激光熔覆NiCr/Cr_3C_2-Ag-BaF_2/CaF_2金属基高温自润滑耐磨覆层的组织结构及摩擦学性能

利用激光熔覆技术在不锈钢表面制备了NiCr/Cr3C2-Ag-BaF2/CaF2金属基高温自润滑耐磨覆层,用X射线衍射仪分析了复合粉末及其激光熔覆耐磨覆层的物相组成,用扫描电子显微镜分析了耐磨覆层横截面的显微组织结构特征。在干滑动磨损试验条件下测试了覆层的耐磨性能,并用扫描电子显微镜观察和分析了覆层的摩擦磨损机理。试验结果表明,激光熔覆NiCr/Cr3C2-Ag-BaF2/CaF2金属基高温自润滑耐磨覆层,从室温到500℃试验温度范围内表现出了良好的减摩抗磨效果,并且随着温度的升高覆层材料表现出了不同的摩擦磨损机理,从室温到200℃温度范围主要表现为粘着磨损和磨粒磨损共同作用,温度超过200℃后主要表现为塑性变形和轻微的粘着磨损。

WC-Co添加量对激光熔覆镍基涂层微观结构及摩擦学性能的影响

为了使激光熔覆镍基耐磨涂层得到更广泛的应用,通过激光熔覆技术在1Cr18Ni9Ti不锈钢表面制备了NiCrBSi/WC-Co镍基涂层,研究了WC-Co添加量对涂层微观结构及摩擦学性能的影响。结果表明:随WC-Co添加量的增加,镍基涂层的结构由枝晶和枝晶间的共晶逐渐向球状晶和块状晶转变,涂层的硬度和耐磨性增加。

纯钛表面激光硼化及其摩擦学性能

利用激光合金化技术在纯钛表面制备了TiB2合金化层。用XRD和SEM分析了合金化层的组成和组织结构。在CSM栓-盘摩擦磨损试验机上对钛及合金化层的摩擦磨损性能进行测试。结果表明:合金化层的主要成份是TiB2,合金化层表层的组织结构主要为柱状晶,合金化层的显微硬度达到1600HV0.1,TiB2合金化层的耐磨性能优于纯钛。

钛在模拟空间环境下的摩擦学性能

为了明确钛及其合金在空间环境下的摩擦磨损行为,利用中科院兰州化学物理研究所自主研发的空间摩擦学试验系统对钛在模拟空间环境(高真空、原子氧和紫外辐照)下的摩擦磨损性能进行了研究。用X光电子能谱仪(XPS)分析了钛在原子氧辐照后表面元素价态的变化。采用扫描电镜(SEM)对磨损后试样和对偶钢球的磨痕形貌进行分析,利用能量色散光谱仪(EDS)对钢球磨痕元素面分布进行分析,揭示了钛在模拟空间环境下的摩擦磨损失效机理。结果表明:钛在原子氧辐照后表面发生了氧化;钛在大气环境条件下的摩擦磨损机理主要为磨粒磨损和粘着磨损,在高真空、原子氧和紫外辐照模拟空间环境下的磨损机理主要为严重的粘着磨损、磨粒磨损和塑性变形。相比于大气环境条件下,钛在高真空、原子氧和紫外辐照下的粘着磨损加剧,摩擦因数增加。

Ti-6Al-4V合金在模拟空间环境下的摩擦学性能

为了明确Ti-6Al-4V合金在空间环境下的摩擦磨损失效行为,本文利用中科院兰州化学物理研究所自主研发的空间摩擦学试验系统对Ti-6Al-4V在三种模拟空间环境(高真空、原子氧和紫外辐照)下的摩擦磨损性能进行了系统的研究。采用SEM和EDS对磨损后Ti-6Al-4V和对偶GCr15钢球的形貌和元素面分布进行了分析,揭示了Ti-6Al-4V在模拟空间环境下摩擦磨损失效机理。用XPS分析Ti-6Al-4V在原子氧辐照后表面元素价态的变化。结果表明:Ti-6Al-4V在大气条件下的摩擦磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损;在高真空、原子氧和紫外辐照模拟空间环境下的磨损机理为较严重的粘着磨损、磨粒磨损和塑性变形;相比于大气条件下,Ti-6Al-4V在高真空、原子氧和紫外辐照条件下的粘着磨损加剧,摩擦因数增加;Ti-6Al-4V在原子氧辐照后表面发生了氧化。

水热氢还原法制备镍包覆六方氮化硼复合粉末

采用水热氢还原法,在氨水-柠檬酸钠双络合体系中制备高纯度的镍包覆六方氮化硼复合粉末,探讨反应温度、搅拌速度、氢分压、催化剂以及络合剂等因素对复合粉末包覆效果的影响。结果表明:在搅拌速度为700 r/min、NH3与Ni的物质的量比为2∶1、温度为110～120℃、氢分压为1.5～2.0 MPa、PdCl2质量浓度为0.05 g/L、柠檬酸钠的质量浓度为32.8 g/L的条件下,可制得较理想的镍包覆六方氮化硼复合粉末。

激光原位合成NiAl金属间化合物覆层的性能

利用激光熔覆技术在不锈钢(1Cr18Ni9Ti)基材上原位合成了单相NiAl金属间化合物覆层,利用XRD和SEM分析了覆层的组成和微观组织,用栓–盘摩擦磨损试验机对覆层摩擦学性能进行了研究。结果表明:激光工艺对NiAl覆层的显微组织结构有重要影响,在较低的功率密度条件下制备的NiAl覆层内部无裂纹和孔洞,与基底呈良好的冶金结合;覆层显微组织结构致密,显微硬度达到500HV并呈现出良好的摩擦磨损性能。

激光原位合成Ni_3Al金属间化合物覆层及其高温摩擦学性能

利用激光熔覆技术在不锈钢基材表面原位合成了Ni3Al金属间化合物覆层。用XRD和SEM分析了覆层的相组成和组织结构。在CSM栓-盘摩擦磨损试验机上对覆层的高温摩擦磨损性能进行了测试。结果表明:覆层由单相Ni3Al金属间化合物组成;覆层与基材呈良好的冶金结合;覆层的摩擦因数和磨损率在500℃时具有最低值,分别为0.51和1.38×10-4mm3/Nm。

超重元素Og(Z=118)及其同主族元素的电离能和价电子轨道束缚能

通过系统地考虑相对论效应、价壳层电子之间的电子关联效应、量子电动力学效应和Breit相互作用,使用基于多组态Dirac-Hartree-Fock(MCDHF)方法的GRASP2K程序,系统地计算了超重元素Og(Z=118)及其同主族元素Ar,Kr,Xe和Rn的原子及其一价至五价离子的电离能.为了降低电离能中来源于未完全考虑电子关联效应引起的不确定度,使用外推方法对超重元素Og及其同主族元素Rn的原子及一价至五价离子的电离能进行了外推.外推得到的Rn^(0-5+)和Og^(+)的电离能与实验值和其他理论值吻合得很好.这些结果可用于预言超重元素Og的原子和化合物未知的物理和化学性质.除此之外,相对论和非相对论情况下超重元素Og及其同主族元素Ar,Kr,Xe和Rn的原子价壳层电子轨道束缚能的计算结果表明,受相对论效应影响,超重元素Og中的7s和7p_(1/2)轨道出现了很强的轨道收缩现象,7p_(1/2)和7p_(3/2)轨道出现了很强的分裂现象,这些现象可能会导致超重元素Og的物理和化学性质异于同主族其他元素.

Uub(Z=112)和Hg(Z=80)元素的原子结构和激发态性质

在全相对论理论框架下,通过细致考虑电子关联效应和Breit相互作用,计算了Uub(Z=112)和Hg(Z=80)原子的激发态结构、共振吸收振子强度及其一价和二价离子的基态.通过与同族Hg元素的比较,进一步分析了相对论效应和电子关联效应对Uub元素的价轨道性质、激发态结构及一价和二价离子的基态的影响,并预言了Uub元素的两个可能被实验观测到的共振态的能级位置和吸收振子强度.

弯曲形变热处理对纯镍N6焊缝晶界特征分布及腐蚀行为的影响

对纯镍N6等离子弧焊缝进行“U”形弯曲形变及热处理加工(grain boundary engineering,GBE),借助电子背散射衍射(EBSD)对比分析non-GBE和GBE样品晶界特征分布及对腐蚀行为的影响。结果表明:焊缝经“U”形弯曲形变+900℃退火10min后,低ΣCSL晶界比例提高到54.1%,并形成具有Σ3^(n)取向关系的大尺寸晶粒团簇;退火过程中再结晶形核点增加,晶粒尺寸由468μm减小到146μm。GBE样品耐蚀性高于non-GBE样品,GBE样品自腐蚀电流密度(0.2113 A·m^(-2))小于non-GBE样品(0.8138 A·m^(-2)),且GBE样品的容抗弧半径、阻抗模值|Z|、相位角θ均大于对应non-GBE样品。2种样品表面均发生了点蚀,腐蚀行为可概括为:腐蚀初期,Cl^(-)破坏样品表面局部区域钝化膜形成点蚀坑。随浸泡时间延长,阳极金属附近Ni2+浓度达到饱和或过饱和状态,Ni^(2+)与膜层中结合水反应生成Ni(OH)_(2),部分Ni(OH)_(2)脱水分解为NiO,组成的腐蚀产物膜沉积在样品表面,阻止Cl^(-)穿过腐蚀产物渗透到样品表面,点蚀受到控制。

激光合成Ni_3Al金属间化合物的腐蚀行为

通过激光技术合成单Ni3Al相金属间化合物,利用电化学方法及盐雾试验研究了Ni3Al金属间化合物在Na Cl溶液中的腐蚀行为特征、耐腐蚀性能及腐蚀机理。结果表明:激光合成Ni3Al金属间化合物在不同浓度的Na Cl腐蚀介质中均能形成保护性钝化膜,当Na Cl溶液浓度低于2%时,钝化膜具有良好的稳定性和耐腐蚀性能。当Na Cl溶液浓度高于3.5%时,钝化膜产生活化溶解,稳定性下降,Ni3Al金属间化合物表面形成点蚀坑,并且随腐蚀介质浓度增大,腐蚀加剧。Ni3Al金属间化合物表面点蚀坑边缘规整、腐蚀界限清晰,腐蚀机制为典型的晶内腐蚀,腐蚀过程中未形成应力腐蚀微裂纹等破坏性缺陷,具备在沿海湿热盐雾环境下使用的潜在价值。