铝合金微弧氧化陶瓷层的性能研究

利用微弧氧化方法在ＬＹ１２合金基体上制备了厚度达２００μｍ的陶瓷涂层， 对该涂层的使用性能进行了研究。结果表明，铝合金微弧氧化陶瓷层的硬度达１７００ＨＶ以上，划痕临界载荷为４０Ｎ，耐盐雾腐蚀寿命大于２０００ｈ，在一定条件下，其耐磨性能与硬质合金相当。     

微弧氧化时间对铝合金陶瓷涂层结构和耐磨性的影响

铝合金微弧氧化陶瓷涂层结构致密,与基体结合牢固,具有良好的耐磨、耐蚀和电绝缘性能,应用前景广阔.采用微弧氧化工艺在6063铝合金表面沉积了Al2O3陶瓷涂层,考察了不同微弧氧化时间对涂层的微观结构、显微硬度、结合力及摩擦磨损性能的影响.结果表明:在电流密度一定的条件下,处理时间对涂层组织结构和性能有着较大的影响,随着微弧氧化时间的延长,涂层中α-Al2O3与γ-Al2O3相的衍射峰明显增强,制备的涂层表面更加致密,孔隙减少,同时所制备的涂层具有高的显微硬度(平均1180 HV)和好的抗耐磨性能,涂层与基体间的临界载荷约为85N,即涂层与基体间有强的结合力.     

7075铝合金微弧氧化的工艺优选

对铝合金表面进行微弧氧化能提高其硬度、耐磨性及与基体的结合力,但目前对Al-Zn-Mg系铝合金的微弧氧化研究较少.对7075铝合金进行了微弧氧化处理,研究了阴/阳电流密度、正/负占空比、频率和氧化时间等微弧氧化工艺参数对膜层厚度和显微硬度的影响.采用扫描电镜观察了微弧氧化层的形貌;采用X射线衍射仪分析了微弧氧化膜的相组成;采用测厚仪、硬度仪测试微弧氧化膜层的厚度及硬度;采用极化曲线法分析了微弧氧化膜的耐蚀性;最后分析了优化工艺参数下微弧氧化对7075铝合金力学性能和耐腐蚀性能的影响.结果表明:最佳微孤氧化工艺为阳极电流密度10 A/dm2、阴/阳极电流密度比0.7,正占空比15％,负占空比10％,频率300Hz,氧化时间45 min,此工艺下制备的微弧氧化陶瓷层硬度达1 080 HV1N,膜层厚31.1 μm;微弧氧化对合金力学性能的影响较小,但可以极大地提高合金的硬度和耐蚀性能.     

表面纳米化-微弧氧化复合涂层对铝合金拉伸性能影响机制研究

通过表面机械研磨处理(SMAT)在LY12CZ铝合金表面制备表面纳米化(SNC)过渡层,再采用微弧氧化(MAO)技术对纳米晶过渡层进行微结构重构,设计制备出纳米化-微弧氧化(SNC-MAO)复合涂层,并对比研究了表面纳米化、微弧氧化及纳米化-微弧氧化复合处理对基体铝合金拉伸性能的影响。结果表明,微弧氧化处理使基体铝合金的屈服强度和抗拉强度减小,而纳米化-微弧氧化复合处理则增加了基体铝合金的屈服强度和抗拉强度。在拉伸伸长率8%的条件下,相同厚度的纳米化-微弧氧化复合涂层比微弧氧化涂层具有更好的抗拉伸破坏能力,表现出更好的膜基结合性能。     

车用AZ80合金表面磁控溅射MAO-ZrO2涂层组织和划痕测试分析北大核心CSCD

利用闭合场磁控溅射镀膜技术在AZ80合金基材表面进行沉积得到一层Zr涂层,并进行微弧氧化得到MAO-ZrO2涂层。对其进行组织和划痕实验测试研究得到:ZrO2涂层具有光滑的表面并具有银白色金属光泽,在ZrO2涂层表面上形成了很多细小的胞状晶粒。试样截面上形成了具有均匀结构的ZrO2涂层,同时涂层中的Zr元素也形成了均匀分布状态,最终得到厚度约5μm的涂层。当火花放电过程结束后,试样表面形成了更大的火花亮点同时数量有明显增加。在ZrO2-AZ80试样中主要以四方ZrO2为主,还有部分强度较小的MgO与Mg组成的衍射峰,根据存在MgO的情况可以推断基材已被氧化。采用微弧氧化方法进行处理后可以使涂层硬度增加。在采用微弧氧化方式生成的MAO-ZrO2涂层中所有划痕轨迹内没有出现脱落的涂层,采用微弧氧化方法可以制备得到和基体形成更强结合能力的涂层。     

合金成分对镍基合金激光熔覆涂层组织与性能的影响

为了研究激光熔覆镍基合金涂层显微组织与性能之间的关系,本文选用Ni25、Ni45、Ni60镍基自熔性合金粉末作为熔覆材料,在同一工艺参数下在45#钢基体上制得Ni25、Ni45、Ni60合金激光熔覆涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计等方法对涂层的显微组织、物相组成、显微硬度等进行了研究。结果表明从Ni25到Ni60合金涂层,随着合金元素含量的提高,涂层微观组织逐渐由亚共晶转变为过共晶,γ-Ni奥氏体枝晶所占体积分数减少,尺寸细化,枝晶间的共晶组织和硬质相所占的体积分数增大,涂层和基体之间结合带的宽度越来越窄,熔覆层的显微硬度越来越高。Ni25、Ni45合金涂层的平均显微硬度分别为250HV和550HV左右,而Ni60合金涂层的平均硬度却高达750HV左右,为Ni25合金涂层的3倍。     

铝合金基材表面耐磨性能强化研究现状

铝合金材料具有密度低、强度高、易加工等优点,已被广泛应用于汽车和航空航天等领域。为了延长铝合金零件在磨损、腐蚀等环境下的服役寿命,目前开发了众多先进的表面工程技术,实现了对铝合金基体的性能强化。基于此,本文综述了等离子喷涂、电弧喷涂、火焰喷涂、激光重熔、氩弧重熔、冷喷涂、电火花沉积、激光熔覆、微弧氧化等九种表面技术对铝合金处理以强化耐磨性能的研究工作。大量研究发现,这些表面技术均在一定程度上提高了铝合金基体的耐磨性能。例如,等离子喷涂涂层可有效减轻高温条件下基体的磨损;重熔技术制备的涂层比喷涂涂层具有更高硬度和更优异的耐磨性能;采用硬质颗粒的冷喷涂技术制备的涂层具有显著提高的显微硬度;电火花沉积技术制备的沉积层内部均匀分布着高强度枝蔓状的Si相,能够极大地减小基体的摩擦系数。同时,本文总结了以上技术的优缺点及适用范围。例如,热喷涂效率高但易造成热应力集中,导致涂层与基体之间的结合强度降低;氩弧重熔在低熔点和易蒸发的金属和合金上重熔困难;激光重熔可消除大部分孔隙及夹杂的氧化物,但设备成本较高。最后,本文从采用多种技术复合处理、优化涂层工艺参数、加强新技术研发等方面,对未来铝合金基材表面耐...     

涂层试验

涂层要求能够保护基体表面，顶层涂层的厚度必须在特定极限范围内，与基体的结合力必须适度，涂层的硬度必须达到耐磨的要求，涂层的耐腐蚀和耐候性都有相应的标准。     

铝合金内表面电爆炸喷涂不同比例钼-高碳钢的性能对比研究

为了提高铝合金工件内表面的耐磨损能力,采用电爆炸喷涂技术在LY12基体上进行了制备钼和80号高碳钢复合涂层的实验研究.通过钼/高碳钢交替喷涂制备了钼和高碳钢的喷涂次数比分别为1:1和1:2的复合涂层,并对涂层进行了检测.结果表明,电爆炸喷涂的复合涂层形成了良好的冶金结合,涂层具有硬度高、抗磨损、粗糙度小、结合强度好的优点,层数比为1:2时涂层的性能更加优越.     

石墨对TA7钛合金微弧氧化涂层组织结构及摩擦磨损行为的影响

为提高TA7钛合金耐磨损关键服役性能,在钛合金表面制备微弧氧化陶瓷涂层。通过厚度、粗糙度、显微硬度测量、X射线衍射、场发射扫描电镜观察、能谱分析、摩擦学性能检测等手段研究了石墨对微弧氧化涂层组织结构及摩擦学行为的影响机制。结果表明:基础电解液中加入石墨颗粒能够显著提高TA7钛合金微弧氧化涂层的厚度,降低微弧氧化涂层的表面粗糙度和显微硬度,且随着石墨浓度的升高,微弧氧化涂层的厚度增大,表面粗糙度和显微硬度减小;微弧氧化涂层降低了TA7钛合金的摩擦系数,显著改善了合金的耐磨性能;石墨颗粒的加入进一步降低了微弧氧化涂层的摩擦系数,当石墨浓度为3 g/L时,涂层摩擦系数保持在0.15以下,表现出良好的减摩特性。     

微弧氧化处理对钛铌合金力学及摩擦磨损性能的影响

采用微弧氧化的方法于磷酸盐电解液中在二元β型TiNbx(x=5,10,15,20,25)合金表面制备了微弧氧化涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)表征各合金表面微弧氧化涂层的物相组成和微观形貌。采用纳米压痕仪、球-盘摩擦磨损实验仪分析了微弧氧化处理对钛铌合金力学性能、耐磨性的影响。结果表明,通过微弧氧化处理可以有效的在各基体表面制备出氧化涂层,表面微孔数目及大小无明显差别,拥有相似的致密度,氧化涂层主要由TiO₂相组成。随着基体Nb含量的增加,各基体表面微弧氧化涂层的硬度值与弹性模量表现出相同的变化趋势,Ti-15Nb合金表面微弧氧化涂层的硬度值和弹性模量值最大。经过微弧氧化处理后,Ti-5Nb和Ti-15Nb表面摩擦系数与基体相近,并无减摩效果;Ti-10Nb、Ti-20Nb和Ti-25Nb表面摩擦系数下降了55%以上,主要磨损机制由磨粒磨损变为粘着磨损,改善了合金的耐磨性能。     

Q235钢表面氩弧热源熔覆镍基自熔合金层的组织及性能

目前,鲜见氩弧熔覆镍基合金粉末工艺参数对熔覆层表面耐磨性能影响的研究报道,先将镍基自熔合金粉末涂覆于Q235钢表面,再利用氩弧热源熔覆.采用金相显微镜观察熔覆层表面和截面组织,采用硬度计及磨损试验分析熔覆层的表面硬度及耐磨性,研究了涂覆层厚度、熔覆电流对熔覆层表面组织、力学性能的影响.结果表明:基体与熔覆层形成了良好的冶金结合;随熔覆电流的增加,熔覆层表面硬度和耐磨性先增加后降低;随涂覆层厚度的增加,熔覆层表面硬度和耐磨性随之增加;涂覆层厚3 mm,熔覆电流为180 A时,熔覆层表面金相组织为少量初生固溶体枝晶和大量奥氏体与碳、硼化物的共晶,熔覆层表面硬度最大,为45.0 HRC,耐磨性最好.     

深冷处理粉末对冷喷涂层的沉积和磨损性能影响

对铁基非晶合金粉末进行循环深冷处理增强其塑性变形能力,采用冷喷涂技术在AZ31B镁合金、6061铝合金以及Q235碳钢等具有不同性能的基体材料表面制备非晶涂层,研究深冷处理铁基非晶粉末在不同基体表面的沉积行为、涂层与基体间的界面结合状态以及涂层的摩擦磨损性能。结果表明,基体的硬度、导热系数和弹性模量会影响颗粒的应变条件、散热速率和回弹能量,进而影响涂层的变形状态、致密程度和沉积效率;深冷处理提高了非晶涂层的沉积效率,涂层的沉积厚度均大于原始非晶涂层。在摩擦磨损过程中,随着基体硬度的上升,基体及涂层的摩擦系数增大,磨损率降低。与基体相比,铁基非晶合金颗粒有效抑制了磨球的切削作用,原始非晶涂层的摩擦系数减小,磨损率降低;与原始非晶涂层相比,深冷处理非晶涂层更加致密,其摩擦系数曲线更加平稳,磨损率进一步降低。镁合金基体和非晶涂层的磨损机制都为磨粒磨损和氧化磨损;铝合金基体的磨损机制为粘着磨损和疲劳磨损以及氧化磨损,非晶涂层的磨损机制都为磨粒磨损和氧化磨损;碳钢基体和非晶涂层的磨损机制都为疲劳磨损和氧化磨损。     

A356铝合金扫描式微弧氧化涂层的成膜过程及耐腐蚀性能

采用扫描式微弧氧化(SMAO)技术在A356铝合金表面制备了陶瓷涂层。测定了反应过程中涂层的电压-时间、动力学生长曲线,研究了涂层的显微组织、成分分布,分析涂层的相组成及显微硬度分布,并比较了氧化前后极化曲线的变化。结果表明,在硅酸盐溶液中获得的涂层主要由α-Al_2O_3、γ-Al_2O_3和莫来石组成,涂层与基体呈现良好的冶金结合。与A356传统式微弧氧化(CMAO)涂层相比,SMAO涂层中α-Al_2O_3含量略多、孔隙率更低,显微硬度更高。此外,两种氧化处理之后,铝合金的耐腐蚀能力均得到显著提高。     

LY12铝合金微弧氧化陶瓷层的结构和性能

分析了LY12铝合金微弧氧化陶瓷膜的形貌、组成和结构,研究了氧化膜的硬度、与基体的结合强度以及在油润滑和干摩擦这两种条件下的摩擦学行为.结果表明,铝合金微弧氧化膜可分为疏松层和致密层,疏松层由α-Al2O3、γ-Al2O3以及Al-Si-O相组成,致密层由α-Al2O3和γ-Al2O3组成,致密层中α-Al2O3的含量远远高于疏松层.从表层到基体,微弧氧化膜的断面显微硬度先增大后减 小.微弧氧化膜与铝合金基体结合紧密.随着膜厚度的增加,氧化膜的临界载荷线性增加.氧化膜具有优良的抗磨性能,油润滑条件下的摩擦系数仅为干摩擦下的1/10.     

电热爆炸定向喷涂WC-Co涂层实验研究

采用电热爆炸定向喷涂技术在45钢基体上制备了WC-17%Co硬质合金涂层.利用扫描电镜和能谱仪对涂层显微组织进行了分析,借助纳米硬度计测定了涂层的硬度和弹性模量.研究结果表明:涂层组织细小均匀,涂层致密,孔隙率低;涂层与基体结合良好,界面附近存在元素扩散现象,涂层与基体为冶金结合;涂层弹性模量在210GPa-250GPa之间;涂层硬度达到17.1GPa,为原始硬质合金硬度的1.3倍左右,远远高于其他传统喷涂层硬度.     

高频感应熔覆TiN/Co涂层组织及性能研究

为提高抽油杆表面的硬度和耐磨性,利用高频感应加热熔覆技术成功地在35CrMo钢基体上制备了TiN强化Co基复合涂层。涂层组织均匀致密,未出现明显的气孔、裂纹等缺陷。通过金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等手段研究熔覆层的组织结构,利用维氏显微硬度计表征涂层的显微硬度,并对涂层进行大削盘摩擦副试验,分别测试其摩擦系数和磨损量。结果表明:熔覆层的组织主要是γ-Co过饱和固溶体,且Cr_(23)C_6、Cr_2B以及TiN等硬质相弥散分布于Co基体上;熔覆层具有较高的硬度,TiN掺杂量为10%的涂层表面硬度达到了788HV_(0.1),且由结合面至涂层表面,硬度逐渐增加;在相同的磨损条件下,10%TiN/Co复合涂层的耐磨损性能最好,其摩擦系数和磨损量较未添加TiN的涂层分别降低了40%和45%;涂层的磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损相结合。     

铝合金微弧氧化工艺的研究进展

铝合金微弧氧化技术是一种直接在铝及其铝合金材料表面原位生成以氧化铝为主要成分的硬质陶瓷膜层的方法,能显著提高基体材料硬度和耐腐蚀性,弥补基体材料自身的不足。综述了近期国内外关于铝合金微弧氧化技术的研究现状,概括总结了微弧氧化工艺的主要影响因素,并展望了其今后的发展趋势。     

车用AZ80合金表面磁控溅射MAO-ZrO_2涂层组织和划痕测试分析

利用闭合场磁控溅射镀膜技术在AZ80合金基材表面进行沉积得到一层Zr涂层,并进行微弧氧化得到MAO-ZrO_2涂层。对其进行组织和划痕实验测试研究得到:ZrO_2涂层具有光滑的表面并具有银白色金属光泽,在ZrO_2涂层表面上形成了很多细小的胞状晶粒。试样截面上形成了具有均匀结构的ZrO_2涂层,同时涂层中的Zr元素也形成了均匀分布状态,最终得到厚度约5μm的涂层。当火花放电过程结束后,试样表面形成了更大的火花亮点同时数量有明显增加。在ZrO_2-AZ80试样中主要以四方ZrO_2为主,还有部分强度较小的MgO与Mg组成的衍射峰,根据存在MgO的情况可以推断基材已被氧化。采用微弧氧化方法进行处理后可以使涂层硬度增加。在采用微弧氧化方式生成的MAO-ZrO_2涂层中所有划痕轨迹内没有出现脱落的涂层,采用微弧氧化方法可以制备得到和基体形成更强结合能力的涂层。     

铝合金微弧氧化陶瓷膜性能及其影响因素探讨

微弧氧化是一个复杂的电化学过程,研究多种因素对氧化陶瓷膜层的影响,对良好陶瓷膜层的制备及相关产品的质量改善具有指导作用.为了说明微弧氧化过程中能量的实质作用,引入氧化功率概念,以LY12铝合金为样品,采用脉冲电源,在一定的脉宽、频率条件下,改变微弧氧化时间、微弧氧化功率等参数,获得相应的铝陶瓷膜,通过对相关样品进行膜层厚度、膜层硬度测量,得到一系列数据,研究并找出其变化规律.试验表明:在相同氧化时间及氧化面积下,随着加载功率的增大,微弧氧化陶瓷膜层的厚度、硬度呈增加趋势;在相同的条件下,在一定的时间范围内,随着氧化时间的延长,膜层厚度呈增长趋势;在相同工艺参数情况下,随着工件面积的增大,微弧氧化膜层的厚度呈降低趋势.