钛合金基体上AlCrN涂层的冲蚀磨损行为研究

目的研究钛合金基体表面的Al CrN涂层在固体粒子冲蚀条件下的磨损性能和材料去除机制。方法采用阴极电弧离子镀物理气相沉积技术在钛合金基体表面制备AlCrN硬质涂层。利用扫描电镜(SEM)分析冲蚀试验前后试样表面的微观形貌;利用能谱分析仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)分析涂层的化学成分和物相组成;利用白光干涉轮廓仪检测试样表面粗糙度和冲蚀试验后试样表面的冲蚀坑深度;利用纳米压痕仪和多功能材料表面性能测试仪测量试样的显微硬度、弹性模量和涂层与基体的结合力;利用冲蚀试验机考察高角度冲蚀条件下试样的抗冲蚀磨损性能。结果抛光后的钛合金表面光滑,没有明显缺陷,硬度为4.29 GPa,弹性模量为141.02 Gpa。Al Cr N涂层厚度约为10.5μm,表面有大量尺寸不一的球形颗粒和圆形凹坑等生长缺陷,硬度为23.27GPa,弹性模量为264.95GPa,XRD图谱表明AlCrN涂层中主要存在AlN相和Cr N相。在冲蚀角度90°、粒子冲击速度85 m/s和冲蚀粒子供给速率(2±0.5) g/min的条件下,Al CrN涂层的冲蚀坑深度仅为钛合金基体的1/10。通过冲蚀表面微观形貌观察与分析发现,钛合金基体表面的冲蚀磨损特征主要有冲击凹坑、挤压唇和微切削痕,Al Cr N涂层表面的冲蚀磨损特征主要有微切削痕、大颗粒塑性变形和剥落坑。结论钛合金的冲蚀磨损行为为典型的塑性材料冲蚀磨损机制。AlCrN涂层在冲蚀早期为塑性材料冲蚀磨损机制,随着冲蚀的进行,既有塑性材料冲蚀磨损机制,又有脆性材料冲蚀磨损机制。     

H13表面TiAlN/CrAlN复合涂层的摩擦磨损性能研究

采用真空电弧离子镀工艺在H13钢表面制备Ti Al N/Cr Al N复合涂层,利用划痕试验仪、盘式摩擦磨损试验机、金相显微镜和努氏硬度计分析Ti Al N/Cr Al N膜层的结合力和摩擦学性能,金相组织形貌和试样表面的显微硬度。结果表明,Ti Al N/Cr Al N复合薄膜表面组织分布均匀,结合致密,涂层与基体间的结合力是影响涂层承载能力的主要因素之一,Ti Al N复合涂层的摩擦性能优于H13基体和Cr Al N复合涂层的摩擦性能,Ti Al N/Cr Al N复合涂层的结合力分别为35 N和24 N,沉积有Ti Al N涂层试样表面摩擦系数最小,减摩效果最好,耐磨性能优越,并能有效地抵抗摩擦磨损。     

HVOF热喷WC–Co–Cr涂层在不同攻角下的料浆冲蚀行为

用3种高速火焰热喷涂(HVOF)设备将成分相同的6种商品粉末喷涂在0Cr13Ni5Mo不锈钢基材上,制成9种WC-Co-Cr涂层。用自制射流冲蚀试验机对各涂层在15°、45°、75°和90°攻角下的料浆冲蚀行为进行研究,重点分析涂层孔隙和层状结构等缺陷在不同攻角下所起的作用。结果表明:低攻角时涂层冲蚀机制以微切削去除为主,高孔率涂层更易发生切削导致冲蚀率较高;高攻角时涂层冲蚀机制以冲击作用下裂纹萌生扩展导致涂层剥落为主,高孔率涂层有利于对冲击能量的吸收耗散,孔隙抑制裂纹扩展,而层状结构明显的涂层其裂纹更易在层间萌生和扩展,导致涂层呈片状剥落,冲蚀率更高。在试验的基础上提出了考虑缺陷的硬质涂层射流冲蚀模型,并讨论了涂层冲蚀率随攻角变化的双峰值现象。     

HVOF热喷WC-Co-Cr涂层在不同攻角下的料浆冲蚀行为

用3种高速火焰热喷涂(HVOF)设备将成分相同的6种商品粉末喷涂在0Cr13Ni5Mo不锈钢基材上,制成9种WC-Co-Cr涂层.用自制射流冲蚀试验机对各涂层在15°、45°、75°和90°攻角下的料浆冲蚀行为进行研究,重点分析涂层孔隙和层状结构等缺陷在不同攻角下所起的作用.结果表明:低攻角时涂层冲蚀机制以微切削去除为主,高孔率涂层更易发生切削导致冲蚀率较高;高攻角时涂层冲蚀机制以冲击作用下裂纹萌生扩展导致涂层剥落为主,高孔率涂层有利于对冲击能量的吸收耗散,孔隙抑制裂纹扩展,而层状结构明显的涂层其裂纹更易在层间萌生和扩展,导致涂层呈片状剥落,冲蚀率更高.在试验的基础上提出了考虑缺陷的硬质涂层射流冲蚀模型,并讨论了涂层冲蚀率随攻角变化的双峰值现象.     

WC-Co-Cr涂层和0Cr13Ni5Mo基材的气体喷砂冲蚀行为

研究不同结构HVOF热喷WC-Co-Cr涂层和0Cr13Ni5Mo基材的冲蚀行为,重点分析高速粒子冲击下涂层孔洞和层状结构等缺陷在不同攻角下的作用,提出高攻角气体喷砂冲蚀模型,解释了WC-Co-Cr涂层和0Cr13Ni5Mo基材的冲蚀行为规律。结果表明:低攻角时,涂层与基材的损伤机制均以微切削去除为主,涂层还伴有少量剥落,WC-Co-Cr涂层的耐冲蚀性能一般优于基材,但高孔隙率涂层更易切削导致冲蚀率比基材高。随攻角增大,涂层冲蚀率呈上升趋势而基材冲蚀率下降。高攻角时,层状结构明显的涂层其裂纹更易在层间萌生和扩展导致片状剥落,高孔隙率反而有利于吸收冲击能量和抑制裂纹扩展;基材则出现严重塑性变形。在气体喷砂条件下,涂层的层状结构对法向冲击极为敏感,攻角高于45°后,WC-Co-Cr涂层的冲蚀率为基材的1.3～4.1倍。     

添加固体润滑剂WS_2的钛合金激光熔覆高温耐磨复合涂层组织与耐磨性

为提高钛合金的摩擦学性能,采用激光熔覆技术在Ti-6Al-4V合金表面制备了γ-Ni Cr Al Ti/Ti C与γ-Ni Cr Al Ti/Ti C+Ti WC2/Cr S+Ti2CS复合涂层。采用X射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪分析了涂层的物相和显微组织,在球-盘式高温摩擦磨损试验机上测试了不同温度下(室温、300℃、600℃)复合涂层的摩擦学性能。结果表明:激光熔覆的复合涂层与基体呈冶金结合,γ-Ni Cr Al Ti/Ti C复合涂层主要由硬质相Ti C和γ-Ni Cr Al Ti固溶体组成;γ-Ni Cr Al Ti/Ti C+Ti WC2/Cr S+Ti2CS复合涂层主要是由硬质Ti C和Ti WC2为耐磨增强相、γ-Ni Cr Al Ti为增韧相、Ti2CS和Cr S金属硫化物为自润滑相组成的高温自润滑耐磨复合涂层。γ-Ni Cr Al Ti/Ti C和γ-Ni Cr Al Ti/Ti C+Ti WC2/Cr S+Ti2CS复合涂层的摩擦系数在实验温度下都远低于Ti6Al4V基体;γ-Ni Cr Al Ti/Ti C+Ti WC2/Cr S+Ti2CS表现出良好的高温自润滑减摩性能。     

钛合金激光熔覆NiCr/Cr3C2-20%WS2涂层的耐磨性

为提高Ti6Al4V钛合金的耐磨性能,以NiCr/Cr3C2-20%WS2复合粉末为原料,采用激光熔覆技术在钛合金表面原位合成自润滑耐磨复合涂层,系统地分析了涂层的物相、显微组织、硬度、摩擦学性能和对偶件的磨损形貌。结果表明：对比激光熔覆NiCr/Cr3C2涂层(其显微硬度为1167 HV0.5),添加20%WS2后复合涂层的硬度(1076 HV0.5)略有下降,但由于Ti2SC和CrS自润滑相的产生,涂层的耐磨减摩性能明显提高,同时Si3N4对磨球的磨损表面光滑,无明显塑性变形,显示出NiCr/Cr3C2-20%WS2复合涂层具有良好的自润滑耐磨性能。     

钛合金表面激光熔覆 h-BN 固体润滑涂层

目的优化钛合金激光熔覆固体润滑涂层的熔覆工艺参数,提高钛合金表面耐磨性能。方法采用Nd∶YAG激光器,分别在高功率和低功率条件下,在TC4钛合金表面制备h-BN固体自润滑涂层。观察分析熔覆陶瓷层的宏观形貌、物相组成、显微组织和硬度,采用摩擦磨损试验仪对熔覆层的摩擦学性能进行研究。结果低激光功率下,熔覆材料上浮流失严重,熔覆层的相成分主要是Ti N,Ti B,Ti B2等硬质相,硬度较高,存在裂纹。高激光功率下,基材的熔化稀释较好地抑制了润滑相h-BN的上浮,减少了溅射损失,发生了包晶反应,生成了单质金属Ti,熔覆层硬度低,但摩擦磨损试验表明,涂层中润滑相h-BN含量的增加使得形成了更好的润滑膜,降低了摩擦系数。结论在输出电流400 A,脉宽5 ms,频率12Hz,扫描速度120 mm/min,搭接率50%~60%的条件下进行激光熔覆,所得熔覆层的表面状态平整,耐摩擦性能最好。     

SDC90钢CrTiAlN和AlTiN涂层承载能力和耐磨性的研究

采用非平衡磁控溅射与多弧离子镀技术分别在SDC90模具钢表面制备Cr Ti Al N与Ti Al N涂层,采用SEM、XRD及M200等观察与测定涂层的微观形貌与组织、承载能力及摩擦磨损性能。研究表明:Cr Ti Al N涂层致密、无柱状晶,Al Ti N涂层存在黑色颗粒,有轻微的柱状晶,粗糙度和厚度略高于前者;涂层显著提高了模具钢的表面硬度(1 887~2 482 HV_(0.245N))及承载能力,其中Cr Ti Al N涂层韧性优于Al Ti N涂层;强、韧表面有效降低模具钢的磨损体积与磨损率,磨损18 h后Cr Ti Al N与Al Ti N涂层的磨损体积分别为基体的48%和28%,磨损率分别为基体的60%和28%;高硬度的Al Ti N涂层显示出更好的耐磨性能;磨损机制主要为疲劳磨损。     

电弧离子镀TiAlCrN多元涂层的性能研究

利用电弧离子镀技术采用Ti0.5Al0.5合金靶和纯Cr靶在钛合金TCll基片上制备了TiAlCrN多元涂层.用扫描电镜、X射线衍射仪、高分辨率透射电镜(HRTEM)分析了涂层表面、断面形貌、物相结构及微观结构.测试了涂层的显微硬度,研究了钛合金镀膜样品的耐磨性.试验结果表明,TiAlN涂层添加Cr元素后表现出较强的(220)择优取向,形成(Ti,Al)N和(Ti,Cr)N混合物相结构.透射电镜分析表明,该涂层晶粒细小,取向比较复杂,结构呈混晶排列.TiAlCrN涂层在大气环境中700℃氧化100 h后,涂层保持完整,主要以氮化物的形态存在,对TC11钛合金基体有良好的保护作用.室温干磨损试验表明,TiAlCrN涂层在强度较弱的区域出现片状剥落,且EDS分析表明,磨损过程存在部分氧化磨损的特征.     

变速箱操纵盖压铸模设计方案改进

通过对五十铃变速箱操纵盖压铸模设计方案的分析与改进 ,提高了产品合格率 ,延长了模具使用寿命 ,并阐明了合理设计与布置浇注系统在压铸模设计中的重要性。     

电磁技术在材料加工过程中的应用与发展

电磁技术在材料加工过程中的应用主要体现在利用电磁场的热效应和力学效应等方面。本文讲述了电磁分离、电磁驱动、电磁制动、电磁细化、电磁铸造、电磁感应加热以及电磁悬浮和电磁约束成型等技术在材料加工过程中的应用与发展。     

货车滚动轴承压装过程的仿真

应用ANSYS有限元分析软件，建立了货车轮对滚动轴承压装过程的状态接触模型，并进行压装过程求解分析，得出压装力-位移(Fp-x)的分段拟合方程和高次拟舍方程和压装力--位移曲线。本文所得结论为货车轮对滚动轴承压装质量的判断提供了理论依据。     

摩擦板挤齿模的设计改进

针对原摩擦板挤齿模结构和生产效率方面存在的问题 ,对挤齿成形过程进行了初步分析 ,提出了一种改进方案 ,并介绍了模具试模调整方法及主要零件制造工艺     

径向冲孔模设计

对盒体零件的冲孔工艺方案进行了分析,介绍了各种冲孔工艺方案的优缺点,从而确定了利用凸轮机构,实现了该零件的径向冲孔。介绍了该模具结构及工作过程,给出了零件的工艺计算方法,提出了模具的设计方法,为解决同类零件的冲孔提供了参考。     

型腔模设计中推杆直径的确定

在型腔模设计中 ,推杆直径大小的确定一般是根据经验或依据类比法确定 ,这样确定的推杆往往与生产实际有一定的差距 ,通过对推杆的受力状况进行分析 ,从理论计算角度对推杆直径进行确定。     

CMP中薄膜厚度问题研究

就目前CMP建模当中没有考虑到芯片表面的薄膜氧化所需时间对模型建立所产生的影响,以至最后模型的预测结果与试验结果相差甚多的问题进行探讨.在基于理论分析的基础上提出以椭偏仪法测定出芯片表面薄膜生成厚度与浸泡时间精确的对应关系.试验结果表明:在模型建立时,芯片表面薄膜厚度的生成时间对模型的建立有着重要影响,精确测定其时间对应关系将有助于使得所建模型的预测结果与试验结果进一步吻合.     

高等教育本体价值的确证--一种基于生存论的思考

在传统的哲学论证中，无论是认识论的，还是政治论的都未关注高等教育价值的本源性所在，它们基本上是把“有用性”作为价值论的基础，并把高等教育的价值建立在“兴趣”或“需要”这两个范畴之上。本文认为“兴趣”或“需要”都不是“存在”或“本体”的范畴，而应为高等教育存在寻找更为原初的价值基础。人的生存为我们追寻高等教育本体价值提供了的根本性依据，高等教育也只有立足于人之生存，才能实现其价值的本源性回归。     

装备维修质量指标评价及质量改进模型研究

以往国内外对于装备维修质量的评判主要限于修复后各种装备性能参数的评价,而对于保证修复结果的维修过程的评价则少有涉及。本文针对这一现状提出将维修过程质量与完成修复质量相结合来综合评判企业维修质量的水平,并在此基础上提出改进模型。通过在企业中的实际应用,力图解决企业维修现状中亟待解决的一些问题。     

大型预焙铝电解槽电解质过热度的测定以及炉帮与过热度的关系

铝电解槽炉膛内形的规整与否严重影响着电流效率,而铝电解槽的炉膛内形与电解质的过热度有很大的关系。本文通过现场测试电解温度和炉帮厚度,实验室测定电解质初晶温度的方法,考察了电解质的过热度以及过热度与炉帮厚度之间的关系。通过研究发现,过热度低于12℃时,电解槽可形成良好炉帮。