耐火骨料粒度与粒形对铸件表面粗糙度的影响

研究了金属型涂层骨料表面能、粒度和粒形对铝合金熔体润湿性和铸件表面粗糙度的影响.结果表明,涂层耐火骨料表面能是影响熔体润湿性的主要因素,其次是粒度和粒形.耐火骨料表面能越小,铝合金熔体在涂层表面的接触角越大,相应铝合金铸件表面粗糙度值越小;耐火骨料粒度小于44 μm时,随粒度增大,熔体的接触角随之增大;耐火骨料粒度大于44μm时,随着耐火骨料粒度增大,铝合金熔体的接触角减小.球形和针状耐火骨料使铝合金熔体在涂层表面的接触角增大,有利于铝合金铸件表面粗糙度的降低.     

金属型表面喷涂法和热化学反应法涂层性能

以Al2O3、SiO2、低熔点玻璃粉为原料,分别采用喷涂法和热化学反应法在金属型表面形成涂层,对比分析涂层与金属型基体的结合强度、铝合金熔体在涂层面的润湿性以及涂层对铝合金铸件表面粗糙度的影响。结果表明,热化学反应法涂层形成3Al2O3·2SiO2、Al2SiO5新相,涂层与金属型基体结合强度达8.95 MPa,而喷涂法涂层与金属型基体结合强度仅为0.97 MPa;铝合金熔体在热化学反应法涂层和喷涂法涂层表面接触角分别为143.7°和127.5°,对应铸件表面粗糙度值分别为1.817μm和2.654μm;连续浇注铝合金后热化学反应法涂层无脱落现象,浇注所得铝合金铸件表面光洁平整,粗糙度(Ra)值为1.0~2.0μm。     

熔融硅酸盐环境沉积物(CMAS)在不同表面粗糙度的热障涂层表面润湿行为EI北大核心CSCD

随航空发动机涡轮端进口温度提高,硅酸盐环境沉积物(CMAS)成为高温部件热障涂层(TBCs)失效的重要威胁。研究热障涂层与CMAS的作用关系,可为提高热障涂层的服役寿命提供基础。目前表面粗糙度(Ra)对高温熔体润湿性能的影响并未形成明确统一的定论,针对TBCs/CMAS体系润湿性的研究较少。采用座滴法研究1300℃条件下氧化钇部分稳定氧化锆(YSZ)涂层Ra对熔融CMAS润湿行为和渗透行为的影响。结果表明,在研究的涂层表面粗糙度的范围内,随着Ra的减小,熔融CMAS的润湿半径减小,接触角增大,渗透深度减小。由此推断粗糙表面有利于涂层抗润湿性能的增强。粗糙涂层表面为熔融CMAS铺展提供驱动力,促进三相线的移动;同时,粗糙涂层表面具有更大的实际接触面积以及更多的渗透方向,为CMAS渗透提供了有利条件。研究结果可为进一步开发表面不浸润的抗CMAS腐蚀热障涂层提供理论和实践依据。     

不同类型液体润湿酸刻蚀的6061表面的实验研究

固液界面润湿性与金属表面微观结构、界面能以及表面张力等因素有关。通过酸刻蚀6061铝合金表面制备出具有微米级凹坑结构的粗糙表面。研究表明:随酸浓度的增加,6061铝合金表面形成凹坑的宽度增加。当酸浓度增加至20%时,铝合金表面形成较宽的凸台结构。液态水与熔融态的Sn9Zn-0.75SiC(wt%)钎料在6061铝合金粗糙表面的润湿变化规律并不相同。随着铝合金表面粗糙度的增加,水在粗糙表面上的润湿性呈现先增大后减小的趋势,而复合钎料在粗糙表面上的润湿铺展面积呈现先减小后增大的趋势。     

钛合金磨料流光整加工表面完整性研究

目的 研究磨料流光整加工钛合金格栅表面完整性。方法 用电火花加工制备钛合金试样,通过磨料粒径、加工压力、加工次数的单因素试验,来研究其对试样表面粗糙度和表面形貌的影响规律,选用三种初始粗糙度不同的钛合金试样来进行磨料流光整加工效果试验,对比分析磨料流光整加工对试样表面残余应力的影响,进行加工次数的单因素试验研究磨料流加工过程中其对工件表面显微硬度的影响。结果 对于钛合金试样来说,磨料粒径和加工压力越大,表面抛光效果越明显,表面粗糙度就越低。当磨料粒径从38 μm增加到420 μm时,相对应的表面粗糙度值Ra从5.815 μm降低到0.824 μm;当加工压力从8 MPa增加到24 MPa时,相对应的表面粗糙度值Ra从4.314 μm降低到1.398 μm。而随着加工次数的增加,表面粗糙度值Ra从整体上呈现下降趋势,最后趋于稳定,当加工次数从10增加到80时,相对应的表面粗糙度值Ra从5.925 μm降低到0.307 μm,并且最后稳定在0.300 μm附近。钛合金试样经磨料流光整加工之后,表面残余应力由原来的拉应力变成了压应力。随着加工次数的增加,钛合金试样表面显微硬度整体上呈现先减小后增大的趋势,当加工次数从10增加到50时,显微硬度值从532.83HV降到357.73HV,当加工次数从50增加到90时,显微硬度值从357.73HV上升到393.48HV,试样表面显微硬度的均匀性也显著增加。结论 增大磨料粒径和加工压力或者增加加工次数,都能降低工件表面粗糙度,钛合金工件经过磨料流光整加工之后,表面完整性有较大改善。     

硅溶胶浸渗对SLS覆膜砂表面质量的影响

通过对选区激光烧结(SLS)覆膜砂型浸渗硅溶胶后处理强化,研究浸渗硅溶胶对精密铸造用SLS砂型表面粗糙度的影响。结果表明,随着硅溶胶浸渗温度的升高及时间的延长,SLS覆膜砂铸型表面粗糙度均呈先减小后增大的趋势,当硅溶胶浸渗温度为30℃、浸渗时间为15h时,覆膜砂铸型表面粗糙度最小,Ra为11.48μm;随着覆膜砂后固化温度及时间的提高,SLS覆膜砂铸型表面粗糙度均呈先减小后增大的趋势,当覆膜砂后固化温度为30℃、固化时间为15h时,覆膜砂铸型表面粗糙度(Ra)最小为13.96μm。     

化学镀Ni-P对高压输电线表面润湿性的影响

为了增加高压输电线表面的润湿性,降低电晕放电引起的可听噪声,对喷砂处理后的高压输电线表面先进行碱性预镀,再进行酸性化学镀Ni-P处理,得到表面粗糙、厚度为0.1 mm的化学镀Ni-P涂层。结果表明,化学镀层的硬度为1 100 HV,表面润湿角为23.5°。高硬度、高粗糙度的化学镀Ni-P涂层提高了高压输电线表面对液体的表面张力,使高压输电线表面的润湿性增大,不容易产生水珠,降低了电晕放电引起的可听噪音。     

HIPSN陶瓷高效精密磨削工艺优化试验研究

目的针对HIPSN(热等静压氮化硅)陶瓷精密加工效率低、成本高、难度大的问题,对HIPSN陶瓷高效精密磨削加工工艺进行优化。方法利用高精度成形磨床对HIPSN陶瓷进行试验,分析砂轮线速度、磨削深度、工件进给速度等工艺参数对磨削后表面质量的影响规律。结果磨削深度由0.005 mm增加到0.050 mm,表面粗糙度值由0.2773μm减小到0.2198μm,并趋于稳定;工件进给速度由1000 mm/min增加到15 000 mm/min,表面粗糙度值由0.2454μm减小到0.2256μm,之后增大到0.2560μm,并趋于稳定;砂轮线速度由20 m/s增加到50 m/s,表面粗糙度值由0.2593μm减小到0.2296μm。随着工件进给速度的增大,表面波纹度平均间距Sw由0 mm直线增加到5.90 mm;随着砂轮线速度的提高,平均间距Sw由2.33 mm直线减小到0.68 mm。优化工艺参数组合:砂轮线速度50 m/s,磨削深度0.030 mm,工件进给速度3000 mm/min。结论表面粗糙度值与磨削深度和砂轮线速度呈负相关,随着工件进给速度的增大,表面粗糙度值先减小后增大,之后趋于稳定。减小工件进给速度、提高砂轮线速度有助于改善表面波纹度。     

工艺参数对电火花沉积非晶层表面质量的影响

以Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_(30)非晶态合金棒为电极,利用电火花沉积技术在ZL101铝合金表面制备了Zr基合金涂层。研究了充电电容、工作电压和频率对沉积层厚度和表面粗糙度的影响,并优化了工艺参数。结果表明,随着电容、电压和频率增大,沉积层厚度增大。随着电容、电压的增大,沉积层的粗糙度增加;随沉积频率提高,沉积层粗糙度减小。通过优化的工艺参数制备的沉积层的表面较致密、均匀,厚度约为38μm,表面粗糙度Ra为3μm。     

修整参数对陶瓷cBN砂轮磨削效果的影响

本研究采用陶瓷cBN砂轮加工冷激合金铸铁凸轮,采用金刚石滚轮对砂轮进行在线修整。通过改变修整量、滚轮与砂轮的相对移动速度、修整速比,得出修整参数对砂轮磨削效果的影响规律。研究结果表明,当修整量从5μm×4降低到5μm×3时,工件表面粗糙度从0.25μm增大0.27μm,但仍可满足加工表面粗糙度要求,而砂轮修整量减少1/4,砂轮使用寿命延长;滚轮与砂轮的相对移动速度从0.1 mm/r增大到0.15 mm/r时,工件表面粗糙度值Ra从0.354μm上升到0.452μm,砂轮耐用度从750个工件降低到480个;修整速比增大,工件磨削表面粗糙度增大,当修整速比从0.61增大到1.35时,工件表面粗糙度值Ra从0.2μm增大到0.63μm。     

聚四氟乙烯/Al3O2-TiO2复合涂层的制备及其疏水性能研究

目的 在铝合金表面制备耐磨、耐蚀、高结合强度的疏水涂层。方法 采用大气等离子喷涂(APS)在铝合金基体上制备AT(Al3O2-Ti O2)涂层,在AT涂层上采用溶胶-凝胶法制备聚四氟乙烯(PTFE)面层,借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪、3D形貌仪、接触角测试仪等仪器对涂层的显微结构、成分、粗糙度、接触角进行表征。结果 喷距为120 mm、电流为680 A、送粉量为18 g/min的条件下,实心AT涂层和空心AT涂层表面粗糙度为6.99μm、6.13μm,孔隙率为5.88%、15.18%,硬度为945.82HV0.3、768.1HV0.3,与基体的结合强度为32 MPa、28 MPa,实心AT涂层与PTFE涂层的结合强度为19 MPa。实心PTFE/AT复合涂层与水的静态接触角最大可达130.9°,PTFE涂层表面含有氟化物和硅化物。结论 实心粉末AT涂层表面粗糙度较大,综合性能优于空心粉末AT涂层,因此,将实心AT涂层作为复合涂层的底层。实心PTFE/AT复合涂层具有与荷叶表面相仿的微纳米二元粗糙结构,具有良好的疏水性能,疏水性能与表面含氟物质的疏水基团以及低表面能的二元粗糙结构相关。     

电化学刻蚀法制备铝合金超疏水表面及其润湿性转变

目的通过简易环保的方法在铝合金基体上制备超疏水表面。方法采用电化学刻蚀和空气中保存法在铝合金基体上制备超疏水表面,用扫描电子显微镜、粗糙度测量仪和光学接触角测量仪对所得样品的微观形貌、表面粗糙度和润湿性进行分析。结果水滴在铝合金表面的接触角随着保存时间的增加而增大,电化学刻蚀所得超亲水表面逐渐表现出超疏水特性。12 d后表面趋于稳定,水滴在铝合金表面的接触角和滚动角分别为(152.3±4.5)°和(6.4±2.2)°。随着电化学刻蚀时间的增加,铝合金表面的润湿性减小。热处理可以使超疏水表面转为超亲水表面,在空气中保存后表面又恢复疏水性。结论试验所用中性环保的NaCl溶液作为电解液,极大地降低了试验对人体和环境的危害。并未使用有害的二次化学涂层作为表面能修饰材料,提高了试验的安全性和超疏水表面的稳定性。通过此简单环保的电化学刻蚀和空气中保存的方法成功地在铝合金基体上制备出了超疏水表面,所得表面展现出良好的疏水特性。     

金刚石涂层立铣刀与PCD立铣刀切削铝合金性能研究

目的：研究金刚石涂层立铣刀和 PCD 立铣刀切削铝合金时,铝合金表面粗糙度以及刀具的使用寿命。方法通过实验比较1μm、5μm金刚石涂层四刃立铣刀和PCD立铣刀在高速干式切削条件下切削铝合金的性能,并通过走刀距离比较不同状态刀具的使用寿命以及在走刀过程中的粘刀情况,用表面粗糙度测量仪测量加工的铝合金表面粗糙度。结果1μm、5μm金刚石涂层立铣刀加工铝合金失效距离分别为25 m、75 m, PCD立铣刀加工铝合金96 m后失效;1μm、5μm金刚石涂层立铣刀切削铝合金表面粗糙度平均值分别为1.07μm、1.10μm,PCD立铣刀切削铝合金表面粗糙度平均值为0.80μm。结论5μm金刚石涂层立铣刀是1μm金刚石涂层立铣刀寿命的5倍,PCD立铣刀使用寿命最长;1μm、5μm金刚石涂层立铣刀切削铝合金表面较PCD立铣刀粗糙,在相同切削环境下切削铝合金时, PCD立铣刀使用寿命较金刚石涂层立铣刀提高,且在抑制粘刀方面效果十分明显。     

Sb对锌液与X80钢表面润湿性影响的研究

目的通过添加不同量的Sb元素降低锌液表面张力,提升X80管线钢热浸镀锌可镀性及镀层质量。方法采用改良座滴法在450℃下进行润湿实验,利用轴对称液滴分析软件(ADSA),计算不同Zn-Sb合金熔体在X80钢基板上的接触角,得到450℃时Zn-Sb合金熔体表面张力。通过能谱仪和扫描电子显微镜对镀层表面及截面的微观形貌和组织结构进行分析。结果当Sb添加量为1.0%时,450℃下Zn-Sb合金表面张力约为0.63 N/m,随Sb含量的增加,表面张力逐渐减小,当Sb含量增加到4.0%时,表面张力达到0.46 N/m,远低于纯锌液的0.79N/m。同时,Zn-Sb合金熔体与X80钢的接触角也从最初的57°逐渐减小到43°。锌合金熔体与X80钢界面处形成铁锌化合物组成的连续反应层,且在反应三相线外存在前驱膜,前驱膜的形成使随后的合金液在其上铺展,促进了润湿。结论Sb的添加能有效降低锌液表面张力,减小Zn-Sb合金熔体与X80钢间的接触角。Sb的表面张力较小,倾向于在锌合金表面富集,其作为表面活性元素降低锌液表面张力,从而提高润湿性。     

液体中脉冲放电制备(Ti,Al)C陶瓷涂层的研究

用粉末模压成型工艺和无压烧结方法制备了Ti-Al混合烧结工具电极,采用所制备的电极在煤油中对45钢表面进行脉冲放电沉积(Ti,Al)C陶瓷涂层。探讨了粉体配比对工具电极致密度和相组成以及对液相放电所制备的涂层组织与表面形貌的影响。结果表明,随着Al含量的提高,工具电极密度和相对密度先下降后升高,当Al含量为60%时,电极密度达到最小;XRD结果显示制备出涂层的物相主要为(Ti,Al)C,而制备出的涂层表面形貌明显不同,随着电极中Al元素的升高,熔滴状的熔池尺寸越来越大,宏观上越来越粗糙,截面涂层厚度约为20μm。     

氧化锆粉末的表面改性研究

采用表面改性剂C对ZrO2粉末表面进行改性处理,制备出了有机/无机包覆的陶瓷粉末。研究了表面改性对粉末粒度和粒度分布的影响,利用SEM观察了表面改性前后粉末的团聚和微观形貌,测试了不同改性剂含量粉末的沉降时间和润湿接触角。研究结果表明:(1)超声波分散时间越长,粉末的中位径粒度越小;(2)改性粉末在二甲苯溶液中的粒度减小,团聚度降低;(3)粉末在二甲苯溶液中的沉降时间快慢为:to<>θ0.5%C>θ3%C≈θ5%C,改性粉末在非极性溶液中的分散性、稳定性和润湿性得到明显提高。     

The formation of randomly textured magnesium alloy sheet through rapid solidification

The rapid solidification of three magnesium-based alloys has been carried out on copper substrates with four tailored surface morphologies. Increasing surface roughness improved the wetting characteristics of the substrates, as did coating with carbon. Of the alloys tested, AZ31 showed inferior wetting behaviour due to the formation of alumina oxides at the interface between the melt and the copper substrate. This behaviour was obviated by the addition of calcium to the melt. The pure magnesium castings all produced a strongly columnar region and showed a weak crystallographic texture. The alloy castings produced weakly columnar regions with an essentially random texture. The alloys cast onto the carbon-coated substrates produced a fully equiaxed microstructure due to the inhibition of heterogeneous nucleation on the substrate surface. It is demonstrated that a randomly textured microstructure with equiaxed grains can be produced through rapid solidification and the implications of this microstructure for the ductility of magnesium sheet is discussed.     

Roughness-dependent wetting and surface tension of molten lead on alumina

Surface roughness is an important factor that affects the wetting of molten metal on ceramics. The effect of surface roughness of the alumina substrate on the contact angle, contact diameter, drop height and surface tension of molten lead was investigated in the temperature range of 923–1123 K. The microstructure of the lead/substrate interface was observed by SEM. The surface free energy of alumina substrates was calculated by the geometrical average method. When the surface roughness of the substrate increased from 0.092 to 2.23 μm, the surface free energy increased gradually, ranging from 13.356 to 39.998 mJ/m². The contact diameter of lead droplets decreased from 9.111 to 7.19 mm. The lead drop height increased from 3.41 to 3.85 mm. The contact angle increased from 113.05° to 137.15°. Moreover, the surface depression of the alumina substrate was filled with lead, and no obvious change was observed. The results demonstrated that the wetting of lead drop on alumina substrates was consistent with the Wenzel state.     

铝合金熔体在SiC陶瓷颗粒间的流动浸渗行为

报道了挤压铸造条件下铝合金熔体在自然堆积的SiC颗粒预成形块中的单向浸渗行为。观察结果表明,挤压浸渗过程中铝合金熔体流动前沿与SiC颗粒表面间呈动态不浸润;熔体对颗粒间间隙的浸渗受润毛细现象控制,是一个随浸渗压力增加而逐渐对不同尺寸间隙实现浸渗的选择性浸渗过程,并据此解释了观察到的复合材料组织的形成条件。     

Bi对锌液与X80钢表面润湿性的影响

通过改良静滴法研究Zn-xBi(x=0.5,1.0,1.5,2.0)合金熔体在450℃下与不同基板的润湿行为,对润湿反应之后的表面张力进行计算,并使用扫描电镜能谱仪(SEM-EDS)分析润湿试验后的试样表面及截面的微观形貌和组织结构。结果表明,在450℃下,Zn-Bi合金表面张力随Bi含量增加呈现先减小再增大的规律。Zn-1.0Bi合金熔体与X80钢的接触角最小,表明添加1.0%Bi(质量分数)后的锌液润湿性最好。Zn-Bi合金熔体中Bi的含量对界面反应强度和界面结构产生影响,进而减小表面张力和接触角。润湿初期Bi元素的快速吸附降低锌液表面张力,使接触角减小。中期由界面反应强度控制,此时形成前驱膜且其促进锌合金熔体在钢基板的流动,从而改善润湿性。