钛合金表面反应电火花沉积TiN/Ti复合涂层

利用自制的电火花沉积充气密闭式保护装置和DZ-1400型电火花沉积/堆焊机,以工业纯钛TA2为电极,以工业纯氮为保护气和反应气,在TC4钛合金表面上反应电火花沉积制备了TiN/Ti复合涂层.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子仪(XPS)分析了涂层的组织、物相和元素组成,利用显微硬度计测定了涂层的显微硬度,利用自制磨损试验装置对比涂层与淬火W18Cr4V高速钢的磨损性能.结果表明,涂层与基体形成良好的冶金结合,涂层主要由钛和反应合成的TiN组成,涂层的平均显微硬度可达1 388 HV0.1,是基体硬度的6倍以上,涂层具有较好的耐磨性.

Abstract：

TiN/Ti composite coating was deposited on TC4 titanium alloy substrate with the self-made special gas-filled-closed electric-spark deposition device and electric-spark deposition machine modeled DZ-1400, the industry pure titanium (TA2) was used as electrode and the industry pure nitrogen gas as shielding and reacting atmosphere. The microstructures, interfacial behavior, phase and element in the coatings were investigated by scanning electronic microscope, X-ray diffraction and X-ray photo spectrum. The microhardness of coatings was tested and its wear-resistance property was tested by the self-made abrasion machine and compared with Wi8Cr4V rapid steel treated by quenching. The results show that an excellent bonding between the coating and substrate is ensured by the strong metallurgical interface. The coatings are mainly composed of Ti and synthesized TiN. The highest microhardness of coating reaches to 1 388 HV0. 1, which is six times higher than that of the substrates. Wear resistance of the coatings is excellent.     

反应电火花沉积TiN/Ti复合涂层机理与性能

利用DZ-1400型电火花沉积/堆焊机,以工业纯钛TA2为电极,以工业纯氮为保护气和反应气,在TCA钛合金表面上制备了TiN/Ti复合涂层.用SEM、XRD、AES等仪器对涂层、物相、微观结构、元素组成及界面行为进行分析,测定了涂层的显微硬度,利用自制磨损试验机对比了涂层与淬火回火65Mn的磨损性能.结果表明,TiN/Ti复合涂层与基体形成良好的冶金结合,涂层主要由钛和反应合成的TiN、Ti2N相组成,组织致密、均匀、连续,涂层平均显微硬度可达1390HV0.1,约是基体硬度的6.3倍,涂层耐磨性良好.     

电火花沉积反应合成TiN增强金属基复合涂层

利用自制的电火花沉积充气密闭式保护装置和DZ-1400型电火花沉积机,以工业纯钛TA2为电极,以工业纯氮为保护气和反应气,在45钢试件表面上电火花沉积反应合成制备了TiN增强金属基陶瓷复合涂层.利用X射线衍射仪测定了涂层的物相组成,利用扫描电子显微镜观察分析了涂层的显微组织结构,利用硬度仪测试了涂层的显微硬度,利用自制磨损试验装置对比了涂层与淬火W18Cr4V高速钢的耐磨性能.结果表明,涂层与基体结合致密,涂层主要由电极材料钛、原位自生的TiN和基体材料铁组成,涂层的平均显微硬度可达1 323 HV0.1,涂层具有较好的耐磨性.     

BT20钛合金电火花沉积TiC涂层的微观组织研究

以石墨为电极,采用电火花沉积的方法在BT20钛合金表面制备TiC强化涂层。通过XRD、SEM、EDS和EPMA等检测手段对涂层的微观组织进行研究。结果表明：TiC强化层是反应涂层,强化相TiC由电极元素C和基体元素Ti反应生成。涂层的厚度不均匀,但涂层与基体实现了冶金结合。     

钛合金表面电火花沉积WC涂层的研究

以WC为电极,采用不同的电火花强化工艺,在钛合金表面制备了强化涂层。为了比较不同工艺条件下获得涂层的组织结构,确定最佳的电火花沉积工艺,通过金相、SEM、EDS等试验方法对涂层的微观组织结构进行了研究。结果表明,仅改变电火花沉积参数对获得性能优良的沉积涂层效果不明显,当复合超声加工,并且达到一定频率范围时,可以明显改善涂层质量。所获涂层是由基体中Ti元素与WC电极发生反应生成的反应涂层,涂层的主要成分是TiC、W和W2C。     

钛合金表面反应电火花沉积Ti(CN)涂层研究

利用自行研制的反应电火花沉积系统,以石墨为电极,以工业氮气为保护气,在TCA钛合金基体上原位反应合成了Ti(CN)金属基陶瓷复合涂层.利用SEM分析了涂层单沉积点表面形貌和组织结构,利用X射线仪测定了涂层的物相组成,利用XPS分析了涂层表面元素组成,利用SEM和AES分析了涂层断面形貌、结合状态和元素组成;结果表明,涂层表面单沉积点形貌呈不规则的"溅射状",涂层主要由呈球块状晶和枝晶的TiC0.51N0.12相、Ti080V0.20 相和C相组成且晶块平均尺寸为626nm,涂层与基体的结合致密,呈冶金结合.     

BT20钛合金表面电火花沉积WC涂层微观组织研究

以WC为电极,氩气为保护气,采用电火花沉积方法在BT20钛合金基体上制备了强化沉积层。利用SEM、EDS和XRD分析了沉积层的微观结构和物相,利用显微硬度计测试了沉积层截面的显微硬度。结果表明,沉积层主要由TiC、WC、W和W2C相组成,TiC是电极材料与基体材料反应形成新相,是沉积层的主要组成相;沉积层与基体结合致密,形成良好的冶金结合。沉积层表面呈"泼溅状"形貌,截面组织形貌中观察到纳米级微晶堆垛结构和少量的树枝晶,反映了电火花沉积过程的快速加热和冷凝机制。沉积层显微硬度呈梯度变化,涂层最大硬度是基体的3倍。     

不同能量沉积方式对薄膜界面反应的影响

通过分子束外延(MBE)和脉冲激光沉积(PLD)将1～10个Fe原子层(ML)以楔型(wedge-shape)方式分别沉积到NiO(001)基片上,并对其进行磁光克尔效应(MOKE)原位测试.结果表明:通过MBE这种低能量沉积方式沉积的Fe原子层在Fe/NiO界面处产生了约2 ML的磁死层;而通过PLD这种较高能量沉积方式沉积的Fe原子层在Fe/NiO界面处产生了约3 ML的磁死层.X射线光电子能谱(XPS)研究Fe/NiO界面的结果表明:两种沉积方式都能使Fe原子与单晶NiO在界面处发生化学反应,这是导致磁死层的一个重要原因;对于MBE和PLD沉积方式来说,从靶材上被蒸发或溅射下来到达基片的原子所具有的能量很低,分别约为0.1 eV和1.0 eV,反应层较浅;磁控溅射沉积Fe原子的能量约为几～十几电子伏特,导致的反应深度约1.5 nm.     

氮气氛下电火花沉积TiN层的形成机理及微观特征

以工业纯钛TA2为电极,用N2作为反应及保护气体,采用电火花沉积方法,在45钢基体表面制备出了含TiN的硬质沉积层.采用金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射等分析检测方法,对沉积层形成机理、微观结构及界面行为进行研究,并测试了沉积层的显微硬度分布.结果表明,电火花氮化沉积层与基体形成良好的冶金结合,沉积层主要由TiN相组成,组织致密、均匀、较连续,厚度为30～40 μm,显微硬度最高达1 515 HV,是基体硬度的5倍以上,可以有效地改善基体的表面性能.     

沉积气氛对电火花沉积Mo2FeB2基金属陶瓷涂层组织与性能的影响

采用电火花沉积分别在空气和氩气中制备了Mo_2FeB_2基金属陶瓷涂层,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、显微硬度计和摩擦磨损试验机研究了沉积气氛对涂层形貌、相组成、硬度和摩擦磨损性能的影响。结果表明,2种气氛中沉积所得涂层的组织结构都致密,涂层与基体间无分层,呈冶金结合的特征,但空气中沉积涂层的表面较粗糙,并发生了严重的氧化,涂层均匀性也较差。它们都主要由非晶相和马氏体相组成,但氩气中沉积的涂层含有更多的非晶相。氩气和空气中沉积涂层的最大显微硬度(HV_(0.05))分别为12 862和10 129 MPa,相差2733 MPa,前者涂层2 h的磨损量几乎仅为后者涂层的1/7,表现出更好的耐磨性。2种涂层的主要磨损机制都是疲劳磨损和磨粒磨损,但氩气中沉积涂层以疲劳磨损为主,空气中沉积涂层则以磨粒磨损为主。     

集束电极电火花合成沉积TiN涂层组织及耐磨性能

为满足提高铜合金表面耐磨性能的需求,提出了一种利用集束钛电极在QAl9-4铝青铜旋转工件表面电火花合成沉积TiN涂层的新方法,并进行了试验研究。结果表明：在铜合金表面制备出了均匀连续的TiN涂层;涂层表面由细化了的晶粒结构构成,组织致密;电极丝对涂层表面有较强的磨削涂覆作用,显著降低了涂层表面粗糙度值;涂层主要由TiN硬质相构成,厚度为85 μm左右,显微硬度可达890 HV_0.05,约为基体（185 HV_0.05）的4.8倍;涂层与基体间具有合金化冶金结合的过渡层;涂层表面摩擦因数为0.125~0.2,远小于基体（0.23~0.35）且波动性较小,磨损率约为基体的49.6%,具有更好的减摩耐磨特性。     

TC4 钛合金表面辉光离子渗 Mo 渗 S 复合处理涂层的组织和摩擦学性能

利用辉光离子渗的方法,在TC4钛合金表面首先沉积Mo耐磨涂层,然后对渗Mo层在650℃进行渗S处理,研究了渗Mo渗S复合涂层的表面结构、硬度和磨损性能。结果表明:Mo层渗S后,表面组织细化,硬度降低;渗Mo渗S复合涂层表面形成相以具有润滑作用的MoS2为主,另外还有少量Mo2C和Ti2S相;渗Mo渗S涂层的磨损速率约为TC4的1/10。     

电火花沉积FeCoCrNiCu高熵合金涂层的组织结构与耐蚀性

目的 通过在45Mn2钢表面进行电火花沉积FeCoCrNiCu高熵合金涂层,改变其表面性能。方法 采用真空吸铸法制备直径为3 mm的FeCoCrNiCu高熵合金电极,采用电火花沉积技术,在45Mn2钢表面制备高熵合金沉积层。通过X射线衍射仪（XRD）、光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）等分析研究沉积层的相组成、表面形貌、表面粗糙度和显微组织。通过三电极体系对涂层进行极化曲线和电化学阻抗谱（EIS）测试,分析其在3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀行为。结果 制备的FeCoCrNiCu涂层连续、均匀,具有简单的FCC结构,表面呈银灰色橘皮状,厚度约为25 μm。涂层表面凸凹不平,为典型的“溅射状”花样形貌,表面粗糙度均方根偏差Rq约为4 μm。极化曲线表明,高熵沉积层自腐蚀电位为-0.548 V,较45Mn2基材正移约180 mV,腐蚀电流密度为1.59 μA/cm2,约为基材的1/6。电化学阻抗谱EIS测试结果显示,FeCoCrNiCu高熵合金沉积层较45Mn2基材具有更大的容抗弧半径和极化电阻,其模拟电路可以用R(Q(R(QR)))表示。结论 电火花沉积技术是一种极具发展潜力的高熵合金涂层制备技术,制备的FeCoCrNiCu高熵合金涂层可有效提高基材的耐蚀性能。     

环境氧含量对激光定向能量沉积TC4合金组织及性能的影响

研究了环境气氛氧含量对激光定向能量沉积TC4钛合金组织及力学性能的影响,通过OM、SEM和TEM及硬度试验、拉伸试验对成形试样的显微组织、力学性能和断口进行分析。结果表明：当成形气氛氧含量从50、500、 2000到5000μg/g逐渐提高,试样表面氧化程度增加,TC4钛合金试样表面颜色由银白色逐渐过渡到黄色、蓝色和深灰色;XRD图谱结果表明试块表面氧化物种类增多,氧化层的厚度也逐渐增加;试样显微组织逐渐由网篮状组织转变为针状马氏体α′组织,板条粗化,长宽比减小;TC4钛合金试样的硬度和室温抗拉强度随成形气氛氧含量的增加逐渐提高,受金属晶格畸变及冷却速度的影响,沉积态成形试样的抗拉强度由920 MPa增加到982 MPa,延伸率由12.4%减小到10.9%。     

化学气相沉积难熔金属钼组织性能的研究

介绍了化学气相沉积法制备难熔金属钼膜层的原理和方法。以MoF6和H2为原料,采用化学气相沉积法在纯铜基体上沉积出难熔金属钼膜层。分析研究了沉积层的组织、结构和硬度。实验结果表明：沉积膜层显微组织随沉积温度变化而不同,沉积温度较低时沉积层显微组织为细晶层状结构,沉积层硬度可达677HV;沉积温度较高时沉积层显微组织为致密的柱状晶,硬度稍高于一般烧结钼。     

电火花沉积 Fe 基涂层的组织及耐磨性能

通过电火花沉积技术在P20模具钢表面制备了Fe基涂层,利用SEM,XRD及摩擦磨损试验机等分析了涂层的组织结构、显微硬度及耐磨性能。结果表明:电火花沉积Fe基涂层组织均匀、致密;涂层中靠近界面处的组织为柱状枝晶,而涂层中上部组织为超细晶粒。涂层的平均硬度为637.1HV0.1,相比基体提高了1倍;涂层耐磨性优于基体,涂层中弥散分布的Cr7C3,CrB及Fe3C等硬质是Fe基涂层硬度及耐磨性提高的主要原因。涂层的磨损机理主要为磨粒磨损的微切削和疲劳磨损。     

冷喷涂辅助原位合成CuFeCrAlNiTi高熵合金涂层的组织性能研究

目的 为了提升普通金属材料的表面性能,提出了一种在普通金属材料表面制备性能较好的CuFeCrAlNiTi高熵合金涂层的技术工艺.方法 采用Cu、Fe、Cr、Al、Ni、Ti六种金属单质粉末为原料,经过2 h机械混合后,使用低压冷喷涂技术在45#钢基体上制备混合金属涂层,再经感应重熔技术将混合金属涂层原位合成为CuFeC...     

718钢电火花沉积Ni-Cr合金涂层的组织特征及性能

利用电火花沉积技术,采用自制Ni-Cr合金电极在718模具钢表面制备了Ni-Cr合金涂层,分析了涂层的显微组织、硬度及耐磨性能.结果表明:涂层靠近基体的组织为细小的枝晶,而涂层中部及外层组织为超细晶粒;能谱分析显示,在涂层与基体界面处,Fe及Ni,Cr元素的含量发生突变;涂层的硬度由表层向基体方向呈梯度分布,最高可达8...     

激光熔覆和电火花沉积复合涂层的组织和性能研究

研究了激光熔覆和电火花沉积处理后Q 235钢表面复合涂层的组成、硬度和耐磨性。结果表明:电火花沉积层中弥散分布着细小的硬质相颗粒,提高了涂层的显微硬度和耐磨性。复合涂层的耐磨性是Q 235钢基体的2.3倍。