医用锻造CoCrMo合金等离子氮化微观结构及摩擦性能分析

采用高压直流等离子体氮化技术,对医用锻造钴铬钼合金进行表面氮化处理,考察了氮化温度及时间对钴铬钼合金摩擦性能及润湿性能的影响。运用XRD衍射仪及场发射扫描电镜分析氮化层物相组成及表面微观形貌;显微硬度计和光学动/静态接触角仪测试合金表面显微硬度及接触角数值;利用球-盘摩擦实验在干摩擦条件下对氮化层的摩擦磨损性能进行测试。实验结果表明：钴铬钼合金试样经直流等离子体氮化处理后,氮化层厚度、表面粗糙度及显微硬度值显著增加,亲水性能及耐磨损性能得到明显改善。在较低的氮化温度及较短的氮化时间内,氮化试样物相主要由σ-CoCr相及CrN相组成;随着氮化温度及时间的增加,氮化试样物相中还检测到硬质化合物相Cr2N。同未处理试样相比,氮化试样的磨损率及磨痕宽度减小,氮化参数为800℃-8h时磨损率最低,磨痕宽度最窄,耐磨损性能最佳。未氮化试样磨损机制以粘着磨损为主;氮化试样主要以疲劳磨损、磨粒磨损及轻微粘着磨损为主。     

锻造CoCrMo合金渗碳的摩擦学性能研究

采用气体渗碳技术,对医用锻造CoCrMo合金进行表面渗碳处理来改善其耐磨性能.利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和显微硬度计分别对渗碳层的微观组织、物相组成和显微硬度进行了表征.用三维形貌仪测量表面粗糙度并分析磨损后的表面.采用销盘接触方式,借助UMT-Ⅱ型微摩擦磨损试验机,考察了25%小牛血清润滑条件下的摩擦学性能.试验结果表明,锻造CoCrMo合金渗碳层中形成了硬质Cr3C2相,这是一种致密的颗粒组织.试样的硬度值由未处理的341 HV增加到渗碳后的509 HV.25%小牛血清润滑条件下,渗碳合金的摩擦因数略有升高.与未处理试样相比,渗碳后锻造CoCrMo合金的磨损率降低了40%.未处理CoCrMo合金磨损表面存在宽且深的犁沟和疲劳破坏形成的剥落坑;渗碳试样表面仅表面为浅且窄的划痕.说明渗碳CoCrMo合金渗层中形成的硬质Cr3C2相可以明显提高CoCrMo合金的耐磨性能.     

Mg-Ni-Y-La非晶合金微观结构转变及电化学性能研究（英文）

采用铜模喷铸法制备了Mg60Ni23.6Y0.5La15.9块体非晶合金,并对其微观组织结构及电化学性能进行了研究。用XRD和SEM对Mg60Ni23.6Y0.5La15.9非晶合金在充放电过程中的微观结构进行分析。采用自动充放电测试系统对Mg60Ni23.6Y0.5La15.9非晶合金电化学性能进行了测试。结果表明:在吸氢放氢过程中合金的非晶态结构逐步转变为晶态,并且随着循环的进行逐渐形成了Mg2Ni H4、Mg2Ni和Mg(OH)2相。电化学性能测试结果表明:Mg60Ni23.6Y0.5La15.9非晶合金电极的放电容量变化过程可以分为4个阶段,其最大放电容量达到410.5m Ah/g,从而说明非晶结构有可能是非晶电极达到最大放电容量的关键因素。     

等离子喷涂Ag-SnO_2涂层的微观结构和性能（英文）

采用等离子喷涂技术在铜基体表面制备了Ag-SnO_2涂层,应用XRD和SEM对涂层的相结构和微观组织进行了表征,通过拉伸和硬度试验测定了涂层的力学性能,并采用电弧侵蚀试验测试了涂层的耐电弧侵蚀性能。结果表明,所得涂层结构均匀致密,涂层内纳米级SnO_2颗粒均匀分布在银基体中;涂层的力学性能和电弧侵蚀性能与块体合金接近;电弧侵蚀试验后,涂层表面阴极斑点分散,烧蚀轻微,表明所制备的Ag-SnO_2涂层具有良好的耐电弧侵蚀特性。     

放电等离子体烧结FePt合金的微观结构和磁学性能（英文）

采用熔炼、机械破碎和放电等离子体烧结法制备了Fe50Pt50合金,研究了合金的微观结构和磁学性能。结果表明在烧结过程中合金中无序的面心立方相向有序的L10有序相转变,Fe50Pt50合金的有序度和矫顽力随着放电等离子体烧结温度的升高而降低;在800℃烧结时,可获得的最大磁能积为50.81 kJ/m3。     

Mg-Y-Zr-Nd合金微观结构、力学性能、电磁屏蔽性能研究（英文）

制备了不同Nd含量的Mg-Y-Zr-x Nd合金铸锭,研究了Nd含量对合金微观结构、力学性能和电磁屏蔽性能的影响。实验结果表明,当Nd含量增加到2.63%(质量分数)时,晶粒尺寸从70.1μm细化到45.2μm,并且在晶界不连续分布骨骼状β相。随着Nd含量增加,合金强度和电磁屏蔽性能都会增加。Nd含量为2.63%时同时具有良好的强度和电磁屏蔽性能,T6处理能进一步提高屏蔽效能。根据分析,以上实验结果是由于Nd的添加量不同引起微观结构不同造成的。     

类金刚石膜对CoCrMo合金摩擦性能的影响

目的研究类金刚石膜(DLC)在不同工况条件下的摩擦性能。方法使用磁控溅射技术,在CoCrMo合金表面沉积掺杂Cr元素的DLC薄膜。通过X射线衍射能谱和拉曼光谱对DLC膜表面的化学成分进行分析,采用扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)观察DLC膜的表面形貌,借助摩擦试验仪测试DLC膜在不同工况条件下的摩擦性能。结果薄膜表面呈现颗粒状结构,且薄膜表面粗糙度在10 nm左右,物相分析表明,DLC薄膜为非晶化结构。在牛血清白蛋白(BSA)和NaCl溶液润滑条件下,DLC/CoCrMo摩擦副的平均摩擦系数(COF)分别趋于0.08,磨损区域存在少量的刮痕;而在干摩擦条件下,摩擦系数曲线表现出由高到低的变化趋势,平均摩擦系数约为0.21,同时在销磨损表面能观察到石墨化转移层。当接触压力为1 MPa时,平均摩擦系数约为0.10;接触压力增加至8 MPa时,平均摩擦系数约为0.08。结论润滑条件下,DLC膜表面悬键被钝化,减小其与配副表面之间的相互作用力,因此摩擦系数较低;干摩擦条件下,石墨化转移层充当固体润滑层,最终导致摩擦系数呈现下降趋势。DLC薄膜对摩擦配副具有明显的减摩效果。     

磁控溅射法制备CoCrMo合金表面掺杂DLC膜层的性能研究（英文）

为提高CoCrM合金的耐磨性,延长其使用寿命,采用磁控溅射法在其表面制备了厚度为1.89μm、分别掺W元素和掺Ti元素的2种DLC膜层。摩擦磨损实验测得未镀膜层、镀Ti-DLC膜层以及镀W-DLC膜层的CoCrMo合金的磨损率分别是15.25×10~(-6),0.76×10~(-6)和0.19×10~(-6)mm~3·m~(-1)·N~(-1)。结果说明:镀膜后基体的耐磨性显著提高;镀W-DLC的试样比镀Ti-DLC的试样更耐摩。拉曼分析表明,镀膜试样因在摩擦过程中表层膜层发生了部分石墨化,所以表现出了优异的耐磨性。     

Mg-Ni-Y-La非晶合金微观结构转变及电化学性能研究（英文）EI北大核心CSCD

采用铜模喷铸法制备了Mg60Ni23.6Y0.5La15.9块体非晶合金,并对其微观组织结构及电化学性能进行了研究。用XRD和SEM对Mg60Ni23.6Y0.5La15.9非晶合金在充放电过程中的微观结构进行分析。采用自动充放电测试系统对Mg60Ni23.6Y0.5La15.9非晶合金电化学性能进行了测试。结果表明:在吸氢放氢过程中合金的非晶态结构逐步转变为晶态,并且随着循环的进行逐渐形成了Mg2Ni H4、Mg2Ni和Mg(OH)2相。电化学性能测试结果表明:Mg60Ni23.6Y0.5La15.9非晶合金电极的放电容量变化过程可以分为4个阶段,其最大放电容量达到410.5m Ah/g,从而说明非晶结构有可能是非晶电极达到最大放电容量的关键因素。     

直流溅射沉积CrAlN和CrN薄膜微观结构与摩擦性能分析研究（英文）

采用直流反应溅射在304不锈钢表面沉积CrAlN和CrN薄膜。利用X射线衍射仪(XRD),扫描电子显微镜(SEM),X射线光电子能谱仪(XPS),原子力显微镜(AFM)等表征Al元素的加入对CrN薄膜成分与组织结构的影响。采用摩擦磨损试验机和3 mm的Si_3N_4作为对偶球测试其在不同环境下的摩擦性能,并利用Nanomap 500LS三维轮廓仪表征磨痕轮廓。研究结果表明,CrN薄膜主要物相是CrN和Cr_2N相,CrAlN薄膜主要物相是CrAlN和Cr_2N相。CrN薄膜的(200)晶面的CrN相呈择优取向,而CrAlN薄膜的(200)晶面的CrAlN相也呈择优取向。在CrAlN沉积的过程中,部分的Cr原子被Al原子替代形成有利于细化晶粒和提高薄膜的综合性能。因此,在所有的实验环境中,CrAlN薄膜都比CrN薄膜具有更好的抗磨损性能和低的磨损率。     

含稀土Cu-Cr-Zr合金的微观组织和性能（英文）

先后热轧、固溶处理、冷轧和时效处理Cu-0.81Cr-0.12Zr-0.05La-0.05Y(质量分数)合金,并系统研究其不同阶段的微观结构、显微硬度和导电率的变化规律。合金铸态组织由Cu基体、Cr相和Cu5Zr三相组成。经固溶处理后,Zr相充分溶于Cu基体中,而部分Cr相仍残留于Cu基体中。样品冷轧后的时效处理使Cr与Cu5Zr纳米析出相从基体中析出,且基体显微硬度和导电率增加。在773 K时效60 min后,样品获得了高显微硬度(HV 186)和高导电率(81%IACS)。随着时效温度的提高,Cu晶体的取向度逐渐减小到零,而微应变因存在析出相和位错的相互作用未能得到完全的释放。当共格强化机制在合金中起主要增强作用时,Cr析出相与铜基体之间保持着N-W的位相关系。     

Si对MCrAlY涂层微观结构及性能的影响（英文）

制备了Si含量分别为0%,2%及5%的CoCrAlSiY合金涂层,研究了Si元素的添加对合金粉末及涂层的组织、结构及性能的影响,初步探讨了Si元素对涂层高温性能的作用机理。研究结果表明:Si元素主要分布在涂层的β相中,通过影响β相的含量和分布对涂层的高温性能产生影响,Si推进了合金由内氧化向外氧化发生的过程,促进了保护性氧化膜的形成,但Si含量过高,会引起氧化膜的PBR值增加,氧化膜的应力变大,不利于涂层高温抗热震性能的提高。     

AlCoCrFeNiB_x(x=0,0.1,0.25,0.5,0.75,1.0)高熵合金的微观结构与性能（英文）

研究了硼元素对AlCoCrFeNiB_x(x=0,0.1,0.25,0.5,0.75,1.0,x为摩尔百分比)高熵合金微观组织和性能的影响。AlCoCrFeNi高熵合金呈等轴晶结构,晶内伴随着明显的成分偏析,在等轴晶内可以观察到典型的调幅分解结构。然而,当x=0时,合金却转变为树枝晶结构。随着硼元素的进一步添加,树枝晶以及调幅分解结构都开始逐渐消失,并在晶体中形成大量的硼化物;晶体结构也由B2+bcc结构转变为B2+bcc+fcc的混合结构,最终转变为B2+bcc+fcc+硼化物的混合结构;合金硬度HV呈先降后升的趋势,由4860 MPa降低至4607 MPa,最后又升高至6157 MPa,其中x=0.1时合金硬度最低;抗压缩断裂强度呈明显的下降趋势,在硼元素含量达到0.75时,合金试样甚至在弹性变形阶段即发生了脆性断裂;本系列合金均呈现软磁性,其矫顽力和饱和磁化强度均随着硼元素含量的增加而下降,而下降到矫顽力显示出硼元素对合金的软磁性有提高作用。     

采用双辉等离子表面冶金技术在45钢表面制备Fe-Al-Cr-Nb合金层的摩擦性能（英文）

采用双辉等离子表面冶金技术在45钢基体表面制备Fe-Al-Cr-Nb合金层。利用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪对该合金层的显微组织和物相组成进行表征。结果表明,该合金层表面形貌完整且致密;厚度约为20μm;各合金元素含量沿截面方向呈梯度分布。显微硬度和纳米压痕实验表明,Fe-Al-Cr-Nb合金层的表面硬度为HV 580,约为基体45钢的2.8倍;与基体相比,该合金层具有较小的位移偏移量和较大的弹性模量。通过室温摩擦磨损实验表明,Fe-Al-Cr-Nb合金层的摩擦因数低且磨损量小,说明该合金层可显著提高基体的表面硬度和耐磨性。     

水下搅拌摩擦加工纯铜及其合金的显微组织演变和摩擦性能（英文）

对工业纯铜(纯度99.8%)和铜锌合金(黄铜)进行水下搅拌摩擦加工。搅拌摩擦加工的刀具呈螺纹锥状,由碳化钨制成,其转速为1800 r/min,横移速度为4 mm/min,将试样浸泡在带循环系统的水箱中。为了评估加工次数对样品显微组织和力学性能的影响,进行6道次加工。采用光学显微镜对商业纯铜样品的显微组织进行研究,结果表明,加工后材料的晶粒尺寸明显减小。同时,样品横截面的硬度较母材增高。水下搅拌摩擦加工样品的X射线衍射谱与母金属的相比,其峰值更短、更宽,谱的背景增大,表明形成非晶/超细晶组织。采用针-盘法对试样的磨损行为进行研究,结果表明,与母材相比,加工后试样的摩擦因数降低。磨损和硬度试验结果表明,水下搅拌摩擦加工可显著提高工业纯铜和黄铜的耐磨性和硬度。     

直流溅射沉积CrN薄膜组织结构与摩擦性能分析（英文）

采用直流反应溅射在304不锈钢表面沉积CrN薄膜。利用X射线衍射仪(XRD),扫描电子显微镜(SEM),原子力显微镜(AFM),显微硬度计,磨损试验机与三维轮廓仪等表征氮气流量对CrN薄膜组织结构与摩擦性能的影响。结果表明,随着氮气流量的增加,CrN(200)晶面呈择优取向,薄膜的沉积速率随着氮气流量的增加逐渐降低。另外,薄膜的表面粗糙度随着氮气流量的增加呈先降低后增加的趋势。随着氮气流量从15 cm~3/min增加至30 cm~3/min时,薄膜的显微硬度HV先从5273 MPa增加至10422 MPa,当氮气流量再增加至35 cm~3/min时,薄膜的显微硬度却降低至9180 MPa。磨损试验表明,当氮气流量为30 cm~3/min时薄膜具有最小的摩擦系数0.93和磨损率2.02×10-15 m~3·(N·m)~(-1),显示最佳的磨损性能。     

铸态Mg-Li-Al-xSi合金微观组织和力学性能（英文）

实验铸造了Mg-9Li-3Al-x Si(x=0,0.1,0.5,1.0,质量分数,%)合金并通过OM,SEM,XRD和力学性能测试对其进行了研究。结果表明:铸态Mg-9Li-3Al合金组织中主要由α-Mg、β-Li、Mg_(17)Al_(12)相组成。加入Si后,合金中出现了新相Mg2Si,晶粒得到了明显细化,且Si能够抑制Mg_(17)Al_(12)的形成;当合金中的Si含量过高时,α-Mg相粗化,且会在相界处出现块状和汉字状的Mg_2Si相。合金的强度随着Si含量的增加呈现先增加后降低的趋势,合金的延伸率随着Si含量的增加呈现逐渐降低的趋势。当合金中Si含量为0.1%时,抗拉强度达到最大值182.5 MPa,延伸率为12.1%。     

均匀化热处理对新型Al-Cu-Li-Ce合金的微观结构的影响（英文）

研究了一种添加Ce并具有高Cu/Li的新型Al-Cu-Li-Ce合金在双极均匀化热处理过程中微观结构的演化过程,并重点探讨了该合金中t1(Al8Cu4Ce)相的形成过程及其形成机制。在凝固过程中Ag,Mg富集的粗大的T_B(Al_7Cu_4Li)相和原生的Al Cu Ce相共同形成。双极均匀化热处理后有2种类型的t1相出现。该相的形成模式包括,通过Ce不断的由Al基体向在T B相上新形核的t1相扩散并导致该粒子不断长大,以及原生的Al Cu Ce相通过不断缩水并伴随Cu,Ce向各个方向扩散,由之转变为细小弥散的t_1相。同时分析发现在合金凝固过程中产生的这种先析Al Cu Ce相,不但能够促进晶粒形核,同时能够阻止晶粒进一步长大,最终导致含铈的铸态合金晶粒得到细化。     

放电等离子烧结W-Ni-Mn合金的显微组织演变及力学性能（英文）

以微米级的钨粉、镍粉和锰粉为原料,将原料混合均匀后进行放电等离子烧结(SPS)制备90W-6Ni-4Mn合金,探究SPS烧结温度对90W-6Ni-4Mn合金显微组织演变和力学性能的影响。研究结果表明,利用放电等离子烧结(SPS)方法可以在1150~1250°C温度下保温3 min制备出近全致密、综合性能优良的90W-6Ni-4Mn合金。分析合金显微组织,90W-6Ni-4Mn合金组织均匀,平均晶粒尺寸均在10μm以下,主要由钨基相和γ-(Ni,Mn,W)粘结相组成。力学性能测试表明,提高烧结温度,合金的洛氏硬度以及抗弯强度均呈先增大后减小的趋势,在1200°C时其硬度为HRA 68.7,抗弯强度达1162.72 MPa,综合性能最好。     

生物医用Mg-3Zn-0.2Ca合金显微组织与性能研究（英文）

针对生物医用Mg-3Zn-0.2Ca的显微组织、力学性能以及生物腐蚀行为,采用X射线衍射(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、拉伸实验机、电化学以及浸泡测试方法进行了研究。XRD结果表明Mg-3Zn-0.2Ca合金中的第二相主要为Mg_7Zn_3,Mg_2Zn_3,Mg_4Zn_7等金属间化合物相。相比于铸态,经过56:1挤压比变形后的Mg-3Zn-0.2Ca合金晶粒明显细化,平均晶粒尺寸从119.1μm降到2.5μm,降低了47.6倍。挤压态Mg-3Zn-0.2Ca合金的屈服强度(0.2%TYS)、抗拉强度以及延伸率分别为205,336 MPa和17.85%,电化学以及浸泡测试表明挤压态合金的耐蚀性明显优于铸态Mg-3Zn-0.2Ca合金,其主要归因于晶粒细化。新设计的生物医用Mg-3Zn-0.2Ca合金呈现出了良好的综合力学性能以及生物耐蚀性。