氧化石墨烯表面原位生长纳米碳化钨工艺及形貌

为发挥氧化石墨烯在热喷涂碳化钨耐磨涂层中自润滑性能,提高氧化石墨烯与热喷涂粉末的相容性,将偏钨酸铵作为钨的前驱体与氧化石墨烯混合,采用还原技术在氧化石墨烯表面原位生长纳米尺度碳化钨颗粒。借助XRD和SEM研究偏钨酸铵与氧化石墨烯不同摩尔配比、不同升温速率、不同反应温度等条件下获得样品的物相组成及表面形貌。结果表明:氧化石墨烯表面原位生长纳米碳化钨所需原料氧化石墨烯与偏钨酸铵最佳配比优化后对应为n(W)∶n(C)=1∶5,最佳升温速率为70℃/min,最佳还原温度为700℃,该条件下获得样品形貌为纳米片层氧化石墨烯表面弥散分布有尺度均匀的纳米碳化钨颗粒。     

电弧复合磁控溅射结合热退火制备Ti2AlC涂层

利用电弧复合磁控溅射技术制备不同Ti/Al比的Ti-Al-C涂层,结合后续的退火处理制备Ti_2AlC相涂层。利用SEM、EDS、XRD、Raman光谱仪和TEM等研究了Ti/Al比及退火温度对退火后Ti-Al-C涂层的相和微观结构的影响。结果表明,Ti-Al-C沉积态涂层为富Al层和TiCx层交替堆垛的多层结构,涂层表面大颗粒较少且结构致密。Ti/Al比对退火后涂层中的相结构有重要的影响:当Ti/Al比为2.04时,退火后涂层中Ti_2AlC的纯度和结晶度最高;Ti/Al比过高(3.06)时,退火后涂层中形成TiC和Ti_3AlC杂质相,而低Ti/Al比(0.54)则大幅度降低Ti_2AlC相的纯度和结晶度。同时,退火温度很大程度影响Ti_2AlC相的形成,当沉积态涂层中Ti/Al比为2.38时,Ti_2AlC相涂层形成的最佳退火温度为750℃,偏低的退火温度(600℃)下,原子不能充分扩散,难以形成211结构的Ti_2AlC相,而退火温度过高时(900℃)涂层中存在较多的TiC、TiAlx等杂质相。     

退火温度对冷轧气相沉积高纯钨再结晶行为的影响

通过不同温度的退火试验研究了化学气相沉积高纯钨冷轧后的再结晶行为.结果表明,冷轧钨中形成层状异质结构,提高了材料的应变硬化率,进而提高了塑性,韧脆转变温度降低到200℃以下,硬度从沉积态的402 HV0.2提高到547 HV0.2.高温退火后,冷轧钨在1100℃发生再结晶,与沉积态钨相比,再结晶温度降低了880℃,这是...     

C11300(T3)基体亚音速火焰喷涂层特性的研究

采用亚音速火焰喷涂技术，在C11300(T3)基体表面分别喷碳化钨弥散型钴基和NiCrBSi2种类型的自熔性合金。采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等测试方法研究基体与喷涂层之间的界面结合状况、显微组织和喷涂层的物相结构。试验结果表明，基体与喷涂层界面结合状况良好，且存在相互扩散现象，界面处基体组织细化。喷涂过程中碳化钨发生少量热分解和脱碳反应，生成W2C；涂层MCrBSi中有大量均匀分布的点状CrB生成。随着合金粉末中碳化钨含量的增加，涂层的硬度和耐高温性能也明显提高。     

石墨表面化学气相沉积SiC及C涂层的制备

以C3H8和CH3SiCl3（MTS）为先驱体原料,用化学气相沉积法在石墨基体表面分别制备了C涂层、SiC涂层。采用X射线衍射仪和扫描电镜分析了两种涂层的成分和表面微观形貌,研究了温度和气体流量对涂层微观形貌的影响。结果表明,当C3H8＋N2流量为140 L/h,沉积温度为1300℃时,石墨基体表面可获得致密度较高的C涂层,而且涂层比较平整、均匀,而流量为160 L/h时涂层比较粗糙。当MTS＋H2流量为60 L/h、沉积温度1100℃时在石墨基体表面可以形成致密的SiC涂层,1300℃时生长的SiC晶体形貌发生改变,涂层厚度增加,表面有较多圆形凸起。当MTS-H2气体流量增大可使SiC涂层晶粒尺寸增大,但大流量易产生涂层剥落。采用C和SiC共沉积涂层作过渡层,涂层与石墨基体界面结合增强;SiC涂层与石墨基体之间存在厚度较大的过渡区域,过渡区域平均厚度约2μm。     

C／C复合材料Mo-Si-N抗氧化涂层的制备

在C／C复合材料表面采用熔浆法制备Mo—Si系涂层的烧结过程中通入氮气，开发了Si3N4．MoSi2／Si—SiC（Mo-Si-N系）多层抗氧化涂层，并初步考察了涂层的抗氧化性能。结果表明，多层涂层的致密性主要受制于起始氮化温度。只有在Si熔点以上通入氮气，才能获得致密无缺陷的涂层。多层涂层的底层为SiC，外层为Si3N4，中间层为MoSi2／Si。这种多层涂层的抗氧化性能与涂层中MoSi2的含量有关；MoSi2含量为30％（体积分数，下同）和40％时，与真空中合成的Mo-Si涂层相比，高温抗氧化性能显著改善，抗氧化温度提高到1400℃～1450℃。     

Cr3C2-NiCr/TiSiN-CrAlN复合涂层制备及高温摩擦学行为研究

目的 基于表面耐高温薄膜和高承载金属陶瓷涂层性能优势协同的设计思想,制备Cr3C2-NiCr/ TiSiN-CrAlN复合涂层,提高硬质薄膜机械性能和不同温度下的摩擦学性能。方法 采用超音速火焰喷涂(HVOF)和电弧离子镀(AIP)技术制备Cr3C2-NiCr/TiSiN-CrAlN复合涂层,通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、纳米压入仪、划痕仪和高温摩擦磨损试验机等对复合涂层的微观结构、机械性能和不同温度下的摩擦磨损行为进行系统研究。结果 Cr3C2-NiCr/TiSiN-CrAlN复合涂层微观结构致密,界面结合良好,其顶层耐高温薄膜由CrAlN结合层和TiSiN-CrAlN交替多层构成,总厚度约6.7 μm,低于不锈钢表面直接沉积TiSiN-CrAlN薄膜的厚度(约9.6 μm)。Cr3C2-NiCr支撑层微观结构和形貌影响其表面沉积TiSiN-CrAlN薄膜的结晶性。Cr3C2-NiCr/TiSiN-CrAlN复合涂层具有优异的机械性能,其纳米硬度和弹性模量分别高达(37.3±2.6)GPa和(506.1±10.6)GPa,结合力相比不锈钢表面TiSiN-CrAlN多层膜显著提高。得益于Cr3C2-NiCr支撑层的引入,复合涂层在不同温度下的摩擦因数和磨损率均比单一薄膜的低,其摩擦因数在900 ℃下可稳定保持在0.44左右,磨损率约为3.13×10^?5 mm³/(N.m),表现出良好的高温摩擦学性能。此外,磨损机制分析表明,500 ℃以下主要为磨粒磨损和黏着磨损,摩擦因数较大、不稳定,但磨损率基本不变;700 ℃时由于Cr3C2-NiCr层的支撑作用而无明显的疲劳磨损,氧化磨损发生;900 ℃时氧化磨损主导,摩擦界面生成主要成分为TiO2、Cr2O3的摩擦反应膜。结论 采用HVOF和PVD相结合的方法在不锈钢表面制备的Cr3C2-NiCr/TiSiN-CrAlN复合涂层具有良好的机械性能和优异的高温摩擦学性能,可进一步改善耐高温薄膜的综合性能,具有良好的应用前景。     

用氮化处理改良（Ti，W）（C，N）／Co硬质合金次表面层显微组织

本工作研究了氮化处理(Ti,W)／Co硬质合金形成功能梯度硬质合金的进展。工业(Ti,W)(C,N)／Co硬质合金在N2压力高达25bar被加热到高(1500℃)或低(1200-1300℃)于共晶温度。在高于共晶温度退火，Ti(C，N)试样表层或多或少形成了梯度显微组织而与试样成分无关。在低于共晶温度退火，观察到显微组织形态主要受试样的成分所控制。Ti(C，N)表面扩散层形成由表及里N／C比由高到低呈梯度变化。相反，没有经改善的所有成分合金都类似地形成反应区域而没有形成梯度层。对于高含量Ti(C，N)梯度扩散层的经改善的刀具切削寿命提高10倍。     

喷射沉积2195铝锂合金轧制板材晶粒组织及性能控制研究

研究了喷射沉积制备2195铝锂合金锭坯挤压板坯经不同终轧温度热轧至6mm厚度板材,以及经不同中间退火后再冷轧至6mm厚度板材固溶后的晶粒组织。结果表明,终轧温度290℃时,热轧板固溶后表层为粗大再结晶晶粒,而中心层为细长纤维状晶粒;终轧温度降低至220℃时,虽然表层再结晶晶粒尺寸减小,但中心层转变为尺寸粗大的长条状再结晶晶粒。板材中尺寸1μm以上的富Cu第二相粒子数量随中间退火(空冷)温度的增加(从330℃提高至450℃)而增加;冷轧固溶后表层等轴状再结晶晶粒尺寸增加,而中心层晶粒逐渐由粗大长条状再结晶晶粒转变为细小等轴状再结晶晶粒。适当温度中间退火、随炉冷却并冷轧、固溶后表层和中心层全部为细小等轴状再结晶晶粒。优化中间退火后的冷轧板材T8时效态强度最高,而终轧温度220℃的热轧板材T8时效态强度最低。     

CVD温度对钨沉积层组织性能的影响

以WF6和H2为反应气体,采用化学气相沉积法在纯铜基体上沉积出难熔金属钨涂层.分析研究了沉积温度对沉积层组织、结构、表面形貌及涂层致密度、硬度、耐磨性能的影响.试验结果表明:随着温度升高,沉积速率加快,涂层组织逐渐由柱状晶转变为树枝晶,表面粗糙度显著增加,膜层致密度、硬度下降,耐磨性降低.化学气相沉积钨的最佳工艺温度范围为550～650℃.     

碳气氛中熔炼金属时控制碳污染研究

进行碳气氛中陶瓷坩埚、带喷涂涂层石墨坩埚熔炼纯铁、铀、轴铌合金工艺试验，结果表明，与不带盖熔炼比较，坩埚带盖熔炼可有效降低铸锭碳增量。     

Adherent Carbon Coatings on Quartz

ＡｄｈｅｒｅｎｔＣａｒｂｏｎＣｏａｔｉｎｇｓｏｎＱｕａｒｔｚＨｏｕＱｉｎｇｒｕｎａｎｄＧａｏＪｕ（侯清润）（高炬）ＤｅｐａｒｔｍｅｔｎｏｆＰｈｙｓｉｃｓ，ＴｈｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＨｏｎｇＫｏｎｇ，ＰｏｋｆｕｌａｍＲｏａｄ，ＨｏｎｇＫｏｎｇＲｅｃ...     

Transplanting Assembly of Carbon Nanotubes

The manufacture of nanotechnology products requires assembly of nano scale components to macro/micro-scale systems, which is a major challenge in attempting to industrialize nanotechnologies. A new approach to assemble nanostructures is developed with a control of individual nanostructure's location and alignment in a long-range order. A concept of transplanting assembly has been developed to embed carbon nanotubes into micro-scale polymer blocks, which then serve as carriers for the embedded carbon nanotubes, facilitating the handling and assembly of them. This technique includes vertical growth of carbon nanotubes, nanopellet casting, planarization, nanopellet separation, transplantation and bonding. This assembly technology can be broadly applied to manufacture many nano scale products including carbon nanotube tipped atomic force microscope probes.     

Carbon emissions and CES™ in manufacturing

The manufacturing of a product is connected directly to the amount of carbon emitted in producing electrical energy for that manufacturing process. A new, simple Carbon Emission Signature, CES™, is proposed. Knowing the CES for a power grid and the energy needed to make a part, the carbon emitted can be found. Examples of single point turning and open die forging are given. Knowing the total carbon emitted for a product, a manufacturer can place a Green House Gas (GHG) label on each product. A customer can then see the amount of Green House Gas emitted in making the product.     

稀土催共渗与高浓度渗碳技术

以井式炉进行试验,考察在不同碳势条件下稀土催渗剂的催共渗效果.通过实验得到,在采用稀土渗剂时需要对渗碳碳势进行适当的调整.试验证明,采用较高的碳势,在强渗期碳势Pc=1.25%～1.30%的条件下才能很好地发挥稀土渗剂的催渗功效并能得到良好的金相组织.针对试验结果,讨论了碳势与稀土催渗的关系以及高碳势对被渗工件机械性能的影响,为合理使用稀土渗剂和稀土催共渗工艺提供较好的经验.     

碳钢模具的化学铣切

本文介绍了化学铣切加工碳钢模具的工艺流程，设计和分析了化学铣切的工艺参数。实验结果表明，这种工艺是可行的，应进一步开展生产性试验。     

ICT技术测试炭/炭复合材料内部密度分布

利用工业计算机辅助层析成像技术(ICT)对不同尺寸的炭/炭复合材料进行了断层摄像试验,发现该技术能真实地反映材料内部的实际密实情况.利用ICT图像给出的相关数据,经过一系列计算,得出材料内部各处的密度值,该方法比传统的排水法所得的结果精确,而且无需从制品中取样,节省了材料和时间.ICT技术有望用于其它复合材料的密度测试.     

电沉积镍-碳钠米管复合镀层的工艺研究

利用电沉积方法制备了镍-碳纳米管复合镀层.分析了镀液中碳纳米管的悬浮量、镀液温度、pH值、阴极电流密度及搅拌速度对镀层中碳纳米管含量的影响.扫描电镜结果表明,碳纳米管能均匀地嵌镶于基体中,并且端头露出,覆盖于基体表面.     

消失模铸造碳钢件内部增碳的研究

用EPS做模型，干砂造型在负压的状态下浇注碳钢，系统研究影响各种工艺条件下EPC法生产碳钢件内部增碳的因素。发现模型分别用石英粉、刚玉粉、锆英粉3种涂料涂覆，浇注碳钢件均有内部增碳现象发生，其中使用石英粉涂料的铸件内部增碳较小，采用底注式浇注，同一铸件随着铸件高度的增加，内部增碳增加。另外，随真空度的增加内部增碳减小。     

碳纳米管在表面工程中的应用

综述了碳纳米管的结构、制备方法及其潜在的应用领域.着重讨论了碳纳米管在表面工程中的应用方面的研究现状及其进展.