掺钨类金刚石膜的制备与性能研究

采用无灯丝长条离子源结合非平衡磁控溅射的方法,在不同基体上制备了面积较大、光滑、均匀的掺钨类金刚石(W-DLC)膜层,用SEM、Raman、XPS、XRD、硬度计、划痕仪、摩擦磨损试验机等手段分析和研究了膜层的形貌、结构及部分性能.结果表明膜/基硬度高,W-DLC/Si为Hv0.025 15=3577;膜/基结合力在45～75N之间;摩擦系数小,抗磨损性能良好.     

钛合金表面Ti-TiN-Zr-ZrN多层膜制备及性能

采用多靶位真空阴极电弧沉积技术,在TC11钛合金表面制备24周期的Ti-TiN-Zr-ZrN软硬交替多元多层膜。用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、结合力划痕仪、球-盘摩擦磨损试验仪、砂粒冲刷试验仪和3D表面形貌仪,研究多层膜的表面及截面形貌、相结构、厚度、硬度、膜/基结合力、摩擦磨损性能和抗砂粒冲蚀性能。结果表明:所制备TiTiN-Zr-ZrN多层膜厚度约为5.8μm,维氏显微硬度为28.10GPa,膜基结合力为56N;TC11钛合金表面镀多层膜后耐磨性提高了一个数量级,体积磨损率由7.06×10~(-13) m~3·N~(-1)·m~(-1)降低到3.03×10~(-14) m~3·N~(-1)·m~(-1);多层膜软硬层交替的结构,受砂粒冲蚀时裂纹扩展至金属软层时应力的缓冲而出现偏转,对TC11钛合金有良好的抗砂粒冲蚀保护作用。     

电子束选区熔化增材制造TiAl合金的高温硬度及氧化行为研究

钛铝合金是航空航天领域具有广阔应用前景的轻质高温合金,电子束选区熔化（EBM）增材制造技术是制备复杂结构TiAl合金有效途径,但目前对其高温性能研究较少。本文重点研究了电子束选区熔化增材制造Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的显微组织、高温硬度及其高温氧化行为。结果表明,EBM成形Ti-48Al-2Cr-2Nb合金呈现出由等轴γ晶粒和双相区组成的独特层状组织;在800 ℃下恒温氧化100 h,表现出较低的氧化速率常数,形成的氧化膜主要由TiO2、Al2O3及TiO2 / Al2O3混合交替层组成,抗氧化性能优于传统方法制备的Ti-48Al-2Cr-2Nb合金和其他TiAl合金。此外,900℃以下,该合金具有良好的高温硬度,显微硬度随温度的升高未发生明显的下降趋势。     

NdFeB磁体表面镀铝膜层退镀液配方的研究

用NaOH作腐蚀剂,添加辅助盐、表面活性剂、配位剂和缓蚀剂,研制了一种高效稳定的NdFeB表面镀铝膜退镀液。以Nd Fe B试样表面的铝含量和基体失重量作为性能评定指标,通过正交试验确定了优化的退镀液配方为:NaOH 10 g/L,Na_2CO_3 30 g/L,十二烷基苯磺酸钠6 g/L,EDTA-2Na 4g/L,六次甲基四胺4 g/L。优化的退镀液在室温条件下退镀3 min,即可把NdFeB基体上约12μm厚的铝膜退除干净,而且退镀后基体的剩磁、矫顽力和最大磁能积仅分别变化1.27%、1.25%和0.47%,磁性能损伤较小。探讨了NdFeB表面镀铝膜层的退镀机理。     

固体渗铬层组织结构及性能稳定性研究

采用固体粉末法在GCr15钢表面进行渗铬处理,研究了不同渗铬时间下渗层的结构和性能,并研究了自然时效对渗层结构、力学性能的影响。采用扫描电子显微镜及EDS能谱仪、X射线衍射仪研究了时效前后渗层组织结构的变化,采用显微硬度仪、纳米压痕仪、洛氏硬度计分析了时效前后渗层表面硬度、截面微区硬度、与基体的结合强度。结果表明:渗层主要由Cr_2N、(Cr,Fe)_(23)C_6和(Cr,Fe)_7C_3相组成,渗层外表面为不连续的氮化铬晶粒分布在疏松的碳化铬中,随着渗铬时间的增加,氮化铬晶粒长大;渗层下表面为碳化铬层,由外向内Cr逐渐减少,Fe逐渐增加,形成了梯度过渡层结构。渗层表面显微硬度(HV_(0.05))在14 920～16 980 MPa之间,经过1a自然时效后表面显微硬度稍有降低;截面纳米硬度表明,随着Cr含量逐渐减少,纳米硬度也相应下降。洛氏压痕结果表明,压痕周围存在放射性裂纹及不同程度的渗层剥落现象;经过1a自然时效后压痕周围只存在放射性裂纹,渗层与基体结合强度提高。     

阴极电弧离子镀ZrN梯度膜和Zr/ZrN多层膜的腐蚀特性

采用阴极电弧离子镀技术在1Cr13不锈钢表面制备了ZrN梯度层和Zr/ZrN多层膜,并用电化学腐蚀方法和中性盐雾法检测了1Cr13基体、ZrN梯度层和Zr/ZrN多层膜的耐腐蚀性能.结果表明:Zr/ZrN多层膜和ZrN梯度层均能提高1Cr13基体的抗腐蚀能力,而Zr/ZrN多层膜的效果更明显:镀层的内部缺陷(如微孔)和液滴导致薄膜发生孔蚀、隙缝腐蚀和电偶腐蚀;镀层保护的实质是物理屏障作用,细化晶粒、减少膜层中的液滴及针孔等缺陷能显著提高薄膜的抗腐蚀性能.     

42CrMo钢等离子氮碳共渗厚化合物层工艺及组织性能

研究了42CrMo钢等离子氮碳共渗过程中CO2体积分数、温度、气压对化合物层厚度的影响,并对最佳工艺参数的组织和性能进行了分析。结果表明,42CrMo钢最佳等离子氮碳共渗工艺参数为:N2∶H2=1∶1,CO2体积分数3%,气压500 Pa,温度560℃,时间2 h,2%RE(稀土元素)。处理后化合物层主要由γ’-Fe4N和FeC两相组成,硬度、抗磨损性显著提高。     

结构调制高硬度TiCu/TiN-Cu纳米多层复合膜制备及其机械性能

为改善TiN硬质薄膜的硬度和耐摩擦磨损性能,采用多弧离子镀技术,在硬质合金基底上制备了单层TiN-Cu薄膜和调制周期Λ=5.9～62.1 nm的5组TiCu/TiN-Cu纳米多层复合膜。使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、纳米压痕仪、划痕仪和摩擦磨损试验机等测试仪器,表征了薄膜的微观结构及机械性能,并研究了调制周期对纳米多层复合膜结构及机械性能的影响。实验结果表明:与单层TiN-Cu薄膜相比,TiCu/TiN-Cu纳米多层复合膜有效地抑制了晶粒生长,而且分层明显,薄膜均匀致密,薄膜中TiN晶粒以面心立方结构沿(111)方向生长。随着调制周期的减小,薄膜的结晶性有所下降,薄膜的硬度呈现先增大后减小的趋势。在调制周期为13.7 nm时,薄膜综合性能达到最佳,薄膜的硬度达到了42.6 GPa,H~3/E~2值也达到了0.689,摩擦系数为0.17,附着力为49.2 N,接近53.1 N的最高值,表明薄膜具有理想的硬度和耐摩擦磨损能力。在使用多弧离子镀工艺制备TiCu/TiN-Cu纳米多层复合多层膜的过程中,通过调整调制周期,有效地改善了膜层的机械性能,拓展了膜层的应用范围。