纯铜表面原位合成Cu-Ni复合涂层及其形成机理

报导了一种在纯铜基体上通过表面机械研磨和表面机械合金化共同作用原位合成Cu-Ni复合涂层的方法。采用XRD、OM、SEM、GDS对处理不同时间的样品进行组织及成分分析。结果表明,经过表面机械研磨预处理合金化4 h样品的表面涂层均匀、致密,且厚度达到40μm。涂层的形成主要经历了3个阶段:粉体与基体机械结合、形成冷焊层和互扩散过程。在弹丸与基体材料不断碰撞时,局部迅速升温,降低了原子扩散的势垒;通过预处理引入缺陷,使扩散通道增多,促进了元素扩散。     

TiAl-Nb基合金高温抗氧化研究进展

TiAl-Nb基合金具有优异的综合性能,在先进飞行器及武器等耐高温部件中有巨大的应用潜力,但其高温抗氧化性能无法满足实际使用需求。综述了TiAl-Nb基合金高温抗氧化防护方面的研究进展,包括TiAl-Nb基合金的多元合金化、表面合金化、抗氧化涂层及其抗氧化机理,通过分析不同氧化防护措施的特性,展望了TiAl-Nb基合金高温抗氧化防护的发展趋势。国内外研究结果显示,通过多元合金化方法改善合金组织,并在氧化过程中促进形成保护性Al_2O_3而抑制形成TiO_2,是提高TiAl-Nb基合金高温抗氧化性能的有效手段。利用表面合金化对合金表面的显微组织和成分进行改善,氧化时促进抗氧化性能优良的Al_2O_3或SiO_2保护膜形成,显著提高了TiAl-Nb基合金的抗氧化性能。但高温下合金化层与基体之间的Al、Si、Ti等元素的互扩散会加剧合金化层的退化,进行表面多元合金化,特别是添加微量活性元素,对促进保护性氧化膜的形成及抑制互扩散有良好效果。通过制备表面抗氧化涂层,在氧化时生成保护性氧化膜,阻碍O的内扩散,能够起到良好的高温抗氧化作用,但需要解决涂层/基体合金的结合力较差和反应扩散等问题,制备复合涂层或扩散阻挡层是解决上述问题的有效途径。     

AZ31镁合金铝涂层机械研磨振动热扩散研究

以AZ31镁合金热喷涂铝涂层为研究对象,用自制的振动热扩散装置,进行一定温度热扩散或在热扩散的同时进行振动机械研磨处理,研究比较了振动热扩散对镁合金热喷铝涂层的影响.采用金相显微镜、扫描电子显微镜观察涂层表面、截面形貌,对涂层界面进行能谱分析,利用显微硬度计测量不同工艺下涂层与镁基体界面处硬度变化,利用X射线衍射分析涂层与基体界面处扩散区域相组成,用电化学工作站测得涂层极化曲线,通过盐水浸泡分析比较了不同工艺处理后镁合金的耐腐蚀性.结果表明:镁合金喷铝涂层经360～400℃保温2h热扩散或振动热扩散(机械研磨热扩散),在涂层与镁基体的界面处镁铝原子有不同程度的互扩散,并有镁铝Al12Mg17相生成,界面硬度有极大提高,振动热扩散使涂层明显致密化并形成连续析出相,能有效提高涂层的耐腐蚀性能.     

基于Cu表面原位制备高熵合金涂层的研究

利用机械合金化法在纯Cu表面原位制备NiCoFeCuCr高熵合金涂层,采用XRD、SEM和EDS对涂层的物相、显微组织及成分进行分析,研究球磨时间对涂层组织结构的影响,并分析了涂层的形成机理。结果表明:适当延长球磨时间有利于提高涂层的厚度和致密度,当球磨时间达到5h时,涂层最为致密,厚度约为40μm,且此时涂层与基体之间发生扩散而形成冶金结合。涂层的形成主要经历了合金粉末的镶嵌、冷焊、扩散和涂层的加工硬化4个阶段。     

金刚石涂层用硬质合金基体表面预处理研究新进展

从孔隙的形成、界面非金刚石物的形成以及较高残余应力等3个不利方面,分析和综述了影响金刚石涂层与硬质合金基体粘结性的主要因素。着重对浸蚀基体表面除去Co相或浸蚀WC相,在基体与涂层之间形成中间过渡层或中间化合物,基体表面机械或热处理等硬质合金基体表面预处理,改善涂层与基体粘结性的3种方法和途径进行了阐述。     

消失模铸铁件表面渗钒工艺研究

在泡沫模表面涂覆富钒涂料，利用浇注时的高温和铁液的作用，使涂层被烧结成合金层，同时，涂层中的钒渗入铸铁基体组织中，形成渗钒层。结果表明，铸铁表面形成富钒的铁基涂层厚度达500μm以上；同时，涂层中的钒原子进入到铸铁基体中达1mm以上，使基体中出现合金化层；涂层与基体具有良好的冶金结合。由外向内，铸件表层显微结构依次是涂层、合金化层和基体。涂层和合金化层以溶解一定量合金元素的铁素体为主，基体层是铁素体＋石墨。钒原子与硅原子在涂层的表面浓度最大，随后逐渐降低。在合金化层中氧原子浓度很高，且在涂层与合金化层的界面区域出现了氧原子堆积。涂层的显微硬度范围500～800HV。     

退火处理对Ni-Al纳米复合镀层循环氧化性能的影响

研究在500℃真空扩散不同时间条件下的扩散合金化对Ni-Al纳米复合镀层的结构与抗循环氧化性能的影响。结果表明：扩散不仅导致Ni-Al纳米复合镀层的基体Ni晶粒粗化,还导致Al固溶在基体Ni中,Ni与Al之间形成金属化合物;随着扩散合金化时间的延长,Ni-Al合金涂层中的空洞减少,从而减少了合金涂层在循环氧化过程中出现的穿透性裂纹和内氧化,抑制了氧化膜剥落区瘤状NiO的形成,提高了Ni-Al合金涂层的抗循环氧化性能。     

镁合金表面电子束熔覆铝涂层

为提高镁合金表面耐蚀性,采用火焰喷涂与高能电子束重熔技术在AZ91D镁合金表面制备了A1涂层.分析了涂层的微观组织结构和各区域的元素分布情况,测试了涂层硬度与耐蚀性.结果表明,在电子束重熔过程中,Al-Mg元素在涂层与基体间产生了明显的扩散,呈现交错的界面结合特征.涂层主要由熔覆区、合金化区和热影响区三部分组成,其中合金化层为典型的树枝晶结构.由于涂层中形成大量金属间化合物如Mg2Al3、Mg17Al12,使硬度由基体的70～80 HV0.05提高到220 HV0.05.这些相的存在也显著的提高了AZ91D镁合金表面的耐蚀性.     

液氮下表面纳米化处理对纯铜力学性能的影响

通过改装表面机械研磨设备,在液氮下制备出纯铜表面纳米化样品。通过显微硬度仪、拉伸试验仪、光学显微镜对样品的硬度、拉伸强度、微观组织进行测试分析。结果表明,经过液氮表面纳米化处理的纯铜样品,表面形成了硬度及晶粒尺寸逐渐变化的梯度结构;经液氮表面机械研磨(LN-SAMT)处理后,材料屈服强度提高3倍,均匀伸长率略微降低;梯度层中存在大量孪晶;样品梯度层与粗晶基体的断口呈现两种不同形貌。     

AZ31B镁合金表面合金化涂层的显微组织和耐腐蚀性能（英文）

通过真空热扩渗技术在AZ31B镁合金表面制备一层合金化涂层。采用OM、SEM、EDS及XRD等方法分析合金化涂层的显微组织、成分和相组成,并利用显微硬度计和PS-168a型电化学腐蚀测试系统分别对合金化涂层的显微硬度和耐腐蚀性能进行测试分析。研究结果表明:恒温条件下,随着保温时间的延长,在AZ31B镁合金表面可以形成合金化涂层。随着保温时间的延长,涂层与基体之间结合界面形貌由平直结合转变成"锯齿"状咬合;且合金化涂层与基体之间存在明显的过渡层,过渡层逐渐变宽。EDS及XRD分析结果表明,合金化涂层为Mg-Al共晶组织α-Mg和β-Al_(12)Mg_(17),合金化涂层的平均显微硬度比基体的平均显微硬度提高了113%;自腐蚀电位也由基体的-1.389 V提高到-1.268 V。     

真空扩散原位合成NiCoCrAlY涂层及其抗氧化性能

采用机械混合的方法将Ni,Co,Cr,Al,Y的单质粉末按照4:2:1.5:1:0.03的比例机械混合4h后,利用低压冷喷涂设备(GDU-3-15)在310S不锈钢基体表面沉积厚度为160μm的混合粉体涂层,将制备好的样品置于真空管式炉(TL1700)中进行热扩散原位合成合金涂层。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计等方法对喷涂态及扩散合成的NiCoCrAlY合金涂层的显微组织、物相组成、显微硬度等进行对比研究。结果表明:冷喷涂制备的NiCoCrAlY混合粉体涂层主要以单质元素混合存在,经过1100℃, 4 h真空扩散后,涂层中发生了元素的扩散和冶金反应,涂层与基体间有扩散现象发生,形成明显的冶金结合;氧化实验表明,原位扩散合成的NiCoCrAlY涂层的试样氧化增重明显低于纯基体试样,能对基体起到很好的保护作用,有效地保护了基体不被快速氧化。     

球磨对镁合金反应热喷涂陶瓷涂层耐蚀性影响

在AZ31B镁合金表面采用相同配方、不同工艺(机械研磨和球磨团聚)制备复合喷涂粉末,并利用火焰热喷涂工艺制备陶瓷涂层,通过对涂层物相分析、致密性和热震性能测试、耐蚀性测试分析球磨对涂层耐磨性影响。实验结果表明:机械研磨法陶瓷涂层使基体耐酸性提高12.91倍,耐盐性提高7.46倍;球磨团聚法陶瓷涂层使基体耐酸性提高22.34倍,耐盐性提高7.68倍,球磨团聚法更适合制备热喷涂陶瓷涂层。     

铌表面MoSi2高温涂层的形貌和结构研究

用料浆熔烧法在铌基体表面制备了。MoSi2高温抗氧化涂层。利用SEM，EDS，XRD等仪器分析研究了涂层的结构、元素分布、相分布与抗氧化性能的关系。结果表明：涂层与基体之间达到了冶金结合，通过扩散形成了过渡层，涂层的复合结构有利于提高抗氧化性能，用料浆熔烧法在铌基体表面制备MoSi2涂层是可行的。在氧化环境下，MoSi2涂层能在表面自生成一层SiO2玻璃层，阻止氧的进一步扩散。经2h以上高温氧化后，Si的扩散使涂层主体中形成多孔疏松组织。涂层元素与基体发生互扩散，在界面处形成大量集中孔洞并横向贯穿，使涂层从其主体与过渡层接触的界面处发生横向内部断裂，导致涂层失效。     

激光表面合金化TiC增强复合涂层及性能研究

利用激光表面合金化技术在AISI321不锈钢表面制备了TiC增强复合涂层.X射线衍射结果表明,复合涂层主要由TiC、Cr6C23和奥氏体相组成;金相观测显示复合涂层组织细小、均匀,无裂纹和气孔,与基体形成良好的冶金结合;激光表面合金化复合涂层显微硬度达400HV,约为基体的2倍,且呈阶梯分布;在室温油润滑磨损试验条件下,复合涂层磨损量和摩擦系数均小于基体;利用扫描电子显微镜观测到复合涂层磨损表面划痕较浅且平滑,无明显的犁沟、粘着、剥落现象,表现出了优异的耐磨性.     

镍基高温合金GH202表面纳米陶瓷涂层抗高温氧化性能研究

为了弥补高温合金抗高温氧化性能的不足,解决高温力学性能与抗高温氧化性之间的矛盾,在高温合金GH202合金表面增加含纳米高温陶瓷涂层CXM98-1,通过氧化动力学实验和能谱分析技术对涂层/基体合金体系的抗高温氧化性能进行了研究.实验结果得出:含纳米陶瓷涂层能有效的阻滞合金的高温氧化进程,极大的提高了合金的耐高温抗氧化性能.不论有无涂层,在900℃长时间扩散退火过程中,氧均通过涂层或金属表面向基体合金进行扩散,基体合金中的Cr、Al元素向涂层/基体合金界面上坡扩散,环境中氧原子通过涂层向基体合金扩散,在界面处靠涂层一侧主要形成Cr2O3扩散层,界面的基体一侧主要形成Al2O3晶间氧化层;有涂层与无涂层试样的区别在于氧的扩散速率和扩散通量存在快慢、大小的差别.     

超音速等离子喷涂WC-12Co涂层的结合机理

利用超音速等离子喷涂在经过磨抛处理的45钢基体光滑表面制备WC-12Co涂层,通过扫描电镜观察,对扁平粒子和涂层的微观结构以及结合机理等进行了探讨研究.涂层内部的结合以机械结合为主;涂层与基体的结合是以机械结合为主,还伴有部分冶金结合、物理结合和扩散.高速的未完全熔化的喷涂粒子射流在撞击基体时,硬质相WC能够嵌入到基体内部,与基体互相咬合,物理结合作用增强,从而提高了涂层与基体的结合强度.     

HT250 铸铁表面等离子合金化 AlCoCrCuFex MnNiCx高熵合金复合涂层

目的通过等离子合金化高熵合金涂层,提高铸铁表面耐磨性。方法采用等离子合金化法,以等摩尔比的Al,Co,Cr,Cu,Mn,Ni单质金属粉在HT250铸铁表面制备高熵合金复合涂层。通过SEM,EDS,XRD等分析涂层的组织,测试涂层的显微硬度分布。结果由于铸铁基体少量熔化,基体中的Fe和C元素进入涂层,形成了厚度约为0.2 mm的Al Co Cr Cu FexMn Ni Cx高熵合金涂层。从涂层表面到基材,体系的混合熵呈高熵-中熵-低熵的梯度变化。涂层主要由高熵合金的枝晶和枝晶间渗碳体、σ相等组织构成,主要有FCC,BCC,Fe3C及σ相。涂层的显微硬度大约为350~600HV0.2,明显高于铸铁基体的硬度(200~230HV0.2)。结论通过等离子合金化可以在铸铁表面形成高熵合金+碳化物的复合涂层,提高了铸铁的显微硬度,有利于铸铁表面耐磨性的提高。     

高温钛合金溅射NiCrAlY涂层氧化行为的研究

研究了Ｔｉ－１１００高温钛合金表面溅射ＮｉＣｒＡｌＹ涂层对钛合金在６００℃－８００℃空气中氧化性能的影响。结果表明：由于在涂层表面形成均匀连续的Ａｌ２Ｏ３保护膜而显著改善了高温钛合金的抗氧化性,涂层本身的微晶组织使其具有良好的抗剥落能力。但在８００℃时,基体中少量Ｔｉ扩散到涂层表面形成ＴｉＯ,同时涂层中的Ｎｉ强烈向基体扩散,在基体和涂层中分别形成扩散带和空洞。     

材料表面激光合金化研究进展

激光表面合金化是一种材料表面改性处理的新方法,具有广阔的应用前景.本文综述了激光表面合金化的研究现状,其中包括激光表面合金化工艺制定原理及方法、合金化涂层的组织特性与性能.研究认为,采取适当的工艺参数和预热处理可以得到理想的合金化涂层,其显微组织具有典型的复合性特征;合金化涂层与基体材料呈良好的冶金结合,结合强度高,能够显著提高廉价基体材料表面的硬度、耐磨性、耐蚀性和耐腐蚀磨损等性能.同时本文指出了激光合金化当前研究存在的不足和今后努力的方向.     

机械合金化制备Ti-Cu非晶涂层

对Ti6Al4V(TC4)合金表面进行机械合金化处理,在Ti6Al4V表面制备Ti-Cu非晶涂层。利用SEM、EDX和XRD等检测手段对涂层的显微组织与物相成分进行分析,通过摩擦磨损试验、显微硬度测试和划痕试验分别对涂层截面的显微硬度、涂层的摩擦耐磨性能及结合强度进行分析测试。分析结果表明:适当延长球磨时间可提高涂层的非晶化程度和致密度;当球磨时间达到11 h时,涂层最为致密,涂层厚度为40μm,且此时涂层与基体之间发生元素互扩散而形成冶金结合;涂层截面的显微硬度呈梯度变化,涂层的显微硬度最大值达593 HV0.1;涂层的摩擦因数和磨损量均较TC4基体的有显著减小,球磨11 h后,涂层的摩擦因数为0.18,磨损量为0.8 mg;涂层的结合强度亦随着球磨时间的延长而增加,球磨11 h后,涂层结合强度为44.6 N。