Electrochemical dissolution and passivation of laser additive manufactured Ti6Al4V controlled by elements segregation and phases distribution

The electrochemical dissolution and passivation of laser additive manufactured Ti6Al4V were investigated through Tafel polarization, potentiostatic polarization and AC impedance measurements. The results show that the solution treatment−aging (STA) process aggravates the element micro-segregation compared to the annealing process, leading to varied Al and V contents of the phases from different samples. It is proven that either Al-rich or V-rich condition can highly affect the electrochemical dissolution behaviors due to thermodynamical instability caused by element segregation. The dissolution rate in the metastable passivation process is controlled by the stability of the produced film that is affected by phases distribution, especially the difficult-to-dissolve phase. And then, the dissolution rate of the phases in the transpassivation region is consistent with the rank in the activation process because the dense film is not capable of being produced. Compared to the annealed sample, the higher dissolution rate of the STA sample is beneficial to the electrochemical machining (ECM) of Ti6Al4V.     

基于热喷涂界面微纳结构设计的涂层力学性能研究进展

热喷涂陶瓷涂层在航空航天、交通运输等众多领域具有广阔的应用前景,常见的热喷涂陶瓷涂层体系包括陶瓷层、金属/合金粘结层和金属基体.由于陶瓷层与粘结层具有较大的物化性能差异,使界面成为热喷涂陶瓷涂层易发生失效的区域,极大降低了涂层的服役寿命,遏制了热喷涂陶瓷涂层更为广泛的应用.以热喷涂界面的微观和宏观结构设计为出发点,综述了微观界面和扩散对界面力学性能的影响,总结了微米-纳米颗粒的界面结构、成分连续梯度变化的涂层结构和涂层缺陷对性能的影响.同时总结了三点弯曲、显微硬度和纳米压痕对界面力学性能的系统表征方法,并结合不同测试方法的特性,给出了对应的多尺度界面力学性能的计算公式.上述结果对设计和制备高性能复合涂层具有重要的理论意义,对延长涂层服役寿命具有实际的应用价值.     

激光熔覆CoCrFeNiSix高熵合金涂层的组织及性能

目的 研究Si含量对CoCrFeNi高熵合金激光熔覆涂层的组织及性能的影响.方法 利用激光熔覆技术在45#钢基材上制备CoCrFeNiSix(x=0.0,0.5,1.0,1.5,2.0)高熵合金涂层,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、摩擦磨损试样机,对单道和多道熔覆层的宏观形貌、微观组织、显微硬度及摩擦磨损性能进行观察和测试.结果 高熵合金涂层与基体形成良好的冶金结合,添加适量的Si可以提高熔覆层的表面成形性,随着Si的添加,合金的稀释率先增后减,且润湿角逐渐减小.涂层的微观组织随Si含量的升高由等轴晶变为树枝晶,后又变为等轴晶,晶粒结构尺寸减小,涂层致密度提高.涂层由fcc结构变为bcc结构.涂层的显微硬度随Si含量的增加而增加,在x=2.0时,硬度达到600HV0.5左右,约为基体3倍.磨损方式由粘着磨损变为磨粒磨损,当Si含量最高时,磨损量达到最少,摩擦因数也最低,约为0.49.结论 在CoCrFeNi基高熵合金中添加Si可以降低合金的熔点,提高润湿能力;Si还可以增加涂层的形核率,起到细化晶粒的作用;Si作为添加元素还提高了涂层硬度,改善了涂层的耐磨减摩作用.     

基于ALD低温制备的纳米涂层刀具性能研究

目的 探索基于原子层沉积法(Atomic Layer Deposition,ALD)的纳米涂层低温制备技术,并重点研究涂层沉积过程及纳米氧化铝涂层对刀具力学性能的影响.方法 利用原子层沉积法,在200℃的环境下制备不同涂层厚度的纳米Al2O3涂层刀具,对涂层的微观组织、厚度、硬度、断裂韧性、断口形貌、弯曲强度、结合力及摩擦系数进行检测.结果 ALD沉积技术能将纳米涂层均匀沉积在YT5刀具表面,且涂层光滑,无滴状气泡,涂层厚度可以精确控制在纳米级.ALD涂层与基体结合力的大小与涂层厚度相关,随着涂层厚度增大,结合力呈先增后降的趋势,测得50、100、200 nm等3种纳米涂层结合力大小分别为11.07、12.74、7.86 N.纳米涂层能够提高刀具的硬度,显著降低刀具表面的摩擦系数,测得刀具摩擦系数分别为0.56、0.43、0.67,最高降低摩擦系数达40％以上.此外在200℃的沉积温度下,没有产生金属相变,因而对刀具基体没有影响,刀具的断裂韧性和弯曲强度没有降低.结论 基于ALD的纳米涂层低温沉积技术所制备的纳米涂层刀具,具有良好的力学性能及涂层-基体界面结合力,能显著提高刀具性能,改善切削加工条件.     

铸铁表面激光熔覆哈氏合金C276组织及性能

目的 提高铸铁表面耐磨、耐腐蚀性能.方法 采用激光熔覆技术在铸铁表面制备哈氏合金C276涂层,采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)研究其显微组织、化学成分、相组成.通过摩擦磨损试验机和电化学试验站,对基体和熔覆层的摩擦磨损性能及耐腐蚀性能进行测试.结果 熔覆层中有析出性气孔,未见裂纹.在激光高温热源的作用下,熔覆层中的合金元素扩散到了铸铁基体中,且过渡平稳,形成了良好的冶金结合,在界面处形成了马氏体和莱氏体.熔覆层主相为γ-Ni及Ni6Mo6C、M6C(Ni3Mo3C、Ni2W4C)等碳化物.熔覆层从底部到顶部依次形成了平面晶、胞状晶、柱状树枝晶、发达树枝晶、胞状树枝晶和少量等轴树枝晶.熔覆层的平均硬度为370HV0.2,平均摩擦系数为0.28,1 h的磨损量为0.081 g,自腐蚀电位Ecorr为–0.32 V,自腐蚀电流密度Jcorr为8.51×10–7 A/cm2.基体的耐磨性较差,腐蚀倾向较大,平均硬度为180HV0.2,平均摩擦系数为0.34,1 h的磨损量为0.318 g,自腐蚀电位Ecorr为–0.79 V,自腐蚀电流密度Jcorr为3.31×10–6 A/cm2.结论 在铸铁表面采用激光熔覆技术制备C276哈氏合金涂层,成形效果良好,耐磨性能和耐腐蚀性能显著提高.     

稀土Y对热浸镀铝镀层组织及耐蚀性的影响

目的 研究稀土Y对热浸镀铝层的影响,提高热浸镀铝件的耐蚀性能.方法 通过向热浸镀铝液中添加不同量的铝钇合金,获得稀土Y含量不同的热浸镀铝件.选用3.5％的NaCl溶液为腐蚀溶液,利用SEM、EDS观测其形貌、成分,并使用电化学测试和全浸试验研究稀土Y对镀层耐蚀性能的影响.结果 当添加0.2％Y时,热浸镀铝层表面平整、无孔洞,针状相细小,镀铝层减薄,过渡层由锯齿状转变为连续带状.稀土Y的添加使镀铝件的自腐蚀电位正移,自腐蚀电流密度减小,添加量为0.2％时,自腐蚀电位最正,为?0.7857 V,自腐蚀电流密度最小,为1.3505×10?8 A/cm2.与添加其他稀土元素相比,添加0.2％Y时,镀层的破裂电位Eb最正,为?0.6957 V.不同稀土含量的热浸镀铝件的交流阻抗谱都为单一的容抗弧,当稀土Y添加量为0.2％时,容抗弧半径最大.全浸试验中,添加0.2％Y的镀件的腐蚀速率最低.结论 稀土Y的添加可以使热浸铝层光滑、连续,且具有提高其耐腐蚀性的作用.Y添加量为0.2％时,镀铝件的耐蚀性最好.     

激光熔覆镍基合金磨损及电化学腐蚀性能研究

目的 为解决不锈钢零件在工程应用中表层由于磨损、腐蚀导致其使用寿命缩短的问题,修复和提升不锈钢表层的硬度、耐磨性及耐蚀性.方法 在总结前期大量实验数据及规律的基础上,采用激光熔覆法在304不锈钢表层制备无裂纹、熔覆质量良好的Ni60涂层.利用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪等设备,系统地研究了熔覆层组织的形貌、元素分布及物相结构.采用显微硬度计、摩擦磨损仪、电化学工作站等设备,测试熔覆层的硬度分布、磨损特性及电化学特性.结果 涂层具有均匀致密的微观结构,主要以固溶态γ-(Ni,Fe)、碳化物M23C6(M=Fe、Ni、Cr)、硼化物CrB组成,熔覆涂层的显微硬度约为基材的2.5倍,熔覆过程中,硬质增强相的形成是其硬度提升的主要原因.熔覆涂层的磨损率、磨损深度、磨损后表面单位面积的粗糙度(Sa)分别为基材的8.5％、69％、22.2％,与基材相比,涂层的耐磨性能明显更优.涂层的腐蚀速率比基材低2个数量级,涂层表面形成的致密钝化膜是耐蚀性好的主要原因.结论 熔覆质量良好的Ni60涂层,较304奥氏体不锈钢基材有更加优异的硬度、耐磨及耐腐蚀性能.     

热轧卷取温度对HC340LAD+Z带钢力学性能的影响

为了研究热轧卷取温度对热镀锌HC340LAD+Z带钢力学性能的影响规律,对同一炉次、相同规格的3批次钢坯,分别采用580、620、660 ℃3个卷取温度,以及相同的冷轧、热镀锌、退火工艺进行了试验研究。结果表明,随着卷取温度的升高,成品带钢的屈服强度、抗拉强度降低,伸长率稍有增加,均满足EN10346标准对HC340LAD+Z带钢力学性能的要求。热轧卷取温度为620 ℃时,HC340LAD+Z带钢的屈服强度为389.2 MPa,抗拉强度为474.3 MPa,伸长率A80为26.5%,其综合力学性能对比标准指标,富裕量最佳。     

银镁合金内氧化组织及断裂特征

采用真空感应熔炼法制备Ag-0.2Mg合金,用金相显微镜、扫描电镜、维氏硬度仪和电子万能试验机分析合金内氧化的组织及力学性能,研究合金拉伸断裂特征。结果表明,在小于550℃处理后,组织为细小等轴晶粒;大于650℃处理时,表面存在细晶区,内部晶粒逐渐长大,氧化界面向中心移动。内氧化温度升高,硬度逐渐降低,强度增加,延伸率降低。650℃和750℃内氧化后,细晶区断口平滑,内氧化组织为沿晶断裂,未氧化组织为准解理断裂;750℃内氧化后断裂末端区出现微孔聚合型断裂;850℃时断口为小平面状沿晶断裂,不同晶粒及不同晶面的微观断裂特征不一致。同一晶粒两个晶面的微观韧窝中有Mg O团簇,形状主要为方形,两个晶面的Mg原子、MgO团簇分布不同。     

纯铂的热塑性变形行为及微观结构演变规律研究

用热模拟试验机研究了纯铂在真应变量为0.9、变形温度为550℃～950℃和应变速率为0.01～1 s~(-1)的热塑性变形行为,并对热压缩后的样品进行了金相观察和显微硬度测量。结果表明,纯铂的流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而降低;其热压缩变形过程中软化行为由变形温度和变形速率共同作用决定,一般以动态回复为主,而在低应变速率和高形变温度下以动态再结晶为主,动态再结晶发生造成的软化使纯铂样品的硬度迅速下降。利用Zener-Hollomon参数方程获得了热塑性变形流变应力本构方程,得到纯铂的热变形激活能为208.51 kJ/mol,流变应力拟合公式计算值与实验值的平均误差为5.9%。