网状阴极辉光放电法在钛合金表面渗镀Ta的应用

设计了一种网状阴极溅射靶，它是由多个空心阴极并列交叉组合而成。结构简单，溅射率高。将其用于双层辉光主子渗钽中，在钛合金（Ti-6Al-4V）表面可形成纯Ta沉积层和合金扩散层的复合层组织，进一步提高了钛合金的耐蚀性，是一种高耐蚀合金。     

多重空心阴极溅射靶及其应用

研制了一种由多个空极并列组合而成的可直接作为溅射靶的多重空心阴极溅射靶。其溅射输出量可用靶电压、气压及空心阴极的高度和宽度的比值控制。多重空心阴极溅射靶应用于双辉离子金属渗镀试验。结果表明,这种方法可以加速金属渗镀层的形成。在靶电流密度较大的条件下,可以形成合金扩散层和纯金属沉积层的复合层组织。     

TC4钛合金表面沉积TiCN涂层及其耐磨耐腐蚀性能研究

目的提高TC4钛合金的耐磨耐蚀性能。方法采用双阴极等离子溅射沉积技术在TC4合金表面制备了TiCN涂层。通过XRD表征了涂层的物相组成,并通过SEM表征了涂层的微观形貌。利用声发射划痕仪研究了涂层与基体的结合力,摩擦磨损试验机用于研究TiCN涂层的摩擦磨损性能。用电化学工作站在3.5%NaCl溶液中进行电化学实验。结果所沉积涂层均匀致密,无明显缺陷,涂层由外层厚度约为8μm的TiCN沉积层和其下约4μm厚的过渡层组成。TiCN涂层与TC4基体的结合强度比较高,其结合力达到66.4 N。室温条件下法向载荷相同时,TiCN涂层的磨痕宽度远小于TC4钛合金基体的磨痕宽度。TiCN涂层的比磨损率为(1～2)×10-5 mm~3/(N·m),TC4钛合金的比磨损率为(2～4)×10~(-4) mm~3/(N·m),TiCN涂层的比磨损率较TC4钛合金降低了1个数量级以上,并且对载荷的变化不敏感。TiCN涂层与TC4钛合金基体比较,具有更高的自腐蚀电位和更低的腐蚀电流密度,涂层的腐蚀电流密度为1.57×10-9 A/cm~2,TC4钛合金的腐蚀电流密度为1.35×10-8 A/cm~2,涂层的腐蚀电流密度较钛合金基体小1个数量级。TiCN涂层的EIS阻抗谱容抗弧值也较大。结论双阴极等离子溅射沉积TiCN涂层可以有效提高TC4钛合金的耐磨耐腐蚀性能。     

模拟PEMFC环境下纳米晶ZrC涂层钛合金双极板的性能研究

采用双阴极等离子溅射沉积技术,在Ti-6A1-4V合金表面制备了厚度为10μm、平均晶粒尺寸为12 nm的ZrC纳米晶涂层。研究了改性前后钛合金双极板在质子交换膜燃料电池环境中的耐腐蚀性能、导电性能以及憎水性能。结果表明:在模拟PEMFC阴/阳极环境中,纳米晶ZrC涂层的腐蚀电位明显高于Ti-6A1-4V合金,而腐蚀电流密度较Ti-6A1-4V合金降低约4个数量级。在+0.6 V阴极工作电极电位下,纳米晶ZrC涂层具有更快的成膜速率以及更高的钝化膜稳定性;而在–0.1 V阳极工作电极电位下,ZrC纳米晶涂层则呈现出阴极保护特征。     

Ni—Cr—Mo—Nb合金的阴极溅射行为

研究了双层辉光放电条件下镍基合金Inconel625的阴极溅射行为,结果表明：多组元镍基合金由于各组元溅射率不同,产生择优溅射现象。Mo,Nb等低溅射率元素在阴极表面富集,Ni,Cr等高溅射率元素在阴极表面贫化,使阴极表面发生相变,形成含Mo,Nb奋斗高的金属间化合物析出相P相和Laves相,随着阴极溅射电压的增加,阴极合金元素溅射率增加;并且随着阴极温度升高,阴极溅射率也随之增加。     

热氧化处理对钛合金表面耐磨性能影响的研究

为研究热氧化工艺对钛合金表面耐磨性的影响,提高钛合金的表面硬度和耐磨性能,采用热氧化处理技术在钛合金表面生成热氧化陶瓷层,借助电子探针、X衍射仪对热氧化层进行了成分和结构分析.采用MRH-3型高速滑块磨损试验机,在润滑务件下对经热氧化处理和未处理的Ti6Al4V合金耐磨性进行滑动一滚动试验.结果表明:热氧化后的Ti6Al4V合金的磨损量明显减少,该热氧化处理方法能显著增强Ti6Al4V合金的耐磨性.根据试验结果和系统分析,讨论了热氧化处理后材料的摩擦磨损机制.     

Ti-6Al-4V钛合金与氮化硼基复合型壳精铸时的界面反应

主要研究了一种新型钛合金精铸用型壳--氮化硼基复合型壳与铸造钛合金Ti-6Al-4V之间的界面反应.研究中,氮化硼基复合型壳的面层是由经过预处理的六方氮化硼,少量氧化钇和钇熔胶粘结剂构成.试验中使用了水冷铜坩埚来熔炼Ti-6Al-4V合金,合金的浇注温度为1 750℃;通过使用电子探针(EPMA)等仪器对铸件表面进行检测,以便研究型壳与钛合金TC4之间的反应.研究发现,这种型壳与1 750℃铸造钛合金Ti-6Al-4V的反应层大约为30～50 μm,铸件表面"沾污层"大约为180～200μm.最后还对氮化硼基复合型壳与钛合金Ti-6Al-4V反应的机理进行了研究.     

Ti-6Al-4V合金上的类金刚石碳涂层和Ti/MoS2涂层的分析

钛合金的低密度，高比强，高韧性以及高弹性模量，而成为抗摩擦载体应用的首选材料。ASTM的数据表明，钛合金作为耐磨性的载体较传统的轴承钢好，其压缩失效抗力和比强度较高，且耐大多数环境的腐蚀，但其表面性能较差，摩擦系数高、抗磨损能力差。 Ti-6Al-4V合金涡轮发动机叶片上等离子溅射的Cu-Ni-In涂层可保护叶片燕尾接口压力表面的微震磨损。但是，Cu-Ni-In涂层会产生脱层、表面起皮以及摩擦氧化等现象。一般来说，溅射涂层的表面粗糙、多孔隙，以及热稳定性和重复性差。因而要求叶片上用一种密集、结合性好、抗氧化、摩擦系数小…     

等离子体辉光放电制备W-Mo共渗层在还原性酸中耐蚀性研究

在β相变点以下,通过空心阴极等离子体辉光放电技术,在Ti6Al4V合金表面形成W-Mo共渗层来提高钛合金基体在还原性酸中的耐蚀性。分别利用扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪对试样的表面形貌、成分分布和相组成进行分析。结果显示在Ti6Al4V合金表面形成一层约23μm厚,由AlMoTi2 和 TixW1-x物相组成的共渗层。利用电化学工作站,在常温静态条件下,对试样在还原性酸(硫酸和盐酸)中进行耐蚀性研究。结果表明,经过共渗处理的试样在还原性酸中,能保持稳定的腐蚀电位并且其腐蚀电流密度仅为原始试样的1/10 和 1/6。此外,相较于钛合金基体,处理后的试样表面没有发现腐蚀产物和裂纹,表明没有腐蚀脱落现象发生。因此,在保证基体基本性能的前提下,钛合金试样的耐蚀性能明显提高。     

脱合金法在TC4钛合金磁粒研磨光整加工中的应用

为解决TC4钛合金表面材料的定量去除问题,提高TC4钛合金磁粒研磨光整加工的效率,采用电化学脱合金法对不同浓度的Na OH溶液进行分析,得出最佳电解液浓度为1.5 mol/L;利用动电位和恒电位极化确定脱合金临界电压为2.1 V。在1.5 mol/L NaOH溶液中,2.1 V电压下进行脱合金试验,TC4钛合金表面获得连续均匀的纳米多孔结构。脱合金3、6、9 h后,工件表面纳米多孔层的维氏硬度分别降低29.4%、39.5%、46.7%。摩擦磨损试验中,磨球穿透纳米多孔层的时间分别为11、21、35 min,纳米多孔层厚度分别达到2.2、3.8和6.2μm。对TC4钛合金和脱合金工件进行磁粒研磨光整加工,研磨加工165 min后,TC4钛合金表面6.2μm厚度的磨痕得到有效去除;研磨加工45 min后,脱合金工件表面6.2μm厚度的纳米多孔层被有效去除,研磨效率提升72.7%。使用脱合金-磁粒研磨复合加工的方法,实现了TC4钛合金表面材料的定量去除,而且降低了表面材料的维氏硬度,提高了磁粒研磨的加工效率。     

利用双层辉光等离子技术进行镍基耐蚀合金表面合金化的研究

研究了在 2 0钢和不锈钢基材上 ,利用双层辉光离子渗金属技术进行Ni Cr Mo Cu多元共渗表面合金化 ,采用电化学方法对两种基材表面形成的渗层在 5 %HCl中的腐蚀性能进行了测定。结果表明 :在两种基材上都能得到类似于源极HastelloyC - 2 0 0 0合金的表面合金渗层 ,在不锈钢表面上形成的渗层的耐蚀性能接近HastelloyC - 2 0 0 0合金并且优于Alloy 5 9合金 ,在 2 0钢表面上形成的渗层耐蚀性能优于不锈钢Cr18Ni9     

STUDY ON THE TANTALIZING ON THE SURFACE OF TITANIUM ALLOY BY NET-SHAPE CATHODE GLOW DISCHARGING

A new net-shape cathode sputtering target which has a simple structure and a high sputtering was put forward. The multiple-structure made of alloying and coating layers of tantalum was achieved on the surface of TC4 (Ti6AI4V) using this method in double glow surface alloying process. The tantalized samples were investigated by SEM, XRD and electrochemical corrosion method .Results show the complicated tissue of pure tantalizing layer and diffusion layer was successfully formed on the surface of TC4 with the method of net-shape cathode glow discharge, which further improved the corrosion-resistance of TC4 and formed good corrosion-resistant alloys.     

稀土变质处理及合金化对高锰钢组织结构的影响

对高锰钢进行稀土变质处理 ,并加入 5%Cr ,有效改变了析出碳化物的形态 ,获得了以M2 3C6为主 ,弥散分布的颗粒状碳化物。通过组织、结构及微区成分分析 ,对高锰钢合金化及变质处理的作用进行了探讨     

等离子镍铬表面合金化合金元素利用率研究

采用双层辉光离子渗金属技术在２０钢上进行镍铬共渗处理,对合金元素的溅射和吸收这两个渗金属过程,从放电及溅射等理论角度并结合试验结果进行了分析讨论。结果表明,放电条件对渗层形成效率有很大影响,合金元素的利用率在不同的放电参数下会有悬殊的变化。溅射量决定于溅射电压与气压,利用率则受工件偏压,气压,极间距的共同控制。在一定的溅射量下,利用率的高低决定了渗层质量及形成效率。提高合金元素的利用率是工艺参数造     

双层辉光等离子多元共渗源极成分设计

以工业纯铁表面形成Fe-11W-7Mo-23Co型合金为例,阐述了双层辉光离子多元共渗的源极成分设计思路.通过对工业纯铁表面进行W、Mo、Co多元共渗,探讨了合金元素溅射产额的不同对源极溅射成分的影响.结果表明,双层辉光离子多元共渗时,源极成分设计可以忽略合金元素溅射产额的影响.     

离子渗金属中表层合金元素的贫化及其消除

离子渗金属中，工件表层合金贫化主要是由于离子轰击在工件表层造成一个严重的畸变层，畸变层原子具有高的扩散系数面非畸变层原子具有低的扩散系数，结果使区出现原子富集；同时在变层存在畸变梯度，这一梯度的存在支持这样的富集。     

双辉等离子渗钽对TiAlN/Ta复合涂层结构和性能的影响

采用Ta层作为过渡层,通过双辉等离子渗金属（DGPSA）与射频磁控溅射（RFMS）辅助直流脉冲磁控溅射技术（DCPMS）制备TiAlN/Ta复合涂层。借助掠入射XRD、SEM、AFM、纳米压痕、划痕以及摩擦磨损测试了不同工艺制备的Ta过渡层对复合涂层的相结构、表面（截面）形貌、硬度、结合力、韧性和摩擦磨损性能的影响。结果表明,TiAlN复合涂层在高偏压作用下结构致密,RFMS技术制备的Ta过渡层为柱状晶结构,复合涂层表面粗糙度较小,硬度较大而磨损稳定性和耐磨性较差;而DGPSA技术制备的Ta过渡层为纳米晶结构,复合涂层表面粗糙度较大,硬度降低但磨损稳定性与耐磨性都增强。对比发现,通过DGPSA技术制备Ta过渡层使得TiAlN/Ta复合涂层的结合力与韧性大幅度提高。     

磁控反应溅射制备GexC1-x薄膜的结构

利用射频磁控反应溅射以Ar、CH4 为原料气体 ,在较宽的工艺参数范围内制备出了GexC1-x薄膜。利用X射线衍射 (XRD)、X射线光电子谱 (XPS)对制备的薄膜进行了分析。结果表明 ,GexC1-x薄膜的结构强烈依赖于制备的工艺参数。当沉积温度较低、射频功率不大时 ,GexC1-x薄膜主要为非晶态结构。随着沉积温度升高、射频功率增大 ,薄膜中出现Ge微晶相。GexC1-x薄膜中Ge与C发生电荷的转移 ,形成化学键。