纯钛表面等电位空心阴极辉光放电无氢渗碳的研究

在纯钛相变温度下,利用等电位空心阴极辉光放电技术在纯钛表面进行无氢渗碳处理。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;利用摩擦磨损试验仪对试样的摩擦学性能进行研究;利用电化学工作站,在常温静态条件下对试样在3.5%NaCl水溶液的耐蚀性能进行研究;结果显示,经过无氢渗碳处理,在纯钛表面形成了高硬度的合金改性层,改性层的最大厚度是7.5 μm,最大显微硬度是1298 HV0.2,是基体硬度的5.43倍。由于表面硬度的提高,试样的耐磨性能也显著增强,试样的平均摩擦系数是0.312,较原始试样的0.746明显降低。在3.5%NaCl水溶液中,试样的最低年腐蚀速率是原始试样的1/11。因此,在保证基体力学性能的前提下,试样的耐磨耐蚀性能明显提高。     

纯钛表面辉光放电W-Mo共渗层的耐磨及耐蚀性能

采用等电位空心阴极辉光放电技术对纯钛进行W-Mo二元共渗,通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计对试样的结构形貌、渗层成分分布及相组成、硬度进行研究.利用摩擦磨损试验仪对试样的摩擦学性能进行研究,利用电化学腐蚀工作站,研究了W-Mo合金渗层在常温静态条件下,在3.5％ NaCl腐蚀介质中的耐蚀性能.结果表明,经W-Mo共渗处理后纯钛表面形成了一层均匀致密的W-Mo改性层,渗层最大厚度达到16.6 μm,最大硬度达到1196HV0.1,是基体的6.85倍.W-Mo共渗后改性层主要由W、Mo、MoTi、TixW1-x相组成.由于表面硬度的大幅提升,试样表面的耐磨性也显著提高,最低摩擦系数仅为0.23,较原始试样的0.516明显减小.测得的试样最低腐蚀速率为0.0016 mm/a,是原始试样的1/230,耐蚀性能也显著提高.     

纯钛表面辉光放电W-Mo共渗层的耐磨及耐蚀性能（英文）

采用等电位空心阴极辉光放电技术对纯钛进行W-Mo二元共渗,通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计对试样的结构形貌、渗层成分分布及相组成、硬度进行研究。利用摩擦磨损试验仪对试样的摩擦学性能进行研究,利用电化学腐蚀工作站,研究了W-Mo合金渗层在常温静态条件下,在3.5%Na Cl腐蚀介质中的耐蚀性能。结果表明,经W-Mo共渗处理后纯钛表面形成了一层均匀致密的W-Mo改性层,渗层最大厚度达到16.6μm,最大硬度达到1196HV0.1,是基体的6.85倍。W-Mo共渗后改性层主要由W、Mo、Mo Ti、TixW1-x相组成。由于表面硬度的大幅提升,试样表面的耐磨性也显著提高,最低摩擦系数仅为0.23,较原始试样的0.516明显减小。测得的试样最低腐蚀速率为0.0016 mm/a,是原始试样的1/230,耐蚀性能也显著提高。     

钛表面辉光等离子无氢渗碳的研究

采用双层辉光离子渗碳技术在本底真空度为 5×10-3Pa 的高真空下,用 99.999%的高纯氩气进行无氢渗碳。在整个工艺过程中,没有涉及到氢元素,实现了无氢渗碳。试样材质为 TA1 工业纯钛,用透射电镜(TEM)观察渗层结构;X 射线衍射(XRD)测定渗层的相组成;用 M200 耐磨试验机测定渗碳试样的耐磨性能;渗碳试样的磨痕表面状态用 TR240型粗糙度仪测定。渗碳层厚度大于 100 μm。表面层生成的是 TiC,基体仍为 α-Ti。近表面渗层维氏硬度为 6 000 MPa,表面的硬度远大于此值。摩擦系数 0.11。纯钛经过无氢渗碳后,与未经过处理的纯钛相比磨损量仅为纯钛试样的1/1 592.5。研究得出:钛材经过双辉等离子无氢渗碳后,不仅提高了表面的硬度,同时降低了摩擦系数,因而使耐磨性能得到了大幅度的提高。     

钛表面辉光无氢渗碳动力学与耐蚀性能研究

采用辉光无氢渗碳方法,在工业纯钛TA2表面制备渗碳层,研究辉光无氢渗碳动力学以及渗碳试样在25℃、3.5% NaCl水溶液和25℃、80% H2SO4水溶液中的耐蚀性能。结果表明,渗碳层厚度随渗碳温度与时间的增加而增加,碳在渗碳层中的扩散系数与绝对温度之间符合Arrhenius关系式,扩散活化能为13.6kJ/mol(0.14eV)。渗碳试样在25℃ 3.5% NaCl、80% H2SO4水溶液中的腐蚀速率分别为0.00048mm/a、2.118mm/a,分别是Ti-0.2Pd的77%、50%,分别是TA2的13%、11%,耐蚀性能得到显著提高。     

AISI431不锈钢表面“膨胀”α相层的制备和性能

对AISI431马氏体不锈钢进行低温等离子体改性处理,通过金相观察、X射线分析等对渗层组织结构进行表征,利用显微硬度仪以及腐蚀极化曲线等对渗层硬度和耐蚀性能进行测试。结果表明,通过低温改性处理,均可在不锈钢表面获得含有"膨胀"α相的渗层,其中渗氮处理后表面主要含Fe4N和含氮"膨胀"α相,渗碳处理后表面主要为含碳"膨胀"α相,且渗氮层厚度明显大于渗碳层厚度。经低温改性处理后,不锈钢表面硬度显著提升,且渗氮层硬度高于渗碳层硬度。然而,在本试验条件下渗氮渗碳的不锈钢耐蚀性能均略有下降,和渗氮相比,渗碳处理后的试样耐蚀性能更差,且在腐蚀过程中,两类渗层表面所产生钝化膜均为具有n型半导体特性。     

钛表面无氢渗碳层耐蚀性能

在复杂环境下,钛合金表现不仅需要具有良好的耐磨性能,同时还须具有耐酸介质的腐蚀能力。采用电化学和侵蚀等分析手段,研究了钛表面无氢渗碳试样在HCl溶液和H_2SO_4溶液中的电化学特性及浸泡腐蚀性能。结果表明:经过无氢渗碳处理的纯钛试样在HCl和H_2SO_4溶液中的耐蚀性能得到大幅提高。     

钛表面无氢渗碳层耐蚀性能的研究

在复杂环境下,钛合金表现不仅需要具有良好的耐磨性能,同时还须具有耐酸介质的腐蚀能力。本文采用电化学和侵蚀等分析手段,研究了钛表面无氢渗碳试样在HCl溶液和H2SO4溶液中的电化学特性及侵泡腐蚀性能。研究表明：经过无氢渗碳处理的纯钛试样在HCl和H2SO4溶液中的耐蚀性能得到大幅提高。     

纯钛表面辉光放电W-Mo共渗层的显微结构及力学性能

利用空心阴极等离子放电表面合金化技术,在低于纯钛相变温度(882℃)下,在纯Ti表面进行W-Mo二元共渗。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)分析了合金渗层的显微结构及物相组成,利用HMV-1T型显微硬度计测试了试样的表面和截面硬度,并用静拉伸试验分析了W-Mo共渗前后试样的力学性能。结果表明,纯Ti在经过辉光放电W-Mo共渗处理后,在其表面形成了厚度为15μm的WMo合金层,合金渗层致密,无显微裂纹,并与基体结合良好。处理后的试样中最大的抗拉强度为546 MPa,比原始试样提升了49%,表面最大的显微硬度为1 196HV0.1,较原始试样增加了6.85倍。纯Ti经过WMo二元共渗后,其表面硬度增加,抗拉强度增加,表面的力学性能得到改善。     

钛表面无氢渗碳研究现状

综述了钛表面无氢渗碳法——固体渗碳法和辉光等离子无氢渗碳法的研究成果。固体渗碳法可在钛表面形成Ti C等耐磨相、提高表面硬度,但也存在诸多不足,如反应气氛不可控,伴有多种氧化物、氮化物,渗层有剥落,耐蚀性不佳。辉光等离子无氢渗碳可形成Ti C的梯度扩渗层,同时也可在表面形成一层碳膜,这种渗碳层既耐磨又减摩,可大幅降低摩擦系数、磨损率,在盐酸、硫酸等还原性酸中耐蚀性大幅提高。经过无氢渗碳技术处理的钛液压件、球阀、齿轮等已在耐磨耐蚀领域得到应用。     

纯钛表面Zr-N等离子合金化(英文)

为了改善纯钛的表面性能,利用等离子表面合金化技术在纯钛表面形成Zr-N改性层。对Zr-N改性层的微结构、成分及硬度进行测试,并对改性层形成及表面硬度提高的机理进行分析。利用球-盘磨损试验对表面改性纯钛的摩擦学性能进行研究。结果表明,在纯钛表面形成了均匀致密的Zr-N改性层,改性层由表面Zr-N化合物层和基体内Zr、N的扩散层构成。Zr-N表面改性层显著提高了纯钛的表面硬度,表层的最高硬度约为HK1040。Zr-N表面改性层没有减摩效果,但明显改善了纯钛的磨损性能。     

网状双阴极法纯钛表面无氢渗碳的研究

采用网状双阴极法对纯钛表面进行离子无氢渗碳,在纯钛表面形成冶金结合的高硬度合金渗层;硬度检测表明纯钛表面硬度可达1050HK,合金渗层硬度呈梯度分布;辉光放电光电子谱仪(GDS)渗层成分检测结果表明表面含碳量可达29．8％,合金渗层的碳含量也呈梯度分布;划痕试验显示渗层与基体结合好、无剥离现象。     

纯钛表面渗Mo改性层在模拟人工体液中的腐蚀行为研究

为了提高纯钛表面的耐磨性,并检测改性层在模拟人工体液中的耐蚀性能,利用等离子表面合金化技术在纯钛表面渗Mo,对改性层的组织、成分进行测试,并对其在模拟人工体液中的耐蚀性进行了研究.结果表明:表面改性层由渗层及扩散层组成,改性后的钛材不但表面硬度显著提高,在模拟人工体液中的耐蚀性也得到改善.     

钛材表面无氢式一次性形成金属碳化物新方法

发明了1种能够在钛材表面无氢式一次性形成金属碳化物的三栅极离子渗镀新方法。系统工作时所产生的等离子从空隙处直接奔向工件待处理表面，从而无氢式一次性在金属材料表面形成由镀层、或扩散层或渗镀层构成的金属碳化物表面改性合金层。利用该方法在纯钛(TA2)基材表面进行了一次性无氢式渗碳和C，Mo共渗的试验。试样的x射线衍射分析(XRD)、辉光放电分析(GDA)等测试结果表明，在钛基表面形成了具有金属碳化物及碳扩散次层的渗镀合金层，渗镀成分呈现明显的梯度分布，厚度在20μm以上，最高硬度可达13000MPa。     

C61900铜合金表面镀渗复合工艺改性

对C61900铜合金镀钛-渗碳复合工艺进行了研究,首先采用了闭合场非平衡磁控溅射镀钛膜,再利用等离子体渗碳在铝青铜合金表面制备出了镀钛渗碳改性层;然后对改性层表面进行了硬度、摩擦磨损、SEM、EDS、XRD表征。结果显示：最佳等离子渗碳工艺参数为650 ℃保温时间6 h,将铝青铜表面硬度提高到了300 HV0.01以上,是铝青铜基体的3.8倍以上,并使其磨损率降低了近90%,解决了C61900铜合金表面硬度低耐磨性差的问题。     

TA2钛板掺杂钒离子渗碳层的耐腐蚀性能

为提高钛基双极板的耐腐蚀性能和导电性,在TA2纯钛的表面进行双辉离子渗碳,另外为降低渗碳温度,在渗碳过程中掺杂钒。使用扫描电镜和能谱分析、X射线衍射对改性层的组织结构、化学成分、物相组成进行研究,并测得改性层的界面接触电阻率、耐腐蚀性能。结果表明,在优化的制备工艺参数下,在TA2表面生成结构致密的TiC改性层、钒掺杂渗碳改性层。当压实力为140 N/cm²时,730℃下制备的钒掺杂渗碳改性层、850℃下制备的TiC改性层、TA2基体的界面接触电阻率分别是1.17、3.66、14.71 mΩ/cm²。在模拟双极板的工作环境中,测得730℃下制备的钒掺杂渗碳改性层、850℃下制备的TiC改性层的自腐蚀电流密度分别是5.238、7.563μA/cm²,均比TA2基体的腐蚀电流密度低1个数量级。在离子渗碳的过程中掺杂钒可以有效降低渗碳的工艺温度,并且提高TA2基体的导电性和耐腐蚀性能。     

工程机械齿轮的表面改性层及其摩擦磨损性能

为了满足工程机械齿轮高硬度、常温和高温耐磨性的要求,采用双层辉光等离子表面改性技术在齿轮钢基体上制备了W-Mo共渗层,对W-Mo共渗层的成分与显微形貌进行了分析,并与齿轮钢基体和固体渗碳层的硬度和耐磨性能进行了对比分析。结果表明:W-Mo共渗层与基体之间形成了厚度约为3 mm的扩散层,改性层与基体实现了良好的冶金结合,改性层中未见裂纹、气孔或者夹杂等缺陷存在;齿轮钢基体、固体渗碳试样和W-Mo共渗试样中,W-Mo共渗试样的纳米硬度和弹性模量都为最大值,其次为固体渗碳试样;温度为25、350和500℃时,W-Mo共渗试样的平均摩擦因数最小,磨损体积从高至低顺序都为齿轮钢基体固体渗碳试样W-Mo共渗试样,不同温度下W-Mo共渗试样都具有更高的耐磨性能,这主要与W-Mo共渗改性层自身的高硬度以及高温磨损条件下表面会形成一层W、Mo氧化物保护膜而起到减磨作用有关。     

9310渗碳钢强流脉冲电子束表面钛合金化处理的结构与性能

为进一步提高SAE9310钢表面渗碳层的耐磨性和耐蚀性,采用强流脉冲电子束(HCPEB)技术在不同的能量密度下对SAE9310渗碳钢进行表面钛合金化处理。并通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、摩擦磨损试验及电化学试验等研究了钛合金化试样的表面及截面形貌、相组成及性能等。结果表明:强流脉冲电子束辐照后钛以合金元素形式固溶于基体中,重熔层奥氏体含量增加。钛合金化层腐蚀电位由未处理时的-0.577V提高至-0.539V,自腐蚀电流密度降至2×10-7 A/cm2,较未处理试样低1个数量级。合金化处理后样品表面显微硬度与原始样品接近,硬度约为780HV0.25,但干摩擦因数由0.8降至0.15,磨损率降低接近3倍。电子束表面钛合金化处理可以提高9310钢渗碳层的耐磨性和耐蚀性。     

表面充氢对TA2在草酸溶液中腐蚀行为的影响

目的提高TA2在草酸溶液中的耐蚀性,揭示表面充氢提高钛在草酸溶液中耐腐蚀性能的机理。方法采用电化学充氢的方法对TA2试样进行表面充氢,采用SEM和XRD分析充氢对试样表面形貌和相组成的影响,并采用电化学测试和腐蚀浸泡实验研究不同充氢时间的TA2试样在草酸溶液中的耐蚀性。结果电化学充氢后,TA2试样表面会生成一层以Ti H1.5为主要组成相的氢化钛层,该氢化钛层的厚度随充氢时间的延长而增厚。电化学测试结果显示,随着充氢时间的延长,TA2试样在草酸溶液中的自腐蚀电位从–0.7 V(vs.SCE)逐渐增加到0 V左右,腐蚀倾向显著下降;极化电阻Rp则从0.2 kΩ·cm^2逐渐增加到了24.1 kΩ·cm^2,耐蚀性能增强。腐蚀浸泡实验结果表明,随着充氢时间的延长,TA2试样在草酸溶液中的腐蚀程度逐渐减弱,腐蚀速率也从未充氢时的4.63mm/a逐渐下降到0.03mm/a。结论在草酸溶液中,电化学充氢TA2试样表面生成的氢化钛层对Ti基体具有保护作用,并且保护效果随氢化钛层的增厚而增强。试样表面氢化钛层对Ti基体的保护作用除了与成分有关外,还与其结构相关,完整致密的氢化钛层可以对Ti基体起到很好的保护作用,而疏松多孔的氢化钛不仅不能保护Ti基体,反而还会促进Ti基体的腐蚀。     

奥氏体不锈钢低温离子-气体复合硬化处理工艺

采用离子轰击去除不锈钢表面的钝化膜,并活化试样的表面,然后再进行低温气体渗碳处理。经过反复几次循环处理后,实现AISI 316L奥氏体不锈钢表面低温硬化处理。利用显微硬度计测试表面硬度、硬度梯度;用光学显微镜观察硬化层横截面的显微组织。结果表明,在渗碳温度为440～590 ℃内,硬化层的表面硬度及厚度与渗碳温度和循环处理周期成正比。温度在440～510 ℃内,硬化层增厚相对比较缓慢;当渗碳温度超过510 ℃后,硬化层的厚度增速加快。在440～530 ℃之间,硬化层表面硬度基本保持不变,在530 ℃之后,硬化层的表面硬度继续增加。在3～7个循环处理周期内,硬化层厚度增长速度较快,在第7个循环处理周期后,硬化层厚度增长速度变慢。不降低耐蚀性能的奥氏体不锈钢低温渗碳硬化处理的临界温度为530 ℃。