304钢等离子体电解抛光工艺与其表面结构性能研究

目的减小304钢的表面粗糙度,以满足工程应用中对高质量表面的需求。方法提出采用等离子体电解抛光(Plasma Electrolytic Polishing,PEP)技术实现304钢表面精整改性,结合高速摄影技术,研究等离子体电解抛光放电过程。通过对比304钢在不同电解液中形成钝化膜的电化学特性,探究不同工艺参数对抛光效果的影响,进一步设计正交试验研究不同因素间的交互作用及最佳工艺方案,阐释抛光前后表面微观形貌与浸润性、耐腐蚀性能及硬度的关系。结果通过对比分析不同电解液体系中304钢表面钝化膜的电化学特性表明,304钢在(NH_(4))_(2)SO_(4)溶液中的腐蚀电位最低,钝化膜更容易被击穿,因此选用(NH_(4))_(2)SO_(4)作为电解液。正交试验和极差分析结果表明,304钢在抛光电压370V、电解液温度80℃、电解质质量分数7%、抛光时间6 min的条件下获得最小的粗糙度(~0.050μm)。各因素对304钢表面粗糙度的影响大小顺序为电解液温度>抛光时间>抛光电压>电解质浓度。表面性能结果显示,抛光后304钢的表面光洁度显著提高,呈镜面光泽,接触角由35.09°提升至78.52°,耐腐蚀性有所提高,表面硬度略有下降。结论通过等离子体电解抛光实现304钢表面粗糙度减小及表面质量的显著提高,该技术具有抛光效率高、工艺简单、节能环保等优点,可广泛应用于生物医疗、石油化工、机械制造等领域。

钛合金微弧氧化涂层等离子体电解去除工艺与作用机制

微弧氧化涂层在制备及服役过程中出现生长不均匀或表面磨损剥落现象,需将其去除以达到二次制备再利用的目的。针对高结合强度微弧氧化涂层难去除的瓶颈问题,提出了一种等离子体电解涂层去除(Plasma Electrolytic Removal, PER)新技术。对比分析不同电压下涂层去除速率、厚度变化及不同时间下涂层去除后微观形貌发现,当施加电压260 V时,涂层去除效率最低,经过11 min后涂层全部去除;当电压升至320 V时,涂层全部去除仅需6 min,这归因于大的施加电压,更容易产生多且稳定的等离子体放电通道,实现微弧氧化涂层快速去除;基于此进一步提出了等离子体电解涂层去除的剥离、减薄与溶解协同作用机制。该工艺去除效率高、绿色环保,在航空航天、医疗器械等领域具有广阔的应用前景。

钢表面镍基ZrO_2(2Y)陶瓷激光熔覆层的研究

采用SEM、EPMA、XRD对钢表面镍基ZrO_2(2Y)陶瓷激光熔覆层进行了分析。通过调整激光工艺参数可以在钢表面获得与基材结合良好的陶瓷熔覆层,其最高硬度值可达1700HV_(0.2)。陶瓷层主要由t-ZrO_2和少量γ-Ni构成,表层的ZrO_2呈等轴状结晶。激光熔覆的快速加热和冷却过程抑制了ZrO_2的t→m相变,以四方相的形式保留下来。过渡区的zr元素凝固后以白色颗粒状局部偏聚,而Ni元素主要分布在熔化基体晶粒内,其含量比陶瓷层高得多,出现一定程度的分层。

金属微弧氧化功能陶瓷涂层设计制备与使役性能研究进展

从微弧氧化技术的基本原理、功能陶瓷涂层设计制备与使役性能角度综述了最新的研究进展:介绍了微弧氧化涂层的生长过程与形成机理;讨论了关键工艺参数(电解液组成、电参数)及金属基体成分对涂层生长及膜基结合强度的影响;基于抗磨减摩、耐腐蚀、热防护、热控、介电绝缘、催化、生物等特殊功能化需求,探讨了涂层成分/结构设计,以及如何控制工艺/组成/结构获取高性能功能化涂层。最后,指出了微弧氧化技术面临的挑战,并从基础理论、涂层工艺和工程应用等方面展望了其未来的发展方向。

材料表面激光熔覆研究进展

激光熔覆技术是一种先进的表面改性技术，具有广阔的应用前景。本文详细评述了激光熔覆技术的研究和应用。其中包括熔覆工艺、理论模型、材料体系及其熔覆所形成的冶金组织特征和性能，同时，指出了存在的问题和今后努力的方向。

激光熔覆Ni-Cr-B-Si-C合金的组织及其摩擦磨损特性

运用ＳＥＭ，ＴＥＭ及ＸＲＤ研究了优化工艺条件下获得的激光熔覆Ｆ１０２ＮｉＣｒＢＳｉＣ合金粉末涂层的微观组织。结果表明，涂层区组织为初生铬硼化合物＋Ｎｉ基胞枝状固溶体＋Ｎｉ枝晶间析出的碳化物、硼化物和Ｎｉ＋Ｎｉ３Ｂ或Ｎｉ＋Ｍ２３Ｃ６；结合区组织为以Ｎｉ＋Ｎｉ３Ｂ为主及碳化物和碳硼化物构成的伪多元共晶胞状晶。摩擦磨损试验表明，激光涂层的摩擦系数（０．２１～０．３）比钢基底（０．６５～０．８）低得多，磨损速率约低一个数量级。

激光熔覆耐磨涂层的研究现状与展望

激光熔覆技术是一种先进的表面改性技术，在制造耐磨涂层方面具有广阔的前景。本文综合评述了激光熔覆耐磨涂层的研究和应用。其中包括熔覆工艺、材料体系及其熔覆所形成的冶金组织特征和性能。最后，提出了存在的问题和今后努力的方向。

激光熔覆TiC颗粒增强Ni-Cr-B-Si-C合金复合涂层的微观组织

用连续波ＣＯ２激光在４５＃钢表面熔覆ＴｉＣ＋ＮｉＣｒＢＳｉＣ复合涂层。微观组织分析表明：在熔覆过程中，ＴｉＣ颗粒表面发生部分溶解，当凝固时，重新外延生长出ＴｉＣ，并固溶基体元素；与纯合金涂层相比，复合涂层中ＴｉＣ颗粒的加入导致基体组织为条状ＣｒＢ相间分布在Ｎｉ固溶体构成的羽毛状簇团组织，并伴有少量的Ｎｉ枝晶间Ｎｉ＋Ｍ２３Ｃ６共晶。

LY12铝合金表面喷射式微弧氧化工艺研究

采用小型微弧氧化电源装置和新颖的喷射式阴极,解决传统的浸入式微弧氧化工艺不能用于外场大面积构件局部修复用涂层制备的问题。采用XRD、SEM、EDS等分析手段研究涂层的物相与组织结构。用动电位极化法及盐雾腐蚀试验评价涂层的抗腐蚀性能。结果表明,相同电参数条件下,喷射式微弧氧化电流密度略高于浸入式氧化,生长的涂层厚度稍低于浸入式氧化,喷射式与浸入式微弧氧化涂层生长规律一致。涂层主要由α-Al2O3和γ-Al2O3组成,涂层内层致密,表面多微孔。TAFEL极化曲线与盐雾腐蚀测试均表明,微弧氧化涂层明显改善LY12铝合金抗腐蚀性能。

钛合金微弧氧化/有机硅转化复合涂层的制备与高温性能

为提高钛合金的高温抗氧化性能,采用微弧氧化法和有机硅转化法在TA15合金表面制备出微弧氧化/有机硅转化复合涂层。采用XRD、SEM、EDS等方法分析涂层的组织结构,并评价涂层在700℃时的高温氧化行为。结果表明:微弧氧化涂层主要由锐钛矿相和金红石相Ti O2组成,涂层表面存在直径约5μm的微孔,但涂层内层致密。微弧氧化涂层表面的有机硅转化层主要由Ce O2、Si C、Al和Al_2O_3相组成,厚度约为20μm;微弧氧化涂层与有机硅转化涂层之间无明显界线,界面结合良好。在700℃长时间高温氧化20 h后,TA15合金的氧化增重为0.5875 mg/cm2,微弧氧化涂层的增重为0.2513 mg/cm2,而复合涂层显著改善抗氧化性能,增重仅为0.0506 mg/cm2。700℃至室温热冲击50循环后,复合涂层没有发现剥落,显示出良好的抗热震性能。

激光熔覆复合涂层的研究进展

激光熔覆是一门新兴的表面涂层技术，发展迅速．本文系统地总结了激光熔覆的工艺特点，对激光熔覆复合涂层的材料体系、组织特征进行了综合分析，指出了存在的问题及今后的研究方向．

激光熔覆耐磨复合涂层的研究现状

对激光熔覆复合耐磨涂层的摩擦学行为和磨损机制进行了综述,分析了不同工况条件下复合涂层磨损机制的转化及其控制因素。

新型稀土锆酸盐材料研究进展

稀土锆酸盐是高温热障涂层与高温固体电解质的候选材料之一,通式为Ln2Zr2O7(Ln为稀土元素),具有烧绿石结构或缺陷型萤石结构;具有高熔点、低热导率、高热膨胀系数、高化学稳定性、相对低的传导温度、优良的离子导电性能和高辐射稳定性等特点,在诸多领域得到广泛应用。综述了目前国内外稀土锆酸盐材料的热物理性能、电学性能和力学性能方面的最新研究进展,展望了未来稀土锆酸盐材料在热障氧化物材料和固体氧化物燃料电池电解质方面的应用前景。

激光熔覆金属/陶瓷复合涂层中陶瓷相的行为

对激光熔覆金属/陶瓷复合涂层的材料体系以及陶瓷颗粒相在激光熔覆过程中的行为进行了综述,系统地分析了陶瓷颗粒的溶解析出行为、颗粒与粘结相之间的化学反应、颗粒在熔池中的运动与分布以及复合涂层的强化机制,并讨论了今后研究的方向。

热处理对激光熔覆Ni合金层的组织及冲蚀磨损性能的影响

借助于扫描电镜、Ｘ射线衍射仪、能谱仪和显微硬度计研究了２Ｃｒ１３不锈钢激光熔覆Ｎｉ基合金及后续热处理前后的组织结构、显微硬度和耐冲蚀磨损性能。结果表明，Ｎｉ基合金激光熔覆层的显微硬度高达５００～７００ＨＶ，而后继热处理又进一步使熔覆层硬度提高到８５０～１１２０ＨＶ。在含有Ｈ２ＳＯ４和ＮａＣｌ的砂浆水溶液中冲击速度７ｍ·ｓ－１、冲击角４５°的条件下激光熔覆Ｎｉ基合金并经处理后可使冲蚀磨损率下降约９０％。热处理使熔覆层的硬度和韧度增加。组织细化以及γＮｉ基体中沉淀析出Ｆｅ４．５Ｎｉ１８．

激光熔覆TiC_P／Ni基自熔合金复合耐磨涂层的组织

在４５钢表面激光熔覆３０％ｖｏｌＴｉＣｐ－Ｎｉ基自熔合金复合耐磨涂层，其组织由ＴｉＣ颗粒、γ－Ｎｉ与Ｃｒ２３Ｃ６型碳化物的共晶及γ固溶体枝状初晶组成．因冷却速度的差异，在涂层的不同部位分别得到了典型的花瓣状和规则六边形ＴｉＣ颗粒。ＴｉＣ颗粒与γ－Ｎｉ基体有一定的取向关系。

回火工艺对4Cr13钢激光淬火组织及耐蚀性的影响

研究了４Ｃｒ１３钢表面激光淬火及后续回火的组织及耐蚀性．结果表明，快速加热激光淬火抑制了碳、铬元素的充分扩散．导致未溶碳化物与周围基体之间碳、铬浓度差减少，使钝化区间变宽．经回火处理后耐蚀性明显变差，这种变化的程度与回火时碳原子的偏聚及碳化物析出的数量。

4Cr13钢激光淬火层的耐蚀性能研究

研究了激光淬火工艺对4Cr13马氏体不锈钢组织和耐蚀性的影响。金相法和电化学方法的实验结果表明，激光淬火试样的耐蚀性明显优于传统盐浴淬火的，在所选定的回火温度范围内，回火温度越高耐蚀性越差。550℃回火时抗蚀性最差，但与传统淬火加回火处理试样接近。

高温固体润滑材料研究的发展现状

随着现代航空、航天和军事工业技术的发展,传统的低温润滑材料无法满足在如此极端环境下的工作要求,迫切需要发展新一代耐高温固体润滑材料。本文综述了高温固体润滑剂、高温固体润滑材料等的研究现状,并在此基础上提出了高温摩擦学领域内一些急需解决的问题。

ZL201/TiB_2原位自生复合材料的干滑动磨损

研究了用XD法制备的ZL201／TiB2原位自生复合材料的组织与平滑动磨损行为经175℃时效后，ZL201／TiB2的组织由α-Al、θ”、θ’相及原位自生的亚微米级TiB2颗粒构成TiB2颗粒大大提高了材料的硬度和耐磨性在本试验条件下，ZL201／TiB2的磨损机制是粘着磨损和熔化磨损随滑动距离增加，主导磨损机制由粘着磨损向熔化磨损过渡。