纳米颗粒复合刷镀层性能研究及其强化机制探讨

制备了分别含有氧化铝、氧化硅、碳化硅、氧化钛和金刚石5种不同纳米颗粒的复合刷镀层，测试了各复合刷镀层的硬度、耐磨性、抗接触疲劳性能及高温性能，并探讨了纳米颗粒复合刷镀层的强化机制。结果表明：纳米颗粒复合刷镀层的硬度是不含纳米颗粒的快速镍刷镀层的1．5～1．7倍、耐磨性是1．6～2．5倍，抗接触疲劳寿命提高到10^6周次、可服役温度提高到400℃；纳米颗粒复合刷镀层的强化机制主要为细晶强化、弥散强化和位错强化。     

电接触强化对Ni/Cu复合镀层组织与性能的影响

利用电刷镀在铸铁表面制备了厚度在1 mm左右的Ni/Cu复合镀层,并对镀层进行了电接触强化试验。利用场发射电镜(FESEM)、维氏硬度计分析了电接触强化对镀层组织性能的影响。试验结果表明,电接触强化改善了镀层表面和内部质量,减少了镀层内部裂纹、孔洞等缺陷。同时,电接触强化使镀层和基体之间产生了部分镶嵌熔融。电接触强化改变了Ni层与Cu层的组织结构,使镀层组织更加致密紧实,Cu层和Ni层之间发生了塑性变形,产生了一定的镶嵌。强化后镀层表面及截面硬度都有所提升。镀层与基体之间形成的硬化层硬度远大于基体硬度,电接触强化提高了镀层与基体之间的结合力。     

纳米颗粒对镍刷镀层组织及性能的影响

应用纳米复合电刷镀技术制备了纳米氧化铝/镍复合镀层,采用透射电镜、XPS等现代分析技术和性能评价手段研究了纳米颗粒对镍刷镀层组织和性能的影响.结果表明:纳米颗粒在复合刷镀层中弥散分布、粒度均匀,与基质镍金属以化学键结合;纳米颗粒增加了基质金属的成核率,细化了镀层组织,显著提高了刷镀层的硬度和耐磨性.与镍金属刷镀层相比,复合刷镀层硬度和耐磨性分别提高0.5倍和1.5倍以上.复合刷镀层的组织特征合理地解释了纳米颗粒对其性能影响的机理.     

纳米Al2O3p/Ni复合刷镀层的组织与性能研究

制备了纳米A2O3p／Ni的复合刷镀层，测试了复合刷镀层的硬度、耐磨性、抗接触疲劳性能及高温性能，并分析了复合刷镀层的金相组织。结果表明：纳米颗粒复合刷镀层的硬度是不含纳米颗粒的快速镍刷镀层的1．7倍，耐磨性是其2．5倍，抗疲劳寿命提高到10^6周次，可服役温度提高到450C；纳米颗粒复合刷镀层的强化机制主要为细晶强化，弥散强化和位错强化。     

镍基合金的析出相及强化机制

用结构分析和性能测试方法,研究了2种镍基合金（617和625）的时效析出相及强化机制。结果表明：在760℃时效过程中,617和625合金均析出面心立方结构的M23C6碳化物和面心立方有序结构的γ′相,M23C6碳化物分布于晶界和晶内,γ′相分布于晶内。此外,625合金还析出体心四方结构的γ″相。2种合金的晶内析出相（M23C6和γ′）稳定性好,617合金的晶界析出相（M23C6）在760℃时效3000 h后聚集长大,仍为不连续分布,可阻碍晶界滑移;625合金的晶界相（γ″相）随760℃时效时间延长数量增多。M23C6作为时效态617合金的主要析出相,弥散分布于晶界和晶内,有利于析出强化,从而提高了617合金的强度和硬度。γ″相作为625合金中的强化相,γ″相与基体（γ）之间的点阵错配度大,共格应力导致的强化作用明显,导致时效态合金的高屈服强度和硬度。     

Ni-W合金电刷镀层的高温氧化与高温磨损特性

用电刷镀方式制备了Ni—W(D)合金镀层，测试了镀层在不同温度下的氧化与滑动磨损速率，用扫描电镜观察了试样磨损表面的形貌。结果表明：Ni—W(D)合金刷镀层在600℃以下具有较高的抗氧化能力，超过700℃时由于氧化膜中WO3的增加，镀层抗氧化能力下降；500℃以下时，由于镀层氧化膜的减摩作用，Ni—W(D)合金刷镀层的磨损机理主要是轻微磨粒磨损；600℃以上时，镀层的磨损机理主要为镀层剥落和粘着磨损，磨损速率较大。     

电沉积制备Ni/nano-WC复合镀层的工艺及机理研究

采用脉冲电沉积法制备了纳米WC强化镍基复合镀层。探究了不同表面活性剂（十二烷基硫酸钠）添加量以及WC粉的湿磨预处理对Ni/nano-WC复合镀层表面形貌、颗粒分布、微观结构以及显微硬度的影响。表面活性剂的添加和对WC湿磨处理有助于细化镀层晶粒,得到WC颗粒分布均匀的致密镀层。镀层中WC含量以及镀层的显微硬度随着表面活性剂的添加量的增加而增加,但过量会使效果变差,理想的SDS添加量为0.15g/l,湿磨10h。     

LD31铝合金电刷镀SnPb钎料合金软钎焊

采用在LD31表面电刷镍阻挡层、铜改性层,将LD31铝合金的连接转化为铜的连接,在镀铜层的表面电刷镀SnPb钎料直接进行钎焊,通过开发低应力镀镍液和调整电刷镀工艺参数解决镍过渡层的裂纹问题,研究分析了镀层的显微结构及表面状态,焊缝的结构及元素分布,考察了焊接加热过程对镀层的影响。研究表明,通过在镀铜层表面直接刷镀SnPb钎料合金可以实现软钎焊连接,接头的抗剪强度可达20MPa,镀镍层、镀铜层钎焊后无裂纹、剥离等缺陷产生。     

TiC颗粒增强镍基合金复合涂层的摩擦学性能(英文)

运用等离子喷涂技术制备了TiC颗粒增强镍基合金复合涂层,分析了TiC颗粒增强镍基合金复合涂层的微观结构,研究了其摩擦磨损行为与机理。结果表明:TiC颗粒增强镍基合金复合涂层主要由γ-Ni,CrB,Cr7C3和TiC构成;复合涂层与基底材料间形成了厚度为9.4μm的过渡层,达到了冶金结合。当TiC颗粒含量为30%(体积分数)时,复合涂层的摩擦系数和磨损率均最低,即其摩擦系数为0.33,较纯镍基合金涂层降低了30%;其磨损率为0.3×10-3mm3/m,是纯镍基合金涂层的1/3。当载荷在6～10N的范围内时,复合涂层呈轻微磨损,其磨损机理主要为粘着磨损;当载荷达到12N时,复合涂层产生严重磨损,其磨损机制转变为硬质相的脱落和转移层的层脱剥落。     

高熵合金强化机制的研究进展

高熵合金是一种多主元合金, 相比于传统单一主元合金具有不同的变形机制和强韧化机制。现有的研究结果表明,高熵合金的强韧化潜力明显优于传统合金,是一种极具应用前景的新型结构材料。本文综述了近年来高熵合金在强化机制领域的研究进展,对高熵合金的多种强化机制进行了讨论分析,并指出了影响高熵合金强化的因素,最后给出了高熵合金强韧化研究的方向。     

含锆铝合金的力学性能和强化机理

研究了高强铝合金的力学性能与Zr含量的关系，计算了合金的各种强化因素值。研究发现：合金的抗拉强度巩和屈服强度如σ0.2均随Zr含量的增加而增大，增幅分别达到11．8％和12．6％；合金延伸率δ在Zr添加量不高时随Zr含量的增加而增大，在Zr含量为0．06％时出现峰值，随后合金延伸率δ逐渐稳定在8％左右。结合合金显微特征，合金强化机理主要包括晶粒细化、颗粒弥散强化及形变强化，在Zr含量为0．16％的合金中相应的强化值分别为21.35和14MPa.     

磷化/硅酸盐溶胶封闭后处理复合膜的自愈机理(英文)

通过磷化/硅酸盐溶胶封闭后处理技术,在镀锌钢表面生成完整的复合膜。采用X射线光电子能谱研究复合膜的化学组成。将复合膜用刀片划伤至露出锌层,经中性盐雾(NSS)腐蚀若干时间后,采用SEM和EDS研究划痕表面腐蚀产物的显微组织和化学成分,并与未划伤的腐蚀试样进行对比。探讨复合膜的自愈机理。结果表明,在腐蚀过程中,复合膜溶解出的自愈性离子扩散迁移至划痕表面或缺陷处,与Zn2+重新结合生成不溶性化合物,覆盖划痕或缺陷表面。腐蚀产物中含有Si、P、O、Cl和Zn五种元素,为致密细小的针片状,能较好阻滞裸露锌层腐蚀的形成和扩展。复合膜具有良好的自愈性能。     

颗粒增强镁基复合材料的研究进展

综合评述了颗粒增强镁基复合材料的国内外研究进展情况,并对其增强机制、制备方法、力学性能等方面进行了分析和介绍。最后指出了制备颗粒增强镁基复合材料存在的问题,并提出了展望。     

Effect of laser irradiation on failure mechanism of TiCp reinforced titanium composite coating produced by laser cladding

Laser cladding is an effective technique to coat a metallic substrate with a layer of a different nature. It has been widely reported that the most important combined parameters controlling the quality of the coating are the specific energy (E) and the powder density (Ψ). In the present work, clad deposits of Ti6Al4V + 60 wt.% TiC were prepared on a Ti6Al4V substrate using an optimum combination of E_c = 24 J/mm² and ψ_c = 3 mg/mm². These experiments were performed using a laser power of 400 and 600 W, in order to study the effect of laser power on the properties of the clad. The microstructure, phase composition and nanohardness of the coatings were investigated by optical microscopy, scanning electron microscopy and X-ray diffraction. During laser processing, TiC can be partially converted to TiC_X (X = 0.5) due mainly to the TiC dissolution into the laser-generated melting pool and subsequent precipitation during cooling. It was observed that the lower laser power limit reduces primary TiC dissolution but it also promotes secondary carbide alignment at the interface. On the other hand, the damage mechanism induced by high laser power is dominated by primary TiC particle cracking by the high stress concentration at the particle–matrix interface followed by ductile failure of the matrix. It is also remarkable that irradiance affects the TiC/TiC_x ratio despite E_c and ψ_c are fixed and it determines hardness distribution inside the coating.     

Nano-diamond/Ni复合电刷镀层的组织形貌的研究

以45#钢为基体,制备了普通镍镀层和nano-diamond/Ni复合刷镀层,采用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和金相显微镜等设备对比研究了两种镀层的组织形貌。金相显微镜和扫描电镜分析结果表明,与普通镍镀层相比,nano-diamond/Ni复合刷镀层的表面更加平整、致密,组织更加细化;nano-dia-mond/Ni复合刷镀层表面呈典型的"菜花头"形状,弥散分布的纳米金刚石被镍包裹。能谱仪分析结果表明,nano-diamond/Ni复合刷镀层中纳米颗粒特征元素C的质量分数为7.37%。X射线衍射分析结果表明,随着纳米金刚石加入量的增加,镀层表面晶粒尺寸逐渐减小。     

1000 MPa级热轧双相钢的微观组织及强化机制

研究了分段冷却工艺(超快冷+空冷+层流冷却)条件下一种钒微合金化双相钢的微观组织及强化机制。结果表明：试验钢的显微组织由(80.5%～83.7%)超细晶多边形铁素体和(16.3%～19.5%)块状马氏体组成,且80%以上的铁素体晶粒尺寸在1.0～2.5 μm之间,粒子直径为4～9 nm的V(C, N)弥散的分布于铁素体基体中并与高密度位错交互作用而钉扎位错。在细晶强化、析出强化、位错强化及第二相马氏体强化的综合作用下,试验钢的抗拉强度达到1000 MPa以上,且具有优异的综合性能：Rm≥1000 MPa,RP0.2≥530 MPa,δ≥23.5%,RP0.2/Rm≤0.54,n≥0.23。     

WC-Al2O3纳米颗粒增强Ni-P复合刷镀层的电接触强化及其性能

利用电刷镀技术将Ni-P与WC-Al2O3纳米粉末共同沉积在40Cr钢基体表面形成纳米颗粒增强的复合镀层。用电接触强化技术对复合镀层进行再处理。利用光学显微镜、扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）、X射线衍射（XRD）和维氏硬度测量分析电接触强化技术对复合镀层的影响。通过镀层的微观金相图片显示,在经过了电接触强化后,复合刷镀层的孔隙和裂纹减少,镀层与基体之间的界面由机械结合转变为冶金结合。XRD结果显示镀层晶粒得到了细化;随着接触电流的加大,复合镀层的硬度也逐步加大。经过20 kA电流的强化,复合镀层的平均硬度由699 HV0.1增加到895 HV0.1,镀层硬度分布更加均匀。     

Manufacture and properties of composite coatings: An introduction

Composite layers are capable of varying surface properties of parts over wide ranges. The galvanic route and thermal spraying are predestined to create composite layers. Wear resistance can be realized by a metallic matrix and nonmetallic reinforcing component that serves as a disperse phase. The goal of this article is to report on experimental results gained from samples produced galvanically. Improved wear resistance and hardness of the composite layers are main topics. The thermal spray process requires more sophisticated processing techniques if the desired components cannot be supplied by individual injectors or mechanically premixed. In cases where pneumatic material feed (e.g., carbon short fibers) is not possible, the material supply must be achieved by agglomerated powders containing the second phase as a constituent. Suitable agglomerated powders allow a control of thermal decomposition of the sprayed materials by using additives as admixture to the agglomerate. Practical examples are outlined in the article.     

高硬度激光熔覆专用Fe基合金强韧化机理

为解决高硬度激光熔覆层容易产生裂纹的问题,采用自制激光熔覆专用铁基合金粉末,在未采用预热和后热等措施的情况下,获得了高硬度且无裂纹的熔覆层.揭示了激光熔覆专用铁基合金强韧化机理,即晶内主要为中碳混合马氏体和晶间有相当数量残余奥氏体的复相组织强化.中碳混合马氏体作为基体,为熔覆层提供了高的硬度和强度以及一定的韧性.塑韧性极好的少量残余奥氏体则分布于晶界附近,在不明显降低熔覆层硬度和强度的同时吸收和减小熔覆层应力,降低开裂敏感性.     

化学沉积Ni-W-P/Ni-P镀层热处理晶化及性能比较

用化学沉积法制备了Ni-9.3P、Ni-4.9W-6P及Ni-4.9W-6P/Ni-9.3P（质量分数,%）双合金镀层,分别对其进行300、400、600 ℃的退火处理。借助XRD定量分析,对比分析了双镀层热处理晶化程度、各相质量分数及晶粒尺寸。通过镀层硬度测试、0.5 mol/L的H₂SO₄溶液浸泡腐蚀试验以及表面形貌观察,研究比较了镀层的硬度及耐蚀性。结果表明,Ni-P镀层在300 ℃退火处理1 h时出现Ni₃P相,而Ni-W-P单镀层及Ni-W-P/Ni-P双镀层均没有Ni₃P相的析出;直到400 ℃时,才开始发生Ni₃P相晶化反应。3种镀层的峰值硬度均出现在400 ℃退火温度下,随退火温度从400 ℃升高到600 ℃时,镀层硬度下降,双镀层硬度介于两单镀层之间。3种镀层最差的耐蚀性均出现在Ni₃P刚刚开始析出的温度,而较好的耐蚀性则出现在600 ℃较高的退火温度下。