发动机用TC17合金喷丸+微弧氧化涂层组织和疲劳性分析北大核心CSCD

通过实验研究了TC17钛合金的喷丸处理效果,利用微弧氧化方法来达到纳米晶过渡层组织结构重构的过程。通过实验测试的方式研究不同工艺涂层微观组织,硬度以及疲劳性能。研究结果表明:形成许多火山型微孔,孔洞尺寸也存在明显差异。对合金实施喷丸处理能够获得厚度更大微弧氧化层,引起了晶粒的明显细化,得到更加致密的组织结构。经过喷丸处理后,硬度为463HV0.1,表现为硬度提高。对不同深度区域的组织硬度进行对比发现,从表面过渡到基体中的范围内硬度呈现不断减小的变化趋势。当试样表面经喷丸处理后疲劳寿命可以达到15361周次,相对处理前的试样疲劳寿命延长了15%左右。对试样表面实施喷丸处理将会导致表面组织中产生众多疲劳源并进一步迁移到基体内,疲劳源范围也持续缩小,涂层表面存在众多微孔。     

喷丸强化对2XXX铝合金疲劳寿命的影响

研究喷丸对2XXX铝合金拉-拉疲劳性能的影响。对未喷丸试样和喷丸强化试样的微观组织、显微硬度、残余应力和拉-拉疲劳性能进行对比分析。结果表明:喷丸处理后,试样的组织和微结构未发现明显变化,但其粗糙度、残余压应力和显微硬度有所提高,分别是未喷丸试样的6.25倍,3.85倍和1.12倍;拉-拉疲劳性能显著提高,其中值疲劳寿命是未喷丸的1.67倍。在99.9%存活率下,喷丸试样的安全寿命是未喷丸试样的1.45倍。且表面喷丸强化后疲劳裂纹源由多个变为一个。     

喷丸处理对6151-T6铝合金旋转弯曲疲劳性能的影响

对经过电解抛光、喷丸处理和喷丸处理再抛光的三种6151-T6铝合金试样的表面粗糙度及喷丸处理后试样表面硬化层的硬度进行测试。对三种表面状态不同的铝合金材料进行旋转弯曲疲劳实验。研究喷丸处理试样表面残余应力随疲劳实验的变化情况,以及喷丸处理对该铝合金疲劳性能的影响。结果表明:喷丸处理对材料疲劳性能的影响与加载的压应力水平有关。当加载的压应力与表面残余压应力之和不超过材料表面硬化层的循环屈服强度时,硬化层中的残余压应力在疲劳过程中不发生应力松弛,疲劳寿命得到大幅度提高;反之,将发生应力松弛现象,疲劳寿命的提高程度受残余压应力松弛程度的影响。此外,喷丸处理造成的材料表面粗糙度的增加,在全应力幅范围,使材料的疲劳寿命略有降低。     

车用AZ80合金表面磁控溅射MAO-ZrO2涂层组织和划痕测试分析北大核心CSCD

利用闭合场磁控溅射镀膜技术在AZ80合金基材表面进行沉积得到一层Zr涂层,并进行微弧氧化得到MAO-ZrO2涂层。对其进行组织和划痕实验测试研究得到:ZrO2涂层具有光滑的表面并具有银白色金属光泽,在ZrO2涂层表面上形成了很多细小的胞状晶粒。试样截面上形成了具有均匀结构的ZrO2涂层,同时涂层中的Zr元素也形成了均匀分布状态,最终得到厚度约5μm的涂层。当火花放电过程结束后,试样表面形成了更大的火花亮点同时数量有明显增加。在ZrO2-AZ80试样中主要以四方ZrO2为主,还有部分强度较小的MgO与Mg组成的衍射峰,根据存在MgO的情况可以推断基材已被氧化。采用微弧氧化方法进行处理后可以使涂层硬度增加。在采用微弧氧化方式生成的MAO-ZrO2涂层中所有划痕轨迹内没有出现脱落的涂层,采用微弧氧化方法可以制备得到和基体形成更强结合能力的涂层。     

车用AZ80合金表面磁控溅射MAO-ZrO_2涂层组织和划痕测试分析

利用闭合场磁控溅射镀膜技术在AZ80合金基材表面进行沉积得到一层Zr涂层,并进行微弧氧化得到MAO-ZrO_2涂层。对其进行组织和划痕实验测试研究得到:ZrO_2涂层具有光滑的表面并具有银白色金属光泽,在ZrO_2涂层表面上形成了很多细小的胞状晶粒。试样截面上形成了具有均匀结构的ZrO_2涂层,同时涂层中的Zr元素也形成了均匀分布状态,最终得到厚度约5μm的涂层。当火花放电过程结束后,试样表面形成了更大的火花亮点同时数量有明显增加。在ZrO_2-AZ80试样中主要以四方ZrO_2为主,还有部分强度较小的MgO与Mg组成的衍射峰,根据存在MgO的情况可以推断基材已被氧化。采用微弧氧化方法进行处理后可以使涂层硬度增加。在采用微弧氧化方式生成的MAO-ZrO_2涂层中所有划痕轨迹内没有出现脱落的涂层,采用微弧氧化方法可以制备得到和基体形成更强结合能力的涂层。     

NaAlO_2浓度对发动机用Ti600合金微弧氧化层组织及摩擦性的影响

为了提高发动机用Ti600合金的表面的抗氧化性,对其表面进行恒流模式微弧氧化处理,研究NaAlO_2浓度对Ti600合金微弧氧化层组织及摩擦性的影响。研究结果表明:在最初的3 min时间内,电压发生了快速上升的现象,之后变的平稳。氧化层形成了许多微孔结构,在表面形成了具有不连续部分特点的氧化物。NaAlO_2浓度越高生成的氧化层越均匀。试样表面生成了致密与疏松结构两种氧化膜组织,达到了良好冶金相容的效果。Ti600合金经过微弧处理可以获得良好的减摩效果,得到了具有致密组织结构的较厚微弧氧化膜,达到了更优的耐磨性。当NaAlO_2浓度12 g/L时,形成疏松的氧化层,在磨损期间较易被磨损破坏,形成平整的磨痕。     

NaAlO2浓度对发动机用Ti600合金微弧氧化层组织及摩擦性的影响北大核心CSCD

为了提高发动机用Ti600合金的表面的抗氧化性,对其表面进行恒流模式微弧氧化处理,研究NaAlO2浓度对Ti600合金微弧氧化层组织及摩擦性的影响。研究结果表明:在最初的3 min时间内,电压发生了快速上升的现象,之后变的平稳。氧化层形成了许多微孔结构,在表面形成了具有不连续部分特点的氧化物。NaAlO2浓度越高生成的氧化层越均匀。试样表面生成了致密与疏松结构两种氧化膜组织,达到了良好冶金相容的效果。Ti600合金经过微弧处理可以获得良好的减摩效果,得到了具有致密组织结构的较厚微弧氧化膜,达到了更优的耐磨性。当NaAlO2浓度12 g/L时,形成疏松的氧化层,在磨损期间较易被磨损破坏,形成平整的磨痕。     

表面预氧化镍钛丝微弧氧化涂层的研究

通过微弧氧化法(MAO)在表面预氧化镍钛(NiTi)丝(直径(0)0.5mm)表面制备含Ca、P的均匀微孔涂层,对不同处理时间形成的涂层进行扫描电镜(SEM)形貌观察和电子探针(EPMA)成分分析,并探查了涂层的血液相容性.实验结果表明,表面预氧化的NiTi丝在微弧氧化处理时,随微弧氧化时间的延长,氧化层中Ti/Ni提高,Ca、P含量也提高.微弧氧化20s时,涂层质量较好,微孔均匀分布,微孔孔径1μm左右,表面没有裂纹,而且此时涂层有较好的生物相容性.     

电解质浓度对TiB2基刀具表面MAO涂层组织和摩擦性能的影响

研究了以高浓度Na₅P₃O₁₀作为电解液对钛合金实施微弧氧化,并对其表面结构和各成分组成情况进行了分析,之后测试了氧化层的表面硬度及其耐磨特性。研究结果表明:提高Na₅P₃O₁₀浓度后,发生了电导率明显增大现象,反应时间显著缩短。加入50 g/L的Na₅P₃O₁₀涂层的表面形成了尺寸差异较大的微孔,这些微孔的尺寸都在1μm以内,表面较平滑。所有微弧氧化涂层内都存在B、Ti、O。各膜层中主要存在B₂TiO₅,同时形成了B₂O₃与金红石TiO₂衍射峰。逐渐提高Na₅P₃O₁₀含量后,加入50 g/L的Na₅P₃O₁₀涂层试样获得了更高硬度,但硬度变化速率发生了降低。加入50 g/L的Na₅P₃O₁₀涂层具备很高极限载荷,迅速达到了稳定的摩擦状态,因此摩擦系数快速减小到稳定的程度。基体的表面受到了较大破坏,产生了许多磨屑颗粒与犁沟;涂层表现为粘着磨损的特征,可以显著降低粘着磨损的程度。     

负相电压对城轨车体用6005A-T6铝合金MAO薄膜性能的影响

为了提高城轨车体用6005A-T6铝合金表面的耐磨能力,通过对其实施微弧氧化处理的方式制得高耐磨性薄膜,分析了负相电压参数引起的微弧氧化层结构特征、硬度及其耐磨性的变化.结果 表明:6005A-T6铝合金经过微弧氧化后在薄膜内形成了γ相氧化铝.薄膜形成了明显火山状结构,整体表面较为粗糙,形成了许多尺寸差异较大的微米孔洞以及大量熔融颗粒.薄膜包含了内部致密组织以及外部相对疏松的结构,存在4 μm的致密层组织.对铝合金实施微弧氧化可以使硬度显著上升,当负相电压-100 V时,可以获得1265 HV的最高硬度.当负相电压在-100 V时,薄膜形成很小的摩擦系数并且较为稳定,表现出优异的耐磨性.MAO薄膜表现为白色条状的外观,观察到部分黑色块状组织,到达-100 V时试样中形成了更小的块状区域.     

激光喷丸强化对半圆孔件疲劳寿命的影响

为研究激光喷丸强化对7075-T6铝合金半圆孔件疲劳寿命的影响,对激光喷丸与未喷丸的试样进行了对比试验,利用X射线应力仪测定其表面残余应力,并对试样进行疲劳拉伸试验.用扫描电镜观察了两类试样疲劳断口的形貌,并采用数理统计方法对其疲劳寿命进行分析.研究表明:经激光喷丸处理区域,表面存在较大的残余压应力,幅值为310 MPa;未喷丸试样疲劳裂纹条带的宽度为0.7~0.8μm,而喷丸试样疲劳裂纹条带的宽度为0.3~0.4μm,说明喷丸试样裂纹扩展的速度比未喷丸试样慢很多;激光喷丸后半圆孔件的疲劳寿命比未喷丸的疲劳寿命提高了2.8~7.2倍.     

微弧氧化处理对钛铌合金力学及摩擦磨损性能的影响

采用微弧氧化的方法于磷酸盐电解液中在二元β型TiNbx(x=5,10,15,20,25)合金表面制备了微弧氧化涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)表征各合金表面微弧氧化涂层的物相组成和微观形貌。采用纳米压痕仪、球-盘摩擦磨损实验仪分析了微弧氧化处理对钛铌合金力学性能、耐磨性的影响。结果表明,通过微弧氧化处理可以有效的在各基体表面制备出氧化涂层,表面微孔数目及大小无明显差别,拥有相似的致密度,氧化涂层主要由TiO₂相组成。随着基体Nb含量的增加,各基体表面微弧氧化涂层的硬度值与弹性模量表现出相同的变化趋势,Ti-15Nb合金表面微弧氧化涂层的硬度值和弹性模量值最大。经过微弧氧化处理后,Ti-5Nb和Ti-15Nb表面摩擦系数与基体相近,并无减摩效果;Ti-10Nb、Ti-20Nb和Ti-25Nb表面摩擦系数下降了55%以上,主要磨损机制由磨粒磨损变为粘着磨损,改善了合金的耐磨性能。     

喷丸强度对不同粗糙度表面超高强度钢疲劳性能的影响

不同方式加工的高强度钢零件具有不同的表面状态,对其采用相同的喷丸工艺是否合理尚不明确。对不同表面粗糙度23Co14Ni12Cr3Mo E超高强度钢作不同强度的喷丸强化。采用扫描电镜及白光干涉仪观察了喷丸试样的表面形貌,采用金相显微镜观察喷丸试样的表面组织,采用旋弯疲劳试验机测试了喷丸试样的疲劳性能,采用X射线衍射残余应力测试仪测试喷丸试样的残余应力。研究了喷丸强度对不同表面粗糙度超高强度钢的表面组织、形貌、残余应力场及疲劳性能的影响。结果表明:喷丸过程可以细化表面组织,引入残余压应力场,改变表面形貌特征,从而引起表面应力集中状况的改变,其改善效果与原始表面状态有关;对于初始表面粗糙度Ra≤0.4μm的表面,喷丸强化过程能有效提高材料的疲劳寿命,促使疲劳裂纹源内移;随表面粗糙度的提高,当应力集中状况过于严重时,表面组织细化和残余压应力对疲劳性能的提升作用会被抑制,喷丸工艺对疲劳寿命的提升效果大幅下降,疲劳裂纹源均位于表面。     

高能喷丸表层纳米化对纯钛旋转弯曲疲劳性能的影响

采用高能喷丸方法使工业纯钛疲劳试样的表层实现纳米化,并进行了疲劳试验。结果表明,高能喷丸后其表层组织发生严重塑性变形并实现组织纳米化,是提高弯曲疲劳寿命的主要原因。扫描电子显微镜分析发现,疲劳裂纹源的位置主要呈现为表层和次表层两种情况。在相同应力水平下,疲劳裂纹源在次表层时疲劳寿命较长,而疲劳裂纹源在表面时疲劳寿命很短,相应的疲劳试样的表面损伤也比较严重。     

喷丸强化对S280新型超高强度不锈钢疲劳性能的影响

为了研究适宜S280新型超高强度不锈钢的喷丸强化工艺,对S280钢进行不同工艺的喷丸强化,分析了S280钢及其不同工艺喷丸强化后的试样的表面形貌、粗糙度、旋转弯曲疲劳寿命以及疲劳断口形貌,测定了喷丸强化试样的残余应力场.结果表明:喷丸强化后S280钢疲劳寿命有了显著的提高,而大强度的铸钢丸喷丸对其疲劳寿命提高更为有利;喷丸前后的S280钢的疲劳裂纹源均在表面,但喷丸强化使疲劳裂纹由多源变为单源.     

空化水喷丸对20Cr表层组织与硬度的影响

本文研究了空化水喷（WCP）主要工艺参数（喷丸时间）对凸轮轴材料20Cr表层组织的强化效果的影响,并对喷丸处理前后的显微硬度进行比较。结果表明：喷丸时间分别为30min、60min的试样,表面形貌相对未喷丸处理有变化,出现少许的蚀坑,显微硬度比未喷丸的明显提高;喷丸时间分别为90min、120min的斌样,表面形貌出现了更多的蚀坑,显微组织出现了剥落,90min处理的试样表面显微硬度达到最大值,而120min处理的试样表面硬度却相对90min减小。     

高能喷丸对AZ31镁合金耐腐蚀性及硬度的影响

采用高能喷丸对AZ31镁合金棒材端面进行表面自纳米化处理,利用失重法研究了AZ31镁合金喷丸试样和未喷丸试样在中性5%NaCl溶液中的腐蚀行为。利用扫描电子显微镜(SEM)、能量色谱仪(EDS)对塑性变形层腐蚀后的表面形貌、元素分布进行了表征,利用微观硬度计测试了由喷丸表面到基体的硬度变化。结果表明,喷完后AZ31镁合金试样的腐蚀速率明显大于未喷丸的试样,随着腐蚀时间的延长,喷丸试样的腐蚀率急剧减小,然后缓慢降低,在喷丸表面形成了1层厚度约150μm的塑性变形区,在喷丸表面有裂纹存在。晶粒细化显著提高了母材表面的微观硬度,喷丸表面的微观硬度最高达到135HV,是母材的2倍多。     

石墨对TA7钛合金微弧氧化涂层组织结构及摩擦磨损行为的影响

为提高TA7钛合金耐磨损关键服役性能,在钛合金表面制备微弧氧化陶瓷涂层。通过厚度、粗糙度、显微硬度测量、X射线衍射、场发射扫描电镜观察、能谱分析、摩擦学性能检测等手段研究了石墨对微弧氧化涂层组织结构及摩擦学行为的影响机制。结果表明:基础电解液中加入石墨颗粒能够显著提高TA7钛合金微弧氧化涂层的厚度,降低微弧氧化涂层的表面粗糙度和显微硬度,且随着石墨浓度的升高,微弧氧化涂层的厚度增大,表面粗糙度和显微硬度减小;微弧氧化涂层降低了TA7钛合金的摩擦系数,显著改善了合金的耐磨性能;石墨颗粒的加入进一步降低了微弧氧化涂层的摩擦系数,当石墨浓度为3 g/L时,涂层摩擦系数保持在0.15以下,表现出良好的减摩特性。     

TC4钛合金表面氧化亚铜掺杂微弧氧化层的结构和性能

在电解液中添加不同浓度的氧化亚铜微粒,然后在TC4钛合金表面制备掺杂铜氧化物的微弧氧化层。在模拟海水中进行微弧氧化层的摩擦磨损和抗菌实验,并使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X光电子能谱仪(XPS)和显微硬度仪等手段对比研究了掺杂氧化亚铜的微弧氧化层的微观结构和性能。结果表明：掺杂氧化亚铜的微弧氧化层表面呈多孔形貌特征,但是微孔的数量较少和孔径尺寸较小,氧化亚铜微粒在膜层中以氧化铜和氧化亚铜两种形式存在;与未掺杂氧化亚铜的微弧氧化层相比,添加不同浓度氧化亚铜的微弧氧化层在模拟海水中的抗磨损性能和抗菌性能显著提高,但是微弧氧化层中的铜元素使其耐蚀性有所降低。     

孔强化对TC18钛合金疲劳寿命的影响

为提高TC18钛合金带孔零件的疲劳寿命,使用基体和焊缝上开孔的TC18钛合金试样,研究孔挤压和孔喷丸强化前后的表面残余应力,孔强化工艺对试样疲劳寿命的影响以及试样疲劳断口.研究表明,对基体和焊缝上的孔进行喷丸强化处理后,孔表面残余压应力值达到-300MPa以上,由于残余压应力和表面完整性的作用,孔喷丸强化效果比挤压强化...