镁合金表面沉积Al-Al_(2)O_(3)/AT13复合涂层及其耐磨耐蚀性能研究

为了提高镁合金的耐磨耐蚀性并拓展其应用领域,首先采用冷喷涂法在镁合金基体表面沉积一层Al-20%(质量分数)Al_(2)O_(3)(缩写:Al-Al_(2)O_(3))涂层作为复合涂层过渡层,然后采用大气等离子喷涂法在其表面制备Al_(2)O_(3)-13%(质量分数)TiO_(2)(缩写:AT13)面层,从而获得Al-Al_(2)O_(3)/AT13复合涂层。采用扫描电镜分析了过渡层与面层的表面与截面形貌,借助显微硬度仪和万能试验机测定了复合涂层的显微硬度与结合强度,采用摩擦磨损仪测定了复合涂层的摩擦系数与磨损率,利用动电位扫描技术研究复合涂层在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的腐蚀行为。结果表明:Al-Al_(2)O_(3)过渡层与AT13面层的显微硬度分别为(42.3±13.7) HV_(0.1)、(838.8±87.6) HV_(0.1),Al-Al_(2)O_(3)/AT13复合涂层结合强度为31.2 MPa;在40 N载荷和10 min的磨损条件下,复合涂层的稳定摩擦系数与磨损率为0.74、5.94×10^(-5 )mm^(3)/(N·m),与镁合金基体[1.89×10^(-4) mm^(3)/(N·m)]相比,磨损率减少了68.6%;在经过30 min的3.5%NaCl溶液浸泡后,复合涂层的腐蚀电位为-927 mV,腐蚀电流密度为1.81×10^(-5) A/cm^(2),与镁合金基体相比,腐蚀电位增大了742 mV,腐蚀电流密度下降了1个数量级。

低压冷喷涂热处理复合处理制备Ni_(2)Al_(3)金属间化合物涂层及其滑动磨损特性研究

为制备出以Ni_(2)Al_(3)为主相的金属间化合物涂层,将Ni粉、Al粉和Al_(2)O_(3)粉按质量比20∶6∶5混合均匀,利用低压冷喷涂方法将混合粉体喷涂到45钢基体表面,制备Ni-Al预涂层,再将预涂层在520℃氩气环境下保温12 h,采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对涂层组织和物相进行了分析与表征,测试了涂层的结合力和滑动摩擦磨损特性。结果表明:预涂层经热处理转变为Ni_(2)Al_(3)金属间化合物涂层后,表现出良好的减摩、耐磨性能。涂层中Ni和Al固相转变为金属间化合物的驱动力是热处理提供的热能和粉体强烈塑性变形后的形变能的共同作用。

电梯安全钳楔块磨损原因

某型号电梯安全钳楔块发生磨损现象。采用宏观观察、化学成分分析、硬度测试、金相检验、扫描电镜及能谱分析等方法对楔块磨损的原因进行分析。结果表明:在安全钳制动过程中,楔块与导轨之间发生剧烈摩擦,并产生了大量的热,使楔块工作面中部的温度升高,从而产生过回火效应,楔块表层组织由回火马氏体转变为回火索氏体,楔块工作面中部的硬度和耐磨性下降,最终导致楔块发生严重的黏着磨损和磨粒磨损现象。

基于ZnAl-LDH/MWCNT@MXene的柔性压力/温度双功能传感器

锌铝层状双氢氧化物/多壁碳纳米管(ZnAl-LDH/MWCNT)包覆金属碳化物MXene作为复合导电材料制备上下电极,以微结构聚二甲基硅氧烷(PDMS)为介电层,构建了一种柔性双功能传感器。通过器件输出电容信号监测压力,利用单电极的温阻变化监测温度。该柔性电容式传感器的导电层材料为ZnAl-LDH/MWCNT@MXene,搭配微结构为80目的介电层,其性能达到最优。在0~50 kPa时传感器的灵敏度高达1.57%/kPa。温度传感的灵敏度为2.3%/℃,工作温度范围为20~40℃。该器件实现了压力/温度两种物理量的传感,同时可以运用于人体运动和健康状态的实时检测。解决了柔性传感器功能单一的问题,为柔性传感器实现多功能应用提供基础。

光固化3D打印制备PLA/β-TCP生物支架及性能

为制备表面具有沟槽纹路结构、粗糙度可调控、压缩强度高的骨组织工程支架,解决传统的活塞挤出式3D打印难以获得具有可控纹路的纤维表面特征的问题,以光固化生物基聚乳酸(PLA),β-磷酸三钙(β-TCP)为原料,γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷偶联剂为改性剂,采用球磨搅拌法制备β-TCP含量不同的PLA/β-TCP浆料,结合液晶显示器(LCD)式光固化3D打印技术制备多孔生物支架,采用旋转流变仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、选区电子衍射花样、傅里叶变换红外光谱仪、压缩试验等手段对制备的材料和支架进行了表征。并进行流变特性分析、孔隙率计算、断面形貌观察与X射线能谱成分分析。系统研究了不同β-TCP含量的PLA/β-TCP浆料的流变性能与LCD光固化3D打印制备工艺,及对生物支架的表面形态、微观结构和压缩强度的影响。结果表明,随着β-TCP含量的增加,生物支架的孔隙率降低,PLA/β-TCP浆料中颗粒数量增加,导致低剪切速率下粗糙度和黏度增加;此外,支架纤维表面表现出不同规则的沟槽、粗糙表面特征,压缩强度随着β-TCP含量的增加先增加后降低,当β-TCP质量分数为10%时,支架压缩强度最高。

电沉积制备梯度纳米结构铜镀层及其摩擦学行为

先通过测量铜电沉积的阴极极化曲线得到电镀铜的适宜电流密度,再在不同电流密度下电沉积不同时间,得到总厚度为40μm的梯度纳米结构(GNS)铜镀层。通过循环摩擦磨损试验研究了GNS铜镀层在室温干摩擦条件下的摩擦磨损行为。结果表明,GNS铜镀层呈现两个不同的摩擦磨损阶段。在第一稳态阶段,铜镀层亚表层结构稳定,为形成完整的Cu_(2)O薄膜提供了保障,磨损机制以氧化磨损为主,摩擦因数约为0.20,磨损率为2.53×10^(−6)mm^(3)/(N·m);在第二稳态阶段,铜镀层表面的亚表层结构变得粗大并产生裂纹,Cu_(2)O薄膜发生脱落和破损,磨损机制转变为疲劳磨损,摩擦因数和磨损率都增大。

电沉积参数对铜镀层晶粒取向及性能的影响

利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、电导率测试仪对不同电流密度和硫脲浓度下电沉积制备的铜镀层表面和截面微观形貌、晶粒取向、硬度和电导率进行了系统的表征。结果表明:通过调节电流密度和硫脲浓度可实现晶粒择优取向为(100)、(110)和(111)铜镀层的可控制备。(100)铜镀层的最佳制备电流密度为1 A·dm^(-2),硫脲浓度为6 mg·L^(-1);(110)铜镀层的最佳制备电流密度为5 A·dm^(-2),硫脲浓度为9 mg·L^(-1);(111)铜镀层的最佳制备电流密度为1 A·dm^(-2),硫脲浓度为12 mg·L^(-1)。平整的表面形貌和致密的结构有助于提高铜镀层的硬度和电导率。

TC4钛合金超疏水表面/超润滑表面的制备及防冷凝性防冰性能研究

目的为研究疏水表面与润滑表面的防冷凝及防冰机理,拓宽TC4钛合金在航空航天、医疗、化工石油、船舶制造等多个领域的应用。方法采用阳极氧化法,在TC4表面构建了不同粗糙微结构,利用扫描电镜和原子力显微镜分别对表面形貌和粗糙度进行表征,对表面进行氟化和注油后,应用接触角测量仪测试表面的接触角、滚动角和滑动角,并在恒温恒湿箱内对氟化超疏水TC4表面和注油超润滑TC4表面的冷凝行为和结冰行为进行观测。结果以HF溶液为电解液,10 V恒定电压下,在TC4表面制备得到了突触状微结构,20 V恒定电压下制备得到了排列有序的纳米管状结构。氟化改性后,纳米管状结构TC4表面接触角可达156.1°,滚动角为8°,表现为超疏水性。注油后的纳米管状超润滑TC4表面接触角为109.1°,滑动角为2°,表现为超润滑性。在冷凝测试中,超疏水表面出现了液滴自发滑移和自发跳跃行为。在结冰测试中,注油后的纳米管状超润滑TC4表面比其他测试样品表面具有最长的结冰延迟时间45 s和最低冰黏附强度8.8 kPa。结论超疏水TC4表面比其他测试样品表面具有更加优异的防冷凝性,进行注油润滑后,超润滑表面的防结冰性优于超疏水表面。

CuCrZr/Cu层状异质结构材料的制备及性能研究

铜及铜合金由于其优良的导电性,被广泛应用于电子、电气、工业制造等领域中,但是铜合金强度的提高往往伴随着电导率的下降。异质结构材料的强度通常大于利用混合规律计算出来的理论强度,通过调控这种额外的强化有望制备出具有优良强度和电导率的铜合金。以纯铜片和铜铬锆合金片为原料,通过扩散焊接、轧制和热处理制备了由铜铬锆层和粗晶铜层组成的层状异质结构材料,并且系统地研究了不同轧制量下CuCrZr/Cu层状异质结构材料的力学和导电性能。研究结果表明:CuCrZr/Cu层状异质结构材料的实际强度大于利用混合规律计算的强度,在轧制量为92%时抗拉强度为532 MPa、电导率为80%IACS、额外强化达到最大值45 MPa,额外强化随着轧制量的进一步增大反而减小。表明,通过调节界面影响区可以提高额外强化的大小,获得具有优良强度和电导率的铜合金。

H13钢碳、氮、氧、硫、硼五元共渗层的性能研究

研究了H13钢经氮、碳、氧、硫、硼五元共渗后的性能。结果表明 ,由于多元共渗后渗层存在多种化合物 ,从而使H13钢的热稳定性、热疲劳抗力、耐磨性等得到明显改善 。

WS_(2)/TiO_(2)增强钴基复合镀层的摩擦行为研究

采用电沉积法制备钴-二硫化钨/二氧化钛(Co-WS_(2)/TiO_(2))复合镀层。通过扫描电镜、激光共聚焦显微镜、X射线衍射仪、拉曼光谱和摩擦试验机等系统研究了WS_(2)、TiO_(2)单独和复合添加对镀层微观形貌、相结构、硬度和摩擦行为的影响及其机理。结果表明,WS_(2)/TiO_(2)的协同作用赋予Co-WS_(2)/TiO_(2)复合镀层最高的硬度(约为538 HV)及最好的减摩、耐磨性能,平均摩擦系数约为0.16,磨损率约为1.01×10^(-7)mm^(3)/(N·m)。

稀土对SiC纳米粉体机械合金化形成的影响

采用稀土作为添加剂 ,利用高能球磨方式将Si、c的混合粉体合成纳米尺寸的SiC ,利用扫描电镜观察经球磨后的粉体形貌 ,用X射线衍射仪对球磨后的粉体进行物相分析。结果表明 :添加一定量的稀土可促进SiC的合成并加快粉体的细化过程。

Ni-W(D)合金电刷镀层的滑动磨损特性研究

研究了 Ni- W( D)合金刷镀层在不同载荷下的滑动磨损特性 ,用扫描电子显微镜观察试样磨损表面形貌 ,用铁谱仪和流体光谱仪分别分析磨屑的尺寸和成分 .结果表明 :在载荷 1 0 0～ 2 0 0 N下 ,Ni- W( D)合金镀层磨损表面主要呈现轻微擦伤迹象 ,刷镀层表现出优良的抗磨能力 ;在 30 0 N载荷下 ,由于镀层剥落而造成磨粒磨损 。

Ni-Cr-B-Si合金粉末爆炸喷涂涂层的组织与性能

用电镜及 X射线衍射仪观察并分析爆炸喷涂工艺制备 Ni- Cr- B- Si涂层的组织结构 ,测定了涂层的结合力、空隙率和耐磨性 ,结果表明 ,爆炸喷涂可获得高致密性的涂层 ,与等离子喷涂相比 。

工艺参数对Ni包WC爆炸喷涂涂层组织与耐磨性能的影响

采用不同的爆炸喷涂工艺参数制备了 Ni包 WC涂层 ,用扫描电镜观察了不同工艺参数下的涂层组织与磨损面形貌 ,分析了工艺参数对涂层组织形貌及耐磨性的影响 ,结果表明 ,当比值 O2 /C2 H2 =2时 ,可获得致密的涂层 ,涂层的耐磨性能较高 ,其它条件下的涂层由于组织较疏松 。

Ni-P-SiC(纳米)复合镀层的滑动磨损特性

利用化学镀方法制备了Ni-P-SiC（纳米）复合镀层，研究了镀液中纳米SiC微粒含量对复合镀层硬度的影响，在MPX-2000型摩擦磨损试验机上进行了复合镀层与45钢配对的滑动磨损试验，用扫描电镜观察了磨损面的形貌。结果表明，镀层中纳米SiC微粒的存在使复合镀层的硬度显著提高，为1000～1100HV0．025，退火处理后硬度可达到1650 HV0．025。200-400N负荷下的摩擦系数基本保持稳定，而磨损质量损失随载荷的增加而小幅增加。与微米SiC复合镀层相比，纳米复合镀层的耐磨性也有明显改善，其磨损机理主要为轻微擦伤。

液相脉冲放电制备TiC金属陶瓷涂层

将高熔点金属Ti电极置入含碳的液相介质中,利用脉冲放电所产生的低温高能等离子体在45钢基体表面沉积了TiC硬质金属陶瓷涂层,涂层的厚度约25μm,硬度可达1800HV0.05。讨论了TiC金属陶瓷涂层在液相脉冲放电条件下的形成机制。结果表明,涂层的形成机理为等离子体作用下的微电喷镀及电化学反应。

Ni-Cr-B-Si 合金粉末等离子喷涂层的高温滑动磨损特性

研究了Ｎｉ－Ｃｒ－Ｂ－Ｓｉ合金粉末等离子喷涂层的高温滑动磨损特性，并与５ＣｒＮｉＭｏ钢进行对比．结果表明，由于磨损机制不同，在相同温度下涂层的磨损率比５ＣｒＮｉＭｏ钢低得多．涂层的磨损机制在５００～５５０℃之间主要为塑性变形。

碳纳米管/铅基合金复合轴承合金的制备及其摩擦学特性

提出一种"软基体+碳纳米管"新型滑动轴承合金模型,利用碳纳米管作为增强相,采用复合电沉积的方法制备出铅基/碳纳米管复合镀层,观察了复合镀层的形貌,测试了镀层的硬度与摩擦因数。结果表明:含有碳纳米管的复合镀层组织致密,晶粒细化程度明显;与传统巴氏合金相比,复合镀层在保持低硬度的同时,表现出更优良的减摩性能。

Co-W合金电刷镀层的组织与性能研究

在不同施镀电压下制备了Co-W合金电刷镀层,利用X射线衍射仪分析了镀层的组织结构,测试了镀层的结合力、抗氧化性、热稳定性等性能。结果表明,Co-W合金电刷镀层经高温回火后由于Co3W的析出,使镀层硬度提高,刷镀层的抗氧化性、热稳定性等性能均优于3Cr2W8V钢,适合做热作模具的表面强化镀层。