热喷涂Ni基复合涂层重熔处理的研究现状

热喷涂Ni基复合涂层因具有耐磨、耐腐蚀及耐高温等特点,被广泛应用于机械零件的表面修复和保护。但是,热喷涂层为典型的层状结构,具有微缺陷含量较高、与基体结合强度低等特点,难以适应苛刻的工作环境,其应用和发展受限。重熔处理可以消除热喷涂层的层状结构,消除或部分消除孔隙、裂纹等微缺陷,使涂层与基体形成冶金结合,提高涂层的使用性能。本文首先介绍了几种适用Ni基复合涂层的重熔技术(即激光重熔、火焰重熔、感应重熔等),随后介绍了重熔处理对Ni基复合涂层表面完整性(即微缺陷、结合强度和硬度)的影响,接着分析了重熔处理对Ni基复合涂层两种服役性能(即耐磨性、耐腐蚀性能)的影响,最后总结了目前在关于Ni基复合涂层重熔技术研究中存在的问题,进而探讨了相应的解决方案,并指出挖掘新的表面重熔技术和对不同的材料体系进行针对性研究是未来重点发展的方向。     

W含量对CrWN涂层在干摩擦和油润滑下的摩擦学性能影响

利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、纳米压痕仪、3D形貌仪和往复式摩擦磨损试验机考察了W含量对CrWN涂层在干摩擦和PAO润滑条件下的摩擦学性能影响。结果发现：随W含量的增加,利用离子束辅助沉积技术制备的CrWN涂层显微结构从致密柱状晶变成粗大柱状晶,再变成纤维状晶。硬度随W含量的增加先增大后减小,当W含量为9.96 at.%时硬度最大。CrWN涂层在干摩擦条件下的摩擦系数随W含量的增加先减小后趋于不变,但在PAO润滑条件下的摩擦系数随W含量的增加逐渐减小。干摩擦下, 掺少量W元素会加重CrN涂层试样及其对磨球的磨损;但W掺杂显著改善CrN涂层试样及其对磨球在PAO润滑条件下的耐磨性。     

缸套-活塞环摩擦副表面性能强化研究进展

缸套-活塞环是内燃机中最重要的摩擦副,该配副的磨损失效占内燃机摩擦磨损故障的40%左右。表面性能强化是提高缸套-活塞环摩擦副服役寿命和可靠性的重要方法。简要分析了内燃机缸套-活塞环服役工况与磨损失效机理,总结了影响缸套-活塞环摩擦磨损行为的重要因素。详细综述了表面改性、表面涂覆和表面复合处理技术在缸套-活塞环表面强化中的研究和应用现状,其中化学热处理、离子注入和表面淬火等表面改性技术,通过改变缸套-活塞环表面化学成分和组织结构,而改善其摩擦学性能,表面织构可起到贮存润滑油、容纳磨屑等重要作用。表面复合镀铬、气相沉积薄膜、热喷涂金属和金属陶瓷涂层等技术,也常用于缸套-活塞环的表面强化改性。同时,通过多种表面强化技术复合处理,如激光淬火和低温离子硫化复合、磁控溅射与渗氮复合、堆焊与表面滚压复合等,多种技术优势互补,可以实现缸套-活塞环摩擦副表面综合性能的协同提升。最后简要总结了各项表面强化技术的优缺点和亟待解决的问题。     

超音速火焰喷涂制备铁基非晶合金涂层的研究现状

非晶合金的短程有序,长程无序和不存在晶界、位错等晶体缺陷等特点,使其具有较高的强度以及优异的防腐耐磨性能,从而成为一种具有广阔应用前景的新型金属材料。 然而,由于非晶合金体系本身非晶形成能力和制备技术的限制,目前难以得到具有工程意义的大尺寸块体结构材料。为了充分利用其优异的性能和扩大其应用领域,众多学者对制备非晶合金涂层展开了广泛研究。以超音速火焰喷涂为代表的热喷涂技术由于具有加工工艺简单、热输入低、喷涂材料范围大、制备的涂层耐磨耐蚀性能好等优势成为了制备非晶合金的重要方式。目前,利用超音速火焰喷涂技术制备的非晶合金涂层主要有Fe基、Ni基和Mo基等。而在众多的非晶体系中,Fe基非晶合金涂层由于其优异的性能和低廉的成本受到了广泛关注。研究者们发现,制备性能优异的Fe基非晶合金涂层不仅需要合适的制备方法,同时合金系成分的合理选择以及制备过程中工艺参数的优化能够完善非晶合金本身的优良特性,保证非晶合金具有更好的非晶形成能力并提高涂层的质量及使用性能。 目前,通过超音速火焰喷涂的涂层孔隙度通常低于2%,在使用改进型空气超音速火焰喷涂系统后可以将涂层的孔隙度降低到0.3%以内,使得涂层更致密,减少涂层浸泡在腐蚀介质中由于孔隙造成的涂层破坏,延长涂层的使用寿命。另外,在深共晶规律、电子密度规律、热力学规律等经验规律的指导下,研究者们开发了很多成分多元的Fe基合金体系,使得制备的非晶合金涂层在耐磨耐蚀等性能上都有很大提升,例如七元合金体系中的Fe₄₀Cu₈Cr₁₅Mo₁₄C₁₅B₆Y₂在干摩擦磨损实验中,磨损量仅为相同条件下45号钢的四分之一,说明其具有优异的耐磨性能;八元合金体系中的Fe₆₃Cr₈Mo3.5Ni₅P₁₀B₄C₄Si2.5在进行3.5%(质量分数)NaCl溶液的电化学腐蚀实验后,比相同条件下304不锈钢涂层表面的腐蚀坑更少、更小,拥有更好的抗腐蚀性能。 本文对超音速火焰喷涂Fe基非晶合金的研究现状进行了综述,归纳总结了合金化学成分和喷涂参数对Fe基非晶合金涂层摩擦学性能和耐蚀性能的影响。并对超音速火焰喷涂制备性能优异的Fe基非晶合金涂层的研究前景进行了展望。     

基于分形理论的涂层质量评价指标表征现状研究

孔隙率、结合强度及表面粗糙度是评价涂层质量的重要指标。在目前的研究中,孔隙率无法描述孔隙的数量、大小和不规则形态,表面粗糙度无法同时表征涂层的整体粗糙形貌和局部细观特征。而采用分形理论对涂层的质量评价指标进行分析,可以解决上述参数定量表征中存在的不足。本文综述了国内外分形理论在涂层上述指标表征中的研究应用情况,同时,还就采用分形维数定量判定涂层滚动接触疲劳失效模式进行了展望。     

磨料粒度对表面微织构纯钛干摩擦性能的影响

为了提高钛及钛合金钻具在超深钻探、深海钻探和外太空钻探工程中的减摩抗磨性能。利用激光表面加工技术在工业纯钛（TA2）表面制备了不同参数的点阵微织构。采用MS-T3000摩擦磨损试验机测试了微织构钛合金在不同粒度模拟月壤作用下的摩擦学性能。利用扫描电子显微镜和能谱分析仪分析磨痕形貌及元素含量。研究结果表明：当磨料粒度小于微织构点阵的直径时,磨料压入微织构点阵里,磨料具有滚动和滑动两种运动方式。当粒度大于微织构点阵的直径时,磨料不能完全压入微织构点阵里,磨料对微织构TA2表面产生了滑动犁削作用。由于两种磨料磨损的作用机理不同,同等条件下,小粒度的磨料作用下的微织构TA2的摩擦因数和磨损率较大粒度磨粒作用下的最大减少量分别为50%和53%。考虑磨料粒度与微结构的匹配性,可以大大降低摩擦减少磨损。     

老化对PTFE/PPS复合涂层的疏水和防结冰性能的影响

目的 飞机表面涂层在服役过程中受到高温、太阳光辐射作用，容易引起微观结构的破坏，失去原有的性能。本文探究了老化对PTFE/PPS复合涂层疏水、防结冰性能的影响。方法 利用一步喷涂法在TC4基体上制备出PTFE/PPS复合涂层，使用SEM和三维形貌仪进行表面形貌分析，利用傅里叶红外光谱仪以及XPS分析涂层元素组成，在对制得的PTFE/PPS复合涂层进行高温热老化（24、48、96 h）以及太阳辐射光老化（24、48、96 h）实验后，对其进行疏水防结冰性能测试。结果 原始的PTFE/PPS复合涂层和经过24、48、72高温热老化后PTFE/PPS复合涂层的表面粗糙度分别为8.075μm、5.383μm、4.583μm、5.466μm，静态水接触角由139.70°降至132.36°、131.13°、130.36°，结冰时间由最初的346 s缩短至326 s、309 s、294 s，冰晶黏附力由最初的8.65 N增加至8.90 N、9.15 N、9.65 N。经过24、48、72 h太阳辐射光老化后，PTFE/PPS复合涂层的表面粗糙度分别为10.549μm、10.974μm、9.969μm...