Cr-N硬质镀层的断裂韧性和冲击疲劳特性研究

采用离子束辅助磁控溅射技术(IBAMS)沉积Cr-N硬质镀层,用压入法评定镀层的断裂韧性,多次冲击试验法测定镀层的多冲疲劳抗力,探讨了多冲疲劳抗力与镀层组织结构和断裂韧性等机械性能的关系。结果表明,通过调节离子束辅助轰击能量,可以提高Cr-N镀层的硬度和断裂韧性。镀层断裂韧性的提高除了与晶块尺寸减小有关外,还与离子轰击导致镀层致密度增加相关。在冲击载荷作用下Cr-N镀层的失效方式为内聚力型疲劳剥落,随硬度和断裂韧性增加,镀层的抗多次冲击疲劳能力提高。     

Ti6Al4V合金双辉渗钼扩散系数的数值分析

以Ti6A14V合金双辉等离子渗钼的扩散行为为研究对象,针对具有沉积层和扩散层的典型钼合金化改性层的钼元素含量分布形态,采用数值分析方法计算了钼元素的扩散系数。结果表明:通过这种数值计算方法能较好地揭示Ti6A14V合金等离子渗钼的扩散行为,高钼浓度区域的钼扩散系数较小,而低钼浓度区域的钼扩散系数较大;不同沉积层的处理方法对钼扩散系数的计算结果影响显著。     

表面织构改善钛合金摩擦学性能的研究进展

源于自然界非光滑表面的表面织构能够起到捕捉磨屑、储存润滑剂、减小接触面积等积极作用,被认为是一种改善材料摩擦学性能的有效途径,并在改善钛合金摩擦学性能方面取得了有益成果。本文重点关注了钛合金表面织构的设计与加工、减摩与抗磨机理、与表面技术的复合应用,综述了表面织构在改善钛合金的摩擦学性能方面的研究进展,并展望了相关研究思路和方法。     

不同掺杂对类金刚石薄膜的影响

目的研究单掺Si和共掺Ag、Si对类金刚石薄膜的结构、摩擦学性能和耐腐蚀性能的影响。方法以高纯石墨靶、石墨与金属复合靶、Si靶作为靶材,采用射频增强磁控溅射技术制备不同掺杂种类的薄膜。通过XPS、拉曼光谱仪对薄膜的化学组成和结构进行分析,通过纳米压痕仪、摩擦磨损试验机、电化学工作站等,对薄膜的力学性能、摩擦学性能及耐腐蚀性能进行了系统研究。结果 Si元素单掺DLC会引起薄膜中sp~3C含量增加。Ag、Si共掺DLC后,由于Ag以金属相分布在薄膜中,并促进sp~2相的形成,导致sp~3C含量降低。掺杂元素后的DLC薄膜,硬度下降,但韧性提高,其中Ag、Si共掺的DLC薄膜的弹性恢复系数达到79%。此外,Ag、Si共掺DLC薄膜在多种气氛(Ar、O_2、N_2)中都具有优异的摩擦学性能,磨损寿命均超过30 min,其中在N_2气中的摩擦系数最低(0.1),并在NaCl溶液中的腐蚀电流密度比304不锈钢基体降低了近2个数量级,具有良好的耐腐蚀性。结论 Si与Ag共掺DLC薄膜较Si单掺薄膜具有更好的摩擦环境适应性和耐腐蚀性能。     

热氧化TC4合金在CO2饱和模拟油田采出液中的电化学腐蚀行为

借助热氧化技术对TC4合金进行表面处理,以提高其表面性能。借助扫描电镜,辉光放电光谱分析仪,X射线衍射仪和X射线光电子能谱分析热氧化TC4合金的特征,采用电化学测试技术研究了热氧层和TC4合金基材在CO2饱和模拟油田采出液中的电化学腐蚀行为。结果表明:热氧化处理后,TC4合金表面生成连续、均匀的热氧化层,主要由金红石相组成。热氧化处理显著提高了TC4合金在模拟油田采出液中的耐腐蚀性能。     

热氧化时间对Ti6Al4V表层组织和性能的影响

在973 K和保温10,20,30,40,50 h条件下对Ti6Al4V进行热氧化处理。采用X射线衍射仪、辉光光谱分析仪和扫描电镜分析热氧化层的特征。借助显微硬度计,摩擦磨损试验机和电化学工作站研究热氧化时间对Ti6Al4V的表面硬度、耐磨性和耐蚀性的影响。结果表明:Ti6Al4V表面制备的热氧化层均匀、连续;延长热氧化时间可促进氧化层的增厚。热氧化处理显著提高了Ti6Al4V的表面硬度、改善了其耐磨性和耐蚀性,但没有呈现线性增长特征。结合氧化层的厚度、表面硬度、耐磨性和耐蚀性等结果,973 K/30 h工艺下获得的氧化层具有较好的综合特征。     

离子束增强沉积CrN镀层膜基结合强度的测定

采用球滚接触疲劳法评定不同界面共混工艺所制ＣｒＮ镀层膜基结合强度,并对试验结果进行分析对比。试验结果表明,在其它参数相同的条件下,随着氨离子轰击能量从１０ｋｅＶ、２０ｋｅＶ提高到４０ｋｅＶ,静反冲共混界面结合强度相应增大,而动反冲共混界面结合强度则有明显降低的趋势,较低能量（１０ｋｅＶ、２０ｋｅＶ）氨离子动态共混界面具有比其它共混界面更理想的膜基结合强度。     

Ti6Al4V合金渗镀Cr-Mo表面改性层组织结构及其耐磨特性研究

采用双层辉光离子渗技术在Ti6Al4V合金表面进行多元合金化,形成均匀致密的Cr-Mo合金渗层.通过GDOES、XRD等手段标定表层成分和相结构,借助显微硬度计和球盘磨损仪测试合金渗层的性能.结果表明:合金渗层中合金化元素Cr与Mo呈梯度分布,主要由化合物Cr_(1.93)Ti_(1.07)、Cr_2Ti、Cr_2Ti_4O_(11)等相构成;改性的Ti6Al4V合金表面硬度有较大程度的提高,抗磨损性能明显改善.     

纯钛Mo-N共渗改性层在H2SO4溶液中的腐蚀行为研究

采用等离子表面合金化技术对纯钛进行Mo—N共渗。利用电化学腐蚀系统对改性层及基体在0．5mol／L的H2S04溶液中进行电化学对比实验。实验结果表明，纯钛表面Mo—N共渗可以得到致密、均匀的表面改性层，改性层由沉积层和扩散层组成，厚度为4μm；改性层表面由钼氮化合物Mo16N7组成；Mo—N改性层提高了纯钛在0．5mol／L的H2SO4溶液中的耐蚀性，并对改性层在稀硫酸介质中腐蚀机理进行了初步探讨。     

轰击能量对离子束辅助磁控溅射沉积Cr-N薄膜断裂韧性的影响

应用低能离子束辅助磁控溅射技术(IBAMS)沉积Cr-N薄膜,用场发射扫描电镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)和X射线衍射表征薄膜的组织结构,讨论了轰击能量对Cr-N薄膜组织、晶粒度以及硬度和断裂韧性的影响.结果表明:随离子束辅助轰击能量的升高,Cr-N薄膜由粗大的柱状晶变为细小的晶粒,当轰击能量达到1 200 V时,薄膜呈现等轴晶结构,薄膜致密度增加.FESEM得到的表面颗粒尺寸和AFM得到的粗糙度随轰击能量升高呈现相同的变化趋势,这些表观大颗粒是由许多小的亚晶块聚集而成.进一步用X射线衍射谱形分析表明:随轰击能量从0 V升高到800 V时,亚晶块的尺寸逐渐减小;到800 V时,晶块尺寸约为9 nm,但当能量升到1 200 V时,晶块尺寸反而增大,这是由离子束辅助轰击导致的两种不同机制而引起的,一种是离子轰击导致的喷丸碎化作用,而另一种为热效应引起的晶粒长大;当轰击能量从0 V增加800 V时,薄膜的硬度和断裂韧性都显著提高,与晶粒度的减小有关;而到1 200 V时,晶粒度较未辅助略大,但却具有很高的硬度以及较高的断裂韧性,说明硬度和断裂韧性的提高还与离子束轰击导致薄膜的致密化增加有关.