铝合金表面激光合金化Al-Nb金属间化合物涂层

铝铌合金是具有较高强度及硬度的结构材料和涂层材料。采用 2kW连续波Nd YAG激光在AA60 61Al合金表面制备Al Nb金属间化合物激光合金化改性层。采用功率密度 62 .5J·mm- 2 ,交互作用时间 0 .0 65s ,保护气氩气流量为 2 0L·min- 1 的激光辐照处理工艺 ,可获得无孔洞及裂纹、致密的Al Nb金属间化合物改性层。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪及显微硬度计 ,研究改性层的表面组织形貌 ,成分分布、组织结构及硬度分布。     

等离子表面Cr-Si合金化改善TiAl基合金高温抗氧化性能的研究

利用等离子表面合金化技术,在TiAl基合金表面实现了Cr-Si二元共渗。通过SEM、EDS、XRD检测合金渗层的形貌、合金元素含量与相结构,并研究了合金化处理对TiAl基合金高温抗氧化性能的改善效果。结果表明,合金渗层组成相为Cr3Si及Laves相TiCr2,过渡层物相主要为Al8Cr5与Al3Ti,合金层内Cr、Si元素含量呈梯度分布;经高温氧化后合金渗层表层形成致密CrO2,内层形成连续Al2O3阻隔层,其氧化动力学曲线呈典型的抛物线型。     

纳米凹凸棒石对磨损表面的摩擦改性

将主要含有Mg、Al、O、Si等元素的凹凸棒石按质量分数0.5%添加在柴油机润滑油CD 15W/40中,配制成对比油样。分别利用X射线衍射(XRD)与透射电镜(TEM)分析凹凸棒石的物相组成及颗粒形貌,使用环块摩擦磨损试验机进行摩擦实验,借助表面轮廓仪、聚焦离子束扫描电镜(focus ion-beam scanning electron microscope,FIBSEM)、能量弥散X射线探测器(energy dispersive X-ray detector,EDX)及TEM分析试样的磨损量及磨损表面的形貌、元素和物相组成,并探讨磨损表面的摩擦改性机理。结果表明:该凹凸棒石属于一维纳米材料,分散在CD 15W/40润滑油中使摩擦副的磨损量降低约66%,磨损表面光滑;摩擦过程中,纳米凹凸棒石与摩擦副表面发生复杂的化学反应,形成一层厚度约为10~20 nm的摩擦改性层,其物相组成为晶态和非晶态的SiO2和铝硅酸盐,含有Al、Fe、Si、O、C等元素。     

8407钢渗铝氧化处理形成的氧化膜组织与结构

对渗铝后的8407钢试样进行常温硬质阳极氧化处理,使其表面形成氧化膜。通过金相显微镜观察氧化膜横截面组织,并探讨了氧化膜的形成机制;采用扫描电镜观察氧化膜表面形貌,并检测氧化膜沿厚度方向的化学成分及其分布;利用X射线衍射仪对氧化膜相组成进行分析。结果表明,渗铝8407钢经过常温硬质阳极氧化后,试样表面分为3层,从基体向外侧依次为基体、渗层、氧化膜。氧化膜连续致密,厚度均匀,与基体结合紧密,其主要成分为O、Al和Fe,且各元素分布均匀,主要相组成为Fe3O4和Al2O3。     

Ti基表面激光重熔Al涂层及高温氧化行为研究

为了提高纯Ti的高温抗氧化性能,采用电弧喷涂方法在Ti基表面制备Al涂层。采用激光重熔扫描Al涂层,使Ti层与Al层发生冶金反应,对其进行800℃,40h连续氧化,根据Ti与Al反应生成的金属间化合物,研究其高温抗氧化行为。结果表明:经过表面改性处理后的Al涂层可以显著地提高纯Ti的高温抗氧化性能;在激光重熔过程中,Al元素发生熔化扩散与Ti结合形成以Ti Al3为主的扩散层;在高温氧化过程中,涂层表面形成连续且致密的α-Al2O3,同时扩散层中的富Al相为Ti基表面提供充足的Al元素,进而对Ti基体提供有效的高温抗氧化保护作用。     

渗铝低碳带钢的合金化反应

由于在表面形成稳定的氧化膜而使铝化钢有极好的抗氧化性,因此,常用于在高温环境下的部件,当铝化钢加热到873K以上时,涂层和钢基之间产生扩散,结果涂层变为由几种金属间化合物组成的混合层。在本研究中,铝化钢在873K温度下保温不同时间,用SEM—EDS分析了每一试样表面形成层的成分,每一层分析的成分与由热力学计算的Al—Fe—Si相图进行比较,以确定每一层的不同,在873K温度下检测了铝化层与钢基之间的扩散途径,观察到金属间化合物层的中间层中的Al含量比其它层中的低,由铝化层的成分判断,是由相互作用的两相细晶混合物组成。TEM—EDS分析表明铝化层是由Fe2Al5和T1两相混合组成。     

AlTiCrN涂层结合界面组织特征与结合性能

以Ti、Al和Cr为靶材,采用阴极离子镀在YT14硬质合金刀具表面制备一层AlTiCrN涂层,通过扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪分析了其表面和界面形貌、化学元素组成和物相,并用线扫描和面扫描研究了涂层中化学元素在结合界面处扩散机理.用划痕法表征其界面层结合强度,对界面结合机理进行了讨论.AlTiCrN涂层的物相主要以AlN、CrN和TiN为主,涂层在(111)晶面具有很强的择优取向.涂层中Al、Ti、Cr和N原子数分数高于基体,在结合界面处呈阶梯状过渡分布,基体中C原子扩散进入TiN、AlN和CrN晶格点阵中,形成明显的扩散层.涂层结合界面为机械+扩散形式,其结合方式主要是由吸附结合、扩散结合和化合结合方式组成.划痕过程中涂层经历弹性变形、塑性变形和涂层剥离三个阶段,界面结合强度为59.2N.      

氧化铝纳米片的气相合成及其力学性能

采用Al片和SiO2粉末为原料,以H2为保护气氛,通过气相沉积方法合成Al2O3纳米片.采用XRD、SEM、TEM和EDS等分析表征手段研究合成的Al2O3纳米片的物相组成、显微形貌和微区成分.结果表明:合成的Al2O3纳米片具有光滑平整的表面,厚度为100～300nm,具有完好的菱方六面体结构.通过纳米压痕仪对合成的...     

热浸镀55%Al-43.4%Zn-1.6%Si合金镀层表面锌花尺寸不均原因及腐蚀特征

利用OM、SEM、EDS、XRD等研究55%Al-43.4%Zn-1.6%Si合金镀层表面锌花特征、合金元素分布规律;通过极化曲线研究镀层不同区域耐腐蚀行为,并探讨热浸镀形成过程及在腐蚀过程中组织演变规律。结果表明:不同尺寸特征的锌花其金相组织均是由垂直网格状树枝晶构成,且晶臂间距大小一致;不同尺寸锌花表面成分均是由Al、Zn组成,且含微量Si元素,Al、Zn元素约为2∶1;大小尺寸锌花的金属化合物层中α-{Fe,Al,Si}相数量不同是造成锌花尺寸不均的主要原因,锌花尺寸数值越小,IMC层中τ5相数量越多,凝固过程中形核点就会越多,形成的锌花尺寸就越细小;采用多点采集统计,不同尺寸特征的锌花其耐蚀性几乎相当。     

钛合金等离子体源离子注入表面改性

等离子体源离子注入技术是一种新型的非视线的离子注入材料表面改性技术. 为了对该项技术的表面改性效果进行科学的论证, 从而为该项技术的推广提供客观的试验依据, 采用该项技术对Ti6A14V合金进行氮离子注入, 对注入层的成分、组织和性能进行了分析. 结果表明： 注入层中氮浓度的分布具有类高斯分布特征;在注入层中有TiN和非晶态相形成;注入层的显微硬度和摩擦性能得到了明显的改善.     

TC11辉光等离子表面渗Nb组织及性能研究

利用双层辉光等离子表面渗金属技术(DGPSAT)对TC11进行表面渗Nb处理,用SEM和XRD、EDS以及纳米压入仪分析渗Nb合金层的显微组织、化学成分、相组成及其显微硬度与弹性模量。结果表明:渗层Nb元素呈梯度分布;渗层相主要由Nb在β-Ti中形成的置换固溶体与Al Nb2相组成;渗层有效厚度达到14μm,TC11渗Nb后其纳米硬度提高了1.9倍,而弹性模量相对于基体略有降低。     

WC-Fe3Al表面耐磨复合材料的研制

用药芯焊丝法制得WC-Fe3Al复合焊材,将该焊材堆焊于工件表面,利用氩弧物理热和Fe-Al反应热使碳化物硬质颗粒与Fe3Al金属间化合物复合,从而在焊层中形成碳化物颗粒强化的Fe3Al基复合材料.微观组织观察与XRD相分析表明,堆焊过程中WC颗粒发生分解,析出弥散分布的细小W2C相.基体相组成受WC-Fe3Al复合药芯焊丝制备时Fe/Al配比的影响,主要为Fe3Al相,但当Fe/A1配比不适当时会出现部分α-Fe.碳化物的弥散强化作用显著提高了Fe3Al基复合材料的硬度和耐磨性,使该材料成为一种有工业化应用前景的新型高温耐磨表面强化材料.     

“双层金属布”硬质涂层的微观组织与性能

柔性金属“贴布”涂层技术是近 1 0几年发展起来的一种新型金属表面改性技术。文章对用双层“金属贴布”法在钢件表面形成的涂层及其与钢结合界面的微观组织结构及性能进行了分析和讨论 ,并与单层“金属贴布”法进行了比较。结果表明 ,涂层中的相组成为WC相、α Co相、β Co相、γ Fe相及Ni相 ;其组织为WC相及粘结相组成的非均匀结构 ;涂层致密无气孔 ;双层“金属布”形成的涂层与钢基体发生成分互扩散形成冶金结合 ,且结合强度大于单层“金属布”制备的涂层的结合强度 ;双层“金属布”在烧结过程中的线收缩率比单层“布”小得多 ,当利用双层“布”技术进行圆环柱面烧结时涂层无裂纹及裂缝产生     

纯钛表面渗N改性层组织性能研究

本次研究主要利用等离子技术在纯钛表面制备渗N改性层,然后观测纯钛氮化改性层的显微组织,检测表面改性层的元素分布和内部结构,最后应用极化曲线法评价渗氮改性层在Na Cl溶液中的腐蚀性能,并对其腐蚀机理作简单研究。实验结果表明,改性层由钛氮化合物层组成,改性层在Na Cl溶液中的耐蚀性得到提高。     

Ti6Al4V合金热浸铝研究

采用热浸镀法在Ti6Al4V合金表面制备出TiAl3金属间化合物涂层,并在不同温度下对浸镀后的试样进行热扩散处理.通过XRD、SEM等分析手段对涂层结构和成分进行测试分析,探讨涂层形成机理.结果表明:Ti6Al4V合金经750℃ 5 min热浸铝后,在其表面形成了由纯铝和TiAl3组成的涂层,TiAl3合金层厚约1.5 μm;经550℃退火5h后,TiAl3含量增多而纯铝层含量则相应减少,纯铝层几近消失,合金层厚度约为40μm,涂层致密;经930℃退火5h后,表面的涂层转化为单相的TiAl3,产物纯净,但涂层中出现了较多的孔洞,自涂层表面到钛合金基体,孔洞浓度呈梯度变化.     

Al元素对316L不锈钢组织和室温力学性能的影响

 通过WS-4非自耗真空电弧炉熔炼制备了加Al 2％～10%(wt)的不锈钢316L,用光学金相显微镜观察了金相组织,用EPMA-1600电子探针分析了组织中各元素的分布,结合D8 ADVANCE 型X射线衍射确定了合金中的基体相组成,并研究了室温压缩性能和硬度。结果表明,随着铝含量增加,碳化物由连续条状转变为质点状;Al元素固溶于合金基体中,当Al含量小于6%(设计成分中所含Al. wt%)时,基体相为γ相;当Al含量大于6%(设计成分中所含Al. wt%)时,基体相转变为α相,此时合金脆性大幅提高,合金由塑性材料转变为脆性材料。     

Ce对热浸镀铝HP40Nb钢氧化行为及组织的影响研究

通过SEM,EDS和XRD研究了Ce对HP40Nb热浸镀铝层组织结构和高温抗氧化性能的影响.结果表明,热浸镀过程中添加质量分数1％Ce促进了镀层外层中Fe2Al5和Fe4Al3Ce相的生成,抑制了内层Fe2Al5相长大;在1 000 ℃/4 h扩散处理过程中,Ce促进了γ向α相的转变以及α相中Ni3Al相的析出,并在渗层内层中生成富Ce相;800C/360 h氧化后,Ce促使渗层外层生成少量Fe2Al5和Cr3Si相,并使渗层外层组织均匀致密;1000℃/360 h氧化后,Ce促使α相长大导致渗层中生成大量的σ相.800℃氧化实验发现1％Ce使渗层组织致密,提高了渗层高温抗氧化性;1 000℃氧化实验发现1％Ce促进了渗层中σ相的生成,阻碍了Al原子的内扩散,保证了氧化过程中渗层表面生成α - Al2O3所需铝含量.     

表面喷丸与Fe~+注入协同增强Ti13Nb13Zr合金的生物摩擦学性能

为改善Ti13Nb13Zr合金表面的生物摩擦学性能,选用表面喷丸和Fe~+注入改性Ti13Nb13Zr合金表面。利用X射线衍射仪(XRD)分析改性层的相组成和残余应力,使用纳米显微力学探针测定改性层的纳米硬度,采用摩擦磨损试验机研究改性层的摩擦因素,选用扫描电子显微镜(SEM)观察改性层的磨痕形貌。表面喷丸与Fe~+注入的协同作用下,Ti13Nb13Zr合金表面出现了增强相Fe_2Ti,且离子注入能量的增加更有利于Fe_2Ti的形成。随着注入能量和剂量的增加,改性层的残余应力和纳米硬度相较于未离子注入的显著增加,残余应力最高从-453MPa增到-741 MPa,增幅达163.6%;纳米硬度最高从4.80增到10.63 GPa,增幅达121.5%。此外,在人工唾液和透明质酸钠溶液润滑下,改性层的磨损逐渐减缓,生物摩擦学因素分别从0.40降至0.34,从0.34降到0.29,下降幅度分别为17.1%与14.7%。表面喷丸与Fe~+注入的协同作用能够有效地提高Ti13Nb13Zr合金表面改性层的减摩抗磨性能。     

含Ce(SO_4)_2电解液中Na_5P_3O_(10)对ZAlSi12合金微弧氧化陶瓷层的改性研究

在Na2SiO3电解液体系中,添加Ce(SO4)2及Na5P3O10,在ZAlSi12合金表面制得微弧氧化陶瓷层。研究了Ce(SO4)2及Na5P3O10加入对所获陶瓷层的厚度、表面形貌、相组成的影响。结果表明,电解液中Na5P3O10加入量为0.5g/L时,氧化层厚度达到140μm,表面有较多裂纹。XRD分析表明,微弧氧化膜主要由A12O3相组成;EDS分析膜层组成元素分别是O、Na、Al、Si;加入Na5P3O10后,Ce含量提高。     

钛合金表面多弧离子镀TiAlN薄膜微观组织结构及性能研究

采用多弧离子镀技术在TC11钛合金基体上沉积了TiAlN涂层。金相截面组织观察和扫描电镜表面形貌照片显示,制备出的膜层连续、光滑、孑L隙率低、组织致密;X射线衍射分析表明,膜层的相结构中大致含有以下组成相：（Ti,A1）N、Ti2A1N、Ti。用EDS能谱分析对膜层中的元素含量进行了测定,发现Al元素出现了成分负偏析。性能测试表明,TiAlN膜具有较高的硬度和膜／基结合力。