双层辉光等离子渗金属技术制备TiN渗层及其耐NaOH溶液腐蚀性能

采用双层辉光等离子渗金属技术在Q235钢表面上制备了TiN渗层;对渗层的组织、硬度、成分和相结构及其耐NaOH溶液腐蚀性能进行了研究。结果表明:该渗层是由TiN颗粒均匀分布的扩散层及表面TiN沉积层组成的梯度结构;渗层表面形貌为胞状组织,颗粒致密均匀,表面为金黄色,渗层厚度可达16μm,与基体实现了冶金结合;渗层表面钛和氮原子比为1∶1,表面显微硬度达到了3 120 HV;渗层中TiN(111)衍射峰强度最大,具有明显的择优取向;渗层在4%的NaOH溶液中的耐腐蚀性能比Q235钢的提高了26.8倍,与1Cr18Ni9Ti不锈钢的相当。

基于双层辉光离子渗金属的离子轰击金属靶材的计算机模拟

轰击离子的产生、输运以及离子对靶材的溅射过程是实现双层辉光等离子渗金属的重要一环。基于辉光放电的理论以及COMSOL Multiphysics软件对典型的双层辉光等离子渗金属装置进行了建模,分析了轰击离子的能量范围,结合经典散射理论和蒙特卡罗方法,使用SRIM软件详细地模拟了Ar+对金属靶材的溅射过程。结果表明:溅射原子的位置集中在金属靶材入射位置的附近,形成环状的溅射坑。溅射原子的能量集中在20 eV内,随着入射离子能量的增加,会出现一些高能量、大角度的溅射原子。溅射产额随着靶材原子d壳层电子填满程度的增加而增大,溅射产额主要来自低能反冲原子。溅射产额越大意味着低能反冲原子越多,能量传递越分散,溅射原子能量越低。

双层辉光等离子体渗金属中的热电偶测温

分析比较了几种应用在双层辉光等离子体渗金属中的测温手段存在的问题 ,采用阴极屏蔽技术 ,研制出一套适合双层辉光等离子体渗金属工件热电偶测温的实验装置 ,并介绍了其结构和工作原理。实验结果表明 ,该装置工作稳定 ,安全可靠 。

双层辉光离子渗金属技术特点分析

详细介绍了双层辉光离子渗金属技术的基本原理、放电模式及渗金属过程。并就该技术的优势和特点进行了理论分析。结果表明,该技术在表面合金化技术领域中,是适合于高熔点金属表面合金化和采用高熔点金属对铁基或某些熔点较高的有色金属表面进行合金化的实用工艺。

双层辉光离子渗金属技术特点

分析了双层辉光技术的特点,指出该技术在材料表面合金化方面,是一项适合于高熔点金属表面合金化和采用高熔点金属对铁基或某些熔点较高的有色金属材料进行表面合金化的工艺技术。

Ti_2AlNbO相合金双层辉光等离子渗Mo摩擦性能

利用双层辉光等离子表面冶金技术对Ti2AlNbO相合金进行渗Mo工艺研究。采用扫描电子显微镜、辉光放电光谱分析仪、X射线衍射仪和显微硬度计测试了渗Mo层的微观组织、化学成分、相组成和显微硬度。采用可控气氛微型摩擦磨损实验仪进行耐磨性研究。在最佳工艺参数下,渗Mo层可达100μm,表面Mo含量超过90%,且从表面到心部呈梯度分布。渗Mo层主要由纯Mo及Al5Mo相组成,硬度HV达8000MPa,渗Mo试样的平均摩擦因数为0.085,较Ti2AlNb基材降低6倍,磨损率仅为基材的7.5%。结果表明:Ti2AlNbO相合金表面的耐磨性能得到极大地提高。

Ti_2AlNb双层辉光等离子渗Cr的摩擦磨损性能研究

采用双层辉光等离子表面冶金技术对Ti2AlNbO相合金进行渗Cr处理,采用扫描电子显微镜、辉光放电光谱分析仪及X射线衍射仪分析了渗Cr层的微观组织、化学成分及相组成,由表及里测试了渗层显微硬度分布,通过无润滑条件下的球-盘式摩擦磨损试验研究了渗Cr处理对其摩擦磨损性能的影响.结果表明:渗Cr层厚度约30μm,表面Cr含量达38%且由表及里呈梯度分布;渗Cr层主要由Al8Cr5、AlNb2及Cr2Nb、Cr2Ti等相组成,硬度达950HV,渗Cr试样的平均摩擦系数为0.10;磨损率仅为Ti2AlNb基材的1/20.

双层辉光离子渗金属电极结构的研究

通过对双层辉光离子渗金属技术的基本电极结构研究认为:电极结构可分为平板型、空心阴极型、不等电位空心阴极型和复合型等四种形式;通过实验证实,管状零件内表面离子渗金属的电极结构是正确的。

双层辉光等离子制备TiN渗镀层的耐蚀性能

利用双层辉光等离子表面合金化技术,在Q235钢表面直接合成TiN渗镀层,该渗镀层由TiN颗粒均匀分布的扩散层及表面TiN沉积层组成。将TiN渗镀层与Q235钢基体和1Cr18Ni9Ti不锈钢在4%的NaOH溶液、l mol/L H2SO4溶液和3.5%NaCl溶液中分别进行电化学腐蚀对比试验。结果表明:在4%的NaOH溶液中,TiN渗镀层的耐蚀性能比Q235钢提高了26.8倍,与1Cr18Ni9Ti不锈钢相当;在l mol/L H2 S04溶液中,TiN渗镀层耐腐蚀性能比Q235钢提高了10.5倍,比1Crl8Ni9Ti不锈钢提高了1.65倍;在3.5%的NaCl溶液中,TiN渗镀层耐腐蚀性能比Q235钢提高了10.3倍,但比1Crl8Ni9Ti不锈钢稍差。TiN渗镀层耐酸碱性溶液腐蚀性能要比耐盐溶液腐蚀性能强。

双层辉光离子渗金属技术的效果及应用

综述了双层辉光等离子单元渗技术、多元渗技术、复合渗技术的研究成果及主要应用实例。结果表明,双层辉光等离子渗金属技术能成倍提高零件表面的耐磨性或耐蚀性、抗氧化性,从而延长零件乃至整机的使用寿命,对节能、节材、保护环境以及降低机具运行成本发挥着重要作用。

双层辉光离子渗金属主要工艺参数的研究

分析了双层辉光离子渗金属生产过程中的主要工艺参数及其影响．结果表明，源极表面放电功率是影响渗层质量的主要因素．井进行了实验验证．

热电偶测温法在双层辉光离子渗金属中的应用

分析比较了几种应用在双层辉光离子渗金属中的测温手段存在的问题 ,采用阴极屏蔽技术 ,研制出一套适合双层辉光离子渗金属工件热电偶测温的实验装置。并介绍了其结构和工作原理 ,实验结果表明 ,该装置工作稳定 ,安全可靠 。

在双层辉光离子渗金属中空位浓度梯度对扩散的影响

在双层辉光离子渗金属中 ,由于高能量的离子轰击 ,在金属表面以下一定深度产生高的空位浓度、位错密度和空位浓度梯度 .根据空位机制 ,从扩散流量导出钼的扩散系数的表达式 .同时分析了高空位浓度、高空位浓度梯度对金属原子扩散的影响 ,指出这些是 DGPSA的扩散系数远高于普通渗金属方法的主要原因 .

双层辉光离子渗金属多元共渗的研究

介绍了双层辉光离子渗金属多元共渗的研究结果。讨论了渗层组织和成分,渗层厚度与工艺参数的关系。试验表明共渗层厚度取决于共渗温度、保温时间和试样材料,其变动范围为0～500 μm,钢的共渗层中的合金元素含量可在0～90%的范围内变动。此外,还列举了双层辉光离子渗金属多元共渗在碳钢钢板及碳钢零件上的应用。

基于神经网络的双层辉光离子渗金属工艺预测模型的研究

将人工神经网络理论和算法应用于双层辉光离子渗金属工艺的研究,在对网络进行训练的基础上,建立了双层辉光离子渗金属工艺与渗层表面成分和元素总质量分数、渗层厚度和吸收率之间的数学模型,试验结果与计算结果十分吻合。

双层辉光离子渗金属设备

简要介绍了双层辉光等离子表面合金化设备的类型、组成、功能、结构、原理等。

γ-TiAl合金表面双层辉光等离子铬钨共渗层的高温氧化行为

采用双层辉光等离子表面技术在γ-TiAl合金表面制备铬钨共渗层,用SEM、EDS和XRD分析等方法结合高温氧化试验,研究了该共渗层在高温下的氧化(共100h)行为。结果表明:γ-TiAl合金经双层辉光等离子铬钨共渗后,共渗层表面形貌完好,组织均匀,与基体连接紧密,结合处无孔洞及裂纹等缺陷存在;铬钨共渗层在高温下可形成保护性氧化膜,有效降低了氧化速率,与γ-TiAl合金基体相比,氧化增重降低,抗氧化能力明显提高;随氧化温度升高,铬钨共渗层的氧化增重明显增大,但氧化机制不变;在氧化过程中,除了铬、钨发生内扩散外,基体中的钛、铝元素均发生了显著的外扩散。

Ti6Al4V表面双层辉光等离子渗铬及渗层的抗高温氧化性能

钛合金常规表面改性技术多存在与基体结合强度差的不足,采用双层辉光等离子渗铬则可解决这一问题。为此,利用双层辉光等离子表面冶金技术对Ti6Al4V合金表面渗铬,通过正交试验优选了最优渗铬工艺主参数,对渗层的抗高温氧化性能进行了研究。从渗层厚度和与基体结合强度方面得到了最优工艺参数:源极电压950V,工件电压400 V,气压35 Pa,极间距12 mm。在此工艺参数下可获得组织均匀、致密、无裂纹及由过渡层、沉积层和扩散层组成的渗铬层,其与Ti6Al4V合金基体间呈冶金结合;且随渗层厚度增加,其抗高温氧化性能更好,原因是渗铬层在高温氧化后生成了组织致密的Cr2O3,有效地阻止了基体进一步氧化,从而显著提高了Ti6Al4V合金表面的抗高温氧化性能。

双层辉光离子渗金属技术沉积氮化钛薄膜的微观结构研究

采用双层辉光离子渗金属技术,在硬质合金基体表面上制备了氮化钛(TiN)薄膜,通过微观结构和显微硬度分析,研究了基体温度对TiN薄膜性能的影响.实验结果表明:所有TiN样品均具有面心立方结构,并且薄膜生长的择优取向、晶粒尺寸、晶面间距、晶格常数和微观硬度等都与基体温度密切相关.当基体温度为650～780℃时,TiN薄膜具有最小的晶粒尺寸(26.9 nm)和最大的显微硬度(2204 HV).

Ti6Al4V钛合金表面双层辉光等离子钨-钼共渗层的制备及其高温摩擦磨损性能

采用双层辉光等离子表面技术在Ti6Al4V钛合金表面进行钨-钼共渗,并对渗层的结构和高温摩擦磨损性能进行了研究。结果表明:在Ti6Al4V合金表面形成了与基体结合良好的钨-钼共渗层;渗层由沉积层、过渡层和扩散层构成,渗层组织为钨、钼及其在钛合金中的固溶体TixW1-x、MoTi;与基体相比,在450℃条件下共渗层的摩擦因数稍有降低,而耐磨性却显著提高,且磨损后渗层表面磨痕显著减小,粘着和擦伤现象均得到明显减轻,其磨损机制主要是粘着磨损和少量的微切削。