32Cr3Mo1V表面激光合金化层热疲劳性能的研究

采用万瓦横流CO2激光器在32Cr3Mo1V基体表面合金化Cr粉及Co基粉,获得富含Cr和Co的合金层,并对合金层的成分、组织、硬度及热疲劳性能进行了分析.结果表明:合金层与基体形成完全的冶金结合,组织致密、晶粒细小、无裂纹及孔隙夹杂等缺陷,添加的合金元素Cr与基体形成了富含18.7%Cr的Fe-Cr固溶体,Co合金与基体形成了富含合金元素超过63%的Fe-Cr固溶体和不锈钢相;Co和Cr激光合金化层均能延缓、阻滞疲劳裂纹的产生,并且能降低裂纹扩展的速度,裂纹密度从基体的28.9%分别降为合金化Cr层的12.4%和Co层的9.4%.虽然激光Co层本身具有更小的热疲劳裂纹倾向,但在激光合金化层附近的基体上会发生疲劳裂纹严重聚集,这将大幅度降低整体结构的抗热疲劳性能;热疲劳的机理为氧化-应力开裂,即热疲劳过程中所形成的高硬度脆性氧化物在热应力的作用下断裂.

NdFeB磁体表面镀铝膜层退镀液配方的研究

用NaOH作腐蚀剂,添加辅助盐、表面活性剂、配位剂和缓蚀剂,研制了一种高效稳定的NdFeB表面镀铝膜退镀液。以Nd Fe B试样表面的铝含量和基体失重量作为性能评定指标,通过正交试验确定了优化的退镀液配方为:NaOH 10 g/L,Na_2CO_3 30 g/L,十二烷基苯磺酸钠6 g/L,EDTA-2Na 4g/L,六次甲基四胺4 g/L。优化的退镀液在室温条件下退镀3 min,即可把NdFeB基体上约12μm厚的铝膜退除干净,而且退镀后基体的剩磁、矫顽力和最大磁能积仅分别变化1.27%、1.25%和0.47%,磁性能损伤较小。探讨了NdFeB表面镀铝膜层的退镀机理。

基体材料对TiN薄膜表面液滴及薄膜结合力的影响

采用真空阴极电弧离子镀技术分别在4Cr5MoSiV1(H13)模具钢、Cr18Ni9Ti(304)不锈钢、YG6硬质合金、Ti6Al4V(TC4)钛合金4种基体表面沉积TiN薄膜。利用扫描电镜(SEM)对薄膜表面液滴进行观察分析,通过划痕仪对薄膜的膜/基结合力进行表征。结果表明:基体材料不同,TiN薄膜上液滴的密度、尺寸存在明显的区别。其中,镀膜后H13钢和304不锈钢表面的液滴数量最多,YG6硬质合金次之,TC4钛合金最少;薄膜的膜/基结合强度依次为YG6硬质合金>H13钢>304不锈钢>TC4钛合金。

循环氩离子轰击对磁控溅射铝膜结构和性能的影响

为了提高烧结钕铁硼永磁材料的耐腐蚀性能,采用磁控溅射技术在钕铁硼表面制备了厚度约为14.0μm的铝膜,使用循环氩离子轰击铝膜的方法制备了3个周期的多层铝膜。利用扫描电子显微镜(SEM)观察铝膜的表面和截面形貌,X射线衍射仪(XRD)表征膜层的晶体结构,采用中性盐雾试验测试膜层的耐盐雾腐蚀性能,研究循环氩离子轰击对铝膜层形貌、结构及耐中性盐雾腐蚀性能的影响。结果表明:与相同厚度的单层铝膜相比,3个周期的多层铝膜晶粒均匀细小,膜层的柱状晶结构被打断,内部形成了两个明显的界面;膜层沿(111)晶面择优生长;与厚度相同的单层Al膜相比,3个周期的多层Al膜的耐蚀性显著提高,其耐中性盐雾腐蚀时间可达到312h。循环氩离子轰击铝膜的方法可以改善铝镀层的质量和耐盐雾腐蚀性能。

Effects of surface roughness of substrate on properties of Ti/TiN/Zr/ZrN multilayer coatings

Ti/TiN/Zr/ZrN multilayer coatings were deposited on Cr_17Ni_2 steel substrates with different surface roughnesses by vacuum cathodic arc deposition method. Microstructure, micro-hardness, adhesion strength and cross-sectional morphology of the obtained multilayer coatings were investigated. The results show that the Vickers hardness of Ti/TiN/Zr/ZrN multilayer coating, with a film thickness of 11.37 μm, is 29.36 GPa. The erosion and salt spray resistance performance of Cr_17Ni_2 steel substrates can be evidently improved by Ti/TiN/Zr/ZrN multilayer coating. The surface roughness of Cr_17Ni_2 steel substrates plays an important role in determining the mechanical and erosion performances of Ti/TiN/Zr/ZrN multilayer coatings. Overall, a low value of the surface roughness of substrates corresponds to an improved performance of erosion and salt spray resistance of multilayer coatings. The optimized performance of Ti/TiN/Zr/ZrN multilayer coatings can be achieved provided that the surface roughness of Cr_17Ni_2 steel substrates is lower than 0.4μm.

304不锈钢波纹补偿器失效分析

利用金相显微镜、扫描电镜和显微硬度计等,对某304不锈钢波纹补偿器的断口进行了观察和测试分析.结果表明:304不锈钢的奥氏体晶粒内有许多变形的滑移线,且在奥氏体晶界上有碳化物沉淀析出;补偿器的断口呈冰糖状花样特征,断口面处存在较深的沿晶界的二次裂纹,断裂性质为沿晶脆性断裂;此晶界弱化的不锈钢在工作时,受工作应力作用萌生微裂纹,微裂纹扩展导致波纹管断裂.

HVAF工艺制备WC-CoCr涂层的性能表征

采用HVAF工艺制备了WC-CoCr涂层,研究了涂层的显微结构、显微硬度、相组成及耐磨性,并与国外爆炸喷涂的碳化钨涂层进行了对比.结果表明,HVAF工艺制备的WC-CoCr涂层性能优良,耐磨性优于爆炸喷涂工艺制备的碳化钨涂层,完全可以替代爆炸喷涂涂层作为耐磨涂层使用.

喷嘴形状对Al_2O_3-3TiO_2粒子扁平化及其涂层性能的影响

采用SprayWatch在线监测系统测量了F6大气等离子喷枪在不同喷嘴条件下产生的等离子射流中Al2O3-3TiO2粒子的温度和速度。利用201不锈钢和Q235钢作为基体,分别用来收集粒子和制备涂层。分析了不同喷嘴对飞行粒子温度和速度的影响,并通过扫描电镜(SEM)对扁平粒子的铺展程度和涂层显微组织进行了分析,并对比了涂层的结合强度、显微硬度和磨损失重量的差异。结果表明:在相同的测量位置,圆柱形喷嘴喷出粒子的速度比Laval喷嘴条件下的高出一倍,但是温度比Laval喷嘴条件下略低。圆柱形喷嘴获得的扁平粒子比Laval喷嘴获得的扁平粒子铺展程度要大;圆柱形喷嘴获得的涂层的孔隙率及磨损失重量比Laval喷嘴制备的小,其涂层的结合强度、显微硬度均高于Laval喷嘴制备的涂层。

Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜对钛合金疲劳性能的影响

采用真空阴极电弧沉积技术在TC11钛合金基体上沉积约10μm厚的Ti/Ti N/Zr/Zr N多层膜,通过对比镀膜前后试样的屈服强度、抗拉强度、疲劳强度、疲劳寿命,以及断口形貌,研究沉积Ti/Ti N/Zr/Zr N多层膜对基体疲劳性能的影响,探讨疲劳断裂机理。结果表明:多层膜对TC11钛合金基体材料的屈服强度和抗拉强度影响不大,但由于膜层硬而脆而降低了基体材料的收缩率和延伸率;多层膜提高基体材料的疲劳极限;低应力下,裂纹源在多层膜表面萌生,并向内部扩展,在多层结构的膜层界面处受到阻碍,发生偏转,从而提高基体疲劳寿命;高应力下,膜层容易破裂,裂纹源增多,降低基体疲劳寿命;应力水平在520 MPa到650 MPa范围内,疲劳寿命增量从+40.82%降到-36.88%。

玻璃粉对低温超音速火焰喷涂钛涂层的显微结构和气密性的影响

采用低温超音速火焰喷涂技术,用添加了球形玻璃粉的钛粉末,在多孔不锈钢表面沉积了钛涂层.用SEM,EDS等对涂层的显微结构进行了表征,并对涂层的气密性进行了测试.结果表明:涂层由近表面的疏松结构区和内部致密区组成,添加玻璃粉末可明显提高涂层的致密度,观察到有少量玻璃粉残留在涂层中.当玻璃粉/钛粉的体积比为1/15时,涂层具有较高的致密度和沉积率.涂层的气密性测试结果表明,抛光态钛涂层的气密性明显优于喷涂态涂层,而当玻璃粉/钛粉的体积比为1/15时,喷涂态和抛光态钛涂层都具有较高的气密性.钛涂层致密度和气密性的提高是由于球形玻璃粉对沉积钛涂层的喷丸夯实作用.

AZ91D镁合金磁控溅射镀铝膜及其化学转化后的耐蚀性

采用磁控溅射镀铝与化学转化复合处理的方法对AZ91D镁合金表面进行处理,制得复合处理膜层,并与单纯磁控溅射镀铝膜层的耐蚀性进行了比较。结果表明,磁控溅射所得铝膜层结构致密,铝膜层与镁合金基体界面形成混合过渡层。沉积铝膜后再进行阿洛丁化学转化所得膜层表面存在裂纹,化学转化膜与铝膜之间结合良好。磁控溅射铝膜层使镁合金的腐蚀速率加快。镀铝与化学转化复合处理所得膜层的腐蚀电流密度比镁合金基体低1个数量级以上,表明镀铝与化学转化复合处理可明显提高镁合金的耐蚀性。中性盐雾试验4h后,铝膜表面腐蚀严重;而复合处理膜层在试验24h后表面只出现少量的腐蚀,48h后只有5%的面积被腐蚀。