磁场方向对建筑装饰316L钢脉冲电沉积MoS2涂层组织和摩擦性的影响

为了提高建筑装饰用不锈钢表面的耐磨性能,在脉冲电沉积过程中依次施加平行方向与垂直方向的两种磁场来制备MoS₂镀层,比较镀层组织形态特征及其性能变化。研究结果表明:磁场垂直时MoS₂镀层内出现了许多小尺寸晶粒,镀层致密度发生明显提升。磁场平行时各晶粒呈现均匀的分布形态,获得平整镀层表面。随着MoS₂颗粒的加入量逐渐增大后,产生了更明显抑制作用,导致(200)晶面衍射峰强度明显减弱。控制磁场垂直时得到了硬度为364 HV的镀层,控制磁场平行时镀层硬度只有341 HV。提高MoS₂颗粒加入量后,获得细晶强化效果,显著提高镀层硬度。磁场平行下具备良好的耐磨性能,平整性获得明显提升,有助于更多MoS₂颗粒进入镀层内。与磁场垂直形成了平整镀层表面,产生大量台阶;施加平行磁场时,镀层中出现部分犁沟,引起磨损痕迹变形。采用不同工艺制得的MoS₂镀层都表现出磨粒磨损的特征。     

磁/电场约束下钛合金表面羟基磷灰石/TiO_2复合生物涂层的制备

用恒电位阳极氧化法分别以硫酸和磷酸为电解液,在钛合金基体上制备出具有不同孔径大小和不同晶型的TiO2涂层. 外加磁场条件下,在TiO2涂层上电沉积形成纳米羟基磷灰石涂层.当垂直电场方向施加1T磁场时,在洛伦兹力影响下生长成羟基磷灰石生长成长度大约为200nm,直径大约为50nm的棒状晶粒;在磁场平行于电场的条件下,生成直径为50-70nm的粒状晶粒.纳米羟基磷灰石与多孔TiO2涂层之间几何形貌的匹配程度,影响复合涂层与钛合金基体的结合强度.当TiO2涂层的孔径大约为100 nm时,棒状羟基磷灰石晶粒与钛合金基体间的锁合更牢固,结合力更强.     

超声功率对多场耦合作用下脉冲电沉积Ni-ZrO_2纳米复合镀层性能的影响

超声作为解决纳米粒子团聚的有效方法之一,将其引入到磁场-脉冲电沉积中,在磁场-超声耦合作用下脉冲电沉积成功制得了Ni-ZrO_2纳米复合镀层。本工作系统地研究了超声功率对Ni-ZrO_2纳米复合镀层表面形貌、ZrO_2含量、组织结构、显微硬度、耐磨性、耐蚀性能的影响。结果表明,未施加超声时,镀层中ZrO_2含量为6.43%(质量分数),显微硬度为384HV。超声功率从0 W增大到320 W时,复合镀层的性能呈先上升后下降的趋势。当超声功率为240 W时,Ni-ZrO_2纳米复合镀层表面平整致密,晶粒细化,镀层中ZrO_2含量为15.2%(质量分数),显微硬度为494HV,磨损后的表面较光滑,并具有良好的耐蚀性。     

等离子喷涂MoS2/Cu基复合涂层真空摩擦磨损性能

以MoS2/Cu复合粉体为原料,采用等离子喷涂技术在2A12铝合金基体上制备MoS2/Cu基复合涂层。运用扫描电镜、能谱、X射线衍射、拉曼光谱等手段对涂层显微结构、磨损表面进行表征,并利用GTM-3E球盘式真空摩擦磨损仪探讨真空环境下MoS2/Cu基复合涂层的摩擦行为。结果表明:MoS2颗粒均匀分布于涂层中;涂层结构比较致密且与铝基体结合牢固;XRD分析表明复合涂层物相组成主要为Cu,MoS2相及Cu2O相。实验条件下复合涂层表现出优异的真空减摩效果,涂层的真空摩擦因数在0.05～0.15之间。真空磨损过程中,MoS2自润滑膜层的形成是涂层低摩擦因数的主要原因;真空磨损机理主要表现为疲劳磨损和脆性断裂。     

汽车齿轮钢电沉积Ni-TiN镀层的制备及耐磨性研究

采用直流电沉积、脉冲电沉积和超声波脉冲电沉积方法,在汽车齿轮钢20CrMnTi表面制备Ni-TiN镀层。利用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计及摩擦磨损试验机等研究Ni-TiN镀层的微观组织、显微硬度和耐磨性能。结果表明,在超声脉冲电沉积获得的Ni-TiN镀层中,金属晶粒得到显著细化,组织结构最为致密,且TiN纳米微粒均匀分布于镀层中,Ni晶粒和TiN微粒的平均粒径分别为76.5和41.4nm。当电沉积时间为50min时,直流电沉积、脉冲电沉积和超声脉冲电沉积制得的Ni-TiN镀层显微硬度分别为841,882和923 Hv,超声波脉冲电沉积Ni-TiN镀层的耐磨性最优。     

粉末靶脉冲磁控溅射制备CrBMoS固体润滑硬质涂层

粉末靶封闭非平衡磁场脉冲磁控溅射是一种方便靶材配比、节约靶材成本的高效磁控溅射工艺,其特点是将固体粉末按成分需求配比,直接作为磁控靶体。CrB_2则因其高硬度而常被作为硬质耐磨材料使用,MoS_2因其低摩擦系数常作为固体润滑剂使用。本研究则将CrB_2和MoS_2两种粉末按Cr∶Mo原子比1∶1混合,利用粉末靶封闭非平衡磁场脉冲磁控溅射系统在304不锈钢表面制备硬质固体润滑涂层,探讨脉冲频率对CrBMoS涂层结构及性能的影响。用示波器测量靶电位曲线,分别用扫描电子显微镜、X射线衍射分析涂层形貌及相结构,表面形貌轮廓仪测量涂层厚,纳米压痕仪检测涂层纳米硬度,划痕仪测量涂层结合力及摩擦磨损实验机测量涂层摩擦系数。结果表明,在脉冲"开-关"状态转换时,靶电位由"负"转"正"过程中,"正"电位突升。随脉冲频率增高,涂层的沉积速率降低,沉积速率与有效沉积时间因子成正比。涂层致密、无缺陷,涂层晶体择优取向分别为CrB_2(111)及MoS_2(200)。涂层纳米硬度最高可达19 GPa,摩擦系数最小低至0.02。结果表明粉末靶封闭非平衡脉冲磁控溅射法制备的CrBMoS涂层具有较高硬度的同时,还具有良好的固体润滑效果。     

N2流量对刀具硬质合金表面磁控溅射TiAlSiN涂层组织和摩擦性的影响北大核心CSCD

运用脉冲直流磁控溅射的方法在刀具硬质合金表面制备TiAlSiN复合涂层,实验测试N2流量对刀具硬质合金表面磁控溅射TiAlSiN涂层组织和摩擦性的影响。研究结果表明:TiAlSiN涂层出现TiSiN和AlN衍射峰。当N2浓度很高时,可以对晶粒生长起到阻碍作用,从而获得更加致密的组织结构。当设定较小N2流量时,涂层获得了最高硬度;当N2流量到达100 mL/min时,硬度提高到25.2 GPa,弹性模量保持稳定。随着N2流量的增加,涂层残余应力表现出增加,涂层结合力表现为先增大后减小。随着N2流量的增加,涂层摩擦系数表现出增加,磨损率表现出减小。在N2流量100 mL/min条件下,摩擦系数到达最大值0.55,磨损率到达最小值2.12。设定较低的N2流量,生成许多磨屑,形成犁沟;设定更高的N2流量,表现出更好的耐摩擦磨损性能。     

N_2流量对刀具硬质合金表面磁控溅射TiAlSiN涂层组织和摩擦性的影响

运用脉冲直流磁控溅射的方法在刀具硬质合金表面制备TiAlSiN复合涂层,实验测试N_2流量对刀具硬质合金表面磁控溅射TiAlSiN涂层组织和摩擦性的影响。研究结果表明:TiAlSiN涂层出现TiSiN和AlN衍射峰。当N_2浓度很高时,可以对晶粒生长起到阻碍作用,从而获得更加致密的组织结构。当设定较小N_2流量时,涂层获得了最高硬度;当N_2流量到达100 mL/min时,硬度提高到25.2 GPa,弹性模量保持稳定。随着N_2流量的增加,涂层残余应力表现出增加,涂层结合力表现为先增大后减小。随着N_2流量的增加,涂层摩擦系数表现出增加,磨损率表现出减小。在N_2流量100 mL/min条件下,摩擦系数到达最大值0.55,磨损率到达最小值2.12。设定较低的N_2流量,生成许多磨屑,形成犁沟;设定更高的N_2流量,表现出更好的耐摩擦磨损性能。     

A3钢水性体系镍铝复合脉冲电镀层的高温防护性能

A3钢工业应用广泛,但耐蚀性及耐高温性能较差,在其表面形成高温防护涂层是较好的解决办法.在确定镀液组成、浓度及脉冲电镀工艺条件下,采用水基体系脉冲复合镀于A3钢表面制得了镍包铝粉镀层.并借助SEM、XRD分析和镀层结合力、孔隙率、抗氧化性测试等考察了镀层的结构及性能.结果表明,脉冲复合电镀的效果明显好于直流电镀,其镀层均匀,镀覆完整,晶粒外观规则,相互间结合紧密,镀层与钢基体结合良好;与直流复合镀镀层进行比较表明,采用直流电镀所得镀层结构和结合力均较差.脉冲复合镀所得镀层经高温热处理形成金属间化合物,使普通碳钢基体表面形成一层保护膜,提高了普通碳钢的耐高温腐蚀性能.     

Si对发动机用镍基合金电沉积NiCrAl涂层组织和摩擦学性能的影响

为了提高发动机用镍基合金Ni CrAl涂层表面的耐磨性能,以Si颗粒作为增强体,采用电沉积工艺制得NiCrAlSi涂层,并通过扫描电镜、X射线衍射仪、硬度测试仪、摩擦磨损测试仪等研究了其微观组织和摩擦学性能。结果表明:NiCrAlSi涂层中除了存在Ni、Cr与CrAl对应的衍射峰以外,还存在Si颗粒形成的衍射峰。涂层的表面没有形成微孔或裂纹,存在无规外形的Si颗粒,CrAl纳米颗粒依然可以在涂层内形成良好分散状态。加入Cr与CrAl颗粒,能够有效增大NiCrAl涂层的硬度至492 HV;采用Si颗粒作为NiCrAl涂层增强体时,可以使涂层的硬度增大近30%。NiCrAlSi涂层的摩擦系数保持相对稳定,在经过5 min磨损后其摩擦系数比NiCrAl涂层的更小。在NiCrAlSi涂层表面形成了疤痕形态的磨痕,同时降低了沟犁数量,几乎不存在磨粒,主要发生黏着磨损。     

脉冲喷射电沉积纳米结构镍涂层研究

采用脉冲喷射电沉积法在45钢基体表面制备了纳米结构镍涂层，研究了平均电流密度对涂层性能的影响。用扫描电镜和X射线衍射仪对涂层表面形貌和晶粒尺寸进行分析，并对涂层进行耐腐蚀性试验。结果表明，平均电流密度为39．8A／dm^2。时涂层最致密，镍涂层平均晶粒尺寸最小．为13．7nm；经过脉，中喷射电沉积后，耐腐蚀性能明显提高。     

不同沉积方式对Ni-W/SiC复合镀层组织及摩擦性能的影响

为提升Ni-W/SiC复合镀层表面性能,利用电沉积技术在304不锈钢表面制得Ni-W/SiC复合镀层,对比分析脉冲电沉积法、喷射电沉积法和超声-喷射电沉积法3种不同沉积方式对镀层组织与性能的影响。采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、和原子力显微镜(AFM)观察镀层表面形貌并分析表面粗糙度及元素组成,通过X射线衍射仪(XRD)分析镀层的物相组成并计算晶粒尺寸。利用显微硬度计和摩擦磨损试验机对镀层进行显微硬度和摩擦性能研究。结果表明,按照脉冲、喷射和超声-喷射电沉积的顺序,Ni-W/SiC复合镀层的孔隙率、粗糙度、晶粒尺寸、磨损量、摩擦系数依次降低,而镀层平整度和显微硬度依次增加。超声-喷射电沉积Ni-W/SiC复合镀层显微硬度为626.3 HV,其磨损失重为1.1 g。相较于脉冲电沉积和喷射电沉积Ni-W/SiC复合镀层,超声-喷射电沉积Ni-W/SiC复合镀层磨痕深度更浅,磨痕轨迹更宽,展显出更好的耐磨损性能。     

采用端面带孔电极进行电火花沉积制备自润滑涂层

采用端面带孔电极,在孔中填充MoS2,利用电火花沉积(ESD)方法在高速钢基体上制备Cu-MoS2自润滑涂层。分析自润滑涂层的成分及微观形貌,研究电容、沉积时间对自润滑涂层厚度的影响,以及自润滑涂层的摩擦性能和磨损机理。结果表明:采用这种电极制备的自润滑涂层中只存在MoS2和Cu。其微观形貌显示,自润滑涂层表面凹凸不平,并存在气孔,呈现典型的电火花沉积特征;在第3挡电容下,自润滑涂层的表面质量最好。随着电容、沉积时间的增加,涂层厚度出现先增加后下降的规律。在第3挡下制备的自润滑涂层的摩擦因数最小,随着摩擦时间的增加,在第1挡和第3挡下制备的自润滑涂层的摩擦因数都比较稳定,而在第5挡下制备的自润滑涂层的摩擦因数具有明显的上升趋势。SEM照片表明,磨损表面具有滑移剪切的现象。     

镍基MoS_2复合粉末等离子喷涂涂层的干滑动摩擦磨损性能

研究了 4种镍基MoS2 等离子喷涂涂层的干滑动摩擦磨损性能 ,探讨了涂层的结构及磨损面的形貌与涂层的磨损机制之间的关系 ,分析了MoS2 含量和载荷对涂层摩擦磨损的影响。研究表明 ,镍基MoS2 涂层具有很好的自润滑性能 ;MoS2 含量为 2 0 %的Ni/MoS2 涂层的摩擦磨损性能最佳     

金刚石表面激光熔覆Cu-金刚石超硬涂层的组织及摩擦性能

为了提高金刚石刀具的耐摩擦性能,利用激光熔覆在其表面制得Cu-金刚石的涂层,实验测试分析了涂层的组织及摩擦性能。研究结果表明:涂层形成了清晰的断面结构,涂层能够和硬质合金形成紧密结合状态,并没有发生剥落。经测试发现单层涂层的厚度约30μm,双层涂层厚度约50μm,并且双层涂层形成了更致密的上砂量。大部分金刚石颗粒都是沉积在涂层的(101)晶面,添加金刚石颗粒后并没有引起Cu晶体组织的改变。单层涂层形成了宽度较大而深度较小的众多表面犁沟结构,双层涂层在磨损表面形成了许多深度较大并且密集分布犁沟,表现出更优的耐磨特性。双层结构涂层摩擦测试也表现为先减小后到达3 min之后则表现为规律变化的特征。     

强流脉冲电子束作用下TiCN涂层微观结构变化与性能研究北大核心CSCD

采用化学气相沉积(CVD)技术在硬质合金基体表面制备TiCN涂层,随后利用强流脉冲电子束(HCPEB)对TiCN涂层表面进行辐照处理。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等仪器观察了HCPEB辐照前后TiCN涂层的微观结构变化,并对比分析了其显微硬度和耐磨性能。结果表明:HCPEB辐照前后TiCN涂层的相组成保持不变,但相衍射峰的位置发生偏移且有所宽化,表明涂层晶粒细化,同时涂层内部应力状态发生改变;辐照后涂层表面粗大的晶粒消失,涂层变得光滑平整;随着辐照次数的增加,涂层的厚度逐渐减小。显微硬度和摩擦磨损试验结果表明,HCPEB辐照显著增加了TiCN涂层的表面显微硬度,其耐磨性能得到显著提升。涂层表面粗糙颗粒的消除、涂层晶粒细化、高密度晶体缺陷的形成以及涂层内部残余应力的改变是HCPEB辐照TiCN涂层性能改善的主要原因。     

WC-Co涂层中Cu和MoS_2的添加对其高温摩擦性能的影响

采用大气等离子喷涂方法,制备出WC-Co基体中含有Cu和MoS2固体润滑剂的涂层。分别在200℃、400℃和600℃进行WC-Co-Cu-MoS2涂层和WC-Co涂层的高温摩擦实验,并用扫描电镜对涂层磨损表面进行微观形貌观察。结果表明,当温度为200℃时,在WC-Co-Cu-MoS2涂层磨损表面形成含有润滑剂的致密摩擦产物层,导致涂层的摩擦系数和磨损率均较低。但在400℃和600℃时,润滑剂MoS2由于氧化和挥发而损失,摩擦产物层中形成孔穴缺陷,并变得疏松,失去对涂层的保护作用,涂层摩擦过程趋于恶劣。WC-Co-Cu-MoS2涂层只有在相对较低的温度下(约200℃)才表现出比WC-Co涂层优异的摩擦磨损性能。     

脉冲磁场下冷轧取向硅钢的初次再结晶研究

研究了脉冲磁场对冷轧取向硅钢热处理过程中初次再结晶组织形成规律的影响。通过分析冷轧硅钢在不同热处理条件下初次再结晶晶粒长大的动力学可知,施加脉冲磁场能够抑制晶粒的再结晶及正常晶粒长大,而且沿法向施加脉冲磁场抑制晶粒长大的作用最大。脉冲磁场作用下可用异速生长幂函数建立基体晶粒的生长动力学模型。     

MoS2/Zr复合薄膜的制备及性能研究

采用新型中频磁控溅射技术及多弧离子镀相结合的复合镀膜工艺，在硬质合金YT14基体上制备了MoS2／Zr复合薄膜。采用扫描电子显微镜（SEM）考察MoS2／Zr复合薄膜表面及截面的形貌，利用能谱分析（EDX）薄膜的成分组成。测试涂层的厚度、显微硬度及涂层与基体之间的结合力等性能参数。结果表明：制备的MoS2／Zr复合薄膜结构致密，结合力约为60N，厚度约为2．6μm，硬度约为HV800。     

Ni-ZrO_2-CeO_2二元纳米复合镀层摩擦磨损及耐蚀性研究

利用超声-脉冲电沉积法在45钢基体上制备了纯Ni镀层、Ni-ZrO_2纳米复合镀层和Ni-ZrO_2-CeO_2纳米复合镀层,对比研究了3种镀层的表面形貌、显微硬度、摩擦磨损及耐蚀性能。结果表明与纯Ni镀层、Ni-ZrO_2纳米复合镀层相比,Ni-ZrO_2-CeO_2纳米复合镀层表面最光滑且晶粒最细小,表面显微硬度最高为494.18 Hv0.1;在施加载荷50N、转速300r/min、磨擦时间3min的磨损条件下磨损量最小为2.6mg且摩擦系数最小为0.285;在常温3.5%NaCl溶液腐蚀条件下腐蚀速率最低为0.060383mm/year,表面腐蚀特征不明显。镀层中共沉积的纳米ZrO_2、CeO_2颗粒充分发挥了二元纳米粒子协同生长的优势,使得镀层金属晶粒更加细化,表面更加平滑光整,镀层的耐腐蚀性能得到提高。