保护气氛中残留氧对微弧火花沉积的影响

目的探究微弧火花沉积过程中残留氧对沉积行为的影响。方法在不同残留氧浓度的富Ar保护气氛下进行了单脉冲、多脉冲和2 min持续沉积实验,并使用扫描电子显微镜(SEM)、光学显微镜(OM)和显微硬度计等对所获沉积层特征进行分析。结果保护气氛中残留氧为0.04%～0.06%时,沉积斑呈典型的放射状飞溅形貌,持续2 min沉积可获得局部最大厚度约140μm的平坦状沉积层。而残留氧为0.4%～0.6%和1.4%～1.6%时(其他参数不变),沉积斑表面平整,边缘无显著飞溅特征,2 min沉积试验后在基体上形成了大量新奇的微柱体/柱胚结构。质量转移规律研究表明,适当残留氧的存在能够提高质量转移效率。试验中当残留氧为0.4%～0.6%时,质量转移系数最高,可达约91%。显微硬度测试结果显示,涂层硬度约在290～330HV之间,略低于冷轧态基体的硬度(～356HV)。结论富Ar气氛中残留的微量高活性元素氧对熔池表面张力温度梯度系数有较大影响,适当残留氧的存在可使沉积斑形态从泼溅状向聚集状转变,最终导致了沉积表面微柱体/柱胚结构的出现。

微弧火花沉积制备不锈钢柱状微结构表面

目的探索新型表面微结构的制备方法。方法采用微弧火花沉积工艺在304不锈钢基体表面,制备出了奇特的"柱状"微结构表面,并使用扫描电镜、光学显微镜、硬度计等对该微柱体的表面形貌、截面特征和显微硬度等进行了初步分析。结果微柱体呈近似有规律的分立状分布,微柱体间距约为0.8~1.2 mm,直径约为300~500μm。微柱体为堆叠状生长,有典型的分层特征,微柱体之间存在生长中的竞争性行为。从微柱体截面来看,单个脉冲沉积薄层的典型厚度大约为15~20μm,微柱体中单个沉积子薄层一般呈中间厚、两侧薄的类透镜状形态。微柱体的平均硬度约为320HV左右,略低于结合界面附近的基体硬度(~340HV)。结论微弧火花沉积的单点、高频率的技术特性是形成此类表面的重要因素,放电沉积中的竞争性机制是导致微柱体成形的直接原因。

微弧火花单脉冲沉积斑形貌分析

为了探索微弧火花单脉冲沉积机制,采用铁基合金进行单脉冲沉积实验。使用扫描电镜(SEM)对沉积斑的表面形貌进行观察并分析其形成过程。结果表明微弧火花作用下的单脉冲沉积斑形貌可以分为3类:飞溅沉积斑、熔滴粘连沉积斑和凌乱破碎沉积斑。分析认为3类沉积斑的形成本质是一致的,都是通过气体介质电离击穿、放电通道的建立和熔滴过渡所产生的,而熔滴过渡过程中的受力及受力方式的不同导致其沉积斑的多样性;此外,高温下熔体的表面张力对沉积斑形貌也有影响。