H13热作模具钢微弧氧化复合陶瓷层的组织和性能

通过热浸镀铝/微弧氧化复合工艺对H13模具钢进行表面改性以提高模具表面质量。在热浸镀铝过程中,将H13钢基体浸入710℃纯铝液6 min,得到了以Fe2Al5为主中间合金层,使得镀层与基体紧密结合。经过微弧氧化处理后,镀铝试样表面铝层转化为氧化铝陶瓷,主要由α-Al2O3和γ-Al2O3相组成。用带有能谱分析装置(EDX)的扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)分析了膜层的形貌、成分和相组成。微弧氧化陶瓷层主要由Al、O、Si元素组成,其中O、Si主要来源于硅酸盐电解液。     

电流密度对碳钢微弧氧化层耐液态铅铋腐蚀性能的影响

目的提高碳钢耐液态Pb-Bi耐腐蚀性能。方法采用熔钎焊的方法,对6061铝合金和Q235钢进行搭接焊,焊后采用微弧氧化技术在焊接接头制备微弧氧化陶瓷层,将其放入350℃的高温液态Pb-Bi中进行300h静态腐蚀试验。结果选用钨极氩弧焊机,用ER4043焊丝作为钎料,通过调节焊接参数,在焊接电流为85 A、焊接速度为140 mm/min的参数下,铝层与Q235钢的结合强度达到182 MPa,金属间化合物厚度为7.3μm。在2 g/L KOH+4 g/L Na2Si O3·9H2O的电解液中进行微弧氧化试验,放电孔洞直径和数量随着电流密度的增大而增加。通过对比发现,在10A/dm2下生成的氧化膜层厚度适宜,同时致密性较好,陶瓷层由γ-Al2O3和α-Al2O3组成。经过静态腐蚀后,Q235碳钢母材试样表面被明显腐蚀,而Q235钢微弧氧化后的试样则有较好的耐腐蚀性能,其中10 A/dm2电流密度参数下制得的氧化膜层耐蚀性能最优。结论微弧氧化陶瓷膜层可显著提高材料在高温液态Pb-Bi合金中的耐腐蚀性能,且膜层致密性和厚度会影响其对材料的保护作用。     

微弧氧化处理对碳钢表面耐LBE腐蚀性能的影响

目的以Q235钢为基材,制备微弧氧化陶瓷层,提高钢铁材料耐LBE腐蚀性。方法采用TIG熔-钎焊并添加ER4043焊丝的方法,对1.5 mm厚的5A06铝合金和3 mm厚的镀锌Q235钢进行焊接,焊后对接头进行280℃保温30 min的退火热处理。同时,采用合适的微弧氧化工艺在铝/钢焊缝表面制备微弧氧化陶瓷层,研究微弧氧化处理对钢材耐LBE腐蚀性的影响。结果采用TIG熔-钎焊的方法对铝/钢异种金属进行焊接时,铝/钢界面会不可避免地产生金属间化合物层,对铝/钢熔-钎焊接头进行280℃保温30 min的退火热处理后,金属间化合物层的厚度可达9～10μm,化合物层主要由Al_8Fe_2Si相和少量的[Al,Fe,Si]、Al_(13)Fe_4相组成,接头抗拉强度高达185 MPa,且断裂发生在铝母材处。微弧氧化处理可使焊缝表面原位生成均匀的陶瓷层,陶瓷层表面呈"火山状"形貌,且"火山状"物质的中心有较多不同尺寸的放电微孔。陶瓷层主要由α-Al_2O_3、γ-Al_2O_3和莫来石相组成,且其表面粗糙度较低。Q235钢经过腐蚀后,表面出现较多的腐蚀坑,Pb、Bi元素向碳钢内部扩散;而陶瓷层经过腐蚀后,表面没有明显的腐蚀现象。结论微弧氧化处理可显著提高钢铁材料耐LBE腐蚀性,阻碍Pb、Bi元素向钢铁内部的扩散。     

电解液中Ce(NO_3)_3含量对ZAlSi12合金微弧氧化层特性的影响

研究Na2SiO3-NaOH体系电解液中Ce(NO3)3含量在0～0.20g/L范围内变化时对ZAlSi12合金表面微弧氧化陶瓷层组织和厚度的影响。采用SEM、XRD分析微弧氧化处理后陶瓷层的表面形貌和相组成。结果表明:随着Ce(NO3)3含量增加,陶瓷氧化层厚度逐渐增大,电解液中Ce(NO3)3加入量0.15g/L时可获得最大厚度为170μm的陶瓷层;电解液中加入Ce(NO3)3后,膜层仍主要由α-Al2O3和γ-Al2O3相组成,但α-Al2O3相的相对含量增加。     

铸造铝合金表面微弧氧化膜的特性研究

在电解液中添加不同含量的Li2SO4,在铸造铝合金表面制得微弧氧化陶瓷层。采用SEM、XRD和EDS等分析陶瓷层表面形貌及物相组成。结果表明,随着电解液中Li2SO4加入量的增加,微弧氧化膜厚度增加,膜层表面变得粗糙。微弧氧化膜主要是由α-Al2O3、γ-Al2O3、莫来石和非晶相组成。     

6063铝合金表面微弧氧化陶瓷层制备和性能试验研究

以6063铝合金为基体,硅酸盐体系Na2Si O3和KOH为电解液,纳米Ti O2为添加剂,制备表面微弧氧化陶瓷层。采用扫描电镜、X射线衍射仪等手段系统分析了陶瓷层的性能。结果表明:在铝合金表面微弧氧化基本工艺参数、电解液和处理时间不变的情况下,纳米Ti O2添加剂对膜层的性能有着较大的影响。随着Ti O2纳米添加浓度增大,氧化成膜速率有所提高,陶瓷层中第二相α-Al2O3、γ-Al2O3的衍射峰明显增强,并且有少量Ti O2、Al Ti和Ti3O5新相,陶瓷层的结合力增加。     

电解液中(NaPO3)6对ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化陶瓷膜的影响

通过在硅酸盐电解液体系中加入（NaPO3）6，研究其对ZAlSi12Cu2Mg1表面微弧氧化陶瓷膜层厚度、孔隙率及相组成的影响。结果表明，当（NaPO3）6的加入量在0～12g／L内逐渐增加时，微弧氧化陶瓷膜层的厚度逐渐上升。加入量为0～6g／L逐渐增加时，膜层孔隙率逐渐下降，超过6g／L时，孔隙率开始上升。电解液中未加（NaPO3）6时，陶瓷膜层主要由γ-Al2O3、α-Al2O3及Al2SiO5组成，α-Al2O3和γ-Al2O3相衍射峰强度大致相同；而加入6g／L（NaPO3）6后，陶瓷层中没有发现Na^＋或PO3^-，但α-Al2O3相的衍射峰强度明显高于γ-Al2O3相，且铝基体的衍射峰强度有所降低。     

铝合金表面微弧氧化陶瓷层耐磨性

利用微弧氧化技术在7075铝合金表面形成微弧氧化陶瓷膜层,通过SEM、XRD手段分析了微弧氧化陶瓷层的显微结构、表面形貌和相组成,并在HIT-Ⅱ摩擦磨损试验机上测试了陶瓷膜层的摩擦学性能.结果表明:7075铝合金表面的微弧氧化陶瓷膜层由疏松层、致密层构成,其相组成主要是α-Al2O3和γ-Al2O3两相;氧化陶瓷层与基体结合良好,厚度为25～45μm,表面硬度可达到1900HV0.1左右;微弧氧化表面处理技术可以显著提高铝合金的表面耐磨性,在与GCr15钢球对磨时,膜层具有较低的磨损率,但摩擦因数相对较高.     

微弧氧化处理对Q235钢电镀铝层相结构和性能的影响

用AlCl3-NaCl-KCl低温熔融盐体系在Q235钢表面上获得了电镀铝层,并对电镀铝层进行微弧氧化处理。用扫描电镜和X射线衍射分析仪观察和测定了微弧氧化层的表面形貌和相结构,并对其硬度和耐蚀性能进行了测试。结果表明：Q235钢表面上的电镀铝层经不同时间的微弧氧化处理后,其表面形貌与铝及其合金经微弧氧化处理后的相似,为多孔熔融凝固形貌。经30min的微弧氧化处理后,其电镀铝层表面除了存在Al相之外,还出现了-γAl2O3相。经不同时间微弧氧化处理后,电镀铝层的表面硬度和在3.5%NaCl溶液中的电化学耐蚀性能均得到了较大程度的提高,且随微弧氧化时间的延长硬度增加,而电化学耐蚀性能先增加而后降低,最佳处理时间为20min。     

钢基电镀铝层阳极氧化处理后的组织结构和性能

用扫描电镜(SEM)和X射线衍射分析(XRD)测定了Q235钢上电镀铝层在硫酸溶液中不同时间阳极氧化处理后的组织结构和表面形貌,并对其硬度和耐蚀性能进行了测试.结果表明:电镀铝层经不同时问阳极氧化处理后,表面由非品态Al2O3相和Al相组成,其上存在有纳米级的孔洞.随着氧化时间的延长,非晶态Al2O3相增多,Al相减少,氧化膜厚度增加,表面孔洞尺寸增大;氧化膜的硬度呈现先增加后降低,最后趋于稳定,且都显著高于电镀铝层的硬度.并且电镀铝层经阳极氧化处理后,在3.5%NaCl溶液中的电化学耐蚀性能大幅度增加,但随着阳极氧化处理时间的延长,电镀铝层的耐蚀性能降低.     

金属钼层表面渗硫层的表征与减摩耐磨性能研究

对厚约3pm的金属钼薄膜进行低温离子渗硫处理，得到了单质金属钼与固体润滑剂二硫化钼（MoS2）共存的复合固体润滑渗硫层。利用SEM和EDX分析了复合渗硫层表面、截面及磨损面的形貌及成分分布，用XPS分析了复合渗硫层表面化合价态，用纳米压痕仪测定了复合渗硫层的硬度及弹性模量。摩擦磨损实验表明，该渗硫层是一种非常理想的摩擦表面，具有优异的减摩耐磨抗擦伤性能。离子渗硫技术为原位合成固体润滑剂MoS2提供了一种新方法。     

磨削淬火强化层与高频感应淬火强化层的对比研究

对42CrMo钢进行磨削淬火和高频感应淬火,对比研究了两种强化层的显微组织、硬度和厚度。结果表明:高频感应淬火强化层的厚度、组织及截面显微硬度分布都较为均匀,组织为细针状的马氏体组织;磨削淬火强化层的厚度不均匀,组织以板条状马氏体为主,由表及里呈现"细→略粗→细"的变化规律,显微硬度高于高频感应淬火强化层。     

Research of the Plasma Sulfide Layer Formed on the Nitrocarburizing Layer

Low-temperature sulfurizing after nitrocarburizing are compared with only low-temperature sulfurizing on the surface of CrMoCu alloyed cast iron, the surface morphologies and microstructures are investigated by SEM and EDS.Results show that under proper treatment parameters, there are sulfide layer on both of the surfaces, and can more easily obtain sulfide layers on the surface of nitrocarburizing. Forming mechanism of sulfides were also studied elementarily.     

硼铬稀土共渗层与渗硼层粘着磨损特性的对比研究

研究了45钢固体硼铬稀土共渗层和渗硼层的粘着磨损特性,并对磨损机理进行了探讨。结果表明：硼铬稀土共渗层具有良好的抗咬合性和减摩性,其原因是共渗层的高温抗压强度高、表面氧化物膜致密并且与渗层的结合强度高。     

低红外发射率陶瓷层/金属层/陶瓷层复合薄膜高温性能研究

目的研究热处理工艺对陶瓷层/金属层/陶瓷层复合薄膜低红外发射性能的影响,并分析复合薄膜的有效工作温度。方法采用多弧离子镀方法在Ni基K424合金基底上制备了AlCrN/Cr/AlCrN和AlCrSiN/Cr/AlCrSiN两种复合薄膜,分别在700~800℃和800~900℃大气环境下对样品进行了热处理。利用X射线衍射仪、场发射高分辨率透射电子显微镜、X射线光电子能谱仪、电子探针显微分析仪、辉光放电质谱仪和傅里叶变换红外光谱仪,对样品的微观结构、化学组成和表面辐射特性进行了分析。通过建模计算了两种样品在不同温度下的氧化活化能和扩散系数,对比了其抗氧化性能和抗扩散性能。结果样品中的陶瓷层呈纳米晶-非晶结构特征,AlCrN和AlCrSiN陶瓷层中的纳米晶分别为hcp-Cr2N和hcp-AlN。非晶AlCrN介质会在750℃结晶形成面心立方相的Cr(Al)N,加入Si元素可以将其结晶温度提高至850℃。在氧化初期,由于纳米晶的不同,AlCrN和AlCrSiN陶瓷层的表面分别形成富Cr和富Al的氧化层,而由于fcc-Cr(Al)N的形成,以及氧化铬和氧化铝之间极高的溶解度,最终样品表面会形成铝、铬混合的氧化层。当非晶AlCrN介质结晶后,O元素通过晶界深入样品内部导致样品的红外发射率急剧增大,使其低发射特性失效。同时,结晶后的复合薄膜中陶瓷层的氧化活化能降低,Ni元素的扩散系数增大。结论纳米晶-非晶结构的陶瓷层具有更优异的抗氧化性能和抗扩散性能,加入Si元素可以提高样品的抗氧化性能,AlCrSiN/Cr/AlCrSiN复合薄膜可应用于850℃以下的低红外发射率应用。     

电镀镍及扩散预处理提高渗硼层韧性

渗硼层高温硬度高,抗氧化性能好,但脆性大,提高渗硼层韧性是扩展实际工程应用的关键。文中在45CrNiMoV钢基体上采用电镀镍+高温扩散预处理,在表层形成γ-(Fe,Ni)层后,再用固体渗硼法制备出含镍渗硼层,并与直接渗硼层进行对比。用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和显微压痕法对镀镍渗硼层的截面形貌,组织结构及硬度分布和断裂韧性进行了研究。结果表明:电镀镍+扩散预处理能显著提高渗硼层的断裂韧性,淬火+低温回火热处理几乎不影响镀镍渗硼层断裂韧性,而对直接渗硼层则有显著降低。镀镍渗硼层中的γ-(Fe,Ni)相能有效缓解冲击载荷,提高渗层断裂韧性。     

铌-铬复合溅射膜对锆合金基体的附着性

研究了铬膜和铌膜的复合对锆合金基体上制备的商流磁控溅射薄膜附着性的影响。使用扫描电镜(SEM)观察了膜层界面，用原子力显微镜(AFM)观察了膜层表而，用划痕法测定了薄膜的附着性。结果表明：膜／基界面结合良好，界面成分升降区狭窄；铬膜与铌膜组成的复合薄膜结合紧密；铬膜的组织为致密、边界孔洞少的纤维状晶粒，铬膜厚度为2μm时，晶粒仍为业微米级，但晶粒顶而已出现拱形；膜厚同为2μm时，外层1μm铌膜 内层1μm铬膜组成的复合膜的附着性分别是外层1μm铬膜 内层1μm铌膜组成的复合膜的2．35倍、2μm铬膜附着性的3倍，其原因在于膜层组织及力学性能变化、铌膜韧性好和复合顺序。因此，依靠铬膜厚度的增加米提高铬膜保护性的方法具有较大局限性，通过在一定厚度的铬膜外复合铌膜的方法则有较好的可行性。     

铍表面离子注入层硬度的研究

对金属铍进行了不同剂量的离子注入表面处理。测量了注入处理后的金属铍表面的显微硬度;将测量的硬度值,利用Jonsson硬度模型计算了注入表面层的硬度;分析了注入表面层的硬度值与注入剂量的关系及注入强化机理。结果表明,离子注入层硬度是铍本身硬度值的9倍。     

白层静载磨损特性研究

针对冲击磨损试样表面的白层，用静载磨损方法研究了该白层的磨损特性，分析了其失效形式，并讨论了组织类型对白层磨损的影响。结果表明，当试样表面有白层时，磨报出现块状剥层，而无白层试样则呈切削磨损，白层导致块状剥层磨损，降低材料的耐磨性。     

45钢的B—Cr—RE共渗层显微组织

对45钢B-Cr-RE共渗和渗硼层的显微组织进行了观察研究,结果发现,与渗硼层相比,B-Cr-RE共渗层主要由Fe2B相组成,齿状硼化物细长平直,中部组织更加致密,疏松较轻,外层空洞细小,淬火及氧化后的组织变化不大。