铝基体上 ZrO2/NiCrCoAlY梯度涂层的研究

针对低散热发动机主要部件铝活塞顶部制备热障涂层的需要，用等离子喷涂法在铝基体上制备出梯度涂层，对其性能与显微组织结构进行了研究。     

纳米ZrO2改性热塑性聚酰亚胺复合材料的摩擦磨损性能

采用热模压工艺制备了纳米ZrO2改性热塑性聚酰亚胺(PI)纳米复合材料,考察了复合材料的力学性能、在干摩擦和油润滑条件下的摩擦磨损性能,并利用扫描电子显微镜观察了冲击断面和磨损表面形貌.结果表明:纳米ZrO2在低含量下对PI复合材料的力学性能影响不大,随着其含量的增大,材料的弯曲性能下降,刚性增大.在干摩擦条件下,较低的纳米颗粒含量有助于转移膜的形成,从而降低材料的摩擦因数及磨损率.纳米ZrO2体积分数为1%时,材料的摩擦磨损性能较纯PI分别下降了50%和15%;在油润滑条件下,润滑油的流动性有助于纳米颗粒分布到整个摩擦界面,PI复合材料的摩擦因数及磨损率有明显降低,此时磨损机制以疲劳磨损为主.     

Al2O3—ZrO2陶瓷涂层的高温摩擦反应膜研究

选用三种ＺｒＯ２含是不同的Ａｌ２Ｏ３－ＺｒＯ２热喷涂涂层与铸铁匹配，在不同润滑油润滑条件下进行高温实验研究，结果表明陶瓷涂层表面亦有较强的化学活性，Ａｌ２Ｏ２－ＺｒＯ２陶瓷涂层与矿物油有较好配伍性，高温摩擦条件下生成减以应膜。     

搅拌摩擦加工原位合成Al-Ti颗粒增强铝基复合材料的微观结构

采用搅拌摩擦加工法进行了原位合成Al-Ti金属间化合物颗粒增强铝基复合材料的试验,研究了复合材料的微观组织和精细结构。结果表明,以纯Ti粉和纯铝板为原材料,采用搅拌摩擦加工的方法可以原位合成TiAl3金属间化合物颗粒增强铝基复合材料。在复合材料铝基体上,除了生成的TiAl3金属间化合物外,还存在一些纯Ti颗粒以及纯铝基体上的固溶体。经旋转摩擦挤压后,纯铝基体的晶粒得到细化,尺寸为200nm左右,生成的TiAl3晶粒尺寸约为200~300nm。     

ZrO2晶型对铜基粉末冶金摩擦材料摩擦学性能的影响

采用粉末冶金加压烧结技术制备含单斜和立方2种晶型ZrO_2的铜基摩擦材料,研究在干摩擦及不同制动速度条件下,ZrO_2晶型对铜基粉末冶金摩擦材料摩擦学性能的影响;用光学表面分析仪和扫描电子显微镜分别对试样磨损表面形貌及磨屑形貌进行观察,探究ZrO_2晶型对粉末冶金摩擦材料摩擦学性能的作用机制。结果表明:在相同条件下,含单斜相ZrO_2摩擦材料的摩擦因数及磨损量均高于含立方相ZrO_2的摩擦材料;随着制动速度的升高,2种材料的摩擦因数均降低,而含立方相ZrO_2材料摩擦因数降幅较小,同时两者的磨损量均呈现先上升后降低的趋势。随制动速度提升,含单斜相ZrO_2的摩擦材料主要磨损机制由黏着磨损与犁削磨损转变为剥层磨损;而含立方相ZrO_2的摩擦材料主要磨损机制由犁削磨损转变为犁削磨损与氧化磨损,最后转变为剥层磨损。     

6082铝合金搅拌摩擦焊接头根部缺陷的微观特征

采用光学显微镜和扫描电镜对不同焊接速度(200,300,600mm·min~(-1))下6082-T6铝合金搅拌摩擦焊(FSW)接头根部的缺陷进行分析,确定了根部缺陷的微观形貌特征。结果表明:当焊接速度为200mm·min~(-1)时,接头根部接合面实现了良好的固相连接,其根部缺陷主要为S线缺陷;当焊接速度为300mm·min~(-1)时,接头根部缺陷主要为以不连续微裂纹形式存在的弱结合缺陷;当焊接速度为600mm·min~(-1)时,接头根部缺陷主要为呈连续微裂纹形态的未焊透缺陷,在未焊透缺陷向焊核区方向存在呈现不连续微裂纹形式的弱结合缺陷。     

铝-镁异质合金搅拌摩擦焊接成形的研究进展

随着现代工业生产对环境保护、节能减排等要求的不断提高,采用铝、镁等合金的轻量化结构在航空航天、高速列车、汽车制造、新能源等各领域的应用越来越广泛。其中,铝-镁异质合金的连接,面临诸多挑战,也是最亟待解决的关键技术问题之一。与其他连接方法相比,搅拌摩擦焊(Friction stir welding, FSW)在连接铝-镁异质合金时优势明显,近年来也涌现出多种基于FSW的改型工艺。根据近年来铝-镁异质合金FSW领域的研究进展,全面评述了该领域的研究现状和下一步应重点关注的问题。旨在厘清铝-镁异质合金FSW及其改型工艺的物理机制、技术难点和解决思路,推动铝-镁异质结构在汽车等行业中的广泛应用。     

T2纯铜快速冷却搅拌摩擦焊缝微观组织和力学性能研究

由于焊后余热带来的退火软化效应,T2纯铜常规搅拌摩擦焊（Friction stir welding,FSW）焊缝通常会出现位错密度降低和晶粒长大的现象,其屈服强度普遍较低。为消除焊后退火效应并改善力学性能,采用液态CO₂同步快速冷却FSW工艺对2 mm的T2纯铜进行焊接。利用光学显微镜、电子背散射衍射、透射电子显微镜、显微硬度测试以及拉伸试验对焊缝的微观组织、力学性能和加工硬化行为进行研究。结果表明,纯铜FSW焊缝的晶粒细化机制主要为不连续动态再结晶、连续动态再结晶和孪晶诱导几何动态再结晶。快速冷却FSW纯铜焊缝呈现具有纳米孪晶和高位错密度的细晶结构,在加工硬化第Ⅲ阶段表现出较大的加工硬化率。在第Ⅳ阶段,纳米孪晶为位错增殖提供储存空间,使加工硬化率降低并改善塑性。和常规FSW相比,快速冷却FSW焊缝的屈服强度和断后伸长率分别提高了31.1%和25.7%。本文提出的液态CO₂同步快速冷却FSW工艺通过改善焊接热循环可在焊缝中制备异质细晶结构,有助于提高焊缝的屈服强度并使其表现出良好的强塑性匹配。     

2A14铝合金搅拌摩擦焊焊缝表面鼓包原因分析

针对2A14铝合金搅拌摩擦焊焊缝表面鼓包现象,借助元素EDAX能谱分析和机箱制造工艺过程追溯,通过材料分析、焊接前处理方法研究、焊接工艺方法及热处理方法研究对机箱热处理后搅拌摩擦焊焊缝表面鼓包的现象进行了原因排查,并通过试板焊接试验复现了焊缝鼓包现象,对2A14铝合金机箱的焊前处理工艺进行了改进和完善。     

铁-纳米ZrO2复合电镀层的组织与性能

采用氯化物低温镀铁工艺,选择纳米ZrO2作为第二相粒子,以不对称交流一直流电源电镀法制备了铁-纳米ZrO2复合镀层;研究了工艺参数对镀层组织结构和镀层硬度、耐磨性能的影响.结果表明:采用此方法可获得内应力小、致密的复合镀层,镀层为α-Fe体心立方结构;当镀液中ZrO2纳米粒子含量为30 g/L,pH值为1,搅拌转速为300 r/min,阴极电流密度为20 A/dm2,施镀温度为30～40℃时,ZrO2粒子在镀层中弥散分布,镀层的平均硬度值达到800 HV.镀铁层中复合适量的ZrO2纳米粒子,能有效地降低粘着磨损,提高镀层的耐磨性能.     

(LaNbO4+ZrO2)/MoSi2 复合陶瓷的显微组织及韧化机理

利用热压法制备了(LaNbO4 ZrO2)/MoSi2复合陶瓷材料,通过扫描电镜、图像分析仪、X射线衍射仪分析了其显微组织、物相和断裂特征,测算了其显微硬度、晶粒尺寸、孔隙率和断裂韧度.结果表明:该复合材料与单相MoSi2相比,其晶粒明显细化,致密性很好,硬度值略有增大;LaNbO4、ZrO2颗粒的协同复合作用引起断裂机制由穿晶断裂为主向沿晶断裂为主转变,使复合材料的韧性显著提高,这主要与晶粒细化、致密性提高、ZrO2纳米颗粒的相变增韧、裂纹偏转、微裂纹区增韧以及LaNbO4应力激发的畴结构切换增韧机制有关.     

搅拌摩擦加工次数对AZ91D镁合金组织的影响

研究了搅拌摩擦加工(FSP)次数对AZ91D镁合金组织的影响.结果表明:加工次数对搅拌摩擦区晶粒大小影响不大;但加工次数多可增加搅拌摩擦区组织的面积,并使组织均匀化;使热机械影响区组织向搅拌摩擦区组织发生转变;增大轴肩下压区细晶组织面积,进一步细化轴肩下压区的晶粒.     

ZrO_2增强镍基激光熔覆层的组织与性能

在45钢基体表面预涂覆添加不同ZrO2含量的Ni60粉,采用TLF3200TM激光加工机进行激光熔覆,制备了ZrO2增强的镍基熔覆层;研究了ZrO2含量对熔覆层显微组织和性能的影响.结果表明:加入ZrO2可以细化熔覆层的显微组织,当ZrO2的质量分数为1%时,熔覆层的综合性能最好,其表面洛氏硬度为77.1 HRA(显微硬度高达1 930 HV),磨损率为0.654 4 kg·m-2,耐蚀性也明显提高.     

不锈钢表面ZrO2涂层的制备及其性能

用电沉积法，经热处理在不锈钢表面制备了ZrO2陶瓷涂层。研究了不同前处理工艺对ZrO2陶瓷涂层的影响，FTIR、SEM等分析结果表明：ZrO2涂层致密均匀，锆元素和氧元素在微区分布均匀。采用差重法、浸泡试验和阳极极化曲线测试了涂层在1000℃的抗高温氧化性和在硫酸介质中的耐蚀性，结果表明ZrO2陶瓷涂层提高了不锈钢的高温抗氧化性和耐蚀性能。     

纳、微米Al2O3颗粒混杂增强铝基复合材料的磨损性能

利用搅拌摩擦加工(FSP)制备纳、微米氧化铝颗粒单一增强以及混杂增强的A356铝基复合材料,并在摩擦磨损试验机上考察其磨损性能。结果表明,在0.5~3.0 MPa载荷范围内,在相同载荷下,混杂复合材料的磨损量都低于两种单一增强的复合材料;在不同载荷下,随着载荷的增加,复合材料的磨损量都增加,但是混杂颗粒增强复合材料的增加最快,微米颗粒增强复合材料最慢;复合材料的磨损机制主要是磨粒磨损和剥层磨损;在复合材料磨损亚表层都发现机械混合层的存在,对复合材料的耐磨性有一定的影响。     

羟基磷灰石/氧化锆生物活性复合涂层的研究

以钛及合金为基体、HA涂层的复合材料作为植入物应用已很普遍。HA涂层与钛及合金基体的结合强度较低,易出现界面剥落现象;ZrO2具有较好的生物相容性,而且能提高涂层和界面的结合强度,制备HA/ZrO2生物复合涂层已成为国内外学者的研究热点之一。本文综述了HA/ZrO2生物复合涂层的研究进展。     

多孔氧化锆基体上涂覆羟基磷灰石涂层材料的制备和性能

用凝胶成型法制备了三维网状开孔结构的多孔氧化锆(ZrO2)支架材料,通过改变浸渍循环次数实现了对材料孔隙率的控制;然后在多孔ZrO2支架的表面涂覆了羟基磷灰石(HA)涂层,中间涂覆了氟磷灰石(FA)层,用XRD对其进行了表征,并进行了体外模拟试验。结果表明:加入FA中间层以后,防止了HA和ZrO2之间的化学反应,提高了涂层性能;涂覆了HA的多孔ZrO2材料的强度是多孔HA材料强度的7倍多;这种有涂层的多孔支架材料很适合细胞的生长,具有良好的生物相容性。     

耐热钢表面等离子喷涂热障涂层性能研究

利用等离子喷涂法在耐热钢1Cr18Ni9Ti基体表面喷涂NiCrAl＋（ZrO2＋Y2O3）陶瓷热障涂层，并进行高温隔热性能试验。试验结果表明，1Cr18Ni9Ti经等离子喷涂处理后表面形成陶瓷热障涂层且与基体结合紧密；经等离子喷涂处理后，表面陶瓷层的硬度显著增高，耐磨性能提高；经高温隔热性能试验，NiCrAl＋（ZrO2＋Y2O3）热障涂层隔热效果较为明显。用XRD，SEM检测了试样的金相组织、结构及形貌。     

搅拌速率对FSP制备ZrO_2/2024表层复合材料的影响

应用FSP(friction stir processing)制备ZrO2/2024表面复合材料,可以使得铝合金具有更好的耐磨性以及热障性能。在两种不同旋转速率参数条件下(搅拌头转速为1000 r/min和1600 r/min,横向移动速率为20 cm/min),制备的表面复合材料复合层厚度大约为200μm～700μm。对增强颗粒的分布、形貌和复合材料的显微硬度值进行的研究表明,ZrO2颗粒均匀地分布在铝合金基体内,与基体有良好的结合性;复合材料复合层的显微硬度值在1000 r/min以及1600 r/min条件下,较铝合金基体分别提高了83%和46%。