA器件在无底充胶以及不同材料属性底充胶情况下焊点的应力分布.结果表明,无论底充胶存在与否,最拐角焊点上表面都是应力集中的区域.使用底充胶可以使焊点的残余应力减小,并且使其均匀分布于焊点上表面上.运用Engelmaier修正的Coffin-Mason模型计算焊点疲劳寿命,发现使用底充胶的器件焊点寿命明显高于无底充胶器件的焊点疲劳寿命.对底充胶属性参数研究发现,线膨胀系数的大小对焊点疲劳寿命影响很大,而弹性模量的影响却很小,通过参数的优化模拟,可以为底充胶的选择提供一定的理论指导.     

High-current metal ion implantation for industrial applications

Ion implantation, as an efficient surface processing technique, has developed to include the implantation of various metallic ions for improving not only wear properties, but also such other surface properties as solid lubrication, fatigue, chemical stability, and engineering reliability. The high-dose metal ion implantation that can be accumulated in a short time over a relatively large implanting area makes metal vapor vacuum arc (MEVVA) source ion implantation well suited to practical surface engineering modification applications.     

宽频带梯形叉指式换能器优化设计及应用

由声表面波（Surface Acoustic Wave）器件发展而来的叉指换能器（Interdigital Transducer,IDT）由于其工作频率可以设计、频带宽可调、损耗低等特点逐步应用于结构健康监测（Structural Health Monitoring,SHM）系统中,因此在智能材料与结构中有着广泛的应用前景。本文针对现有矩形IDT带宽窄的不足,研究宽频带梯形叉指换能器（Trapezoidal Interdigital Transducer,TIDT）。采用有限元分析方法对TIDT的尺寸进行结构优化设计,并对设计的TIDT进行性能测试,通过实验研究了TIDT用于结构损伤检测的初步应用。实验结果表明,TIDT在实际应用中进一步提高了损伤识别精度,具有广泛的应用前景。     

Chemical Vapor Deposition and Atomic Layer Deposition of Coatings for Mechanical Applications

Chemical vapor deposition (CVD) of films and coatings involves the chemical reaction of gases on or near a substrate surface. This deposition method can produce coatings with tightly controlled dimensions and novel structures. Furthermore, the non-line-of-sight-deposition capability of CVD facilitates the coating of complex-shaped mechanical components. Atomic layer deposition (ALD) is also a chemical gas phase thin film deposition technique, but unlike CVD, it utilizes “self-limiting” surface adsorption reactions (chemisorption) to control the thickness of deposited films. This article provides an overview of CVD and ALD, discusses some of their fundamental and practical aspects, and examines their advantages and limitations versus other vapor processing techniques such as physical vapor deposition in regard to coatings for mechanical applications. Finally, site-specific cross-sectional transmission electron microscopy inside the wear track of an ALD ZnO/ZrO₂ 8 bilayers nanolaminate coating determined the mechanisms that control the friction and wear.