铝合金表面微弧氧化陶瓷层的耐腐蚀性能

采用微弧氧化技术,以硅酸钠为主体配以Na2WQ、KOH、Na2EDTA辅助添加剂的电解液,在2A12铝合金表面原位生成陶瓷层,以提高铝合金的耐腐蚀性能.用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析了微弧氧化陶瓷层的截面形貌和相结构;用显微硬度仪测量了陶瓷层的显微硬度;用CS300P型电化学腐蚀工作站在36 g/L的NaCl溶液中测试了陶瓷层的电化学腐蚀性能.结果表明:微弧氧化陶瓷层的厚度为4 μm,显微硬度达到683 HV,其相组成主要是α-Al2O3和γ-Al2O3;铝合金表面微弧氧化陶瓷层提高了铝合金的耐腐蚀性能,使其腐蚀速率明显减慢.     

碳纳米管添加剂对ZL109铝合金微弧氧化陶瓷层的生长及耐磨性能影响

为进一步提高ZL109铝合金的耐磨性能,在微弧氧化电解液中加入碳纳米管添加剂,探究碳纳米管对ZL109铝合金微弧氧化陶瓷层生长及耐磨性能的影响。在电解液中分别加入0.4～2 g/L碳纳米管,在双极性脉冲恒压模式下制备得到ZL109铝合金微弧氧化陶瓷层;从表面特征、微观形貌、厚度、物相组成等方面进行陶瓷层生长行为的分析,并利用往复式摩擦磨损试验机探讨陶瓷层的耐磨性能。结果表明:碳纳米管电解液添加剂对陶瓷层生长过程影响较大,显著改变了陶瓷层的基本特征,使得原有表面的孔隙率和孔径显著下降,但过高的碳纳米管浓度会导致表面出现显著的不均匀的突起;碳纳米管未直接参与陶瓷层成膜,而是通过自身的较高的存储介电微充电能力影响了微弧放电过程中单位通道面积内生成的氧化产物的量,从而对陶瓷层各项特征产生显著的影响;添加碳纳米管后陶瓷层摩擦因数有所增大,但耐磨性能大幅提升,其中添加1.2 g/L碳纳米管制备得到的陶瓷层具有较好的耐磨性能,具有较低且稳定的摩擦因数。     

大气等离子喷涂Ni5Al/Al2O3-3％TiO2复合结构 涂层的显微组织与力学性能

采用大气等离子喷涂(APS)技术在6061铝合金基体表面预制Ni5Al合金黏结层,再在黏结层上喷涂Al_2O_3-3%TiO_2陶瓷层,研究了涂层的物相组成、微观形貌、显微硬度、结合强度、耐磨性能和耐腐蚀性能,分析了其拉伸断裂机理。结果表明:陶瓷层的物相主要由α-Al_2O_3、γ-Al_2O_3和锐钛矿型TiO_2组成;黏结层与基体以及黏结层与陶瓷层均形成了机械结合,但黏结层与基体的结合界面更致密;与基体相比,涂层的显微硬度更高、耐腐蚀性能和耐磨性能更优;涂层的结合强度低于黏结层的,其拉伸断裂位置多在黏结层和陶瓷层之间的界面处以及陶瓷层内部,界面处的拉伸断裂形式为混合断裂,黏结层上的为韧性断口,陶瓷层上的为脆性断口。     

蛇纹石纳米粒子对ZL109铝合金活塞微弧氧化膜层摩擦性能的影响

配制蛇纹石纳米粒子分散液,选定不同质量浓度分散液加入电解液中,分别对ZL109铝合金试件进行微弧氧化处理,制备蛇纹石纳米粒子复合微弧氧化陶瓷膜。通过测厚仪和显微硬度计对复合陶瓷膜进行检测得到表面性能最佳的试件,并在摩擦磨损试验机上考察该试件的摩擦学性能;通过分析其截面形貌和磨损前后表面形貌,探讨其摩擦机制。结果表明,蛇纹石纳米颗粒的加入使微弧氧化复合陶瓷层的膜厚增加、硬度升高,且蛇纹石纳米颗粒存在最佳添加量,使复合陶瓷膜试件具有较高的厚度和硬度;蛇纹石纳米颗粒的加入降低了复合陶瓷膜摩擦因数,改善其磨损性能。在摩擦过程中,蛇纹石对表面孔隙进行了填充,使表面的粗糙度减小;同时,蛇纹石在摩擦形成了类似薄膜的块状,起到了自修复的作用。     

KOH含量对赤泥等离子体电解氧化复合陶瓷层结构和结合强度的影响

在KOH-赤泥电解液中对5005铝合金进行等离子体电解氧化(PEO),研究了KOH质量浓度(C_(KOH)=1.0,2.0,3.0,4.0,5.0 g·L~(-1))对PEO临界起弧电压以及陶瓷层厚度、物相组成、形貌和结合强度等的影响。结果表明:不同KOH含量电解液中制备的陶瓷层主要由γ-Al_2O_3和α-Al_2O_3组成,但也出现了少量的Ca CO_3、Si O_2和Fe_2O_3等相。随着KOH含量的增加,PEO正负临界起弧电压快速降低;陶瓷层厚度呈"半抛物线"形增大;陶瓷层中γ-Al_2O_3含量先增加后减少再增加,α-Al_2O_3含量的变化趋势正好与之相反,Ca CO_3、Si O_2和Fe_2O_3含量则先增加后减少;陶瓷层表面孔隙率先降低后增大,表面粗糙度不断增大,硬度和结合强度先增大后减小。     

纳米蛇纹石/SiC颗粒微弧氧化改性柴油机铝合金活塞复合膜层摩擦学性能的影响

首先对纳米蛇纹石和Sic进行表征,并配置2种纳米粒子分散液,按1:1比列进行复配,将3种分散液加入电解液中,对ZL109铝合金试件进行微弧氧化处理,制备出3种微弧氧化陶瓷膜。通过测厚仪显微硬度计对复合陶瓷膜进行检测;然后用表面性能最佳的试件在摩擦磨损试验机上进行摩擦磨损实验,通过其截面形貌和表面形貌分析其耐磨性能。结果表明:蛇纹石/Sic复配添加剂对微弧氧化陶瓷膜层的膜厚和硬度影响不大,但是在摩擦磨损试验中表现出了更加优异的减摩抗磨性能,摩擦系数更低,在摩擦过程中,由蛇纹石和Sic的复合作用,试件表面空隙更减小,摩擦性能得以改善。     

Al_2O_3掺杂与超声辅助对纯铝表面微弧氧化层结构与性能的影响

在复合电解液体系中加入Al_2O_3粉,并引入超声辅助对纯铝基体进行微弧氧化处理,研究了Al_2O_3掺杂与超声辅助对微弧氧化层微观形貌、物相组成、耐腐蚀性能与摩擦磨损性能的影响。结果表明:超声辅助促使更多的Al_2O_3微粒参与微弧氧化过程,形成的微弧氧化层更平整致密,孔洞尺寸较小且分布均匀,孔隙率较低;与未掺杂Al_2O_3或未引入超声辅助形成的微弧氧化层相比,掺杂Al_2O_3和引入超声辅助后微弧氧化层的自腐蚀电流密度明显降低,极化电阻大幅提高,摩擦因数和比磨损率均降低,耐腐蚀性能和摩擦磨损性能都得到显著提高。     

AZ31B镁合金/6061铝合金异质金属连接件整体微弧氧化膜的制备及其结构

对AZ31B镁合金和6061铝合金异质金属铆接件进行了微弧氧化,研究了不同时间微弧氧化膜的微观形貌、物相组成、电化学性能、硬度等,对比分析了微弧氧化过程中镁合金、铝合金表面氧化膜的形成过程。结果表明:经过10min的微弧氧化后,该连接件整体被氧化膜包裹,氧化膜与2种合金基体均紧密连接,且均由致密层和疏松层组成;镁合金表面氧化膜主要由MgO、少量硅酸盐和氟化物组成,而铝合金表面氧化膜主要由Al_2O_3及少量硅酸盐组成;微弧氧化提高了连接件中镁合金、铝合金的腐蚀电位,降低了二者的腐蚀电位差,有效缓解了电偶腐蚀的发生。     

氢氧化钠电解液中铝合金的微弧氧化

叙述了在NaOH电解液中进行铝合金表面微弧氧化处理。经微弧氧化制备的铝氧化膜，厚度可达80μm，显微硬度可达HV1200。通过X射线衍射（XRD）分析和扫描电镜（SEM）分析观察可知，铝合金氧化膜层相结构为α-Al2O3和γ-Al2O3，膜层与铝基体结合良好。通过热分析（TG、DSC）可知，此工艺制备的氧化膜有很好的热稳定性。     

微弧氧化与稀土铈盐封孔对7A85新型铝合金耐蚀和耐磨性能的影响

为改善7A85新型铝合金表面的耐蚀和耐磨性能,利用微弧氧化技术在其表面原位生成陶瓷膜层,用稀土铈盐溶液对陶瓷膜进行封孔处理。通过扫描电子显微镜观察陶瓷膜的表面形貌,采用X射线衍射仪分析膜层的相结构,利用盐雾腐蚀试验和电化学测试评价了陶瓷膜的耐蚀性能,用球-盘摩擦磨损试验机研究了陶瓷膜的摩擦学性能。结果表明:7A85铝合金表面微弧氧化陶瓷膜主要由α-Al2O3和γ-Al2O3相组成,陶瓷膜表面经稀土封孔处理后致密性提高。单纯的微弧氧化处理提高了7A85铝合金的耐腐蚀性能,使其抗3.5%NaCl水溶液腐蚀速率降低了1个数量级;对微弧氧化膜层进行稀土铈盐封孔处理进一步提高了膜层的耐蚀性能,腐蚀速率降低1个数量级。微弧氧化陶瓷膜显著提高了7A85铝合金表面的耐磨性能,体积磨损率从4.56×10-3mm3/(N·m)降至5.73×10-4mm3/(N·m);稀土铈盐封孔处理降低了陶瓷膜的摩擦系数,但对磨损速率无显著影响。     

微弧氧化与稀土铈盐封孔对7A85新型铝合金耐蚀和耐磨性能的影响

为改善7A85新型铝合金表面的耐蚀和耐磨性能,利用微弧氧化技术在其表面原位生成陶瓷膜层,用稀土铈盐溶液对陶瓷膜进行封孔处理。通过扫描电子显微镜观察陶瓷膜的表面形貌,采用X射线衍射仪分析膜层的相结构,利用盐雾腐蚀试验和电化学测试评价了陶瓷膜的耐蚀性能,用球-盘摩擦磨损试验机研究了陶瓷膜的摩擦学性能。结果表明:7A85铝合金表面微弧氧化陶瓷膜主要由α-Al2O3和γ-Al2O3相组成,陶瓷膜表面经稀土封孔处理后致密性提高。单纯的微弧氧化处理提高了7A85铝合金的耐腐蚀性能,使其抗3.5%NaCl水溶液腐蚀速率降低了1个数量级;对微弧氧化膜层进行稀土铈盐封孔处理进一步提高了膜层的耐蚀性能,腐蚀速率降低1个数量级。微弧氧化陶瓷膜显著提高了7A85铝合金表面的耐磨性能,体积磨损率从4.56×10-3mm3/(N·m)降至5.73×10-4mm3/(N·m);稀土铈盐封孔处理降低了陶瓷膜的摩擦系数,但对磨损速率无显著影响。     

Mo_5Si_3-20%Al_2O_(3p)复相陶瓷的制备及摩擦磨损性能

采用机械球磨/热压烧结法制备了Mo5Si3金属陶瓷和Mo5Si3-20%(质量分数,下同)Al_2O_(3p)复相陶瓷,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、硬度计和摩擦磨损试验机等分析了其微观结构、力学性能和摩擦磨损性能。结果表明:Mo5Si3-20%Al_2O_(3p)复相陶瓷的主要物相为Mo5Si3、Al_2O_3和少量Mo3Si;复相陶瓷的相对密度、硬度和断裂韧性均高于单相Mo5Si3金属陶瓷的,且其摩擦因数和磨损率较低,摩擦因数随时间的变化较平缓,表现出更好的摩擦磨损性能;与GCr15钢球对磨时,Mo5Si3金属陶瓷的主要磨损机制为黏着和疲劳剥落,Mo5Si3-20%Al_2O_(3p)复相陶瓷的则为磨粒磨损,二者同时存在氧化磨损。     

钛合金微弧氧化层的摩擦学性能研究

利用微弧氧化技术在Ti6Al4V合金表面制备了富含钙、磷的多孔氧化陶瓷层,研究了微弧氧化层表面形貌、组成及摩擦学性能。研究结果表明,随着电压的升高,氧化层表面微孔孔径、粗糙度和Ca、P元素含量增大,显微硬度增大。25%小牛血清润滑条件下的微弧氧化层与ZrO2陶瓷球的摩擦学实验表明,微弧氧化层的摩擦因数高于Ti6Al4V钛合金,但磨损率明显降低,表明微弧氧化Ti6Al4V合金具有良好的耐磨性能。     

发动机活塞用ZL109铝合金表面等离子喷涂镍基合金涂层的耐磨性能

采用等离子喷涂技术在发动机活塞用ZL109铝合金表面制备Ni60CuMo合金涂层,研究了涂层的微观形貌、物相组成、显微硬度以及不同条件下的耐磨性能。结果表明：涂层由富铬区和富镍区交替重叠构成,与基体间的结合方式为机械结合;涂层的孔隙率为2.48%,平均显微硬度为792.91 HV,约为基体的6倍以上;随试验温度由25℃升高至450℃,涂层的摩擦因数和磨损质量损失均降低,450℃油润滑下涂层的平均摩擦因数为0.037,磨损质量损失为7.35 mg,仅为基体的1/4左右;随试验温度的升高,干摩擦下涂层的磨损机制由剥落失效转变为氧化磨损与黏着磨损,油润滑下由磨粒磨损转变为磨粒磨损和黏着磨损,最后转变为黏着磨损。     

等离子体源渗氮奥氏体不锈钢的摩擦磨损行为

采用等离子体源渗氮技术对AISI 316奥氏体不锈钢进行450℃×6h改性处理,通过干摩擦磨损试验对比研究了该不锈钢基体和表面改性层在不同载荷下与Si_3N_4陶瓷球摩擦副对磨时的摩擦磨损行为,观察了磨损形貌,并对其磨损机制进行了分析。结果表明:等离子体源渗氮后,试验钢表面形成了厚度约17μm的单一面心立方结构的高氮γ_N相改性层,改性层中氮元素的原子分数为15%~20%,最大显微硬度约1 510HV0.01;与基体相比,在相同载荷下γN相改性层具有相当或更低的摩擦因数,且比磨损率均降低一个数量级以上,耐磨性能显著提高;基体的磨损机制主要为黏着磨损,而γN相改性层在较低载荷(2~4N)下的磨损机制主要为氧化磨损,在较高载荷(6~8N)下的主要为磨粒磨损。     

铝合金表面纳米Al2O3-40%TiO2复相陶瓷涂层力学与摩擦学性能

为提高铝合金零部件的耐磨性能,运用等离子喷涂技术在7005铝合金表面制备纳米Al2O3-40%TiO2(NAT40)复相陶瓷涂层,分析该涂层的微观结构,测试其主要力学性能,研究其在干摩擦和3.5%NaCl溶液中的摩擦行为与机制。结果表明:NAT40涂层的显微硬度为638.6 HV0.5,断裂韧度为13.3 MPa.m1/2,与基体的临界结合力达到80.35 N,均高于微米Al2O3-40%TiO2(MAT40)涂层。干摩擦时,随着载荷从3 N增大至12 N,NAT40涂层的摩擦因数从0.20上升至0.32,其磨损失重也从1.3 mg增大到2.2 mg;轻载3 N时,涂层以微观切削磨损为主,而在重载12 N条件下,磨损表面闪温计算值达到541.65℃,导致涂层的强度和硬度下降,磨损机理变为多次塑变磨损、粘着磨损和氧化磨损。在3.5%NaCl溶液摩擦环境中,NAT40涂层在相同载荷条件下的摩擦因数较干摩擦时显著降低,但重载(12 N)时,其磨损失重却比干摩擦时增加22.7%;随着载荷的增加,涂层的磨损机理由疲劳磨损转变为应力腐蚀磨损。     

微弧氧化电源占空比对陶瓷基自润滑复合涂层性能的影响*

为提高柴油机铝合金活塞的可靠性和耐用性,在不同电源占空比下通过微弧氧化实验在铝合金基体上制备得到微弧氧化陶瓷层,利用电泳技术将MoS_2微纳米粒子引入陶瓷层的孔隙中,制备得到陶瓷基自润滑复合涂层。研究微弧氧化电源占空比对陶瓷层和复合涂层微观形貌、厚度和表面粗糙度的影响,并利用往复式摩擦磨损试验机在干摩擦、油润滑条件下对复合涂层的摩擦学性能进行分析。结果表明:随占空比的提高,微弧氧化陶瓷层的厚度、表面粗糙度呈现先增加后减小的变化趋势;随占空比的提高,制备得到的复合涂层的摩擦因数先减小后增大,占空比为60%～70%得到的复合涂层摩擦因数最低,且复合涂层与基体结合状态好,抗磨自润滑性能显著。     

H13钢激光相变硬化的组织与性能试验研究

为提高H13热锻模具的耐磨性能和耐腐蚀性能,利用激光相变硬化技术对H13钢进行处理,采用XRD衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、显微硬度仪、电化学工作站及高温摩擦磨损试验机对其相结构、显微硬度、耐腐蚀性及耐高温磨损性能进行测试。硬化层由针状马氏体、板条马氏体和碳化物组成,硬化深度为0.71 mm,显微硬度约为750 HV0.3。在脱模剂溶液中,硬化层的自腐蚀电流密度比基材小一个数量级。硬化层高温磨损的质量为基材的7%,磨损机理以黏着磨损为主,同时伴有磨粒磨损和氧化磨损。     

ZL104合金表面反应等离子喷涂TiN复相涂层的组织和性能

采用反应等离子喷涂技术在ZL104合金基体上依次沉积NiCrAl黏结层和TiN复相涂层,通过X射线衍射、组织观察、硬度测试、拉伸及磨损试验等方法研究了涂层的物相组成、微观形貌、结合强度、硬度及耐磨性能,并探讨了磨损机制。结果表明:复相涂层由TiN、TiN_(0.3)和少量TiO_2组成,其组织致密,存在少量孔隙和微裂纹;涂层与ZL104合金结合良好,结合强度达17.7MPa;TiN复相涂层的平均显微硬度为1 330HV,约为基体的22倍,磨损量随载荷的增加而增加,且远小于基体的;ZL104合金的磨损机制为微切削磨粒磨损和微疲劳磨损,TiN复相涂层的为微切削磨粒磨损。     

真空电子束熔覆(Cr,Fe)_7C_3/γ-Fe合金层的显微组织和耐磨性

采用真空电子束扫描以Cr3C2与铁的混合粉为原料在低合金钢表面熔覆制备了(Cr,Fe)7C3/γ-Fe合金层,对合金层进行了金相、X射线衍射和扫描电镜分析以及显微硬度测试和室温干滑动磨损试验。结果表明:合金层的组织均匀细小,由枝状晶奥氏体相和共晶碳化物相组成;合金层的显微硬度达到950~1 050 HV,约为基材显微硬度(360 HV)的2.6~3.2倍;相对于基材,合金层的耐磨性能提高了5.2倍;合金层只有轻微的摩擦划痕,为磨粒磨损;而基材有片状剥落,属典型的粘着磨损。