热反应扩散时间对钒铬共渗层显微形貌及性能的影响

近年来,铬钒共渗层由于具有优良的综合性能被逐渐关注并广泛研究与应用,但已有的报道对其显微形貌尤其是界面结构以及性能的研究较少。采用热反应扩散法对Cr12钢进行铬钒共渗处理,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)对渗层的显微结构进行了分析。重点讨论了热反应扩散时间对渗层厚度、显微硬度、物相组成以及膜基结合力的影响;分析了主要元素沿渗层到基体方向的变化趋势和特点。结果表明:随着渗入时间的延长,所得渗层的厚度为2.0~8.2μm,渗层连续、均匀较致密。铬钒共渗层的物相组成主要为VC、Cr7C3和(Cr,Fe)7C3,反应过程中各物相对应的衍射峰强度会发生相应的变化。渗层的显微硬度值为1 683.80HV0.3~1 948.57HV0.3,明显高于空白基体的显微硬度值;划痕测试结果表明铬钒共渗层和基体的界面结合良好,结合力为55~64N。     

含莫来石相的空心陶瓷微球制备

以硅酸钠、氧化铝粉为原料,尿素为发泡剂,通过造粒、除钠、高温烧结等工艺制备直径500～1000μm、壁厚50～60μm的空心陶瓷微球。分析了除钠对空心微球元素组成的影响,以及除钠与未除钠的空心陶瓷球1500℃高温烧结后的相组成区别,结果表明除钠效果是十分明显的。     

Cr12MoV钢粉末TD渗钒层的显微结构及性能

采用TD粉末法对Cr12MoV钢进行渗钒处理,利用扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)对渗层的显微结构、元素分布以及物相组成进行了分析;同时,对渗层/基体间的界面结合力以及耐磨性和耐腐蚀性进行了研究。结果表明:Cr12MoV钢经1000℃×6h粉末渗钒处理后,比相同条件下采用盐浴法所制备的渗钒层的厚度明显增加,约为15μm;渗层连续、均匀且致密,渗层与基体间的界面结合方式为扩散冶金结合;渗层与基体间存在明显的过渡层,和盐浴渗钒层相比界面变得更不明显。XRD测试结果显示,渗钒层的主要物相为VC_x(x=0.83~0.88)以及少量的α-Fe,VC_x在(220)和(111)晶面上具有择优取向,而盐浴渗钒层通常在(111)和(200)两个晶面上择优取向。膜基结合力的测试结果表明渗钒层与基体之间的界面结合力约为65N。渗钒处理后试样表面硬度值为1950 HV0.3,约为原始基体的6倍。经粉末渗钒处理后,试样的耐磨性和耐腐蚀性均得到显提高。     

新型高温化学气相反应器的设计与开发

阐述了一种新型高温化学反应系统的结构和工作原理,并简要地介绍了它在金属表面陶瓷膜制备中的应用。     

CVD金刚石涂层中热应力的有限元模拟

在CVD涂层系统中,由于各种材料物理性能的差异,涂层在从沉积温度冷却到室温的过程中会产生热应力,影响膜基之间的附着力.为了考察各种因素对产生热应力的影响,利用热固耦合有限元方法分析了不同沉积条件下硬质合金基体上金刚石膜的热应力情况,还讨论了有不同过渡层的情况.对各情况下的轴向、径向和剪切应力做了比较分析.结果发现沉积温度和金刚石膜厚度对热应力影响较大,而过渡层厚度和物理性能对热应力影响不大.     

纳米TiC涂层的制备技术研究

TiC涂层由于具备良好的性能而广泛地应用于机械加工行业.以高温CVD方法制备TiC涂层技术为基础,研究了在反应腔中设置温度达到1600℃的高温处理装置,使原料气经过高温处理装置后在基体上沉积出TiC涂层.经金相显微镜测量厚度约为10μm,经XRD检测成分为:界面出现脱碳相Co 6W 6C,膜层除含有少量氧化物杂质外,为纯净的TiC涂层,颗粒尺寸平均为84.8nm.探索了制备纳米TiC涂层工艺的机制,其中高温处理、大温度梯度、惰性气体及冷却腔体避免引入杂质是形成纳米TiC涂层的关键因素.制备纳米级TiC涂层,可使涂层硬度、断裂韧性、表面光洁度、耐高温性能等性能指标得到提高,提高了TiC涂层产品的综合性能.     

陶瓷复膜抗腐蚀技术在井下工具防腐中的应用

国内外钻井工程中腐蚀研究主要集中在CO₂、H₂S和CO₂/H₂S的腐蚀与防护方面，防腐蚀措施主要包括选材、控制钻井液、防腐层、电化学保护等。这些防腐措施都有一定的缺陷。将井下工具如封隔器、套管等表面进行陶瓷复膜处理后，工件形成了致密的陶瓷类膜（几微米到十几微米厚)，模拟腐蚀环境严重的罗家寨气田条件进行抗腐蚀对比试验。实验表明，陶瓷复膜处理后，N80钢和35CrMo钢在延长实验周期的情况下腐蚀变化很小，说明抗腐蚀性很稳定。N80钢气相腐蚀速率从1.23 mm/a降到0.010 1 mm/a，抗腐蚀性提高了120多倍；液相腐蚀速率从0.42 mm/a降到0.004 4 mm/a，抗腐蚀性提高了近100倍。35CrMo钢的气相腐蚀速率从0.98 mm/a降到0.008 3 mm/a；液相腐蚀速率从0.78 mm/a降到0.007 2 mm/a。陶瓷复膜极大地提高了工件的抗腐蚀性。     

成孔剂对模板法制备SiO2空心陶瓷球性能的影响

本文分别选用不同的成孔剂制成粒径约600 μm的成孔模板,以SiO2陶瓷粉为球壳包覆材料制备SiO2空心陶瓷球,研究了不同成孔剂对SiO2空心陶瓷球成球性能的影响.结果表明,以PS和淀粉为成孔模板时烧结后的空心球出现明显的破裂现象,以酚醛树脂和尿素为成孔模板制备出的SiO2空心球成球性能最好.XRD分析表明烧结后的空心球物相为石英相.热重分析表明,以尿素为成孔模板更能形成空心结构,对制备SiO2空心陶瓷球更为合适.尿素-SiO2球在377℃下热分解排胶50 h后单粒抗压值较为稳定,平均耐压强度为54.3 N,球壳中孔隙含量较少.     

提高钢基表面Al2O3膜界面结合性能的研究进展

本文阐述了涂层与基体之间的界面结合机理及类型,介绍了基体预处理、设计界面过渡层和热处理等改善Al2O3膜与钢基体界面结合性能方面的研究成果,指出在膜层缺陷、残余应力及界面结合强度检测评价等方面研究的不足,为今后钢基/Al2O3陶瓷膜的制备及性能研究提供依据.     

气相沉积制备V2O5-WO3/TiO2催化剂及其脱硝性能的研究

以堇青石蜂窝陶瓷为基体,应用化学气相沉积技术(CVD)负载TiO2载体,浸渍V、WW化合物溶液,制备出V2O5-WO3/TiO2脱硝催化剂.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和X射线荧光光谱仪(XRF)等表征催化剂微观结构和成分,并利用自行研制的活性评价装置分析了催化剂的脱硝效率.结果表明:制备的催化剂比表面积为78.8m2/g,平均孔径为6.8 nm;锐钛型TiO2载体在堇青石基体上沉积均匀、排列紧密,V2O5在TiO2载体上无定形态单层分散,微量V2O5在微区长大成针状,宽度均小于100 nm;在350℃、空速为1 000 h-1、nNH3/nNO摩尔比=1时,催化剂NO的脱除效率ηNO可达到98.3%.