化学镀制备镍包覆BN陶瓷颗粒的工艺参数与优化

在以肼为还原剂的化学镀新体系制备镍包覆六方BN陶瓷颗粒的实验研究基础上,进行了小试和扩大试验,并用网络化的神经网络-遗传算法对这些包覆工艺参数进行了优化.结果表明:在固定硫酸镍和肼质量比的条件下,用肼化学镀镍制备包覆BN粉体的最佳工艺条件为:添加剂(NH4)2SO4质量浓度为5g/L,温度为345 K,每100mL溶液中加入9mL氨水,表面活性剂十二烷基磺酸钠用量为0.5ml/L.所制备的镍包覆完全的氮化硼粉体基本符合用于制备涡轮发动机部件的自磨耗封严涂层的要求.与此同时还预报了各因素对镀层的影响,实验结果与预报相比较,两者吻合很好.     

粘结剂对超音速火焰喷涂碳化钨涂层磨粒磨损性能的影响

采用超音速火焰喷涂(HVOF)工艺在35钢基体上制备了WC-10Ni涂层和WC-12Co涂层,研究了镍、钴这两种粘结剂对WC涂层的显微硬度、摩擦系数和抗磨粒磨损性能的影响,采用扫描电子显微镜观察涂层磨损前后的表面形貌,探讨了WC涂层的磨粒磨损机理。结果表明,以HVOF方法制备的2种WC涂层均有较高的显微硬度,WC-10Ni涂层和WC-12Co涂层与SiC砂纸摩擦副之间的干摩擦系数相差不大。2种涂层在低载荷下均有较好的抗磨粒磨损性能,但在较高载荷下WC-12Co涂层的抗磨性明显优于WC-10Ni涂层。2种涂层的磨粒磨损形式主要为均匀磨耗磨损,磨损机理以微切削和微剥落为主。WC-12Co涂层的磨损表面损伤较轻微,综合性能优于WC-10Ni涂层。     

合成后的触媒组织结构对立方氮化硼单晶合成效果的影响

以氮化锂(Li_3N)为触媒和六方氮化硼(hBN)为原料,在静态高温高压条件下加入籽晶批量合成出了≥50目的立方氮化硼(cBN)单晶。通过X射线衍射仪(XRD)和红外线光谱仪(FTIR)对合成后的触媒层内物相组成进行了分层表征;采用K值法、绝热法和RIR值等理论方法,计算出了触媒层内各物相的质量分数,分析了各物相在触媒层中的变化规律。采用扫描电子显微镜(SEM)对cBN单晶形貌和cBN单晶/触媒的界面形貌进行了观察,分析了触媒层的形貌对cBN单晶合成效果的影响。结果表明,触媒层内主要存在不规则的cBN微晶、hBN和Li3BN2等物相。触媒层的中间层是hBN发生固相直接转变生成cBN微晶的主要区域,触媒层中Li3BN2和cBN微晶的含量直接影响cBN单晶的合成效果。     

氮化硼-莫来石复合陶瓷材料的制备及性能研究

为了制备性能优异的双辊薄带连铸用陶瓷侧封板,以六方氮化硼和莫来石为主要原料,Y_2O_3、Ti N、Zr O_2、Al N以及Al_2O_3的混合物为添加剂,采用热压烧结法(1 750~1 800℃,120 min,25 MPa,N_2气氛)制备了三种不同组成的氮化硼-莫来石复合陶瓷材料,测试并分析了烧后试样的弯曲强度、硬度、热膨胀系数、物相组成和显微结构。结果表明:1)随着氮化硼含量的增加,莫来石含量的减少,氮化硼-莫来石复合陶瓷试样的弯曲强度、硬度和热膨胀系数均呈现逐渐减小的趋势。2)当六方氮化硼、莫来石和添加剂的添加质量分数分别为50%、30%和20%时,所制备氮化硼-莫来石复合陶瓷材料的综合性能最佳,其弯曲强度为287.5 MPa,硬度为162.3HV5,热膨胀系数约为4.5×10~(-6)℃~(-1)(室温);XRD和SEM分析显示,其主要物相为h-BN、莫来石、α-Al_2O_3以及Si Al4O_2N_4,其中基体相以氮化硼为主,莫来石为第二相,Si Al_4O_2N_4固溶体存在于晶界处,与莫来石共同作用而赋予了材料良好的力学性能。     

9Cr18不锈钢表面不同耐磨镀层的微观结构及耐磨性

针对9Cr18不锈钢的耐磨需求，选用硬铬镀层、Ni-P化学镀层、Ni-c BN/h BN复合镀层等3种镀层，通过扫描电镜、划痕法、球盘磨损试验等研究了其在微观结构、结合力、常温及高温耐磨性等方面的差异。结果表明，3种镀层的硬度均可达800 HV以上，但Ni-c BN/h BN复合镀层的硬度略高；经过预镀镍处理后Ni-c BN/h BN复合镀层与基体之间的结合强度高达68 MPa，但硬铬镀层与基体的结合力较差；Ni-P化学镀层和Ni-c BN/h BN复合镀层在常温下的耐磨性相当，但Ni-c BN/h BN复合镀层在200℃下的耐磨性略优；硬铬镀层在摩擦应力作用下涂层出现明显剥落、黏着磨损严重，耐磨性较差。Ni-c BN/h BN复合镀层更宜选作9Cr18不锈钢表面的耐磨镀层。     

超音速等离子喷涂MoWCu合金涂层的性能

采用超音速等离子喷涂技术在45CrNiMoVA钢表面制备了MoWCu合金涂层。利用场发射扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、维氏显微硬度计和球-盘式摩擦磨损试验机考察了涂层的形貌、成分、显微硬度和耐磨性,采用四探针法测量其导电性。MoWCu涂层的显微硬度平均值为486.2 HV0.1,比基体硬度提高1倍,与纯Mo涂层的显微硬度相当,但比MoW涂层的显微硬度略低。MoWCu涂层与基体的结合强度为45.3 MPa,表现为机械结合。MoWCu涂层的导电率为8.83%IACS,比纯Mo涂层高2/5左右。与纯Mo涂层和MoW涂层相比,在相同摩擦条件下,MoWCu涂层的磨损体积最小,摩擦因数最低,主要以粘着磨损为主,同时伴有轻微的氧化磨损。     

碳化硼-立方氮化硼复合陶瓷的高压制备及性能研究

利用六面顶液压机,以铝、钴为烧结助剂,在压力5.5 GPa,温度1 470℃,保温时间5 min的条件下制备出碳化硼-立方氮化复合陶瓷。并通过XRD衍射仪、SEM扫描电镜、维式硬度仪对其进行了物相分析、微观形貌表征和硬度测量,并研究了不同含量的立方氮化硼对碳化硼复合陶瓷力学性能的影响。实验结果表明,当碳化硼和立方氮化硼的比例为7∶3时,复合陶瓷具有较好的综合性能,维式硬度为41.6 GPa、密度为2.45 g/cm³、磨耗比为2.5。将立方氮化硼作为增强材料不仅保持了碳化硼的硬度还兼顾了轻质性能。而铝、钴作为烧结助剂不仅降低了烧结温度还抑制了立方氮化硼向六方氮化硼的转变。     

热处理对Cu–10Al–X热喷涂涂层组织与性能的影响

在45钢基体上用氧-乙炔火焰热喷涂Cu–10Al–X粉末制备了高铝青铜涂层,并通过不同的热处理工艺对其进行强化。用显微硬度计、能谱仪、X射线衍射仪、扫描电镜、激光共聚焦显微镜和材料表面性能综合测试仪考察了热处理对涂层显微组织、物相与性能的影响。结果表明,经过600°C/0.5 h固溶强化与400°C/1 h时效强化后,高铝青铜涂层出现了Cu_9Al_4、CuAl、CuAl_2、Cu_3Al等金属间化合物,以Al_(65)Cu_(20)Fe_(15)、AlFe为代表的硬度较高的k相和Al_2O_3致密氧化膜,硬度和耐磨性得到了较大的改善。     

不同电流下超音速等离子喷涂钼-钨复合涂层的性能

将Mo粉和W粉按质量比4:1混合后用超音速等离子喷涂系统在45CrNiMoVA钢表面制备了Mo-W复合涂层。通过扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计和摩擦磨损试验机考察了不同喷涂电流下所制涂层的微观形貌、成分、物相、显微硬度及耐磨性。结果表明,喷涂电流对Mo-W复合涂层影响显著,喷涂电流为350 A时所制涂层的各项性能最好。电流过大或过小均会导致涂层疏松,孔隙增大。Mo-W复合涂层显著提高了基体的显微硬度及耐磨性。在摩擦磨损过程中涂层和基体表面均生成了一层薄薄的耐磨氧化膜。     

可加工氮化硼系复相陶瓷的研究发展现状和发展趋势以及应用现状分析

先进陶瓷材料具有较高的力学性能,以及较高的抗高温氧化性能等。但是先进陶瓷材料由于硬度较高、可加工性能较差,导致陶瓷材料的机械加工成本较高,所以限制了陶瓷材料的广泛应用。为了改善和提高陶瓷材料的可加工性能,向陶瓷基体中加入六方氮化硼形成可加工氮化硼系复相陶瓷。可加工氮化硼系复相陶瓷具有较高的力学性能和优良的可加工性能,氮化硼系复相陶瓷可以进行机械加工。目前研究和开发的可加工氮化硼系复相陶瓷主要包括:Al_2O_3/BN复相陶瓷,ZrO_2/BN复相陶瓷,SiC/BN复相陶瓷,Si_3N_4/BN复相陶瓷,AlN/BN复相陶瓷等。目前可加工氮化硼系复相陶瓷的研究主要集中在氮化硼系复相陶瓷的制备工艺,力学性能,可加工性能,抗热震性能,抗高温氧化性能等。本文主要叙述可加工氮化硼系复相陶瓷的制备工艺,力学性能和可加工性能,抗热震性能,抗高温氧化性能等。并叙述可加工氮化硼系复相陶瓷的研究发展现状和发展趋势,并对可加工氮化硼系复相陶瓷的未来发展趋势进行分析和预测。     

高温球阀喷涂Al2O3-TiO2和WC-Co涂层的耐磨粒磨损性能

采用激光等离子喷涂技术在已失效的高温球阀基体材料上制备Al2O3-TiO2与WC-Co金属陶瓷涂层,在摩擦磨损试验机上对涂层的耐磨粒磨损性能进行研究,利用扫描电镜、光学显微镜对涂层的显微组织结构、磨损表面及其相组进行分析,并采用维氏显微硬度计、WE-50型液压拉伸验机和箱式电热炉对涂层的显微硬度、结合强度及抗热震性进行测试.结果表明,Al2O3-TiO2金属陶瓷涂层的综合性能最好,可以用于失效高温球阀的再制造.     

文丘里除尘塔中的热喷涂设计和涂层性能研究

针对文丘里除尘塔涂层耐高温、耐腐蚀、耐冲刷磨损的要求,查阅资料选出合适的喷涂方法及涂层材料。采用电弧喷涂方法制备了NiCr涂层,研究了涂层的结合强度、硬度、涂层成分、摩擦性能和耐高温性能。分析结果显示,NiCr合金涂层性能满足要求。     

铝合金喷涂Ni60涂层的耐磨性研究

采用氧-乙炔火焰喷涂技术在ZL109铝合金表面制备Ni60涂层。用显微硬度计测定涂层的显微硬度,用摩擦磨损实验机研究涂层的耐磨性,用扫描电子显微镜(SEM)观察磨损形貌并分析磨损机制。结果表明:ZL109铝合金经过火焰喷涂Ni60涂层后,基体的显微硬度明显提高,并呈现出很好的耐磨性及平稳较低的摩擦因数;涂层的磨损机制以疲劳磨损为主。     

热处理对Ni-P-BN(h)镀层硬度和自润滑性能的影响

本文对Q235钢表面先后实施化学共沉积和热处理形成Ni-P-BN(h)复合镀层,利用电子探针显微分析仪、X射线衍射仪、扫描电镜和硬度计,研究了热处理和镀液中六方氮化硼BN(h)含量对复合镀层自润滑性能和硬度的影响。结果表明,镀液中BN(h)颗粒浓度变化对镀层中P含量的影响不大;镀层经热处理后,在表面形成体心立方Ni₃P,增大了表面硬度,有利于发挥BN(h)的润滑作用,从而有效减小镀层表面的摩擦系数;经热处理的Ni-P-BN(h)-7.5复合镀层属于自润滑性镀层,11500 cm磨损试验中平均摩擦系数仅为0.26,且摩擦系数波动较小。     

喷涂距离对Al2O3-TiO2涂层组织与干摩擦性能的影响

采用大气等离子喷涂(APS)方法在Q235钢基体上制备了不同喷涂距离的Al_2O_3-13 wt%TiO_2涂层。研究了喷涂距离对涂层α-Al_2O_3相质量分数、涂层截面显微硬度、孔隙率、沉积厚度的影响,并对涂层进行干摩擦磨损实验,分析了涂层磨损失效机理。随着喷涂距离的增加,α-Al_2O_3相向γ-Al_2O_3相转化增多,涂层沉积厚度呈下降趋势。喷涂距离为130 mm时,涂层综合性能最优;沉积厚度为285μm,截面显微硬度为1172 HV0.2,孔隙率为3.4%,涂层耐磨性能最佳,磨损失效主要以显微犁削为主。喷涂距离为110 mm时涂层熔融程度不足,犁沟效应明显,喷涂距离为150 mm时γ-Al_2O_3相较多,脆性断裂显著。     

真空热压温度对等离子喷涂涂层性能的影响

为提高钢材表面等离子喷涂涂层的性能,利用真空热压工艺对原始涂层进行处理,通过对比涂层内部结构、结合强度、显微硬度、摩擦性能,分析真空热压工艺对等离子喷涂涂层性能的影响。结果表明,经过热压处理后,离子喷涂涂层内部组织致密均匀,摩擦损失量变小,基体与涂层结合强度与平均显微硬度均增大,摩擦性能得到提升,改善了离子喷涂涂层的整体性能。     

不同摩擦配副干湿条件下丁苯橡胶的摩擦学行为研究

研究了丁苯橡胶与钢材、Al_2O_3和AlTiN硬质涂层摩擦副在2种条件下(即干摩擦和水环境中)的磨耗性能。结果表明,钢材摩擦副与丁苯橡胶的磨耗为卷曲磨耗,AlTiN摩擦副和Al_2O_3摩擦副分别与丁苯橡胶的磨耗主要以磨粒磨耗为主。在干摩擦条件下,Al_2O_3摩擦副和AlTiN摩擦副分别与丁苯橡胶产生的磨耗质量相近,并远高于钢材摩擦副产生的磨耗质量。在水环境中,3种摩擦副分别与丁苯橡胶产生的磨耗质量由大到小依次为Al_2O_3AlTiN钢材。Al_2O_3摩擦副和钢材摩擦副分别与丁苯橡胶在水环境中的磨耗质量高于其相应干摩擦条件下的磨耗质量,而AlTiN摩擦副产生的磨耗质量略低于其干摩擦条件下的磨耗质量。     

轴向送粉等离子喷涂制备TiB2/Al2O3复合陶瓷涂层

将Al2O3-30%(质量分数,下同)TiB2的复合粉与10%粒度为80～200 nm的Al2O3粉混合,喷雾干燥造粒制备成热喷涂喂料,采用三阴极轴向送粉等离子喷涂系统(Axial-Ⅲ)喷涂沉积TiB2/Al2O2涂层.用X射线衍射、扫描电子显微镜及能谱仪分析涂层物相组成、微观形貌,测试涂层表面显微硬度和Rockwell硬度.结果表明:涂层由α-Al2O3,γ-Al2O3,TiB2和少量TiO2组成;TiB2在涂层中主要以颗粒状形态存在.显微硬度为16.68 GPa;涂层表面Rockwell硬度平均值达52.9.     

Al_2O_3–SiC复相陶瓷的摩擦磨损特性

用真空热压工艺制备了Al2O3-SiC复相陶瓷.对热压烧结的纯Al2O3以及Al2O3-SiC复相陶瓷进行了摩擦磨损实验,研究了SiC添加量对复 相陶瓷摩擦磨损性能的影响.结果表明:在压力为25 MPa,1635℃热压烧结1h,当SiC的质量含量为5%时,Al2O3-SiC复相陶瓷的耐磨性最佳,虽摩擦系数最大(0.61,Al2O3则为0.46),但磨损率(WR)仪为5×10-4mm3/(N·m).Al2O3-SiC复合材料的磨损机理为脆性断裂引起的磨粒磨损,材料的 WR与断裂韧性(KIc)和Vickers硬度(Hv)的乘积(KIc1/2HV5/8)成反比.     

核电厂小尺寸阀门内壁新型冲蚀减缓技术的研发应用

以WCB钢为基材,采用国产化小型超音速火焰喷涂(HVOF)设备喷涂Ni60镍基合金涂层.通过扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)分析、显微硬度计测试、拉伸试验、磨粒磨损试验和冲蚀磨损试验,考察了Ni60涂层的组织形貌、微观结构、孔隙率、显微硬度、结合强度、耐磨粒磨损性能和耐冲蚀磨损性能,并对实际小尺寸疏水阀门内壁进行喷涂,分析该工艺的实际可行性.结果表明,所制备的Ni60涂层的孔隙率为(0.27±0.04)％,显微硬度为843 HV(载荷300 g),界面结合强度高达200 MPa以上.该涂层主要由弥散分布着碳化物等硬质相的Ni基固溶体组成,具有比WCB基材更优良的耐磨粒磨损和耐冲蚀性能,其冲蚀失效形式主要为犁沟加塑形变形.小尺寸阀门内壁经喷涂后,表面涂层质量及配合性均符合要求.