Si含量对多元等离子体浸没离子注入与沉积技术制备TiAlSiN涂层微结构和机械性能的影响(英文)

采用多元等离子体浸没离子注入与沉积制备TiAlSiN纳米复合涂层,利用EDX,XRD,SEM,XPS,纳米探针和划痕试验对涂层成分组成、微结构和机械性能进行测试分析。XRD测试表明,TiAlSiN涂层具有较强的TiN(200)择优取向。XPS测试表明,TiAlSiN涂层中也含有AlN、Si3N4、Al2O3和Ti2O3。与制备的TiN涂层相比,当涂层中的Si含量为0.9%时,TiAlSiN涂层表现出较高的硬度,达32GPa,但涂层的断裂韧性和结合强度较低;当涂层中的Si含量增加至6.0%时,TiAlSiN涂层具有超高的硬度57GPa,并表现出较好的断裂韧性和结合强度。     

不同预热温度WC增强镍基合金堆焊层的微结构演化与摩擦学性能

目的 研究不同预热温度(200、400 ℃)条件下硬质颗粒增强镍基合金堆焊层的微观组织结构演化机理,以及对其力学性能、磨损性能的影响规律。方法 采用等离子弧焊接技术在42CrMo钢基体表面堆焊硬质WC颗粒增强镍基强化层,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、硬度计和摩擦磨损试验机,分析不同预热温度堆焊层的物相组成、微观组织形貌、力学性能和磨损性能,建立堆焊层制备工艺–微观组织结构–力学性能–磨损性能之间的强映射关系。结果 堆焊层主要由γ-Ni/Fe、WC、W2C、M7C3、M23C6、Ni2W4C、Cr3C2等物相组成,在预热温度200 ℃下堆焊层二次碳化物析出较少,发生了严重的WC颗粒沉降现象;在预热温度400 ℃下,堆焊层析出了大量的二次碳化物,WC颗粒沉降减弱,组织均匀性提高。在400 ℃下预热,相较于200 ℃下预热,堆焊层的磨损质量减少了51.85%,磨损率减少了51.89%。结论 高预热温度和长保温时间可促进WC颗粒界面反应,驱动大面积二次碳化物的析出,有效缓解WC颗粒沉降,改善凝固组织中WC颗粒的分布均匀性,从而显著提高堆焊层的硬度和耐磨性。     

Cr基过渡层对CrWN涂层摩擦学性能的影响

本文探究了 Cr过渡层及Cr-CrN过渡层对CrWN涂层耐磨性能的影响,制备具有良好的减磨耐磨性能的CrWN涂层.采用等离子增强磁控溅射工艺,在碳化钨基体表面制备CrWN涂层,Cr-CrWN涂层、Cr-CrN-CrWN涂层.通过扫描电子显微镜,X射线光电子能谱仪,X射线衍射仪,纳米压痕仪,洛氏硬度计和摩擦磨损实验机对涂...     

Ti-Al-Si-N涂层界面微结构研究

采用多元等离子体浸没离子注入与沉积装置制备Ti-Al-Si-N涂层,借助X射线衍射仪、X射线光电子能谱、透射电子显微镜、纳米探针和原子力显微镜等系统研究涂层界面微结构与力学性能。研究结果表明:Ti-Al-Si-N涂层具有Si3N4界面相包裹TiAlN纳米晶复合结构,Si元素掺杂诱发涂层发生明显晶粒细化效应。随涂层Si含量增加,TiAlN晶粒尺寸显著降低,界面Si3N4层厚度增加。当Si3N4界面层厚度小于1nm并与TiAlN晶粒共格外延生长时,Ti-Al-Si-N涂层表现超高硬度约40GPa,当Si3N4界面相厚度增至2nm并呈非晶态存在时,涂层硬度降至约29GPa。     

靶电流密度对热丝增强等离子磁控溅射制备Cr_2N薄膜结构与性能的影响

采用等离子体增强平衡磁控溅射技术在316L奥氏体不锈钢基体表面制备了不同靶电流密度条件下的Cr_2N薄膜,并检测分析了靶电流密度对薄膜表面形貌、相结构、力学性能、膜基结合力和摩擦磨损性能的影响。结果表明,薄膜呈致密柱状结构,以Cr_2N(111)择优取向为主。当靶电流密度为0.132 mA/mm~2时,WN相与Cr_2N并存;随着靶电流密度的增加,薄膜厚度逐渐增加,硬度、弹性模量略有下降,膜基结合增强。薄膜与基体结合处呈脆性失效。靶电流密度0.132 mA/mm~2时,最高薄膜硬度及模量分别为33及480GPa,且磨损量最小。靶电流密度0.264mA/mm~2时,最大膜机结合力为36.6N。经过镀Cr_2N薄膜后,试样表面硬度、耐磨性明显提高。     

多阴极金属等离子体源的特性及应用研究

设计了一种新型的多阴极金属等离子体源,对离子流分布均匀性、导管偏压和约束磁场电流进行了测试和优化.采用该装置制备了TiAlSiN多元复合薄膜,利用EDX、XRD、XPS和纳米探针对薄膜的组成、微结构和力学性能进行测试分析.结果表明,该装置可成功地制备复合薄膜,合成的薄膜具有n-TiAlN/a-Si3N4复合结构,具有高...     

不同边界条件下高速旋转带篦齿薄壁短圆柱壳的行波共振特性研究

基于传递矩阵法研究了不同边界条件下高速旋转带周向篦齿薄壁短圆柱壳构件的行波共振特性。基于Love壳体理论,考虑离心力、科氏力和惯性力的影响,建立了旋转态薄壁圆柱壳的振动微分方程;引入传递矩阵法,通过壳体子段间的状态向量推导得到了整体结构的传递矩阵关系式;在简支-简支、固支-固支、固支-简支、固支-自由和简支-自由五种边界条件下,通过高精度的精细积分法进行求解,得到了构件的行波共振特性。算例结果表明,在固支-自由边界条件下第1阶模态振动发生在(1,3)阶,而在其它边界条件下第1阶模态振动发生在(1,4)阶,而且边界条件不同时前六阶模态分布规律也不同,但均以周向模态的振动为主;在3×104 r/min转速范围内,随着转速的逐渐增加,由于科氏力作用引起后行波频率大于前行波频率;同时,不同的边界条件对共振特性的影响不同,在工作转速附近行波频率线与激振频率线K=1或K=2相交,出现了共振裕度小于10%的共振转速点,共振裕度数值越小越容易引起对应阶次的共振,应采取措施避免共振现象的发生。     

准晶磨料对不锈钢亚表层强化形为的有限元仿真北大核心CSCD

新型准晶磨料与传统金刚石和Al2O3磨料进行对比研究,利用单颗粒模型,针对现实复杂工况情况,选取圆形、三角形、梯形和刀形四种典型磨粒形状,分别对不锈钢表面进行切削有限元仿真。结果表明:针对不同形状的磨粒,圆形磨粒对不锈钢纵向亚表层的影响最深。不锈钢表面经九次反复切削累积,圆形的等效应力是刀形的2.6倍,圆形的等效应变是三角形的5倍。磨粒反复切削工件表面后,针对不同磨料,准晶磨料对不锈钢亚表层的等效应力纵向影响深度大于金刚石和氧化铝。经准晶、金刚石和Al2O3磨料处理的表层最大的平均等效应变分别为77%、75%、45%。准晶磨料无论是圆形磨粒或尖角刀形磨粒,对不锈钢表面的作用机制都更倾向于塑变疲劳磨损。     

“三融合”模式在表面工程技术课程教学中的应用

表面工程技术是现代工业发展的主要支柱之一。为激发学生学习兴趣,改善课程教学现状,促进大学生创新创业教育,探索并总结出"三融合"教学模式,即不同院系融合,教学与科研融合,课内与课外融合。实践表明,教学模式的改变,有利于培养学生的创新创业意识,提升自主学习能力和实践动手能力。     

中心螺线圈式大面积均匀金属等离子体形成方法

传统的磁过滤阴极真空弧系统的金属等离子体输出面积较小且出口处的密度呈高斯分布,阻碍了等离子体浸没离子注入与沉积(PⅢ&D)技术的工业化应用,使得大面积均匀金属等离子体的产生成为了业内研究的热点.本文提出了一种基于多阴极脉冲真空弧源对称配置的中心螺线圈式大面积均匀金属等离子体形成方法,可输出直径约为600mm的金属等离子体.沉积探针结果表明:载流螺线圈对沉积均匀性有较大的影响.单源X方向的沉积均匀性优于Y方向的沉积均匀性;四弧源的离子流密度约为单源的5.5倍,沉积均匀性最高可达83.8%.