TiO_2溶胶对Cu-Sn镀层微观组织和性能的影响（英文）

为了进一步提高Cu-Sn镀层的硬度和耐磨性,在保持镀层自润滑性能的基础上,采用纳米溶胶技术与复合电镀技术相结合的方法,将纳米TiO_2溶胶加入到电解液中,制备了TiO_2纳米粒子强化的Cu-Sn-TiO_2复合镀层。通过对微观组织、成分、显微硬度和摩擦学性能的分析表明,适量纳米TiO_2溶胶的加入,细化了Cu-Sn镀层组织,提高了镀层的致密性,其硬度和耐磨性均较Cu-Sn镀层显著提高。     

304不锈钢表面Ni-Al2O3复合镀层制备及性能研究

采用复合电沉积法在304奥氏体不锈钢表面制备Ni-Al₂O₃纳米镀层. 研究了Al₂O₃颗粒在复合镀层中的分布情况, 确定了镀液中颗粒的最佳加入量、最佳电流强度和最佳搅拌速度. 用扫描电镜和能谱仪、X射线衍射仪等设备鉴定镀层显微组织与组成. 结果表明, Ni-Al₂O₃纳米复合镀层均匀、致密、晶粒细小; 复合镀层结合强度、耐腐蚀性能优良, 抗高温氧化性能优于纯镍镀层.     

TiO2纳米粒子对铝锂合金微弧氧化膜结构及性能的影响

为改善微弧氧化膜层的耐蚀性及力学性能,向电解液中添加TiO₂纳米粒子后对2297铝锂合金进行了微弧氧化。利用SEM、XRD、EDS、辉光放电表征技术及电化学测试技术,分析了TiO₂纳米粒子对微弧氧化膜结构、力学性能及耐蚀性的影响。结果表明：添加TiO₂纳米粒子后,微弧氧化膜层变得平坦致密。随着TiO₂纳米粒子添加量的提高,膜层表面放电通道的孔径逐渐减小,数量逐渐增多。TiO₂纳米粒子会抑制熔融Al₂O₃与电解液中$ {\rm{SiO}}_{\rm{3}}^{{\rm{2 ^- }}}$的接触,所以膜层中Si元素的含量随TiO₂纳米粒子添加量的增加而逐渐下降(原子数分数从初始的10.27%下降到了3.10%)。显微硬度测试结果表明,TiO₂纳米粒子的引入增加了膜层的致密度及平整度,所以膜层的硬度得到了提升(添加1 g/L TiO₂纳米粒子后硬度提高了15%)。电化学测试结果显示,当微弧氧化的其它条件相同时,TiO₂纳米粒子的适量添加会提升膜层的耐蚀性,但过量添加时,由于膜层放电通道数量的增多等原因,其耐蚀性下降。     

镀液中纳米颗粒浓度对n-Al2O3/Ni复合电沉积的影响

利用电沉积方法制备了n–Al₂O₃/Ni复合镀层。研究了镀液中添加不同纳米颗粒浓度对复合镀层沉积速率、电流效率、镀层中纳米颗粒共析量、表面形貌及腐蚀电位的影响。研究表明，随着镀液中纳米颗粒浓度提高，镀层中的纳米颗粒共析量也随之提高，在20 g/L时趋于稳定；沉积速度和电流效率先增后降，在30 g/L时达到最大；纳米颗粒的加入改变并细化了镀层的表面形貌；当纳米颗粒浓度20 g/L和30 g/L时镀层表现出较好的耐腐蚀性能。     

压力烧结制备二氧化钛包覆的石墨烯增强铝基复合材料

使用压力烧结方法制备了石墨烯纳米片（GNP）增强的7075铝基纳米复合材料,提出了一种通过在GNP的表面涂覆二氧化钛（TiO₂）来优化界面结合的新工艺,并比对了原石墨烯及具有包覆层石墨烯对铝基纳米复合材料的力学性能和微观结构的影响。结果表明,与添加纯GNP相比,添加具有TiO₂涂层的GNP的纳米复合材料的力学性能提高。相比于基体,TiO₂包覆GNP增强的纳米复合材料的屈服强度、抗拉强度和显微硬度分别增加了38.9%、34.4%和20.1%。性能的进一步改善是由于TiO₂涂层优化了增强相与基体之间的界面结合,从而提高了载荷传递的有效性。     

TiO2/膨润土复合光催化材料的常温制备及性能研究

采用改进的溶胶-凝胶法,在以水为主要溶剂的反应体系中,控制钛酸四丁酯充分水解、缓慢聚合,在 常压、低温(70℃)的温和条件下制备出稳定的TiO₂纳米晶溶胶,并利用TiO₂纳米晶溶胶在膨润土表面负载,获得TiO₂/膨润土复合光催化材料。采用 X 射线衍射、扫描电镜、比表面积测定等研究手段对样品的结构形貌进行了表征,并考察了其光催化活性。结果表明：较高的水用量有利于TiO₂晶体形成,当去离子水:钛酸四丁酯摩尔比大于167:1时,在溶胶体系中出现了锐钛矿型TiO₂纳米晶体;TiO₂纳米晶主要负载于膨润土表面,并未嵌入到膨润土层间结构,但相对于单一膨润土,TiO₂负载显著提高了材料比表面积;当去离子水:钛酸四丁酯摩尔比=192:1时,在紫外光照射下,复合光催化材料表现出最高的光催化活性,对亚甲基蓝的降解率达到93.8%。     

微波原位制备作为锂离子电池电极材料的石墨烯/TiO2 纳米复合物

通过改造的家用微波炉,实现了原位高效制备石墨烯/TiO₂纳米复合物。结果表明：微波辅助法能够在商用锐钛矿型TiO₂纳米颗粒表面均匀制备石墨烯纳米片,通过SiO₂/Si的剧烈电晕放电,其制备时间仅需数分钟（最短3 min）。石墨烯纳米片的尺寸大约为50 nm且缺陷很少。TiO₂晶体结构仍为锐钛矿型,主要归功于极短的制备周期和较低的反应温度（600~700 ℃）。石墨烯具有优异的电导率,可以提升锂离子扩散速率、提高电子传输速率并降低接触电阻。在1 C（170 mA·g^-1）条件下石墨烯/TiO₂纳米复合物的电池放电比容量提高了2倍。与商业化锐钛矿型TiO₂纳米颗粒相比,在1 C到5 C的不同充放电倍率下,石墨烯/TiO₂纳米复合物的比容量差距显著扩大。     

氢化TiO2纳米棒的制备及其对Q235碳钢的光生阴极保护特性

随着海洋开发的逐步推进,海洋工程中的金属防腐蚀问题显得愈加重要。目前,可利用半导体的光电效应实现对金属的光生阴极保护,为改善常用的TiO₂光电极材料的弱光吸收和低转换效率问题,文中利用水热法在FTO导电玻璃表面构建一维有序TiO₂纳米棒阵列,并通过氢化处理提高TiO₂对太阳光的吸收和光电流密度。考察了氢化TiO₂纳米棒阵列在海水环境下对Q235碳钢的光生阴极保护特性,结果表明氢化TiO₂纳米棒的光电流密度达到了2.12 mA/cm²,且稳定性良好;当Q235碳钢耦连于模拟太阳光照下的氢化TiO₂纳米棒电极时,其界面反应电阻变小,电极电位较原先的腐蚀电位降低约349 mV,说明氢化TiO₂纳米棒阵列能够对碳钢产生良好的光生阴极保护效应,且该效应在无光条件下能保持至少7 h。     

TiB2陶瓷粉末纳米化改性及其增强环氧复合涂层的制备与表征

低温条件下,以钛酸丁酯为原料,采用胶溶-回流方法在TiB₂粉体表面包覆纳米TiO₂颗粒。通过SEM、XRD、BET等分析检测方法对复合颗粒的表观形貌、包覆层相成分、比表面积等进行表征。结果显示,纳米TiO₂颗粒均匀离散地包覆在TiB₂粉体表面,包覆层主要为锐钛矿型相,TiB₂粉体纳米化改性后复合颗粒的表面粗糙度显著增加,比表面积较包覆前提高35倍以上。将包覆后的TiB₂粉体引入环氧树脂制备耐磨复合涂层,测得其磨损失重仅为包覆前复合耐磨涂层的50%,其耐磨性显著提高,并初步分析了复合耐磨涂层的摩擦磨损性能、磨损形貌及耐磨机理。     

非平衡磁控溅射La-Ti/WS2 自润滑薄膜的摩擦磨损行为

要满足航天器机械转动部件在恶劣工况下的工作,需研制高硬度、低摩擦系数的固体润滑薄膜。采用非平衡磁控溅射法分别制备了纯WS₂薄膜、Ti掺杂WS₂复合薄膜和La-Ti掺杂WS₂复合薄膜。分析了薄膜的微观形貌、成分、硬度和摩擦学性能。结果表明,与纯WS₂薄膜和Ti/WS₂复合薄膜相比,La-Ti/WS₂复合薄膜的微观结构更加致密。La-Ti/WS₂复合薄膜的硬度H和弹性模量E也显著提高。此外,La-Ti/WS₂复合薄膜的摩擦系数减小,并且H/E比值增大,La-Ti/WS₂复合薄膜的磨损率降低。结果表明,La的掺杂有助于在摩擦接触表面形成稳定的转移膜,提高La-Ti/WS₂复合薄膜的耐磨性和承载能力。     

B4 C 含量对等离子喷涂 NiCoCrAlY / Al2 O3 -B4 C复合涂层力学性能的影响

目的提高等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层的摩擦性能。方法采用离心喷雾造粒、化学冶金包覆和固相合金化技术制备NiCoCrAlY/Al2O3和NiCoCrAlY/B4C复合粉体,通过等离子喷涂技术制备NiCoCrAlY/Al2O3-B4C复合涂层。对涂层的显微结构、结合强度和显微硬度进行表征,研究B4C含量对等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3-B4C复合涂层力学性能的影响。结果 Al2O3和B4C颗粒包覆了致密的NiCoCrAlY合金层,包覆层厚约3~5μm。等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3-B4C复合涂层呈典型的层状结构,涂层结构致密,各层间结合良好。随着B4C含量的增加,复合涂层的显微硬度逐渐增大,结合强度逐渐降低,当B4C质量分数达到30%时,涂层的显微硬度比未添加B4C时提高了1.4倍,结合强度比未添加B4C时降低了26%。涂层在拉伸试验中发生了典型的脆性断裂,断裂位置发生在涂层内部。结论向等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层中添加B4C,可显著提高涂层的显微硬度,但会使涂层的结合强度有一定程度降低。     

超声条件下脉冲电镀 Ni-纳米 Al2 O3 复合镀层及其显微硬度研究

目的优选脉冲参数,以获得具有较高显微硬度的复合镀层。方法超声条件下,采用脉冲电镀方法制备Ni-纳米Al2O3复合镀层。以显微硬度作为性能指标,对比考察平均电流密度、占空比、频率和施镀时间的影响。结果 Ni-纳米Al2O3复合镀层的显微硬度随着平均电流密度升高,占空比增大,频率升高,均呈现出先增后减的趋势,而随着施镀时间延长,呈现出近似递减的趋势。结论在平均电流密度8 A/dm2、占空比0.6、频率1.5 k Hz、施镀时间3 min的条件下,制备的Ni-纳米Al2O3复合镀层显微硬度最高,约为427.1HV。较高复合量的纳米微粒有效起到了弥散强化和细晶强化作用,改善了复合镀层结构致密程度,进而提高了显微硬度。     

电镀Ni-P-Ti3C2Tx合金镀层的制备以及性能研究

目的提高Ni-P合金镀层的硬度及腐蚀防护性能。方法块体Ti3AlC2颗粒经过氢氟酸的刻蚀作用得到二维层状结构的Ti_3C_2T_x材料,并通过电沉积技术将其掺杂到Ni-P合金镀层中,从而制备出Ni-P-Ti_3C_2T_x复合合金镀层,研究复合合金镀层的成分、表面形貌、表面接触角和硬度,并结合动电位极化曲线以及尼奎斯特阻抗图,分析Ti_3C_2T_x颗粒掺杂对Ni-P合金镀层性能的影响。结果通过深入研究复合合金镀层的性能,发现随着Ti_3C_2T_x颗粒掺杂量的增加,Ni-P-Ti_3C_2T_x合金镀层的表面粗糙程度不断增加,这可能是由于导电的Ti_3C_2T_x颗粒使得合金镀层的树枝状结晶增加,而且合金镀层的表面接触角增大,对于提高合金镀层的腐蚀防护性能有很大的促进作用。由于Ti_3C_2T_x颗粒的掺杂,合金镀层的显微硬度得到了提高,这主要是依靠于弥散增韧的作用以及有限的晶界。Ni-P-Ti_3C_2T_x合金镀层的腐蚀防护性能随着Ti_3C_2T_x颗粒掺杂量的增加,出现了先增加后减小的趋势。结论 Ti_3C_2T_x颗粒的掺杂对提高Ni-P合金镀层的硬度以及腐蚀防护性能有一定的作用。     

热处理对TA2合金表面激光熔覆Ti2SC/TiS涂层组织和力学性能的影响

目的对激光熔覆自润滑耐磨涂层进行热处理,获得具有较好摩擦学性能的复合涂层。方法采用激光熔覆技术在TA2合金表面熔覆40%Ti-25.2%TiC-34.8%WS_2复合粉末制备自润滑耐磨复合涂层。将涂层置于500℃真空中分别保温1、2 h,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)、显微硬度计、摩擦磨损试验机以及原子力显微镜(AFM)系统地分析了热处理前后涂层的物相、组织、显微硬度及摩擦学性能。结果未经过热处理和经过热处理涂层的主要物相均为α-Ti、(Ti,W)C_(1-x)、TiC、Ti_2SC和TiS。相比未经热处理涂层的显微硬度(1049.8 HV_(0.5)),经过热处理1 h和2 h涂层的显微硬度(1143.3 HV_(0.5)和1162.7 HV_(0.5))有所上升。热处理1 h和2 h涂层的摩擦系数和磨损率分别为0.29和6.66×10~(-5) mm~3/(N·m)以及0.29和5.65×10~(-5) mm~3/(N·m),比未热处理涂层(0.32和18.92×10~(-5) mm~3/(N·m))的耐磨减摩性能有所提升。经过热处理1 h和2 h涂层的磨损机理均主要表现为磨粒磨损,未经热处理涂层的磨损机理主要为塑性变形和粘着磨损。结论相比未经热处理的涂层,经过热处理1 h和2 h的涂层显微硬度有所升高,摩擦学性能得到提升,但在两种热处理时间条件下,涂层显微硬度和摩擦学性能变化较小。     

Effect of the spraying process on the microstructure and tribological properties of bronze-alumina composite coatings

In the present paper, aluminum bronze-alumina composite coatings have been applied on mild steel substrate using conventional plasma spray and a new route based on cold spray techniques. The microstructure, phase distribution, microhardness, adhesion strength and tribological behavior of the composite coatings, consisting of alumina reinforcing phase distributed in a bronze matrix, were studied. Ball-on-disk dry sliding wear tests, Rubber Wheel tests and Erosion tests were conducted to examine the tribological behavior of the composite coatings. The tribological properties of the bronze coatings were improved by the addition of alumina. Friction coefficient of coatings depends strongly on the reinforcing particles content and spraying process. Wear mechanisms of the composite coatings, such as ploughing and particle delamination, were considered. In the case of abrasive wear test, the wear rate was greatly reduced due to the reinforcing ceramic particles. Relationships between size and volume fraction of the ceramic reinforcement Al₂O₃ and the wear rate are discussed. On the other hand, erosion wear behavior of coatings with higher bronze content showed the best results.     

304不锈钢表面激光熔覆NiMoSi层的组织与性能

为改善304不锈钢的摩擦学性能,分别以A熔覆层20%Ni-48%Mo-32%Si,B熔覆层30%Ni-42%Mo-28%Si(质量分数)混合粉末为原料,在304不锈钢表面利用激光熔覆技术制备复合熔覆层,分别利用XRD、SEM和摩擦磨损试验机分析了熔覆层的物相、显微组织结构及室温下的摩擦学性能。结果表明:复合熔覆层和基体冶金结合良好,仅存在部分裂纹。Mo₅Si₃、MoSi₂是复合熔覆层的主要物相,A熔覆层显微硬度(1060.1 HV0.5)和B熔覆层显微硬度(725.9 HV0.5)均明显高于基体(257.2 HV0.5),A复合熔覆层的磨损率和摩擦因数最低。     

Preparation and Properties of Electroless Plating Wear- resistant and Antifriction Composite Coatings Ni-P-SiC- WS2

在金属表面制备高硬度、耐磨损且摩擦系数低的功能涂层,可以有效减少摩擦功耗、延长机械设备的使用寿命。采用化学复合镀的方法,在不锈钢基质上实现Ni-P-Si C-WS2镀层的镀覆,并对镀层的表面形貌、微观结构、成分、硬度、耐蚀性和摩擦学性能等进行了测试和分析。结果表明:Ni-P-Si C-WS2镀层表面平整致密,Si C和WS2嵌入在涂层中,且均匀分布。由于硬质粒子的弥散强化机制和软质粒子的润滑作用,与同等试验条件下的Ni-P基其它复合镀层Ni-P-Si C和Ni-P-Si C-Mo S2相比,Ni-P-Si C-WS2的显微硬度、腐蚀性能、耐磨性及自润滑性能都得到了很大的提高。     

Tribological and anti-corrosion properties of Ni-W-CeO2 coatings against molten glass

Composite plating was used to prepare Ni-W infused rare earth oxide CeO₂ composite coatings. The high temperature friction behavior and corrosion resistance of the coatings against molten glass were investigated by using a high temperature tribometer. A microhardness tester and an environmental scanning electron microscope equipped energy dispersive spectroscopy were employed to investigate the microhardness and the surface morphology of the composite coatings respectively. The results show that the brittle fracture, high temperature tribological properties and the corrosion resistance of Ni-W infused CeO₂ coatings are superior to those of a standard Ni-W coating. CeO₂ particles decrease the friction coefficient from nearly 0.5 to about 0.25 during the composite coatings sliding against the molten glass at about 973 K, and proper quantities of CeO₂ decrease the variation of the friction coefficient value. Furthermore, CeO₂ can improve the corrosion resistance of the Ni-W coatings at high temperature effectively.     

高速电弧喷涂 FeCrNi / Ni 包覆金刚石复合涂层的摩擦学特性研究

目的研究高速电弧喷涂FeCrNi/Ni包覆金刚石复合涂层的组织结构和摩擦学特性。方法采用高速电弧喷涂技术在45#钢基体上制备FeCrNi/Ni包覆金刚石复合涂层,并对其进行滑动摩擦磨损研究,利用SEM,EDS对涂层的形貌、组织成分进行分析,测定涂层的显微硬度、孔隙率等。结果 FeCrNi/Ni包覆金刚石复合涂层组织致密,孔隙率较低,呈现典型的层状结构。涂层的摩擦系数随着磨损时间的增加而先增大,再趋于平稳。结论由于涂层中加入了金刚石硬质相,涂层具有较高的显微硬度和优异的耐摩擦磨损性能。     

热处理对化学沉积Ni-Zn-P-TiO2复合镀层的影响

采用化学沉积方法获得Ni-Zn-P-TiO2复合镀层.采用X射线衍射、扫描电子显微镜、能谱分析等手段对复合镀层进行表征,研究了不同热处理状态下复合镀层的显微硬度、耐蚀性及耐冲蚀特性.结果表明,复合镀层由锐钛矿的纳米TiO2颗粒和过饱和的镍固溶体所构成.对经过不同热处理温度后复合镀层的分析表明,300℃以下热处理时,复合镀层衍射图无明显变化;加热至400℃时,有Ni3P析出;加热至500℃时,有Ni5Zn12析出.经400℃×1 h热处理,复合镀层具有最大的硬度值.复合镀层经300℃×1 h热处理后质量损失最低,有最好的耐蚀性能.在介质流速为36 ml/s、冲击角度为45.条件下,经过300℃× 1 h热处理后的复合镀层质量损失最低.