Al涂层/AZ91镁合金复合铸造界面的研究

对型芯预喷涂一层Al涂层,将AZ91镁合金液浇注到铸型中实现基体和涂层的结合,对凝固后的结合界面组织和相组成进行分析。结果表明,AZ91镁合金液和Al涂层表面的氧化物发生反应,实现了界面间的润湿,形成冶金结合界面。该界面包含3个扩散层:镁合金基体一侧为(Al12Mg17+δMg)共晶组织;中间层为Al12Mg17金属间化合物; Al涂层一侧为Al3Mg2金属间化合物,并弥散分布着一些氧化物。试验结果证明,通过复合铸造的方法可以实现Al涂层和镁合金基体的冶金结合。     

采用开尔文扫描探针技术研究镁合金偶接铜合金的电偶腐蚀规律

采用开尔文探针技术(SKP)测量AZ91D镁合金与H62铜合金偶接试样在盐雾加速实验中的电偶腐蚀规律.研究表明:AZ91D镁合金的电偶腐蚀效应受到阳极与阴极的电位差的影响,AZ91D镁合金与H62铜合金偶接试样之间的伏打电位差约为-1.22V,AZ91D镁合金存在显著的电偶腐蚀效应.由于存在较大的伏打电位差,在盐雾实验初始阶段,电偶腐蚀主要发生在偶接界面AZ91D镁合金一侧附近区域,而H62黄铜没有发生明显腐蚀.由于AZ91D镁合金在盐雾中生成的腐蚀产物对基体具有一定的保护作用,AZ91D镁合金表面腐蚀产物与基体间存在显著的伏打电位差,导致AZ91D镁合金基体形成新的腐蚀产物.因此,随着盐雾实验时间延长,AZ91D镁合金电偶腐蚀效应降低,H62铜合金腐蚀加快.     

AZ91D镁合金表面电弧喷涂/微弧氧化复合陶瓷涂层结构组成与耐蚀性研究

通过一种新的电弧喷涂/微弧氧化(EASP/MAO)复合工艺,在AZ91D镁合金表面制备了复合陶瓷涂层。电弧喷涂处理试样在430℃下进行了热扩散处理后,在以硅酸盐碱性电解液体系中进行微弧氧化处理。利用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对复合涂层表面和截面形貌、元素和相组成进行了分析,利用CS2350双单元电化学工作站对涂层试样在3.5%NaCl溶液中的动电位极化曲线进行了测定。结果表明:在430℃、氩气保护氛围下,保温热扩散处理2 h后,在基材与喷涂铝层间形成了热扩散层,扩散层由Al3Mg2和Al12Mg17两相组成。由于电弧喷涂铝涂层存在较多的表面缺陷,其对AZ91D镁合金基材只能起到有限的保护作用。经微弧氧化处理后,电弧喷涂铝涂层表面形成氧化铝陶瓷层,主要由α-Al2O3和γ-Al2O3两相组成。跟AZ91D镁合金基体相比,经微弧氧化处理10,20 min后的试样在3.5%NaCl溶液中的自腐蚀电位分别正移到-0.8279,-1.0570 V,较基体约分别提高770,550 mV,腐蚀倾向降低,基体的自腐蚀电流密度为经过微弧氧化处理10 min后试样的4.1倍,为经过微弧氧化处理20 min试样的460.6倍。     

ZM6镁合金的冷喷铝涂层工艺及耐腐蚀性能研究

为提高镁合金的耐腐蚀性能,本研究在ZM6镁合金基体上采用冷喷涂工艺制备铝涂层,研究了冷喷涂工艺参数（气体温度、压力、喷枪距离及压力）对铝涂层质量的影响,得出最佳工艺参数并利用该最佳工艺参数制备出铝涂层进行盐雾试验。试验结果表明：冷喷涂铝涂层的最佳工艺参数为温度310℃;气体压力2.0MPa;喷涂最佳距离20mm;基板相对移动速度30~50mm.s-1。冷喷涂铝的薄涂层盐雾腐蚀的腐蚀产物为Al2O3、Al(OH)3、Mg(OH)2和MgCl2。随着时间的增长,薄铝涂层被击穿并与镁合金发生电偶腐蚀,加速了基体的腐蚀。冷喷涂铝的厚涂层由于表面形成致密而连续的氧化膜,阻碍了腐蚀介质的侵入,对镁合金基体产生了较好的防护作用。利用最佳工艺参数制备的冷喷涂铝的厚涂层耐盐雾时间超过1200h。     

冷喷涂金属涂层的耐腐蚀性能的提升方法

沉积温度低的特点使冷喷涂可避免喷涂金属粉末的氧化及对基材的热影响,是制备高致密金属涂层的有效 方法,在耐腐蚀金属涂层制备方面具有广阔的应用前景。然而在粒子高速碰撞沉积过程中,容易因粒子的塑性变 形程度不足而在粒子界面形成孔隙,相互连通的孔隙导致涂层不能隔绝腐蚀介质的渗入,因此不具备长效腐蚀防 护作用。对此,本文首先介绍了冷喷涂金属涂层的显微组织特点;其次,重点从基于热作用、力作用和热力耦合 作用的原位处理或后处理总结了改善冷喷涂金属涂层内部粒子间结合质量,进而提升金属涂层耐腐蚀性能的方法, 包括原位喷丸辅助冷喷涂方法、热处理、激光重熔、搅拌摩擦处理与热轧处理等,最后,针对当前冷喷涂耐腐蚀 涂层的发展现状,总结了亟待解决的问题和发展方向。     

AZ91D镁合金表面真空蒸镀锌铝复合涂层的研究

采用真空蒸镀的方法在AZ91D镁合金表面沉积了锌铝复合涂层,之后在大气环境中,400℃,32 MPa压力下保温2 h。利用OM,SEM,EDS,XRD对涂层的表面形貌,断层结构,表层物相组成进行观察和分析,并对蒸镀锌铝涂层的镁合金进行显微硬度测试和耐蚀性试验。结果表明:在AZ91D表面获得了均匀的锌铝复合涂层,涂层与基体间形成了相互扩散的过渡层,结合二元相图及各点的EDS结果分析可知,在Mg/Zn界面形成的共晶相为Mg2Zn11或MgZn2,在A l/Zn界面形成的共晶相为A l2Zn3;热压处理的试样表面显微硬度达到了1360~1430MPa,为基体硬度的1.7~2.4倍;在3.5%的NaC l中性溶液中浸泡72 h后,热压试样的涂层未发现明显破裂,岛状组织仍然存在,试样表面只出现了少量黑色斑点状的腐蚀,未热压试样的涂层大片剥落,露出了亮白色的基体,涂层已起不到保护基体的作用,而AZ91D试样的基体组织受到了很大破坏,腐蚀坑呈大片的连续状,并有团絮状的腐蚀产物Mg(OH)2,这种疏松的结构不具有防护作用,可见热压涂层使镁合金表面的耐蚀性能得到了明显的改善。     

AZ91D镁合金在大气环境中初期腐蚀行为的研究

AZ91D镁合金在温度40 ℃和相对湿度100%RH的大气环境中, 其初期大气腐蚀符合指数衰减规律, 在高温高湿环境中促进了AZ91D镁合金大气腐蚀的发展. AZ91D镁合金的大气腐蚀初期腐蚀产物变化规律： 基体上出现点刺状腐蚀产物, 点刺状腐蚀产物长大后形成团刺状的腐蚀产物. 团刺状的腐蚀产物不断长大, 相邻近的团刺状的腐蚀产物聚集交织在一起, 构成疏松的腐蚀产物形貌. 这种疏松的腐蚀产物形貌不具备保护作用, 使得大气腐蚀不断加快. 通过对AZ91D镁合金的腐蚀产物的EDX能谱分析, 并结合对腐蚀产物形貌的观察, 表明在大气腐蚀初期的腐蚀产物主要为： 初期形成的MgO和随后形成更加稳定Mg（OH）2. AZ91D镁合金在β相、划痕和晶界等附近区域容易发生腐蚀. 同时表面残留的污染物（手的汗迹等）区域更加容易发生腐蚀.     

Mg-Fe-LDH涂层改性AZ91D合金的耐蚀性、体外降解及成骨性能

为满足临床上对镁基金属植入物耐腐蚀和促成骨的要求,以AZ91D镁合金作为基体材料,采用水热法在其表面制备致密均匀的Mg-Fe-层状双氢氧化物(Fe-LDH)涂层,得到Fe-LDH/AZ91D样品。通过电化学和析氢实验探究涂层对镁基体耐腐蚀性和体外降解性能的影响,结合CCK-8及体外矿化实验研究Fe-LDH/AZ91D的生物相容性及成骨相关性能。结果表明：Fe-LDH涂层的存在为AZ91D与腐蚀液的直接接触建立了屏障,有效提升耐腐蚀性能,改性后的镁合金缓蚀效率达到92.76%;PBS中浸泡14天后,AZ91D的质量损失率(40.59%)几乎是Fe-LDH/AZ91D(25.16%)的1.6倍,腐蚀速率(4.14mm/a)约为Fe-LDH/AZ91D(2.13mm/a)的2倍;不同Fe-LDH/AZ91D体积分数浸提液下细胞相容性良好,能较好地维持细胞的成骨活性,并达到与空白组样品同样的水平。     

电火花表面改性对AZ91D镁合金电弧喷涂铝涂层耐蚀性的影响

通过电弧喷涂/电火花沉积复合工艺在AZ91D镁合金表面制备了耐蚀性涂层。利用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、电化学测试和浸泡实验等研究手段,研究了电弧喷涂/电火花沉积复合涂层的结构及耐腐蚀性能,并对涂层腐蚀机制进行了分析。结果表明:经电弧喷涂/电火花沉积复合处理后,E corr=-1.33 V,较基体和喷涂铝涂层试样分别正移约280,40 mV,腐蚀倾向性有所降低;点蚀电位为-0.704 V,较电弧喷涂铝涂层试样提高约60 mV,点蚀敏感性有所降低;电弧喷涂铝涂层试样的钝化电流i pass=4.6×10-3A·cm-2,电弧喷涂/电火花沉积处理试样的ipass=3.2×10-5A·cm-2,经电火花表面改性后,涂层钝化膜自修复能力大幅增强;在3.5%NaCl溶液中,经36 h浸泡试验后,电弧喷涂铝涂层试样表面出现直径达150μm的点蚀坑;而电弧喷涂/电火花沉积复合涂层表面仅出现直径约5~8μm的点蚀坑,涂层发生的主要为亚稳态点蚀。     

微米尺度与纳米尺度陶瓷颗粒等离子喷涂(APS)、超音速火焰喷涂(HVOF)、冷喷涂制备MCrAlY-Al_2O_3复合涂层的微结构与性能对比

陶瓷颗粒增强型金属基复合涂层在诸多工业领域都有需求,其中包括炼钢工业。本文中,MCr Al Y-Al2O3复合粉末通过球磨法制备,并且通过等离子喷涂、超音速火焰喷涂和冷喷涂分别制备了MCr Al Y-Al2O3复合涂层。实验结果显示,可以选用不优先使基体与Al2O3结合的复合粉末控制涂层中的Al2O3含量。涂层粉末的微结构在冷喷涂涂层和超音速火焰喷涂涂层中得到了良好的保留,这是因为喷涂粒子未熔化或部分熔化。然而,对于等离子喷涂的涂层,大多数Al2O3颗粒被隔离在层状界面,在条状界面上形成连续的氧化皮。经退火处理后,由元素扩散引起的条状界面的强化使得超音速火焰喷涂和大气等离子喷涂的涂层硬度增大。此外,冷喷涂涂层由于退火后加工硬化效果的消除,硬度增加不像超音速火焰喷涂和等离子喷涂涂层那样明显。     

不同pH值环境中镍铝青铜冷喷涂涂层腐蚀磨损性能

镍铝青铜合金是铸造大型舰艇螺旋桨的主要材料,海洋污损生物在合金表面附着引起的pH值变化会加速镍铝青铜合金的腐蚀磨损,威胁到舰艇安全航行.采用冷喷涂技术制备了较为致密的镍铝青铜涂层,厚度约300 μm,利用扫描电镜、光学显微镜观察了涂层的微观形貌,重点研究了涂层在pH值分别为3、7和11,质量分数为3.5%的NaCl溶液中的电化学腐蚀性能和腐蚀磨损行为.实验结果表明:pH值为3的环境中,镍铝青铜基体发生了选相腐蚀,表面疲劳裂纹主要分布在富Cu的α相上,涂层上的犁削沟槽加深发生了磨粒磨损,涂层耐腐蚀性能优于基体;pH值为7的环境中,基体发生了黏着磨损,表面有片层状金属剥落,涂层中的孔隙收容了大量磨屑避免了剧烈的三体摩擦,表面犁削沟槽较浅,涂层致钝电位高于基体,耐腐蚀性能变差.pH值为11的环境中,基体发生了表面疲劳磨损,涂层磨痕上有较深的犁削沟槽,沟槽内有微裂纹,涂层耐腐蚀性能优于基体.总体来说,在不同pH值环境中,涂层由于在冷喷涂过程中发生了冷加工硬化并且涂层上的孔隙收容了磨屑,导致涂层的耐腐蚀磨损性能增强.      

AZ91D镁合金喷涂WC/Al2O3复合金属陶瓷涂层及其摩擦磨损性能

采用超音速等离子喷涂技术在AZ91D镁合金上喷涂WC/Al₂O₃复合金属陶瓷涂层,利用XRD衍射仪、SEM扫描电镜、涂层测厚仪、涂层粘结强度测试仪等设备测试涂层的表面结构、涂层厚度以及涂层与基体之间的结合强度,并通过涂层磨损测试仪测定了涂层的摩擦磨损性能。结果表明：涂层厚度控制在0.8～1.0 mm,结合强度约为35 MPa时最适宜;XRD的测试表明涂层主晶相为WC相和Al₂O₃相;SEM的分析表明涂层有稳定的层状结构,孔隙率较低;喷涂温度控制为400℃,涂层可获得较优异的耐磨损性能(磨损率13.9×10^-3mm³/(N·m));当摩擦磨损实验机的实验载荷为5 N,实验时间为2 h时,涂层的摩擦因数稳定在0.272,磨损量为0.003 5 g,磨损机理为磨粒磨损。     

纳米羟基磷灰石/钛复合粒子冷喷沉积行为

运用冷喷涂技术在不同喷涂温度和不同硬度基体上沉积单个纳米羟基磷灰石/钛(nHA/Ti)复合粒子,研究喷涂温度与基体硬度对复合粒子冷喷沉积行为的影响规律。采用扫描电子显微镜(SEM)观察沉积后复合粒子的表面形貌及结合形态,结合能谱分析(EDS)沉积后复合粒子中HA的Ca/P比。结果表明,基体为Ti6Al4V和316L不锈钢基体时,粒子碰撞后发生了一定的塑性变形呈现中部隆起的扁平状,粒子周边出现了环形薄带。随着加速气体温度升高,复合粒子变形程度有所增加;基体为HA+Ti涂层基体时,碰撞后粒子呈现近球形嵌入至涂层基体中,随着加速气体温度升高,复合粒子嵌入至涂层基体中深度有所增加,粒子在基体表面粘附率增加。通过对沉积后复合粒子中HA的Ca/P比发现,冷喷沉积后复合粒子中的Ca/P比与原始粉末中基本相同。     

AZ31B镁合金表面等离子喷涂陶瓷层的 微观结构及耐蚀性

采用等离子喷涂方法在AZ31B镁合金表面制备Al_2O_3、Al_2O_3-13%TiO2(AT13)和Al_2O_3-20%TiO_2(AT20)三种陶瓷涂层;对比研究陶瓷层的微观组织结构、孔隙率、结合强度及电化学腐蚀性能。结果表明:等离子喷涂的陶瓷涂层具有典型的层状结构,涂层具有良好的结合强度和较低的孔隙率。随着TiO2加入量的增多,陶瓷涂层的结合强度升高,孔隙率降低,耐蚀性提高;AT20涂层与镁合金基体相比自腐蚀电位升高了701mV,自腐蚀电流密度降低了两个数量级,阻抗是基体的6倍,AT20涂层的耐蚀性最优。陶瓷涂层的电化学腐蚀过程表现为膜层局部腐蚀和基体腐蚀并造成涂层层状剥离。     

真空冷喷涂LiNi_(0.33)Co_(0.33)Mn_(0.33)O_2涂层颗粒沉积行为研究

真空冷喷涂是一种基于室温及真空条件下超细陶瓷粉末粒子的撞击破碎实现涂层沉积的方法。目前,真空冷喷涂技术已经在微电子器件,金属防护以及新能源领域展现了良好的应用前景。本研究将目光转向锂离子电池,基于真空冷喷涂技术,在氧化铝基体上制备了锂离子电池LiNi_(0.33)Co_(0.33)Mn_(0.33)O_2(NMC)三元材料正极涂层,使用扫面电子显微镜(SEM)观察了NMC涂层的表面及截面微观形貌,使用X射线衍射(XRD)对涂层的相结构进行了测试,使用3D激光显微镜表征了涂层的表面粗糙度,系统研究了载气流量、喷涂距离、喷涂次数等沉积条件对NMC涂层微观形貌及粒子沉积行为的影响。结果表明,在真空冷喷涂NMC涂层中可以观察到明显颗粒破碎沉积现象,涂层结构致密。NMC粉末颗粒沉积方式受气流量、喷涂距离、喷涂次数等沉积条件的影响,载气流量的提高会提高粒子撞击速度,从而提高涂层沉积速率,但过高的气流量会导致粒子发生冲蚀,在涂层表面留下凹坑,致使涂层粗糙度增大。喷涂距离过大会导致NMC颗粒撞击速度减小,粒子破碎不充分,涂层呈现出类似团聚粉末堆积的疏松结构。喷涂次数影响涂层厚度,在合适的沉积参数条件下,可以通过调整喷涂次数实现涂层厚度的线性调控。     

稀土元素铈对镁合金AZ91D显微组织和力学性能的影响

利用光学显微镜、X射线衍射和扫描电镜等分析研究含铈镁合金AZ91D（0．25％Ce、0．7％Ce、0．95％Ce）的显微组织,并对其力学性能进行了测试,同时与不含铈镁合金AZ91D进行了比较。结果表明,加入一定量Ce后的镁合金AZ91D形成杆状化合物Al4Ce,被推移到生长界面,阻碍枝晶的自由生长,从而细化合金显微组织;Ce能提高镁合金AZ91D抗拉强度和硬度,而对其屈服强度和延伸率影响不大;加入0．7％Ce的AZ91D镁合金晶粒细化效果和综合力学性能比较理想。     

镁合金微弧氧化层Al2O3溶胶后续处理的研究

通过溶胶-凝胶(Sol-gel)技术以异丙醇铝(AIP)为前躯体在微弧氧化处理的AZ91D镁合金基体表面制备了AI<,2>O<,3>,溶胶封孔涂层.采用热重-差示扫描量热(TG-DSC)、X-射线衍射(XRD)、能谱(EDX)和扫描电镜(SEM)对凝胶热性能和涂层的成分以及微观形貌结构进行了分析,并对封孔处理前后试样的...     

钛表面激光重熔Al/Ni组合涂层的组织及其抗氧化性能

利用等离子喷涂及电弧喷涂工艺在工业纯钛表面制备Al/Ni组合涂层,并对涂层进行激光重熔处理,使涂层之间、涂层与基体之间发生冶金反应,从而得到与基体有一定结合强度的NiAl金属间化合物涂层。研究了重熔前后涂层的微观组织及NiAl金属间化合物的形成机理,并对经重熔处理后的Al/Ni/Ti试件及纯钛试件进行了800℃/60 h高温氧化试验,讨论了涂层经高温氧化后的微观组织及其对钛材抗高温氧化性能的影响与防护机理。研究表明,Ni/Al涂层经激光重熔处理后,重熔反应区由多量的呈等轴晶状的Ni_2Al_3相以及少量的呈树枝晶状的NiAl相组成。重熔处理后的涂层经高温氧化后,Ni_2Al_3相的含量有所减少且结构疏松,而NiAl相则稳定存在并最终形成了具有一定厚度的区域。激光重熔处理后的Ni/Al组合涂层对Ti基体起到了较好的抗高温氧化作用。     

冷喷涂技术及涂层处理工艺的研究进展

相比于热喷涂工艺,近年发展起来的冷喷涂具有明显的优势,冷喷涂工艺可以实现低温状态下的金属涂层沉积,这种工艺过程对粉末粒子结构几乎无热影响．而对粒子的加速效果很好,金属材料沉积过程中的氧化可以忽略。本文介绍了冷喷涂技术的原理和特点,总结了冷喷涂技术在涂层沉积机制、工艺参数和涂层后期热处理三方面的最新研究进展。涂层与基体的界面结合以及涂层之间的粒子结合都是以机械结合为主．由此导致涂层与基体的结合强度不高。如何对冷喷涂涂层进行热处理,使其结合强度有所提高,已成为冷喷涂技术研究的一个新方向。     

AZ91D镁合金半固态浆料制备过程中的组织演变

对AZ91D镁合金进行了半固态等温热处理,通过光学显微镜、扫描电镜对其组织进行了研究。结果表明,AZ91D镁合金铸件经过580℃×30min半固态等温热处理后,合金显微组织中β-Mg17Al12相基本熔入基体,枝晶状的铸态组织在等温处理过程中变得细小圆整。