TiAlN/TiN减摩耐磨涂层试验研究

用多弧离子镀法在旋转密封环表面沉积TiAIN/TiN复合涂层。并用扫描电镜,X射线衍射仪和显微硬度计研究膜层性能。测试结果表明：TiAIN/TiN复合涂层的主要相TiN,以(111)晶面生长;表面粗糙度为0.48 μm;膜基结合力为40 N;显微硬度为HV=2 035;TiAIN/TiN复合涂层密封环实际工况的摩擦因数为0.37,平均磨损率为7.96×10-10 m3/h．     

电弧源掺入Al、B离子改性TiN涂层性能的研究

采用AlB12+2%AlB10电弧靶与Ti靶中频磁控溅射共沉积的工艺,在高速钢基体上形成Ti-Al-B-N多元复合涂层。电子扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)分析结果表明:涂层由TiN的柱状结构转变为TiA1BN的多层混合结构,组织更为致密均匀;通过调节电弧电流,增加Al、B元素剂量,涂层晶面取向生长增多,并逐渐出现新相。涂层的显微硬度和耐磨性测试表明,随膜层中Al、B成分的增加,膜层维氏硬度增大,耐磨性能提高。     

冷喷涂铁基非晶涂层的组织及摩擦性能研究

采用冷喷涂技术将Fe_87.4Cr_2.5Si_6.8B_2.4C_0.9非晶合金粉末喷涂到6061铝合金基体表面,设计单道次快速扫描喷涂试验,观察非晶合金颗粒的沉积特性,通过调控工艺参数制备非晶合金涂层,用X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)、扫描电镜(SEM)、显微维氏硬度计及摩擦磨损试验机研究涂层显微组织和力学性能。结果表明:随温度升高,颗粒与基体结合率及变形程度都随之提升;冷喷涂非晶合金涂层致密,平均厚度达538μm,孔隙率仅为0.8%;对6061铝合金基体与非晶合金涂层进行磨损性能测试,其体积损失分别为3.13×10^-4、0.71×10^-4cm³,涂层体积损失约为基体的20%。表明冷喷涂非晶合金涂层可改善铝合金基体表面的耐磨性。     

电沉积方法对Ni-ZrO2复合镀层结构与性能的影响

分别采用机械搅拌-直流电沉积方法、机械搅拌-脉冲电沉积方法和超声波振荡-脉冲电沉积方法制备Ni-ZrO_2复合镀层,利用扫描电镜、透射电镜和X射线衍射仪表征复合镀层的表面形貌和晶相结构,利用显微硬度计和摩擦磨损试验机检测复合镀层的显微硬度和耐磨性。结果表明:与机械搅拌-直流电沉积和机械搅拌-脉冲电沉积的复合镀层相比,超声波振荡-脉冲电沉积的复合镀层表面平整、致密,晶粒细小,平均晶粒尺寸为(50~100)nm;择优取向发生改变,在(220)晶面呈择优取向,而非(200)晶面;显微硬度明显提高,接近600HV;耐磨性改善,磨损形式为轻微磨粒磨损,磨损量降低,仅为2.29 mg。     

(Ti,Al)N涂层组织结构及其性能的研究

运用空心阴极离子镀方法在M2钢表面沉积了(Ti,Al)N涂层,并用SEM、XRD、TEM和XPS等方法分析了(Ti,Al)N涂层的组织结构和组份。结果表明,(Ti,Al)N为面心立方结构,其组织呈细柱状晶,晶粒平均尺寸小于0.1μm。在(Ti,Al)N组织表面有一层TiO_2氧化膜,厚度约50nm;在(Ti,Al)N与基体界面区存在一过渡层,其组成为α-Ti和FeTi相。涂层性能试验表明,随基体温度的提高和氮流量在一定范围内的增加,(Ti,Al)N涂层的硬度和耐磨性也增加。这主要归结于(Ti,Al)N涂层的择优生长取向为(111)晶面和涂层组织的致密化。与TiN涂层相比,(Ti,Al)N涂层的抗氧化性能提高了,这主要是涂层表面生成Al_2~-O_3~-,降低了(Ti,Al)N涂层的氧化速度。     

LY12合金Ni/Al-Al_2O_3等离子复合涂层组织及性能的研究

本文研究了在LY12铝合金基体上等离子喷涂Ni/Al-Al_2O_3复合涂层的组织特征、绝热性能及耐磨性能。试验结果表朋,(1)涂层的断面均呈现为叠层状结构,其中含有大量微孔;(2)Al_2O_3涂层具有良好的绝热性能,可有效降低基体的受热温度,防止基体在高温下的失效;(3)Al_2O_3涂层的表面硬度大大高于LY12基体,使基体表面耐磨性能显著提高。文中还分析讨论了涂层厚度、工作温度对涂层绝热性能的影响。     

不锈钢激光熔敷Ni-Cr-B-Si合金涂层的组织及腐蚀行为

采用激光熔敷技术在316L不锈钢表面制备成形良好、无宏观裂纹、组织致密的Ni-Cr-B-Si合金涂层。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪分析涂层的显微组织和物相组成,通过动电位极化曲线和电化学阻抗谱测试研究涂层和基材在3.5%Na Cl溶液中的腐蚀行为。结果表明:涂层从底部到顶部,组织形态变化依次为平面晶、胞状晶、柱状树枝晶和等轴树枝晶,涂层主要由γ-(Ni,Fe)固溶体、Fe Ni3、M23C6(M=Fe,Ni,Cr)以及Cr0.19Fe0.7Ni0.11相组成;在3.5%Na Cl溶液环境中,涂层的自腐蚀电位比基材正移了0.14 V,腐蚀电流密度较基材减小71.84%,腐蚀阻抗值也显著高于基材,耐腐蚀性能优于基材,这是由于涂层表面形成钝化膜的致密度和稳定性更高。     

HMX晶体形貌预测

采用附着能(AE)和BFDH(Bravais-Friedel-Donnary-Harker)模型预测了HMX的β和α晶型的晶体形貌,确定了形态学上重要的生长晶面,β-HMX为(020)、(011)、(10-2)、(11-1)、(100),α-HMX为(040)、(220)和(111).各个晶面的表面结构分析表明,(100)和(111)为强极性晶面,(020)、(011)、(11-1)以及(220)为极性晶面,而(10.2)和(040)为非极性晶面.据此可预测在强极性的质子溶剂中,(100)和(111)将成为形态学上重要的晶面,(020)、(011)、(11-1)以及(220)的显露面可能增加,(10-2)和(040)面则将变小甚至消失,而在非极性溶剂中则可能刚好相反.     

辅助超声振荡电沉积Cu-SiC复合镀层的结构与性能

依托电沉积技术为主要工艺平台,辅助超声振荡搅拌措施,制备Cu-SiC复合镀层,并研究复合镀层的表面状况、显微结构、硬度及耐腐蚀性。结果表明:与常规Cu-SiC复合镀层相比,辅助超声振荡电沉积的Cu-SiC镀层表面粗糙度降低,择优取向面从(220)面转变为(111)面,硬度提高且耐腐蚀性增强;但对超声复合镀层而言,提高阴极电流密度可增大其表面粗糙度,弱化组织结构,从而降低硬度并削弱耐腐蚀性。     

等离子喷涂Al65CU23Fe12涂层的组织与性能研究

采用等离子喷涂方法在AZ31镁合金表面制备一层Al65Cu23Fe12涂层以改善其表面性能。通过OM、XRD及EDS等分析方法,分析了涂层热处理前后的组织及性能。结果表明:等离子喷涂Al65Cu23Fe12涂层组织由Al65Cu20Fe15准晶相和Al(Cu,Fe)相两相组成;经过T4和T6处理后,相组成没有发生变化,T6处理使准晶相含量明显增加,由喷涂态的31.3%(原子分数)提高到40.4%(原子分数);Al65Cu23Fe12涂层的硬度与其准晶含量呈正比,T6态下的准晶含量最多,硬度最大,达到752.8HV0.1,比喷涂态提高了22.2%,远远大于AZ31基体的硬度;涂层的耐腐蚀性(自腐蚀电位=-1.22～-0.79V,自腐蚀电流密度=21.5～58.7A/m2)远高于基体的耐腐蚀性(自腐蚀电位=-1.6V,自腐蚀电流密度=135.8～242.7A/m2)。热处理使涂层和基体的耐蚀性能降低。     

热氧化温度对非平衡磁控溅射TiN镀层的影响

通过SEM和XRD法,研究不同热氧化温度下闭合场非平衡磁控溅射离子镀技术制备的TiN镀层形貌、相结构及性能的变化。结果表明:非平衡磁控溅射离子镀TiN镀层在700℃以下性能基本稳定,具有良好的热氧化性能,尽管600℃时生成少量TiO2相,但600℃之前断口形貌及组织结构保持稳定;700℃时镀层的单位质量氧化增重率迅速增加,氧化曲线出现拐点,镀层失效。     

27SiMn钢化学镀Ni-Ce-P和Ni-Cu-Ce-P性能对比研究

为改善采煤液压支架立柱的耐蚀和耐磨性能,以常用材料27SiMn钢为基体,制备了化学镀Ni-Ce-P和Ni-Cu-Ce-P镀层。利用SEM、XRD对镀层形貌和物相进行表征,对比分析两种镀层的硬度、耐磨及耐蚀性能。结果表明:相对于Ni-Ce-P镀层,Ni-Cu-Ce-P镀层表面更为平整和致密;各镀层结构均以非晶态为主;镀层试样的硬度和耐磨性均比基体有很大提高,Ni-Cu-Ce-P镀层耐磨性约为Ni-Ce-P镀层的2.3倍;经3.5%NaCl溶液腐蚀,两种镀层均出现了钝化现象,Ni-Cu-Ce-P的耐蚀性优于Ni-Ce-P镀层。     

镁合金表面喷涂316L涂层性能研究

用大气等离子喷涂(APS),超音速火焰喷涂(HVOF)和冷喷涂(CS)在镁合金表面制备316L涂层。用SEM及X射线衍射仪分析原始粉末及涂层的形貌和显微组织,用摩擦磨损试验机和电化学试验机考察涂层的摩擦磨损及耐蚀性。结果表明:3种工艺制备的涂层耐磨性和耐蚀性均优于镁合金基体,CS涂层具有最高的硬度及最优异的耐蚀性,但磨损率略高于APS涂层,CS涂层的整体性能更好,对镁合金等轻质合金表面强化的潜力更大。     

6061铝合金自修复MAO膜的制备与腐蚀行为研究

用硅酸盐体系电解液在6061铝合金表面制备自修复微弧氧化膜。用SEM、EDS分析氧化膜表面形貌和元素分布;用X射线衍射仪研究氧化膜的相组成;用盐雾试验研究膜层的腐蚀行为。结果表明:随反应总时间延长,氧化膜厚度逐渐增大,硬度先增后减;XRD和EDS显示氧化膜致密部位和裂纹修复部位的物相组成相同,主要以Al₂O₃和SiO₂为主的莫来石相;盐雾试验和试样腐蚀后的微观形貌表明基体腐蚀最先出现在裂纹处,而非放电孔洞位置。氧化30 min,再在质量分数为5%的NaCl中性盐雾腐蚀306 h,试样表面无明显腐蚀。     

铝合金室内加速腐蚀与大气暴露腐蚀的相关性

通过对LY12铝合金进行实验室盐雾、湿热、干燥以及浸渍的循环复合加速腐蚀试验,对比研究了(NH4)2SO4、NaHSO3、(NH4)2SO4和NaHSO3浸渍溶液对LY12铝合金腐蚀的影响。探索与海南万宁试验站LY12铝合金材料的环境试验腐蚀规律相近的加速模拟试验方法,进行相关性分析。分析结果表明,浸渍溶液为10-2 mol/L NaHSO3(pH约为5.47)的加速试验结果与环境试验腐蚀规律相近。     

单相Mg_(17)Al_(12)在NaCl溶液中的腐蚀行为研究

主要研究单相Mg17Al12在质量分数为3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为。采用气体保护炉按原子比Mg∶Al=17∶12制备Mg17Al12单相合金,利用XRD检测铸态合金的成分。通过极化曲线测试得知单相Mg17Al12的自腐蚀电位为-1 028 mV。浸蚀实验结果表明,单相Mg17Al12具有较好的耐蚀性,氢致开裂对其在溶液中裂纹的形成起主导作用。     

钛基化学复合镀Ni-P-石墨晶化行为与性能研究

利用化学复合镀技术在钛基表面制备了含有石墨微粒的复合镀层。通过 SEM、XRD、EDS、显微硬度仪和磨损测试等方法对镀后组织性能进行分析,讨论石墨微粒的加入对镀层结构、晶化过程及镀层性能的影响,并与 Ni-P 合金镀层进行对比。结果表明:镀态下镀层是胞粒状堆积形式、属非晶结构,石墨嵌入镀层胞状颗粒中,表面呈现鲜花团集状态;石墨微粒的加入使复合镀层晶化温度升高。晶化完成周期缩短;含有层状石墨微粒的复合镀层大大地提高了钛基表面的耐磨性,热处理后镀层中出现大量的 TiC 硬质增强相,提高了镀层硬度。400℃热处理后硬度达到1239HV0.2,是钛基体的5倍,也高于 Ni-P 合金镀层。