脉冲技术在离子镀膜中的应用机理和展望

脉冲电源技术因在等离子体镀膜中表现出增强离化、强附着、高效沉积和涂层光滑致密等特性而日益应用广泛。本文简述了脉冲电源技术在引弧、弧源和基体偏压等镀膜应用,从等离子体产生、传输过程及粒子沉积等全局出发,阐述了脉冲参数与弧斑运动、靶材利用率、离化状态(能量、比例和密度)以及涂层性能等因素间的作用机制,对比分析了脉冲与直流技术在电弧等离子镀膜中的优势和差异点。同时,提出了对现有脉冲技术仍需攻破批量稳定、弧源和偏压源参数匹配以及高能电磁干扰等技术应用难点,为拓展脉冲电源技术更广更深的应用提供较有益的理论依据和工艺参考方向。     

磁控溅射制备内燃机用Ti600合金表面CrN/NbN涂层的性能表征分析

为了提高内燃机用Ti600合金表面性能,通过脉冲磁控溅射的方式在其表面制备CrN/NbN涂层,分析了涂层组织结构与电压、占空比的关系。研究结果表明:在CrN/NbN涂层内形成了许多柱状外形的组织成分,并且当占空比以及电压提高后,形成了致密度更大的CrN/NbN涂层。厚度随着占空比和电压的增加表现出明显的增加规律,在占空比10μs和电压400 V时,涂层厚度最大值12μm左右。随着占空比和电压的增加,硬度和弹性模量均表现出单调增加。在占空比10μs和电压400 V时,涂层硬度和弹性模量达到最大值,分别为35.6和31.7 GPa。随着占空比增加,残余应力表现出单调减小;随着电压的增加,残余应力表现出先减小后增加,最小值发生在电压380 V时。各涂层试样都产生了具有完整结构的压痕,没有发生膜与基体剥离的情况。随着占空比和电压进一步增大,在试样的压痕边缘部位产生环状分布的裂纹。     

内燃机用Ti600钛合金表面激光熔覆NiCr/TiAl涂层组织及摩擦磨损性能

为了提高内燃机用Ti600钛合金的综合性能,对其表面进行激光熔覆处理制得NiCr/TiAl涂层,同时测试了该涂层的各成分与组织结构,之后对其处于环境中的耐磨性进行了模拟测试。研究结果表明:涂层中形成了许多等轴晶,枝状组织以及许多细小的组织,引起晶粒明显细化。形成了块状的晶体组织与部分球形晶粒,还生成了一些纳米尺寸的晶粒。涂层的平均截面显微硬度为832 HV,与界面相距50μm的部位发生了硬度快速减小,在界面处的基体达到了比Ti600基体更高硬度。激光熔覆涂层具备比基体更低的磨损率,常温时涂层达到了最大摩擦系数和磨损率;处于真空环境中最低。常温中进行磨损区域生成了许多磨屑并产生了明显犁沟结构。在高温、低温与真空环境中测试得到了相近的磨损表面组织形态,都形成了磨屑、犁沟与粘着剥落坑。     

车用ZL205A铝合金激光熔覆Al2O3/NiCrAl涂层组织及摩擦性能研究

综合运用Ni/Al和Al₂O₃粉末并以激光熔覆方法在阀门用ZL205A铝合金上制得耐磨涂层,实验测试研究其微观组织及摩擦性能。研究结果表明:NiCrAl/Al₂O₃复合涂层形成较为平整表面,得到的熔覆涂层具有均匀的厚度。添加Al₂O₃陶瓷颗粒后,能够达到细化组织的效果。位于在枝晶间隙区域还有许多白色的小尺寸颗粒,在相邻枝干间形成了由Al、Ti共同组成的微量起伏结构。NiCrAl涂层硬度平均为350 HV,NiCrAl/Al₂O₃复合涂层达到了650 HV硬度,说明加入Al₂O₃颗粒后可以获得比原先单一NiCrAl涂层更高显微硬度。与铝合金相比,NiCrAl/Al₂O₃复合涂层达到了更小的磨损量,并且比NiCrAl涂层减小近30%。NiCrAl/Al₂O₃复合涂层内存在许多弥散态的Al₂O₃细小颗粒,对摩擦期间的基体塑性起到抑制作用,对基体发挥明显支撑作用,显著提升涂层耐磨能力。     

磁场方向对建筑装饰316L钢脉冲电沉积MoS2涂层组织和摩擦性的影响

为了提高建筑装饰用不锈钢表面的耐磨性能,在脉冲电沉积过程中依次施加平行方向与垂直方向的两种磁场来制备MoS₂镀层,比较镀层组织形态特征及其性能变化。研究结果表明:磁场垂直时MoS₂镀层内出现了许多小尺寸晶粒,镀层致密度发生明显提升。磁场平行时各晶粒呈现均匀的分布形态,获得平整镀层表面。随着MoS₂颗粒的加入量逐渐增大后,产生了更明显抑制作用,导致(200)晶面衍射峰强度明显减弱。控制磁场垂直时得到了硬度为364 HV的镀层,控制磁场平行时镀层硬度只有341 HV。提高MoS₂颗粒加入量后,获得细晶强化效果,显著提高镀层硬度。磁场平行下具备良好的耐磨性能,平整性获得明显提升,有助于更多MoS₂颗粒进入镀层内。与磁场垂直形成了平整镀层表面,产生大量台阶;施加平行磁场时,镀层中出现部分犁沟,引起磨损痕迹变形。采用不同工艺制得的MoS₂镀层都表现出磨粒磨损的特征。     

减摩涂层对滑靴摩擦温升与温度场的影响

地面飞行器试验时,滑靴承载着飞行器在滑轨上高速滑行,滑靴和滑轨形成了高速干摩擦滑动摩擦副。利用有限元软件ABAQUS建立了飞行器试验中滑靴与滑轨的滑动摩擦热-结构耦合场模型,研究了滑靴在运行工况下含Ni包MoS2/Cr3C2-25NiCr减摩涂层对滑靴温度场的影响。结果表明:减摩涂层可以有效降低滑靴温升,对滑靴材料选择和结构设计提供了理论依据。     

碳化硅陶瓷的放电等离子烧结

采用添加了Al₂O₃和Y₂O₃助烧剂的碳化硅微粉为原料,通过放电等离子烧结(SPS)技术快速制备了碳化硅陶瓷.分析了材料致密化过程,并重点研究了烧结工艺参数对材料致密度和力学性能的影响规律.结果表明,当SPS工艺参数的烧结温度和压力分别为1600℃和50MPa时,经过5min的烧结,碳化硅陶瓷的致密度可达到99.1%,硬度为HV2550,断裂韧性达8.34MPa·m^1/2,弯曲强度达684MPa.     

放电等离子烧结制备超细WC-Co硬质合金

采用放电等离子烧结(SPS)技术制备了超细WC-10Co硬质合金.研究了烧结温度及烧结气氛对WC-Co硬质合金组织及性能的影响.研究发现:烧结体密度随烧结温度的升高而增大,但由于钴的蒸发,合金的成分偏离了原粉末的成分,且随着烧结温度的升高及炉内气压的降低,钴的蒸发速率加大.因此,通过提高炉内气压,可以使合金的成分基本接近原粉末成分,降低了合金的成分偏离.结果表明:炉内气压升高到200 Pa,烧结压力为30 MPa时,在1250℃烧结WC-10.07Co粉末5 min,烧结体中钴的质量分数可以控制在10.02%,密度和硬度分别达到了14.62 g·cm^-3和HRA 92.4.     

贵金属氧化物涂层电极催化降解苯胺

采用贵金属氧化物涂层电极对不同体系苯胺溶液进行了电化学催化氧化研究.结果表明:中性与碱性体系的降解过程类似,按苯胺-苯醌-马来酸的过程氧化降解,但由于碱性体系易于析氧而降低了降解效率;酸性体系生成聚苯胺物质增加了降解难度,降解效率最低.分析表明,苯胺在电化学催化氧化时最易形成对位和间位中间产物,而其对位和间位中间产物又难于降解,这是苯胺难于降解的根本原因.提出了在电解苯胺溶液过程中增加物理过滤步骤的新工艺.该工艺不仅能够有效地降解苯胺,化学需氧量(COD_Cr)去除率达到82%,且提高降解速度,降低能耗.     

玻璃包覆铁基合金微丝制备微熔池的稳定性

保持微熔池稳定是采用玻璃包覆熔融纺丝法连续稳定制备微丝的前提.采用理论计算分析了感应加热器结构参数、加热电流、微熔池的体积、微熔池在感应加热器中的位置等因素对铁基合金微熔池温度和所受悬浮力的影响,获得了保持微熔池稳定的合理工艺参数.在合适的拉丝温度(1280℃左右)下,增大感应加热器锥角和下锥孔高度,减小感应加热器高度、下锥孔半径以及微熔池中心与下锥孔上端面之间的距离,均有利于提高铁基合金微熔池所受悬浮力;减小电流的同时减小微熔池的体积(质量),有利于减小重力与悬浮力差值.在本文研究条件下,整体感应加热器的合理结构尺寸为:感应加热器锥角120~130°,感应加热器高度12~14mm,下锥孔高度2~4mm,下锥孔半径3~4mm.微熔池中心与感应加热器下锥孔上端面之间的合理距离为4~6mm,合适的微熔池质量为1.5~2.0g.采用结构优化的整体感应加热器,并通过连续进料使微熔池的体积(质量)保持基本不变,实现了玻璃包覆铁基合金微丝的连续稳定制备.