双辉等离子表面合金化技术形成表面阻燃钛合金的展望

本文综述了钛及钛合金燃烧的原因、现有的阻燃合金及阻燃机理,对利用双层辉光等离子渗金属表面合金化技术在钛及钛合金表面渗入Cr、Cu、Nb合金元素,形成表面阻燃钛合金的前景进行了展望。

采用双辉等离子表面冶金技术在45钢表面制备Fe-Al-Cr-Nb合金层的摩擦性能（英文）

采用双辉等离子表面冶金技术在45钢基体表面制备Fe-Al-Cr-Nb合金层。利用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪对该合金层的显微组织和物相组成进行表征。结果表明,该合金层表面形貌完整且致密;厚度约为20μm;各合金元素含量沿截面方向呈梯度分布。显微硬度和纳米压痕实验表明,Fe-Al-Cr-Nb合金层的表面硬度为HV 580,约为基体45钢的2.8倍;与基体相比,该合金层具有较小的位移偏移量和较大的弹性模量。通过室温摩擦磨损实验表明,Fe-Al-Cr-Nb合金层的摩擦因数低且磨损量小,说明该合金层可显著提高基体的表面硬度和耐磨性。

双辉等离子涂层对机械曲轴耐磨耐蚀性能的影响

采用双辉等离子技术在机械曲轴表面制备了SiC/Ta复合涂层,研究了合成温度对复合涂层显微形貌、物相组成、耐磨和耐腐蚀性能的影响。结果表明,当合成温度从750上升至900℃时,复合涂层表面形貌由花纹状逐渐演变成细小颗粒团簇状,截面形貌中可见不同合成温度下复合涂层厚度和内部质量存在一定差异,不同合成温度的复合涂层中都出现了SiC、Ta、Ta_(2)C和TaC衍射峰。机械曲轴基体的摩擦系数都高于不同合成温度下的复合涂层,合成温度800℃时复合涂层的摩擦系数最小且最为稳定;随着合成温度升高,磨痕深度、磨痕宽度、磨损体积和比磨损率都呈现先减小后增大的特征,在合成温度为800℃时磨损体积和比磨损率最小;极化曲线和电化学阻抗谱测试结果保持一致,即复合涂层的耐蚀性能都优于基体,且合成温度为800℃时复合涂层的耐蚀性能最好;机械曲轴表面适宜的复合涂层合成温度为800℃,此时复合涂层具有最佳的耐蚀和耐磨性能。

对阴极双辉等离子体的实验研究

介绍了双辉离子渗金属技术的原理,对该技术所采用的不等电位对阴极双辉光放电的等离子体态性能进行了实验研究。研究表明:在一定条件下在阴极双辉放电中能够产生增强型放电,对增强型放电的特征以及增强型放电的原因进行了初步的探讨。

结合含银层微观组织及宏观性能优化不锈钢双辉渗银工艺参数

使用双辉离子渗金属技术,在304不锈钢基体上进行渗银处理,使得不锈钢获得表面抗菌性。研究了温度、阴极电压、炉压三因素对含银层成分及结构的影响。将摩擦磨损性能及耐腐蚀性能作为评价方法,优化出理想的渗银工艺。使用金相显微镜观察含银层膜层厚度,扫描电镜观察含银层表面形貌,能谱检测截面银含量,使用MS-T3000球-盘摩擦磨损试验机进行磨损性能表征,使用浸泡在浓度为0.9%的Na Cl溶液后观察试样形貌的方法进行耐腐蚀性能表征。结果发现,使用双层辉光离子渗银工艺制备的含银层表面合金原子排列致密,含银层由沉积层构成。膜层表面形貌、银含量及膜厚对摩擦磨损及耐腐蚀性能产生重要影响。最终确定了890℃×3 h的不锈钢渗银工艺最为优异。

奥氏体不锈钢表面双辉等离子渗锆的动力学

利用双辉等离子渗金属技术在0Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢表面制备了一层均匀、致密、呈良好冶金结合的渗锆合金层,并对1 060℃下的渗锆动力学进行了研究。结果表明：随着距锆合金层表面距离的增加,锆元素的含量呈梯度递减,扩散系数逐渐减小,而扩散激活能逐步增大;在1 060℃采用双辉等离子技术渗锆时,渗锆合金层表层的空位密度为2.945×（10^12~10^13）cm^-2,与相同温度下采用常规渗金属工艺相比,提高了1~2个数量级。

纯钨表面等离子Ta合金层耐腐蚀性能研究

利用双层辉光等离子表面合金化技术在纯钨表面制备Ta合金化改性层以改善材料的耐腐蚀性。研究不同温度工艺参数对Ta合金层组织结构及耐腐蚀性能的影响。结果表明:在不同温度工艺参数下均制备出连续致密的Ta合金化改性层,且随温度升高,合金层的厚度增加。合金层主要由纯Ta相组成。Ta合金层的自腐蚀电位高于基材的,而自腐蚀电流密度较低,即Ta合金层更难以发生电化学腐蚀反应且腐蚀速率更低。900℃合金层的耐蚀性能最佳,腐蚀速率降至8.45×10^(-3)g·m^(-2)·h^(-1),表现出优良的耐腐蚀性。

304不锈钢双辉等离子渗铜铪表面合金层组织及抗菌性能

利用双辉渗金属技术在304不锈钢表面进行铜铪共渗,使用光学显微镜、X射线衍射仪和扫描电镜研究铜铪共渗合金层的显微组织、相结构、形貌、成分和表面硬度,采用薄膜密贴法对合金层进行抗菌性能的检测。结果表明:铜铪共渗合金层由扩散层和沉积层构成,合金层表面组织致密、分布连续、无明显裂纹和孔隙。铜、铪含量由表至里逐渐减少,渗铜铪试样中的铬和碳都出现向渗层表面迁移的现象。抗菌检测中,铜铪合金层表面对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌都具有优良的抗菌性能,抗菌率均达到99%以上。当铜在源极棒中比例达到80%和90%时,所得到的渗铜铪试样抗菌率分别为99.83%和99.12%,当铜比例为70%时得到渗后试样的抗菌率仅为93%。渗后试样表面硬度约为605 HV0.1,大于渗铜试样和304不锈钢表面硬度。

863重大关键技术项目“双层辉光离子渗金属技术”在宁挂牌转让成功

国家863重庆关键技术项目“双层辉光离子渗金属技术”（双辉技术）所形成的科技经江苏省技术产权交易所的职务技术成果挂牌转让获得成功。成果出让方——南京航空航天大学与项目接受方——江苏省地龙管业有限公司将联合进行产学研合作，

双辉等离子体表面冶金金属化CVD金刚石自支撑膜研究

采用双辉等离子表面冶金技术,在金刚石自支撑膜表面制备了W金属层。借助扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X-射线衍射仪(XRD)等分别对金属化后的金刚石膜的微观形貌、元素分布及物相组成进行了表征与分析;并通过测试Ag-Cu钎焊的金刚石膜-硬质合金刀片样品的剪切强度,评价金属层与金刚石膜的结合强度。实验结果表明:所制备的W金属层连续、致密,由大量纳米尺度的颗粒状团聚物构成;在金属层与金刚石界面一定深度区域内,存在W和C元素的相互扩散,并且反应生成了WC、W2C等金属碳化物颗粒,表明金属层与金刚石膜之间已形成了牢固的化学键合。

Fe-Co-W-Mo型表面时效硬化合金的表面时效硬化特性(Ⅱ)

利用双层辉光离子渗金属技术在工业纯铁表面形成高钴的Fe Co W Mo型表面时效硬化合金。研究表明 ,这种表面合金具有时效硬化迅速、硬化能力强和抗回火软化能力强的特点。合金经 1 2 4 0℃固溶处理后于 540℃时效 5min ,硬度就从固溶态的 50 0HV0 .2 左右上升到 750HV0 .2 ;时效 40min ,硬度上升到 1 2 0 0HV0 .2 左右 ;于70 0℃回火 2h ,表层硬度仍保持 72 0HV0 .2 以上。

TC21合金表面Al-Cr涂层的制备及其高温抗氧化性

利用双辉等离子渗金属技术和多弧离子镀技术在TC21钛合金表面制备了Al-Cr复合涂层,并于750,850,950℃下进行了抗高温氧化性能研究。结果表明:Al-Cr涂层分为纯Al层、AlCr合金层、纯Cr层及扩散层,厚度约为48μm,涂层连续致密、无贯穿性裂纹,并且与基体结合紧密。氧化过程中,Al-Cr涂层表面能形成致密的Al2O3氧化层,阻止O元素向内扩散侵蚀基体,使涂层具有优异的抗高温氧化性能;Cr的存在既促进了Al的选择性氧化,同时又使得涂层的自修复能力得到增强。Al-Cr复合涂层显著提高了TC21合金的高温抗氧化性。

45钢双层辉光离子渗Cr-C工艺的研究

在45钢表面利用双层辉光离子渗铬和双层辉光离子渗碳技术,形成高碳化物含量的合金层,对该合金化渗层进行淬火、回火及耐磨性的对比试验。结果表明,在本试验的工艺条件下,渗铬层可达数百微米以上;渗Cr-C+淬火回火后,渗层碳化物细小、弥散、均匀,渗层耐磨性达到了淬火回火G Cr15钢的7.8倍。

Ti-6Al-4V表面等离子合金层中渗Mo的扩散系数

研究采用双层辉光离子渗金属技术在Ti-6Al-4V合金表面制备Mo基改性层的Mo扩散过程。通过观察渗层截面组织形貌,测定各种合金化元素的分布情况,着重分析不同温度下不同元素的加入对Mo扩散行为的影响。结果表明:在800～950℃下,Ti-6Al-4V合金离子渗Mo后所得改性层厚度、Mo平均扩散系数及相同浓度下Mo的扩散系数都随温度升高而升高;由于反溅射和Ti-6Al-4V基体相变等原因,1000℃时各参数反常;加入合金元素W和N使Mo的扩散系数有所降低,Mo的平均扩散系数在单纯渗Mo时为2.37688×10-4,W-Mo共渗时为1.47127×10-4,W-Mo-N共渗时为7.02681×10-5。

TC4合金等离子钼基合金化改性层摩擦磨损性能研究

利用双层辉光等离子渗金属技术在Ti6Al4V(TC4)上制备钼基改性层以提高材料的摩擦磨损性能。对改性层的组织结构元素分布和显微硬度进行了测试,并采用球-盘滑动磨损试验机对渗层进行摩擦磨损性能测试。结果表明:Ti6Al4V合金表面经过渗Mo、W-Mo及W-Mo-N共渗都可以形成致密、均匀的表面合金改性层;通过三种表面改性后,钛合金的表面硬度都有不同程度提高,其中W-Mo-N共渗表面硬度提高最大,达1504 HV。在较短滑动距离内,渗钼改性层摩擦系数最小,W-Mo-N共渗次之,W-Mo共渗最大。随着摩擦的深入,渗钼改性层摩擦系数很快升高,超过W-Mo改性层。渗钼改性层磨损表现为磨粒磨损和粘着磨损,W-Mo和W-Mo-N共渗都降低了材料的粘着现象,W-Mo-N共渗最为显著。

TC4钛合金表面等离子渗钼后的摩擦磨损性能

采用双辉等离子冶金技术在TC4钛合金表面进行渗钼处理,并分别在10,20m·min-1的滑动线速度下研究了渗钼前后合金的摩擦磨损性能以及渗钼改性层的物相组成和显微硬度,并探析了磨损机理。结果表明:TC4合金经表面等离子渗钼后,得到了厚度约为30μm、表面显微硬度为1 107.8HV的渗钼改性层,改性层中的钼元素呈梯度分布;渗钼改性层的高硬度和磨痕表面较为完整的氧化膜使TC4合金耐磨性能得到了明显改善;滑动线速度增加后,犁削效应更加剧烈,磨损更严重,所以渗钼改性层的磨损体积和比磨损率均有所增大。

TC4等离子渗Mo不同摩擦副条件下耐磨性能研究

研究了TC4合金等离子表面渗Mo处理前后分别在以GCr15、Si3N4、ZrO2为摩擦副条件下的摩擦磨损性能。通过XRD、EDS、SEM、SMM等研究了改性层的组织成分及其磨痕形貌,并探析了磨损机理。结果表明:TC4合金表面等离子渗Mo后,耐磨性能得到明显改善,主要归因于渗Mo后表面的高硬度。以GCr15为摩擦副时,TC4等离子渗Mo处理后耐磨性能最理想;以ZrO2为摩擦副时,耐磨性提高效果不佳。

等离子渗Mo对TC4合金耐磨及拉伸性能的影响

研究了TC4合金表面经等离子渗Mo处理后的耐磨性能和拉伸性能。通过SEM、EDS、SMM等研究渗Mo改性层的组织成分及断口形貌,并分析其磨损机理和拉伸性能。结果表明:TC4合金表面经等离子渗Mo处理后,其耐磨性能随表面硬度的提高而明显改善,且抗拉强度与原始基体相比仅略有下降,即达到了使合金的耐磨性能提高而基体力学性能不受损害的预期目的。

TC4合金表面等离子渗Mo层制备及其高温摩擦磨损性能

研究了TC4合金等离子表面渗Mo层的制备,并测试了基体和渗层在20、300和500℃条件下的摩擦磨损性能。通过XRD、EDS、SEM、SMM等研究了改性层的组织成分及其磨痕形貌,并探析了磨损机理。结果表明:TC4合金表面等离子渗Mo后,显著提高了合金表面硬度和高温摩擦磨损性能。

Ti6Al4V合金表面等离子渗Mo及其力学性能研究

研究了Ti6Al4V合金表面等离子渗Mo改性层的制备,并用SEM、XRD、EDS、SMM、纳米压痕仪、划痕试验机以及球-盘磨损试验机等研究了改性层的表面形貌、组织、相组成、显微硬度、强韧性、膜/基结合力及其耐磨性等力学性能。结果表明:改性层表面致密,具有高的表面硬度、弹性模量和结合强度,耐磨性较渗Mo处理前显著提高。