超细晶钛及钛合金的腐蚀性能研究进展

通过剧烈塑性变形(SPD)技术制备的超细晶钛及钛合金,不仅具有优异的力学性能,其腐蚀性能也与普通粗晶材料明显不同。概述了通过SPD制备的超细晶钛及钛合金的组织特点,从实现超细化前后耐蚀性能的变化方面,介绍了国内外关于超细晶钛及钛合金腐蚀性能的最新研究进展。从位错密度、织构及晶粒尺寸分布等方面,归纳总结了不同因素对超细晶钛及钛合金腐蚀性能的影响。此外,还探讨了未来超细晶钛及钛合金腐蚀行为的研究方向,以期为研制兼具高强度和优良耐蚀性的新型材料提供借鉴。     

钛涂层的显微结构和电化学腐蚀性能研究

采用常规的超音速火焰喷涂和改进的低温超音速火焰喷涂工艺制备钛涂层,对涂层的显微组织、相组成、氧含量以及耐腐蚀性能进行研究.实验结果表明：常规的超音速火焰喷涂制备的钛涂层中有较多的TiO相,涂层内部有显微裂纹产生;而低温超音速火焰喷涂制备的钛涂层,组织均匀致密,没有显微裂纹和氧化物.与常规超音速火焰喷涂钛涂层相比,低温超音速火焰喷涂制备的钛涂层氧含量较低,耐腐蚀性能较好.     

弧电流对多弧离子镀纯Cr涂层组织性能的影响

采用多弧离子镀技术在锆合金表面制备了纯Cr涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和划痕仪分析了弧电流对纯Cr涂层表面形貌、物相结构以及膜基结合力的影响,并采用Image J图像处理软件对纯Cr涂层表面大颗粒分布进行统计和分析。结果表明,随着弧电流的增大,纯Cr涂层表面大颗粒尺寸先增大后减小,单位面积内大颗粒数目则先减少后增多,同时纯Cr涂层的择优生长趋势由(110)晶面变为(200)晶面,且纯Cr涂层与锆合金基材的膜基结合力先减小后增大。     

钛合金表面多弧离子镀TiAlN薄膜微观组织结构及性能研究

采用多弧离子镀技术在TC11钛合金基体上沉积了TiAlN涂层。金相截面组织观察和扫描电镜表面形貌照片显示,制备出的膜层连续、光滑、孑L隙率低、组织致密;X射线衍射分析表明,膜层的相结构中大致含有以下组成相：（Ti,A1）N、Ti2A1N、Ti。用EDS能谱分析对膜层中的元素含量进行了测定,发现Al元素出现了成分负偏析。性能测试表明,TiAlN膜具有较高的硬度和膜／基结合力。     

多弧离子镀技术及其在切削刀具涂层中的应用

主要介绍了多弧离子镀技术的工作原理、特点和研究进展,分析了多弧离子镀的主要工艺参数与涂层性能之间的关系,最后说明了多弧离子镀技术在切削刀具涂层中的应用。     

多弧离子镀制备的CrTiAlN涂层的结构和摩擦学性能

用自行设计的多靶阴极电弧离子镀系统在单晶硅和硬质合金衬底上沉积CrTiAlN硬质涂层,用X射线衍射、X射线光电子能谱和扫描电镜系统研究衬底偏压和N2气分压对CrTiAlN涂层结构、形貌和摩擦学性能的影响。结果表明CrTiAlN涂层为面心立方CrN和TiAlN的复合涂层。衬底偏压、N2气分压对涂层的表面形貌、显微硬度和抗磨损性能有较大影响,在氮气分压为5.0 Pa、衬底偏压为-200 V的优化条件下,得到表面光滑的CrTiAlN涂层,涂层硬度为29 GPa,涂层对氮化硅摩擦副的摩擦因数为0.37,沉积速率3.8μm/h。     

Ta-10W合金的高温断口分析

为了研究Ta-10W合金在高温下的塑性变形机制,对再结晶状态的Ta-10W合金棒材在1000～2000℃进行了高温力学性能测试后,对该合金在各个高温下形成的拉伸断口进行了研究分析。研究表明：Ta-10W合金从1000～2000℃的高温塑性变形呈现出金属在高温下变形的一般规律：随着温度的升高,Ta-10W合金的塑性变形机制由以滑移为主的变形机制向以晶界滑动和转动为主的变形机制转变;该合金在高温变形中存在着加工硬化和动态回复或再结晶两个相反的过程,且动态再结晶对塑性的贡献高于动态回复。     

医用钛及钛合金表面涂层研究进展

概述了钛及钛合金在医学领域的发展现状,以及常用的钛及钛合金表面处理技术,重点介绍了医用钛及钛合金表面耐蚀耐磨涂层、生物活性涂层和表面抗菌涂层的研究现状和发展趋势。在钛及钛合金表面制备涂层能够使其更适合作为植入物在医学领域应用,但由于涂层自身还存在一定局限性,临床试验也需要大量的时间,目前涂层还没有大规模应用到临床医疗中。为了尽可能地改善单一涂层存在的缺陷,多组元、多层复合涂层是目前医用钛及钛合金表面涂层的研究重点。     

多弧离子镀多元合金研究

采用多弧离子镀工艺研究了以Inconel 625为阴极靶材制备多元合金镀层的规律。用化学分析、金相、SEM,TEM,X射线衍射以及电化学极化等方法,发现了镀层成分与原靶材成分基本相似,以凝滴堆垛为特征的镀层形貌,初始非晶膜的形成和沿(111)面择优加厚生长以及合金耐蚀性在镀层中基本复现等规律。研究了镀层孔隙率、单源沉积速率以及粗大颗粒分布等问题。观察到了阴极斑点孔洞内部结构细节,获得了新的结果。     

Ta-10W合金再结晶退火温度研究

对Ta-10W合金所具有的优良特性、应用前景及制备方法进行了简要介绍.通过相关金相组织和力学性能的研究,确定了Ta-10W合金的再结晶退火温度:开坯挤压棒的再结晶退火温度为1 500℃;挤压棒经总变形率为78%冷变形后的再结晶退火温度为1 450℃.     

多弧离子镀TiN涂层的N_2/Ar流量参数研究

利用多弧离子镀在硬质合金基体上制备TiN涂层,研究了N_2/Ar流量比对TiN涂层表面大颗粒分布与力学性能的影响。通过扫描电镜观察TiN涂层的表面形貌,并利用Image J图像处理软件对大颗粒的数量和尺寸进行了分析,通过自动划痕仪和纳米压痕仪对涂层的力学性能进行表征。结果表明:随着N2流量的增加,涂层表面沉积颗粒的最大直径和平均直径逐渐减小,涂层的附着力整体呈现增加趋势,显微硬度则先增大后减小。     

占空比对多弧离子镀TiAlN涂层表面形貌和性能的影响

采用多弧离子镀技术在不同的占空比条件下于锆合金表面制备TiAlN涂层。利用扫描电子显微镜观察涂层的表面和截面微观形貌;利用能谱分析涂层的表面元素成分;利用箱式电阻炉测试涂层在800℃空气中持续进行3h的高温氧化性能;利用自动划痕仪在常温下测试涂层的膜基结合力;利用X射线衍射仪分析涂层的物相组成。结果表明:占空比可显著影响TiAlN涂层的表面和截面的微观形貌、元素成分比例、高温抗氧化性、膜基结合力及物相组成。随占空比增大,TiAlN涂层表面的大颗粒数目减少,表面质量得到改善,涂层的沉积速率先增大后减少,致密性一直增加;能谱分析表明Al元素与Ti元素质量比逐渐减小,Al元素与Ti元素的质量比值最大为2.437;占空比为50%时所制备涂层的高温抗氧化性能最好,膜基结合力最大,为32N;占空比为30%时,TiAlN涂层中Ti_3AlN表现出(111)晶面、AlN在(100)晶面择优取向,随占空比增加,物相无择优取向现象。以50%占空比的工艺参数镀TiAlN涂层表面质量较好,膜基结合力较强,高温抗氧化性能优良。     

阴极弧离子镀TiAlSiN涂层摩擦与磨损行为

采用阴极弧离子镀法在GH4169合金表面制备了TiAlSiN涂层,通过扫描电镜和能谱仪分析了其表面和界面的形貌和能谱,用轮廓仪测试了涂层表面粗糙度.在往复式摩擦磨损试验机上进行了涂层摩擦与磨损实验,通过能谱仪分析了涂层表面磨损后点能谱和面能谱,考察了TiAlSiN涂层的摩擦因数和磨损性能,对其磨损机理进行了讨论.实验结果显示涂层表面组织结构较为致密,表面粗糙度为194.57 nm;涂层主要成分为Ti、Al、Si和N元素,Si原子细化了TiN和AlN晶粒;涂层结合界面发生了化学反应和成分的相互扩散,其结合形式为化学结合;涂层摩擦因数平均值为0.493,磨损形式为磨粒磨损;磨损痕迹面扫描结果表明,磨损后Al和Ti形成的氮化物减少,Si和N原子无明显的减少现象,涂层耐磨性增强主要依赖于Si和N形成的化合物.     

气体总流量对多弧离子镀TiN涂层表面形貌和力学性能的影响

采用多弧离子镀膜技术在硬质合金基体表面沉积TiN涂层,研究了气体总流量对TiN涂层表面形貌和力学性能的影响。通过SEM观察涂层表面形貌,利用ImageJ图像处理软件对涂层的像素分布进行统计和分析,并通过自动划痕仪和纳米压痕仪对涂层的力学性能进行表征。结果表明,随着气体总流量的增加,涂层表面大颗粒的数量和尺寸均在增加,涂层附着力先增大后减小,而显微硬度先减小后增大;当气体总流量为300mL/min时,涂层气坑数量最多,附着力最大,为106.4N;当气体总流量为100mL/min时,涂层显微硬度最大,为HV3 021。     

Zr4合金表面多弧离子镀TiAlSiN涂层的微观形貌与性能

采用多弧离子镀在Zr4合金基体上沉积TiAlSiN涂层,利用扫描电镜对TiAlSiN涂层形貌进行观察并测试涂层厚度;利用X射线衍射仪对涂层进行物相分析;利用显微硬度计测试涂层的维氏硬度;利用自动划痕仪测试涂层与基体的结合力;利用高温热处理炉进行800℃高温抗氧化实验和1 200℃淬火实验。结果表明:涂层表面有形似液滴的颗粒存在,涂层沉积呈断续的柱状晶,涂层厚度约为7μm;TiAlSiN涂层主要由Ti N,Al N和Si3N4物相组成;TiAlSiN涂层显微硬度达3 172.94 HV0.05,结合力为23 N;TiAlSiN涂层的试样氧化质量增加远低于基体本身的氧化质量增加;TiAlSiN涂层经过淬火后有脱落现象,增加过渡涂层Cr可以提高涂层结合力,消除涂层脱落现象。     

Mo元素的掺杂对Ta-10W合金用Si-Ti-Hf涂层高温抗氧化性能的影响

本文为解决钽钨合金(Ta-10W)在500℃时出现"pest"氧化现象的问题,采用料浆熔烧法在钽钨合金(Ta-10W)表面制备高温抗氧化涂层,通过在Si-Ti-Hf料浆中掺杂Mo元素对涂层进行改性,调整了涂层的热膨胀系数,制备出更均匀致密平整的涂层。研究掺杂不同含量的Mo元素对涂层高温抗氧化性能的影响:Mo元素掺杂越多,涂层的热膨胀系数与基材越接近,涂层的微裂纹越少,抗氧化性能越优异;而与此同时,涂层中形成的MoSi_2含量也越高,氧化成气态的MoO_3含量也更多,不利于涂层的高温抗氧化性能;当掺杂2%Mo元素时,涂层的高温抗氧化性能最优并分析涂层的抗氧化及失效机理。     

钛合金表面电弧离子镀TiN/TiAlN多层复合涂层的组织及抗氧化性能研究

运用电弧离子镀技术,采用独立的钛、铝靶材,在钛合金表面制备了TiN/TiAlN多层复合涂层,利用SEM、EDS对涂层微观组织结构进行了分析,并在800℃条件下测试了涂层抗氧化性能.结果表明:多层复合涂层厚度约为2.5 μm.经镀膜,试样表而粗糙度有升高的趋势,Ra值由初始0.049μm升高到0.541λm.涂层表面以TiAlN TiN相为主,经氧化后,涂层最表层的氮化物已发生分解,并生成了Al,Ti的氧化物,在高温时阻碍了氧向涂层内部扩散,使得涂层内部仍具有TiN和TiAlN的相结构.复合涂层经800℃,19 h空气氧化后,涂层表面仍保持完整,氧化增重率低于无涂层样品.氧化19 h后涂层增重率约为0.2 mg/cm2.h.     

铝氮化硼封严涂层腐蚀性能

现役军用发动机广泛使用可磨耗封严涂层铝氮化硼以提高工作效率,发动机使用过程中涂层可能存在腐蚀。利用电化学分析技术以及中性盐雾试验等开展涂层的腐蚀行为研究,采用SEM、XRD分析腐蚀产物形貌及成分,分析表明铝氮化硼作为阳极优先发生溶解,粘结层镍铝所受到的腐蚀破坏很小,不会发生粘结层破坏。中性盐雾腐蚀后铝氮化硼涂层表面出现类似凝胶状物质,经XRD分析产物为白色无定形物Al2O3。     

多弧离子镀铝靶金相分析和研究

采用简便易行的蚀坑法辨别废旧镀膜铝靶的表面织构组分;选用适合浸蚀剂显示铝靶试样的宏观组织;使用电解抛光的方法制备金相试样,观察铝靶试样显微组织.由此推断铝靶在服役期间内部结构发生的变化.结果表明,铝靶在服役中,经历多次再结晶过程.铝靶表面织构组分和一般纯铝再结晶织构组分不太一致.     

含钛低合金钢耐大气腐蚀性能的研究

为了研究含钛低合金钢耐大气腐蚀性能,进行了一系列腐蚀试验。结果指出,钢中由于加入钛元素,在其表面形成一层致密的氧化膜,使之耐蚀性能提高。