镀钛对2195铝锂合金耐磨和腐蚀性能的影响

通过摩擦磨损试验和电化学工作站等测试,研究了2195-T6铝锂合金表面镀钛处理前后的摩擦磨损性能和电化学性能,探讨了浸泡实验的腐蚀机制。结果表明:镀钛后铝锂合金表层的纳米压痕硬度略有提高,表层晶粒得到了细化;镀钛前后的摩擦系数基本相同,磨损性能得到了提高;镀钛后铝锂合金的腐蚀电位提高,腐蚀电流密度减小,阻抗谱半径变大。3.5%NaCl溶液中的浸泡实验显示,镀钛试样的点腐蚀明显改善,这是由于合金表面形成的钛膜起到了隔离保护作用。

不同湿度环境下镀钛金刚石烧结聚晶金刚石的摩擦学性能

聚晶金刚石(Polycrystalline diamond,PCD)机具在钻探破岩与切削过程中服役于边界润滑环境,湿度条件是影响其摩擦磨损性能及切削钻进效率的重要因素。采用磁控溅射技术在金刚石微粉表面沉积厚度为~500 nm的钛薄膜,并选用镀钛金刚石微粉为原料烧结聚晶金刚石(Ti-polycrystalline diamond,Ti-PCD)。研究了Ti-PCD在5%~50%相对湿度(Relative humidity,RH)条件下对磨氮化硅的摩擦磨损性能,利用SEM、XRD、AES等表征镀钛金刚石微粉和Ti-PCD的微观组织、表面形貌及相结构。采用光学显微镜、白光三维形貌仪、拉曼光谱仪分析Ti-PCD和氮化硅球的磨损形貌。结果表明,Ti-PCD中金刚石晶粒与粘结剂钴界面处形成碳化钛过渡层。在相对湿度为5%~50%RH条件下,氮化硅磨斑处的碳质转移膜是影响Ti-PCD稳态摩擦因数的主要原因。5%RH干燥环境下,摩擦滑移过程中碳原子重杂化过程形成连续均匀的碳质转移膜,获得超低的稳态摩擦因数0.034。Ti-PCD表面相对较疏水,水分子钝化作用减弱,有助于形成具有减摩作用的碳质转移膜,致使湿度环境下的稳态摩擦因数比传统PCD降低~30%。Ti-PCD磨损在5%~50%RH湿度范围内逐渐减轻。Ti-PCD中的碳化钛相发挥结合桥作用,利用界面效应强化粘结剂钴和金刚石的界面结合,抑制摩擦滑移过程中的金刚石颗粒剥落,提高Ti-PCD的耐磨性。应用金刚石微粉表面涂层技术制备减摩Ti-PCD,从界面结合和补强增韧方面强化金刚石与粘结剂钴的界面状态,对设计制造高效长寿钻探机具有重要的研究意义。

增强体表面镀钛对SiCP/Al2014复合材料组织和性能的影响

为了提高SiCP/Al2014复合材料的界面结合强度,分别采用盐浴法和真空微蒸发法对SiCP进行表面镀钛处理,并通过热压烧结+热挤压工艺制备了SiCP增强Al2014复合材料(10%SiCP/Al2014),研究了SiCP表面镀钛对SiCP/Al2014复合材料微观组织、抗拉强度和耐磨性能的影响。结果表明:经过表面镀钛处理后,SiCP表面均形成了TiC+Ti5Si3的化合物层,使复合材料中SiCP与铝基体的界面结合由物理缩合转化为化学结合,故改善了SiCP与铝基体的润湿性,减少了界面缺陷,从而提高了界面结合强度。盐浴镀钛和微蒸发镀钛10%SiCP/Al2014复合材料的拉伸强度(407 MPa和394 MPa)相比未镀钛10%SiCP/Al2014复合材料分别提升了12.1%和8.0%,磨损量分别降低了58.3%和50.0%。

NaCl-KCl熔融体系电镀钛的研究

研究了在 Na Cl- KCl熔融盐体系中进行难熔金属钛的电镀过程中 ,K2 Ti F6 添加剂的加入量等因素对电镀结果的影响 ,并对直流电镀、脉冲电流电镀在熔融盐电镀中的应用进行了比较。使用换向脉冲电流电镀的新工艺 。

镀钛金刚石与结合剂间的结合状态

利用抗弯强度试验及扫描电镜分析，研究了磁控溅射镀钛金刚石在Co基、Fe基、Ni基及Cu基结合剂中的界面结合状态。结果发现，在700℃～840℃热压条件下，钛镀层难以跟金刚石形成强的界面结合；在抗弯试验中，钛镀层大多沿金刚石表面剥离；镀钛对含金刚石试样的抗弯强度的影响在不同的结合剂中显著不同。

磁控溅射镀钛提高AZ31镁合金耐磨耐蚀性能的研究

目的提高AZ31镁合金的耐磨及耐腐蚀性能。方法采用磁控溅射技术对镁合金进行表面镀钛处理,用扫描电镜研究膜基界面形貌及界面成分,分析结合性能。通过摩擦磨损试验,对比分析镁合金基体和镀Ti膜样品的耐磨性能;通过Tafel极化曲线,对比分析镁合金基体和镀Ti膜样品的耐蚀性能。结果 Ti膜均匀致密,与镁合金基体结合良好。镁合金镀Ti膜后,摩擦系数和磨损失重率下降,腐蚀电位向正方向移动了430 m V,腐蚀电流密度从10.83 m A/cm2下降到2.62×10-7m A/cm2。结论磁控溅射镀Ti膜提高了AZ31镁合金的耐磨和耐蚀性能。

镀层厚度对镀钛金刚石/铝复合材料热导率的影响

通过在金刚石表面镀钛来改善金刚石和铝基体之间的弱界面结合,并用气压浸渗法制备体积分数为60%的镀钛金刚石/铝复合材料。研究镀钛后金刚石颗粒的物相组成、不同镀层厚度和不同颗粒尺寸下复合材料的热导率;用H-J和DEM模型预测复合材料的热导率,并将预测结果与实验值进行对比。结果表明,镀钛后金刚石颗粒的物相由金刚石、碳化钛和钛三相组成;随着镀层厚度的增加,界面传热系数减小,复合材料的热导率减小;颗粒的尺寸越小,这种变化趋势越明显;相对于H-J模型,DEM模型更能准确地预测镀钛金刚石增强的复合材料的热导率;通过计算得出镀钛金刚石/铝复合材料的临界镀层厚度为1.5μm,当超过此临界镀层厚度时,镀层反而不利于复合材料热导率的提高。

金刚石表面镀钛对金刚石锯片性能的影响

金刚石表面镀钛与否对Co基和Cu Sn基胎体抗弯强度、金刚石锯片切割性能的对比研究表明 ,金刚石表面镀钛可提高金刚石工具的寿命及切割效率。采用扫描电镜对抗弯强度试验样品断面和使用过的锯片刀头的观察分析 。

微粉金刚石表面镀钛对钎焊磨具性能的影响

在微粉金刚石磨具的制备过程中,金刚石热损伤和磨粒与结合剂间界面特性是影响磨具性能的主要因素。利用电铸与钎焊相结合的工艺把表面镀钛和未镀钛两种微粉金刚石磨料制备成磨具,并将其用于氧化铝陶瓷的磨削试验。通过对钎焊后金刚石磨粒与钎料的界面分析,磨削力、磨粒脱落率以及工件表面粗糙度的比较,探讨磨粒表面镀钛对钎焊微粉金刚石磨具性能的影响。结果表明,镀钛微粉金刚石表面镀层在钎焊过程中对微粉金刚石起到包裹隔离的作用,可以降低微粉金刚石的热损伤和石墨化;在利用两种钎焊微粉金刚石磨具磨削氧化铝陶瓷时,镀钛微粉金刚石磨具的磨削力较小,磨料的脱落率也较少,且工件表面粗糙度值更低。综合比较,磨粒表面镀钛后,可以减弱微粉金刚石的热损伤,提高磨具的磨削性能。

镀钛对金属结合剂金刚石节块把持力的影响

以铁基和铜基为结合剂,分别加入表面未修饰金刚石和真空蒸发镀钛金刚石,在不同的烧结温度下热压烧结得到铁基和铜基结合剂金刚石节块。用扫描电镜观测了节块的断面形貌,用三点弯曲法测试了节块的抗弯强度。结果表明:与表面未镀金刚石节块相比,表面镀钛金刚石的铁基和铜基结合剂节块的抗弯强度和把持力系数都有所提高。表面镀钛层能加强金刚石与金属基体间的结合,从而提高把持力。

金刚石表面镀钛及界面微结构的研究

本文研究了应用真空微蒸发镀方法实现了金刚石表面镀钛。X-射线衍射分析表明:镀钛层物相为TiC和Ti,反应形成的界面结构层次为:金刚石—TiC—Ti。TiC层一般厚度在几百到上千埃,镀Ti层总厚度大约150 nm-200 nm。根据金刚石、TiC和Ti的晶体结构特点,应用结构对应原则,创建了金刚石/TiC/Ti共格界面模型。金刚石和TiC之间的共格界面为:(111)金刚石∥(111)TiC,C原子的周期性对应关系为:6×0.252 nm≈5×0.304 nm,C原子错配率为0.526%;金刚石和TiC界面间的C原子形成垂直的键、偏斜的键和桥式三中心键。六方结构α-Ti的和面心立方的TiC之间的共格界面为:(1000)α-Ti∥(111)TiC,形成垂直键,Ti原子错配率为0.66%。

金刚石真空微蒸发镀钛技术新进展及应用

本文介绍了真空微蒸发镀钛及钛合金技术的最新进展：这一进展主要体现在镀钛温度可以低至65O℃，目前按照用户需要可在650～780℃范国内任选温度进行镀钛及钛合金，这一温度范围既使镀层与金刚石强力结合，又避免了金刚石高温受热损伤，这是区别于其它镀钛技术的重要特征。大量工业化应用结果表明，这一新进展使镀钛金刚石应用效果更显著，扩大了适于镀钛的金刚石品级范围，锯片的性能价格比大幅度提高。

金刚石镀钛层的研究

优良的金刚石镀层可以实现金刚石与胎体的冶金包镶。本文对金刚石镀钛层进行了俄歇(Auger)和X射线衍射(XRD)分析。俄歇分析测定的镀层厚度约3 900,与增重推算的镀层厚度十分相近。俄歇分析钛与碳原子百分浓度66∶33,落在以TiC为基固溶体单相区。XRD分析镀层为TiC,这说明镀钛层是钛与碳原子比可变的TiC为基的固溶体,不存在单独钛的附着层,这对金刚石工具的冶金包镶是有利的。

镀钛金刚石钎焊界面微区结构分析

采用Ag-Cu-Ti合金粉末在加热温度920℃保温时间8min条件下真空钎焊镀钛金刚石,运用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪综合分析界面微观结构、元素分布特征及新生物相形貌。结果表明,镀钛金刚石镀层并不是单一钛的附着层,而是薄层TiC。钎焊过程中,镀钛金刚石磨粒与Ag-Cu-Ti钎料结合界面出现显微组织分层现象,原镀层与新生层厚度分别约为0.8μm和5μm。新生化合物在镀层表面呈短针状致密生长且有序连成片状,在镀层破损处有长约4μm,宽约1.5μm针状物,而在破损边缘处碳化物呈棒状背离镀层侧向生长。原子扩散动力学分析显示镀层晶体结构会限制游离C原子的无规则运动,使得新生TiC均匀分散形核并长大。

Ni-Cr合金钎焊镀钛金刚石的研究

本文利用真空炉中钎焊的方法,采用N i-Cr合金钎料,适当控制钎焊温度,保温时间和冷却速度,实现了镀钛金刚石与钢基体的高强度连接。并用深腐蚀处理钎焊后的试样,使金刚石脱离基体,用扫描电镜,X-射线能谱,对金刚石表面的碳化物进行了分析,剖析了N i-Cr合金与镀钛金刚石的接口微区结构。结果表明:在钎焊过程中,钎料在金刚石表面形成富铬层并与金刚石表面的C元素反应生成Cr7C3和Cr3C2,其中Cr7C3呈笋状生长,Cr3C2呈片状生长,而Ti却并没有在表面形成碳化物。这主要是因为Ti元素与N i的结合力大于Ti与C的结合力,因此,实现N i-Cr合金与镀钛金刚石高强度冶金结合的,是活性钎料中的Cr元素。

镀钛硬质合金刀具车削加切削液的利与弊

对不重磨镀钛硬质合金刀具车削中碳钢时加切削液的这一被企业公认的现象提出异议。由于该种加工占机械行业所有切削加工工件的50%以上,所以从经济价值角度提出了解决途径,为很多企业主在不降低生产效率的前提下节约大量生产成本,供企业管理者参考。

无压烧结Si_3N_4与表面镀钛膜之间的固态化学反应过程

用X射线衍射技术研究了在Si_3N_4陶瓷与表面镀钛膜之间的固态化学反应过程,当反应温度不超过973K时,Ti与Si_3N_4之间不反应;温度在1073—1123K时,反应产物为Ti_2N和Ti_5Si_3,温度达到1173K时,反应产物为TiN和Ti_5Si_4,温度达到1273K时,反应产物为TiN和Ti_5Si_4。在整个反应过程中,Si_3N_4陶瓷基体相的晶格常数未发生变化,说明Ti原子不能溶入Si_3N_4陶瓷的晶格之中。

高频感应钎焊镀钛金刚石界面特征的研究

本文用Ni基合金在15秒内升温至1050℃高频感应钎焊镀钛金刚石和无镀层金刚石。通过电镜、能谱和X射线衍射等测试分析了金刚石和钎料界面之间的微观结构。结果显示,钎焊镀钛金刚石表面的碳化铬法向生长且较为致密,钎焊无镀层金刚石表面的碳化铬切向生长且较为疏松。进一步特别设计的实验表明,正是镀钛层改变了钎焊金刚石表面的碳化铬形态。研磨实验证实,法向生长且较为致密的碳化铬同金刚石表面的结合强度较高。

镀钛cBN磨料对超高速陶瓷砂轮强度的影响

采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪等仪器对镀钛前后的cBN磨料和陶瓷结合剂烧结样条的显微结构进行了观察;分析了结合剂与cBN磨料的结合关系,并对陶瓷结合剂烧结样条进行了抗折强度试验。结果表明,cBN磨料镀钛前后其性能变化很小,未镀钛cBN磨料与结合剂烧结样条的抗折强度为61.97MPa,两者间是机械包镶式的结合;镀钛cBN磨料与结合剂烧结样条的抗折强度为67.65MPa,两者间还含有化学结合;cBN磨料镀钛后对砂轮强度的提高有益,但前者的抗折强度已满足超高速砂轮的需要,单就提高砂轮强度来说,无需镀钛。

磁控溅射镀钛的研究

在低碳钢板表面进行磁控溅射镀钛,800℃1小时得到20μm厚纯钛层。镀层附着牢固,耐蚀性良好。对镀钛后的试样用X射线衍射仪、电镜等所作分析表明:镀层为六方结构的α纯钛,同基体间界限分明,没有扩散发生,但结合紧密,未观察到孔洞。溅射后的试样在真空中于900℃保持2小时,则基体中部分铁原子及大量碳原子向镀层扩散,而镀层中的钛也向基体扩散,形成渐变的成份梯度,同时在镀层中测到少量Ti-Feβ相的体心立方结构。实验表明,磁控溅射是在钢表面得到高质量钛层的一种有效方法。