45钢表面Ni/WC复合熔覆层的形成机制

采用真空熔覆技术在45钢表面制备Ni +WC复合熔覆层并进行阶段性取样,研究镍基复合涂层的形成机制。结果表明：在45钢表面生成与基体冶金熔合、WC硬质颗粒分布均匀的Ni基复合熔覆层。整个熔覆层由4 mm厚的复合层、1 mm厚的过渡层、20 μm厚的扩散熔合区以及250 μm厚的扩散影响区组成。复合层区由WC和分解形成的富W复相碳化物包围在Ni颗粒周围组成;复合熔覆层的主要组成相有γ-Ni固溶体、Cr₇C₃、Ni_2.9Cr_0.7Fe_0.36、Cr₂₃C₆、Ni₃Fe、Ni₃Si、Ni₃B、W₂C以及C等;真空熔覆过程包括：镍基合金颗粒达到熔点(900℃)前升温阶段颗粒间微烧结颈的形成、升温达到熔点(1020℃)开始的镍基合金颗粒熔融以及保温阶段(1060℃)的熔合扩散与WC颗粒微区位置的调整。     

纳米ZnO-氧化石墨烯及ZnO-氧化石墨烯/水性聚氨酯复合涂层的抗菌性能

循环冷却水系统滋生细菌会导致生物黏泥产生及设备腐蚀,为解决这一问题,由硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）改性纳米ZnO,改性纳米ZnO与氧化石墨烯（GO）在二甲基乙酰胺中复合,获得纳米ZnO-GO复合抗菌材料,并利用纳米ZnO-GO改性水性聚氨酯（PU）,得到纳米ZnO-GO/PU复合涂层。对纳米ZnO-GO复合抗菌材料进行表征分析及抗菌性能测试,对纳米ZnO-GO/PU复合涂层进行抗菌性能测试及物理性能分析。结果表明,纳米ZnO成功负载在GO表面,纳米ZnO-GO纯度较高,当GO质量分数为35wt%、纳米ZnO-GO使用量为160 mgL^-1时,其抗菌率可达97.16%;当纳米ZnO-GO质量分数为2.33wt%时,纳米ZnO-GO/PU复合涂层抗菌率可达90.29%,同时拥有4 H的铅笔硬度及93.26%的缓蚀性能。     

激光熔覆Ni3Al基复合涂层的氧化行为

对比研究了900℃时45号钢,1Cr18Ni9Ti不锈钢和激光熔覆Ni3Al基复合涂层在空气环境下的氧化动力学曲线;采用扫描电镜,X射线衍射技术分析了氧化前后涂层及界面处的微观组织结构。结果表明,激光熔覆层的氧化抗力接近于1Cr18Ni9Ti不锈钢但明显高于45号钢;长时间氧化后涂层组织结构只发生微少的变化,但界面处氧化较严重;激光熔覆层中的氧化产物主要是Al2O3,然后是NiO。     

镍基合金激光熔覆层的热裂纹及预防措施研究

分析了铸造镍基合金表面激光熔覆层热裂纹产生的原因和特点,探讨了传热变质剂对熔覆层结晶裂纹的抑制作用.     

氧化石墨烯/海藻酸钠复合膜对Pb(Ⅱ)的吸附性能和机制

海藻酸钠（SA）基的过滤膜是处理含Pb（Ⅱ）废水的理想膜分离材料,将氧化石墨烯（GO）和尿素添加进SA中,以CaCl₂溶液交联,制备出GO/SA复合膜,并考察了其对水溶液中Pb（Ⅱ）的吸附性能。通过静态吸附实验,探讨了Pb（Ⅱ）初始浓度、GO质量分数、初始pH值和吸附时间、吸附-解吸次数等对GO/SA复合膜吸附Pb（Ⅱ）效果的影响;对吸附过程进行了吸附动力学和吸附热力学分析,利用FTIR-ATR、XPS等对GO/SA复合膜吸附Pb（Ⅱ）的机制进行了解析。结果表明,GO/SA复合膜对Pb（Ⅱ）的吸附量与Pb（Ⅱ）初始浓度正相关,在pH=5时吸附效果最优,GO质量分数为0.3wt%时为最优配比;吸附过程符合伪二级动力学模型;热力学等温吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,温度为318 K时,Langmuir模型拟合得到的GO/SA复合膜吸附量达到320.51 mg·g-1。GO/SA复合膜对Pb（Ⅱ）的吸附机制主要为物理吸附。      

激光熔覆(WC+W2C)p/Ni基合金复合涂层的微观结构特征

运用XRD、SEM及显微硬度试验等手段研究了激光熔覆Co包铸造（WC W2C）p增强Ni基合金复合涂层的微观组织特征，分析了Co包铸态（WC W2C）p 在激光熔覆过程中的冶金行为，研究结果表明：在激光熔覆过程中，（WC W2C)p的Co包覆层完全熔化，（WC W2C）p本身也发生部分熔解，其稳定性随W2C/WC比增大而降低；当熔池凝固时，（WC W2C）p在涂层中的分布主要受激光熔池中存在的强烈对流和颗粒/凝固前沿相互作用所控制；依赖于局部成分，涂层中形成变成分的η1-M6C（M=Co、W、Ni)型碳化物，优先分布（WC W2C）p表面；涂层基体的典型组织由分布在γ-Ni M23C6为主加硼化物Ni4B3、Ni3B和碳化物M7C3的伪多元共晶中的η1-W6C组成。     

激光熔覆Ni基WC复合熔覆层组织与性能的研究

通过激光熔覆的方法在Cu-Cr-Zr三元铜合金表面制备Ni60添加不同含量WC颗粒的合金熔覆层。熔覆层的微观组织结构、化学成分、物相组成分别由SEM、EDS、XRD进行表征;显微硬度、耐磨性和耐蚀性也分别由硬度试验机、干滑动摩擦磨损试验机以及电化学工作站进行测试。结果显示,在合适的工艺参数下,可以得到冶金结合良好,没有缺陷,组织均匀且致密的激光熔覆层。含WC的熔覆层组织中,主要含有Cr7C3、Cr23C6、CrB、NiSi3、γ(Ni,Fe)、W2C、Cr2W4C、WC等相。熔覆层平均硬度可达基体的7倍以上,并且随WC含量增加逐渐增加。熔覆层耐磨性随WC含量增加也逐渐提高,摩擦系数和磨损量均下降明显。熔覆层的耐蚀性随WC含量的增加先提高,后降低,其中WC含量为15%时熔覆层的耐蚀性最好。     

碳弧熔覆工艺对熔覆层组织及性能的影响

为获得高硬度、高耐磨性的表面合金层,将镍基自熔合金粉末预先涂覆在Q235钢表面,利用碳弧热源进行熔覆制备熔覆层。通过金相显微镜、硬度计及磨粒磨损试验机对熔覆层表面的组织及性能进行测试,研究焊接电流和涂覆层厚度对熔覆层组织和性能的影响。结果表明:焊接电流相同,增加涂覆层厚度,熔覆层的表面硬度和耐磨性呈现先增加后降低的趋势;涂覆层较薄时,熔覆层硬度、耐磨性随电流增大而下降,涂覆层较厚时,熔覆层硬度、耐磨性随电流增大而呈上升趋势;当涂覆层厚为4 mm,焊接电流为200 A时,组织为镍基固溶体加共晶物,共晶组织为镍基固溶体与多种碳化物、硼化物共晶,硬度最高,为54.3 HRC,耐磨性最好。     

还原氧化石墨烯/聚丙烯熔喷布复合薄膜的制备与性能

石墨烯材料因其优异的导电、抗菌、防紫外、阻燃、疏水等性能吸引人们的广泛关注。为了让石墨烯稳固而均匀地负载于聚丙烯(PP)纺织品上,实验跟踪研究了从PP熔喷布到还原氧化石墨烯(rGO)负载改性PP功能薄膜整个过程。利用多巴胺的自聚成膜性对PP熔喷布进行预处理改性,使其在纤维表面引入氨基、酚羟基等官能团。随后,再在其表面负载氧化石墨烯(GO),并通过水合肼还原得到rGO/PP改性薄膜。实验通过扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、电阻率测试仪、接触角测试仪对改性过程中薄膜的表面形貌、表面组成、导电性能、亲水性能等进行测试和表征。结果表明：多巴胺改性后可在PP纤维表面形成均匀的聚多巴胺薄膜,后期GO的稳固负载提供活性位点。经GO负载改性,薄膜的初始水接触角由138.8°降为37.6°,实现从表面高疏水性到高亲水性的转变。经两次水合肼还原,薄膜表面负载的GO绝大部分转变为rGO,薄膜对应的电阻率直接降为1.10×10²Ω·m,展现出优异的导电性。同时,对大豆油的饱和吸附率由原来的12.8g/g增加至23.4g/g。     

熔覆温度对真空熔覆WC增强镍基合金层组织及性能的影响

为了在保证良好力学性能的前提下提高45钢的表面质量,采用真空熔覆技术以不同熔覆温度在45钢表面制备WC增强镍基合金熔覆层。利用扫描电镜分析熔覆层组织形貌以及过渡层结合情况;通过硬度测试和磨损试验分析熔覆温度对熔覆层性能的影响。结果表明:随着熔覆温度的升高,熔覆试样过渡层逐渐增厚但整体变化不大,都大于30μm,满足冶金需求;熔覆温度过高时,WC分解严重,熔覆层耐磨性大大降低;熔覆温度为1 225℃时,得到的WC增强镍基合金效果良好,熔覆层洛氏硬度接近40 HRC,对母材强化作用明显,可显著提高其耐磨性。     

Microstructure and property of Ni60A/WC composite coating fabricated by fiber laser cladding

Laser clad Ni60A/WC composite coating was fabricated on the surface of Q235 steel by using 6 kW fiber laser. The morphology, composition, and microhardness of composite coating were studied by using scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), X‐ray diffraction (XRD), and micro‐hardness tester. The results show that in the process of fiber laser cladding Ni60A/WC composite coating, residual WC particles partially dissolve and react with other elements to form eutectics, which exists in the shape of lumpy, strip and spherical. The main structures of laser cladding are γ‐Ni, WC, W₂C, M₇C₃, M₂₃C₆ etc. From the hardness analysis, the average hardness of the composite coating is four times of the substrate.     

激光熔覆制备原位自生TiC增强Ni3（Si,Ti）复合涂层研究

运用激光熔覆技术修复受损的烟汽轮机叶片,在GH864镍基合金表面制备原位自生TiC颗粒增强Ni3(Si,Ti)金属间化合物复合涂层.利用扫描电镜、能谱分析仪、X射线衍射仪及显微硬度计研究了(Ti+C)的加入量对熔覆层组织及硬度的影响.研究表明:在优化的工艺参数下可获得宏观质量完好,无裂纹、气孔等缺陷,且与基体呈冶金结合的激光熔覆层,熔覆层由Ni(Si)、Ni3(Si,Ti)和TiC组成;当合金粉末中(Ti+C)的加入量为20%时熔覆层的硬度最高可达780Hv,是基体材料的2.4倍.     

n-SiO2/Ni电刷镀复合镀层的组织结构和沉积机理

用SEM和TEM分析了n-SiO2／Ni复合刷镀层的表面形貌和微观组织结构，测定了n-SiO2在快镍刷镀液中的表面Zeta电位和粒度分布，研究了这些因素对复合沉积过程和对镀层组织的影响．结果表明：刷镀液中n-SiO2粒径的分布较广，镀层中n-SiO2粒径在数十纳米范围内；刷镀液中纳米颗粒的粒度越小，刷镀层组织越细小、均匀，结合越致密，而且刷笔运动及溶液对流等因素对进入刷镀层的纳米颗粒粒径有一定选择效应n-SiO2／Ni体系复合共沉积的机理属于力学机理。     

Corrosion protection and formation mechanism of anodic coating on SiCp/Al metal matrix composite

The corrosion protection from sulfuric acid anodized coatings on 2024 aluminum and SiC particle reinforced 2024 aluminum metal matrix composite (SiC_p/2024Al MMC) in 3.5 wt.% NaCl aqueous solution was investigated using electrochemical methods. The results show that the anodized coating on 2024Al provides good corrosion protection to 3.5 wt.% NaCl, and the anodized coating on the SiC_p/2024Al MMC provides some corrosion protection, but it is not as effective as for 2024Al because non-uniformity in thickness and cavities present are associated with the SiC particulates. Cavities above SiC particles are the reason that the anodized coating on the MMC cannot be completely sealed by hot water as with anodic Al alloy. SiC particle anodizes at a significantly reduced rate compared with the adjacent Al matrix. This gives rise to alumina film encroachment beneath the particle and occlusion of the partly anodized particle in the coating. It was found that the barrier layer of anodized Al MMC is not continuous, and it is composed primarily of the barrier layer of anodized Al matrix and a barrier-type SiO₂ film on occluded SiC particles in the coating. A new formation mechanism of coating growth during anodizing of a SiC_p/2024Al MMC was proposed.     

Ni-Co/WC-Graphite复合熔覆层的组织与三点弯曲行为

采用真空熔覆技术制备了Ni-Co/WC-Graphite(G)复合熔覆层,采用SEM、XRD等分析了微观组织及相组成,利用三点弯曲研究了复合熔覆层的弯曲行为,并分析了断口形貌特征、微区元素分析与断裂机制。结果表明:整个Ni-Co/WC-G熔覆层包括复合层区、过渡层区、扩散冶金熔合带以及热影响扩散区,复合层区呈现三维织构组织特征,主要组成相有Cr_7C_3、Cr_(23)C_6、Ni_3Si、CrB、WC、C和γ-Ni-Co固溶体,扩散影响区主要组织为珠光体,扩散冶金熔合带及过渡层主要组成相为镍钴基合金固溶体及金属间化合物;具有复合熔覆层试样的三点弯曲载荷-位移曲线初始呈线性变化,而后曲线斜率逐渐减小,在达到载荷峰值时Ni-Co/WC-G复合熔覆层在承受压应力时溃裂,而在承受拉应力时断裂,由于过渡层、扩散冶金带以及热影响扩散区的存在,使载荷在熔覆层失效后仍在一定范围内缓慢增加,熔覆层区断口形貌呈沿晶或穿晶特征,基体侧的热影响扩散区呈扇形解理断裂特征,远离界面的基体区域为具有大量韧窝的韧性断裂。     

ZnO/E-51复合涂料上超疏水表面的制备

采用ZnO和环氧树脂机械搅拌制备ZnO/E-51复合涂料,通过真空袋压、室温固化成型,再通过化学刻蚀与表面修饰,在ZnO/E-51复合涂料上制备出超疏水表面。采用扫描电镜和动/静态接触角分析仪,表征表面的形貌和疏水性。结果表明化学刻蚀在复合涂料表面构建了具有微-纳米尺度二元粗糙结构;采用1%(质量分数)的硬脂酸修饰,可改变复合涂料表面微-纳米尺度二元粗糙结构,影响表面的疏水性能,当修饰时间为30min时,其表面与水的平均接触角最高达152.21°。     

激光熔覆涂层中TiC_p界面结构与涂层冲击磨损性能

研究了外加ＴｉＣｐ／Ｎｉ 合金激光熔覆涂层中ＴｉＣｐ 的界面结构以及涂层的冲击磨损性能,并与原位ＴｉＣｐ／Ｎｉ 涂层进行了对比．结果表明,外加ＴｉＣｐ 界面存在外延生长、界面反应物及析出物．原位及外加ＴｉＣｐ 涂层在低冲击载荷下均可提高冲击磨损性能,前者提高幅度较大;在高冲击载荷下外加ＴｉＣｐ 涂层降低磨损性能,而原位ＴｉＣｐ 涂层仍显著提高磨损性能．ＴｉＣｐ 界面结构特征是影响磨损性能的主要原因．