Al含量对Al-Mg2Si复合涂层耐蚀耐磨性能的影响

目的在AZ31B镁合金表面火焰喷涂制备Al-Mg_2Si复合涂层,研究其耐腐蚀和耐磨性能。方法用SEM、电化学测试仪、高速往复摩擦磨损测试仪和超景深三维显微镜检测分析不同成分配比的Al-Mg_2Si复合涂层的耐腐蚀和摩擦磨损性能。结果 Al-Mg_2Si复合涂层的电位较AZ31B镁合金基体正,且Al含量越少,电位正移越明显。Al(20%)-Mg_2Si复合涂层的自腐蚀电位正移得最多,正移了0.5288 V;自腐蚀电流密度最小,为3.298×10-6 A/cm2。Al加入量越少,复合涂层的磨损率和摩擦系数越小,当Al质量分数为20%时,两者均达到最小值,分别为2.48×10-4 mm3/(N·mm)和0.25。结论 Al含量越少,Al-Mg_2Si复合涂层的耐蚀和耐磨性能越好。     

Al-Mg2Si复合涂层在3.5％NaCl水溶液中的腐蚀磨损性能研究

目的研究Al-Mg_2Si复合涂层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀-磨损性能。方法用电化学工作站(CHI660E)、腐蚀-磨损试验机测试试样的电化学行为及实时监测在3.5%NaCl溶液中的开路电位、摩擦系数和干摩擦性能,并采用扫描电镜(SEM)、超景深三维显微镜对磨痕特征进行表征。结果镁合金自腐蚀电位为-1.4888V,腐蚀电流密度为2.817×10~(-3) A/cm~2。与镁合金基体相比,Al-Mg_2Si复合涂层的自腐蚀电位正移了0.5288V,腐蚀电流密度降低了3个数量级。腐蚀磨损过程中,Al-Mg_2Si复合涂层的开路电位(OCP)为-0.9202 V,比镁合金基体高0.5713 V。干摩擦过程中,复合涂层的稳定摩擦系数为0.28,比镁合金低0.07。复合涂层干、湿磨损率相差44.72×10~(-4) mm~3/(N?mm),其值是镁合金基体干、湿磨损率相差值的0.52倍,且均远远大于各自纯机械磨损率。结论在腐蚀磨损过程中,腐蚀是造成磨蚀损失的主要原因,且Al-Mg_2Si复合涂层的耐磨蚀性能优于镁合金基体。     

AZ31B镁合金表面火焰喷涂Al-Mg_2Si涂层的耐腐蚀性能

为提高AZ31B镁合金表面的耐腐蚀性能,用火焰喷涂方法在镁合金表面制备Al-Mg_2Si复合涂层。采用XRD、SEM和EDS分析涂层的物相组成、微观组织及元素分布;通过电化学试验测试样品在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电位、腐蚀电流密度;通过3.5%NaCl溶液浸泡试验测试样品的腐蚀速率;并测试涂层的显微硬度。结果表明:涂层中的主要物相有Mg_2Si、Al,组织比较致密,元素分布均匀。Tafel极化曲线测试表明,Al-Mg_2Si涂层样品与AZ31B镁合金样品相比腐蚀电位从-1.489 V正移到-1.366 V,腐蚀电流密度从2.817×10~(-3) A/cm~2降低到1.198×10~(-3) A/cm~2。浸泡试验结果表明,喷涂Al-Mg_2Si的镁合金的腐蚀速率明显低于没有喷涂的镁合金。显微硬度测试表明,涂层的显微硬度集中分布在259~308 HV0.05之间,镁合金为50~60 HV0.05。因此在AZ31B镁合金表面火焰喷涂Al-Mg_2Si涂层可以提高其耐腐蚀性能,表面硬度显著提高。     

不同成分Al-Mg3Sb2复相涂层的组织和性能

目的研究Mg_3Sb_2含量对Al-Mg_3Sb_2复相涂层组织、耐蚀性和硬度的影响,对比纯Al涂层和添加不同含量Mg_3Sb_2涂层性能的差异。方法采用氧乙炔火焰喷涂技术和自制的Mg_3Sb_2粉末,在AZ31B镁合金表面制备不同成分的Al-Mg_3Sb_2复相涂层。采用扫描电镜(SEM)观察了涂层的微观组织,利用X射线衍射仪(XRD)分析了球磨粉末和涂层的物相组成,通过电化学工作站(CHI660e)对试样在3.5%Na Cl溶液中进行电化学腐蚀性能测试,并用显微硬度计测试了涂层的硬度。结果经火焰喷涂之后,获得了不同成分的Al-Mg_3Sb_2复相涂层,涂层中的物相主要为Al和Mg_3Sb_2。当Mg_3Sb_2的质量分数为40%和60%时,涂层组织致密,气孔、裂纹等组织缺陷较少。Tafel极化曲线测试中,随着第二相Mg_3Sb_2质量分数的增加,涂层的腐蚀电位逐渐正移。当质量分数达到80%时,其腐蚀电位为-0.9819 V,比纯Al涂层正移417.3 m V,腐蚀电流密度为0.048×10-3 A/cm2,约是纯Al涂层的1/2。显微硬度结果显示随着Mg_3Sb_2含量的增加,涂层的硬度逐渐提高,当质量分数达到80%时,涂层的平均硬度达到334.2HV,是纯Al涂层的6.79倍。结论Mg_3Sb_2的加入可以获得组织较好的涂层,随着其含量的增加,涂层的耐蚀性和显微硬度逐渐提高。     

Al含量对Al-Mg_2Si复合涂层组织及耐腐蚀性能的影响

在AZ31B镁合金表面制备不同Al含量的Al-Mg_2Si复合涂层。用XRD、SEM、EDS分析涂层的物相组成、组织及元素成分;通过电化学试验和浸泡试验测试试样的耐腐蚀性,并测试涂层的显微硬度,研究Al含量对涂层组织及耐腐蚀性能的影响。结果表明,Al含量越高,涂层组织越致密,孔洞和裂纹越少。Al含量为60%时涂层的耐腐蚀性最佳,显微硬度最高,腐蚀电位为-1.363 5V,腐蚀电流密度为0.457 8mA/cm~2,显微硬度(HV)为300左右。     

载荷及摩擦频率对Al-Mg2Si复合涂层摩擦性能的影响

目的研究载荷及摩擦频率对Al-Mg_2Si复合涂层摩擦磨损性能的影响。方法用高速往复摩擦磨损测试仪考察了不同载荷及摩擦频率下的Al-Mg_2Si复合涂层的摩擦系数,并用SEM和超景深三维显微镜检测分析磨痕的表面形貌、磨痕深度和体积,对比分析载荷及摩擦频率的影响。结果载荷一定时,随着摩擦频率的增大,摩擦系数呈下降趋势,体积磨损率呈上升趋势。频率为3 Hz时,摩擦系数最小,为0.50;体积磨损率最大,为166.08×10~(-4) mm~3/(N·mm)。频率从1 Hz增至3 Hz时,摩擦系数减少了0.65,体积磨损率增加了3.1倍。频率一定时,随着载荷的增加,摩擦系数和体积磨损率均呈增加趋势。载荷为15 N时,摩擦系数和体积磨损率最大,分别为0.93和126.27×10~(-4) mm~3/(N·mm)。载荷从5 N增至15 N时,摩擦系数增加了0.27,体积磨损率增加了0.4倍。结论与载荷相比,摩擦频率对Al-Mg_2Si复合涂层摩擦性能的影响更大。     

AZ31B镁合金表面Al-80Mg_3Sb_2涂层的腐蚀磨损性能

采用热喷涂技术,在AZ31B表面制备Al-80Mg_3Sb_2复相涂层。采用XRD、SEM、电化学工作站和电化学腐蚀磨损试验仪对涂层进行物相、微观组织、极化曲线和腐蚀磨损性能的测试。结果表明,涂层主要物相为Mg_3Sb_2和Al,组织均匀,自腐蚀电位为-0.98V,自腐蚀电流密度为0.048×10~(-3 )A/cm~2;磨损腐蚀时,AZ31B的开路电位始终为一条直线;而涂层开路电位则是加载后下降,卸载后上升;在往复磨损的一个周期内(约0.008s),AZ31B和涂层的开路电位都呈微"W"形;涂层的平均摩擦因数(0.10)小于AZ31B的(0.14)。     

激光热喷涂Co_(30)Cr_8W_(1.6)C_3Ni_(1.4)Si涂层在PAO+2.5%MoDTC油中摩擦学特性（英文）

为了提高TC4合金的耐磨性能,采用激光热喷涂技术在其表面制备了Co_(30)Cr_8W_(1.6)C_3Ni_(1.4)Si涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析了涂层的形貌和物相,并通过摩擦磨损实验研究了涂层在PAO+2.5%Mo DTC(质量分数)油中的磨损行为。结果表明,激光热喷涂的Co_(30)Cr_8W_(1.6)C_3Ni_(1.4)Si涂层主要由Ti、WC_(1-x)、Co O、Co_2Ti_4O和Co Al相组成,在涂层界面形成冶金结合。在激光功率为1000、1200和1400 W时所制备的涂层平均摩擦因数分别为0.151、0.120和0.171,其对应的磨损率分别为1.17×10~(-6)、1.33×10~(-6)和2.80×10~(-6 )mm~3·N~(-1)·m~(-1),磨损机理为磨粒磨损,其枝晶尺寸对降磨起主要作用。     

多弧离子镀制备TiSiN涂层的结构及其摩擦学行为

为了研究Si含量对TiSiN涂层性能的影响,采用多弧离子镀技术在Ti6Al4V表面制备了不同Si含量(质量分数)的TiSiN涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、电子能谱仪(EDS)、X射线光电子能谱仪(XPS)纳米压痕仪、摩擦磨损试验机表征其表面形貌、成分,力学性能及摩擦学性能。结果表明:随着靶材中Si含量的增加,涂层硬度从35GPa增加到42GPa。在TiSiN涂层中Si元素主要以Si3N4非晶态存在,形成了非晶Si3N4包裹TiN纳米晶结构。当靶材中Si含量为8%时,涂层在海水中的磨损率约为2.1×10-6 mm3/(N·m),此时涂层的摩擦性能最好。     

AZ31B镁合金Al-AlB_(12)-Al_2O_3涂层的耐蚀和耐磨性能

采用氧乙炔火焰喷涂方法,在AZ31B镁合金表面喷涂Al分别添加5%、10%、15%的(AlB_(12)+Al_2O_3)复合涂层,并对复合涂层进行热压处理;采用扫描电镜(SEM)观察复合涂层的微观组织,X射线衍射仪(XRD)检测涂层的物相,电化学工作站测试复合涂层的耐蚀性,显微硬度检测复合涂层的硬度,摩擦磨损机检测涂层的耐磨性能。结果表明:随着(AlB_(12)+Al_2O_3)含量的增加,复合涂层的孔隙率及孔洞减少,涂层致密;腐蚀电位从-1.5 V升高到-1.15 V,腐蚀电流从8.66×10~(-4)A/cm~2降到2.82×10~(-4)A/cm~2;硬度从66 HV增加到225 HV;磨痕也是从深到浅。综上所述,(AlB_(12)+Al_2O_3)复合涂层显著改善了镁合金的耐磨和耐蚀性能。     

Na_3AlF_6-LiF体系下Al的水平电解精炼

在纯氟化物电解质体系下,以原Al为阳极,利用杂质与Al析出电位的差别,采用水平电解槽进行了Al的电解精炼提纯研究.结果表明:水平电解槽导致的电流密度分布不均没有对精炼过程造成不利影响,电解过程槽电压平稳;预电解对电解质净化效果明显,预电解后电解质中Cu,Si和P的含量分别降低到3.2×10~(-6),14×10~(-6)和1.5×10~(-6).与三层液精炼Al相比,水平精炼阴极Al是沉底的,受上层电解质保护从而减少了烧损,电流效率最高达98.6%.最后得到的精炼Al与原Al相比,Fe,Si,Zn和Cu等杂质的含量明显降低,特别是Cu含量由14.5×10~(-6)减少到0.9×10~(-6),精Al纯度达到99.99%.     

氧-乙炔火焰喷涂Al-Mg_3Sb_2复相涂层的腐蚀磨损性能

采用氧-乙炔火焰喷涂技术在AZ31B镁合金表面制备了不同组分的Al-Mg_3Sb_2复相涂层。利用SEM、XRD和显微硬度计分析了涂层的形貌、物相和硬度;采用腐蚀磨损试验仪测试了涂层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀磨损性能;通过超景深三维显微镜测试了涂层的磨痕宽度、深度及磨损体积。结果表明:涂层的显微硬度随着金属间化合物Mg_3Sb_2(硬质相)的增多而增加;Mg_3Sb_2相的腐蚀倾向低于Al,因此涂层的开路电位随着Mg_3Sb_2相的增多而上升,加载之后,腐蚀产物膜被去除,涂层的开路电位下降,且下降的幅度随耐蚀相Mg_3Sb_2的增多而减少,卸载之后,由于Al的钝化作用,涂层的开路电位上升,其幅度随Al的增加而增加;涂层的摩擦系数随硬质相Mg_3Sb_2的增加而降低,涂层的磨损率也降低,20%Al涂层的体积磨损率为1.44 mm~3·N~(-1)·m~(-1),比纯Al涂层下降了88.01%;随Al含量的降低,涂层的磨痕由最初较严重的塑性变形逐渐转变为剥落坑。     

摩擦频率对Al-Mg_3Sb_2复相涂层摩擦学性能的影响

通过热喷涂在AZ31B表面制备了Al-Mg_3Sb_2复相涂层,分析了摩擦频率对涂层在干湿两种环境下摩擦性能的影响。采用SEM、XRD分析涂层形貌和物相;通过腐蚀磨损试验仪测试涂层的开路电位和摩擦因数;并用超景深三维显微镜测试涂层磨痕的截面轮廓和磨损体积。结果表明,在3.5%的NaCl溶液中,涂层的开路电位随摩擦频率的增大而降低。涂层在两种环境下的摩擦因数均随频率的增大而减小,而磨损率却随频率的增大而增大;涂层在3.5%的NaCl溶液中的摩擦因数和磨损率均小于干摩擦条件下的。涂层在干摩擦条件下的磨痕随频率的增大,剥落现象越来越明显;在3.5%的NaCl溶液中,涂层磨痕表面较光滑,随频率的增大,出现少量的剥落坑。     

TiN及TiSiN涂层在海水环境下的摩擦学行为研究

目的对比研究海水环境下Ti N及Ti Si N涂层与Al2O3对磨的摩擦磨损行为。方法采用多弧离子镀技术在316L不锈钢及单晶硅片上制备Ti N及Ti Si N涂层。利用场发射扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及X射线光电子能谱仪(XPS)分析了涂层的截面形貌及化学组织成分。选择纳米压痕仪测量了Ti N及Ti Si N涂层的硬度及弹性模量,使用UMT-3往复式摩擦试验机研究了人工模拟海水环境下Al2O3与Ti N及Ti Si N涂层对磨后的摩擦磨损行为,并采用扫描电镜(SEM)、电子能谱(EDS)及表面轮廓仪来深入分析了磨痕的摩擦磨损情况。结果研究表明,Ti N涂层的硬度为32.5 GPa,当Si元素掺入涂层以后,Ti Si N涂层的硬度提高到了37 GPa。同时,较之于Ti N涂层,Ti Si N涂层的腐蚀电流密度下降了一个数量级。在摩擦实验中,Ti N涂层的摩擦系数和磨损率分别为0.35和5.21×10-6 mm3/(N·m),而Ti Si N涂层的摩擦系数和磨损率均有明显下降,分别为0.24和1.96×10-6 mm3/(N·m)。结论 Si元素掺杂后能显著提高Ti N涂层在海水环境下的摩擦学性能,主要归因于结构的致密,硬度、韧性、抗腐蚀性的提高及润滑相的形成。     

二次热压法制备SiCp/Al复合材料的耐磨性能研究

采用快速升温二次热压法制备了(10~30)SiC/Al-0.8Si-1.2Mg-0.4Cu复合材料,并研究其与钢球对磨的摩擦磨损规律。结果表明,二次热压变形法能有效抑制剧烈的界面反应,得到高致密的SiCp/Al复合材料。复合材料的摩擦因数随SiC含量增加而增大,大载荷下增幅更明显。试验条件下,SiC/Al复合材料与GCr15钢的摩擦因数在0.3~0.5之间。复合材料的磨损率开始随载荷增大而增大,载荷超过5N后,SiC含量小于15%的试样磨损率继续增大,而SiC含量大于20%的试样的磨损率则急剧减少。这是由于高SiC含量试样在大载荷下表层生成的Al2O3增强了摩擦层。在载荷7N时,30SiC/Al复合材料的磨损率只有1.14×10-3mm3/m,说明该复合材料更适宜在大载荷下应用。     

钼表面不同Al含量Mo(Si,Al)_2涂层的制备及氧化膜结构

采用16Si-x Al-4NH4F-Bal.Al_2O_3(x=1,2,3,4,%,质量分数)渗剂经1200℃扩散共渗5 h在Mo表面制备了不同Al含量的Mo(Si,Al)_2涂层,分析了渗剂中Al含量对涂层组织及其氧化膜结构的影响。结果表明,不同渗剂所形成涂层均具有多层结构,涂层的外层均由Mo(Si,Al)_2相组成;渗剂Al含量为1和2%时,涂层中间层均为Mo_5(Si,Al)_3相,内层则分别为固溶有少量Al的Mo或Mo_3(Al,Si)相;渗剂Al含量为3和4%时,涂层中间层均由Mo5(Si,Al)_3和Mo_3Al_8相组成,内层则均为Mo_3(Al,Si)相。对含Al为1和4%的渗剂所制备的涂层在1250℃下氧化50 h,前者氧化膜厚度约为3μm,主要由SiO_2组成;后者氧化膜厚度约为10μm,上部由Al_2O_3和SiO_2的混合物组成,下部为Al_2O_3。     

Si含量对镁合金表面铝基涂层摩擦学性能的影响

为提高镁合金的耐磨性能,采用超音速微粒沉积技术在ZM5镁合金表面喷涂,完成Al12Si与Al15Si耐磨防护涂层的制备。利用扫描电镜(SEM)与三维形貌显微镜对抛光后涂层的微观形貌与成分进行观察,通过X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜与显微硬度仪对两种涂层的组织与显微硬度分析,用摩擦磨损试验机对涂层进行摩擦试验,并对两种涂层摩擦磨损试验产生的磨痕微观形貌进行对比。结果表明: Al12Si涂层与Al15Si涂层中主要为αAl相和共晶组织,Al15Si涂层的硬度为135.9 HV0.05,高于Al12Si的硬度(113.2 HV0.05);且两种涂层均以粘着磨损为主要磨损失效形式。Al15Si涂层在3种载荷下(10、20和30 N)的磨损体积均小于Al12Si涂层,Al15Si涂层具有较强的耐磨性能,可以更好地为镁合金基材提供长效耐磨防护。     

Ti_3SiC_2含量对激光熔覆自润滑涂层组织及性能的影响

利用半导体激光器在TC4钛合金表面激光熔覆Ni60+Ti_3Si C_2混合粉末,成功制备了Ni基自润滑复合涂层。利用OM、SEM、XRD、EDS等分析了涂层的微观组织及物相组成,利用显微硬度计和摩擦磨损试验机测试了涂层的显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明:不同Ti_3Si C_2含量的涂层主要由TiC、TiB_2、Ti_5Si_3、Ti_3SiC_2、γ-Ni基体等物相组成,涂层组织分布致密均匀;涂层的显微硬度显著提高主要归功于TiC、TiB_2硬质相的存在,当Ti_3SiC_2含量为7.5%时显微硬度最高,为1150 HV0.2;当Ti_3SiC_2含量为10%时,摩擦因数稳定在0.26~0.30,磨损量最小为1.2 mg。     

TC4钛合金激光熔覆NiCrAl+TiC涂层的性能

采用激光熔覆技术在TC4合金基体上分别制备了不同比例NiCrAl+TiC复合涂层,通过SEM、XRD、硬度测试仪和摩擦磨损试验机分析研究了熔覆层的性能。结果表明,熔覆层中以树枝晶、胞状组织以及等轴晶为主,XRD结果显示,熔覆层中产生了TiC、VC、Cr_(0. 2)Ti_(0. 8)C、NiTi_2等陶瓷相和金属化合物,这些相对提高熔覆层硬度和耐磨性非常有利。硬度测试结果表明,熔覆层硬度最高可达892. 9 HV0. 3,比基体硬度提高了4～5倍。摩擦磨损结果表明,由于熔覆层的硬度提高,摩擦因数降低,平均摩擦因数分别为0. 46、0. 52和0. 37,而TC4合金基体的摩擦因数为0. 39。由于摩擦因数的下降,磨损率也大幅度下降,熔覆层的磨损率分别为3. 92×10~(-7),3. 79×10~(-7),2. 88×10~(-7)mm~3~·N~(-1)·m~(-1),均小于TC4合金基体的磨损率,约为7. 83×10-7mm3·N~(-1)·m~(-1)。     

AZ31B镁合金Al-AlB12-Al2O3涂层的耐蚀和耐磨性能北大核心CSCD

采用氧乙炔火焰喷涂方法,在AZ31B镁合金表面喷涂Al分别添加5%、10%、15%的(AlB_(12)+Al_2O_3)复合涂层,并对复合涂层进行热压处理;采用扫描电镜(SEM)观察复合涂层的微观组织,X射线衍射仪(XRD)检测涂层的物相,电化学工作站测试复合涂层的耐蚀性,显微硬度检测复合涂层的硬度,摩擦磨损机检测涂层的耐磨性能。结果表明:随着(AlB_(12)+Al_2O_3)含量的增加,复合涂层的孔隙率及孔洞减少,涂层致密;腐蚀电位从-1.5 V升高到-1.15 V,腐蚀电流从8.66×10^(-4)A/cm^2降到2.82×10^(-4)A/cm^2;硬度从66 HV增加到225 HV;磨痕也是从深到浅。综上所述,(AlB_(12)+Al_2O_3)复合涂层显著改善了镁合金的耐磨和耐蚀性能。