镁合金表面DCPD涂层的制备及其界面结合机制研究

目的研究CaHPO_(4)·2H_(2)O(DCPD)与Mg的界面结合机制,以提高DCPD在镁合金表面的界面结合强度。方法利用电镀法在AZ31镁合金表面制备DCPD涂层,采用SEM、XRD、XPS等对涂层形貌及结构进行表征。同时,运用分子动力学模拟(MD)对DCPD在Mg表面形成机制进行研究,通过统计界面层中不同组分的径向分布函数、密度分布、均力势、总能量等的变化,揭示DCPD/Mg的界面结合能、结合位点及结合方式。结果通过电镀法形成的DCPD涂层形貌为致密的荷花瓣状晶体,主要成分为CaHPO_(4)·2H_(2)O。模拟结果表明,CaHPO_(4)·2H_(2)O的4个晶面(010)、(-120)、(11-1)、(111)、(-120)与Mg的结合能最强(163.63 kJ/mol)。其中起“铆钉”作用的基团是HPO_(4)^(2-)和H_(2)O,结合位点主要为O与Mg,即HPO_(4)^(2-)和H_(2)O通过静电作用及范德华力与Mg形成Mg-HPO_(4)^(2-)和Mg-H_(2)O偶极对。研究发现,形成的偶极对中HPO_(4)^(2-)及H_(2)O的配位数分别为0.75和1.16,Mg-H_(2)O的解离能更大,结构更稳定。结论提出改善DCPD/Mg结合强度的方法,电镀前可将镁合金置于NH4H_(2)PO_(4)溶液中浸泡片刻,促进CaHPO_(4)·2H_(2)O(-120)晶面的形成。

表面涂层改性对芳纶纤维/天然橡胶界面结合性能的影响

对芳纶纤维(AF)进行表面涂层改性,并制备AF/天然橡胶(NR)复合材料(硫化胶),研究表面涂层改性对AF与橡胶基体之间界面结合性能的影响。结果表明:采用邻苯二酚-四乙烯五胺-乙二醇二缩水甘油醚和四甲基四乙烯基环四硅氧烷分别对AF进行涂覆,硫化胶的H抽出力均未增大,AF与橡胶基体之间的界面结合性能没有提升;采用聚异戊二烯液体橡胶和羧基化聚异戊二烯液体橡胶分别对AF进行涂覆,硫化胶的H抽出力分别增大18%和80%,可见在AF上涂覆羧基化聚异戊二烯液体橡胶的效果最好,AF与橡胶基体之间的界面结合性能显著提升,该方法对AF和橡胶基体的性能几乎没有影响。

涂层／基体材料界面结合强度测量方法的现状与展望

界面结合强度是涂层／基体材料体系中的一项重要力学性能指标．而表征与评价涂层／基体材料的界面结合强度又得依靠实验方法的测定．由于涂层／基体材料体系的多样性与复杂性,至今还没有形成适合于测量这类材料的界面结合强度的标准方法．目前,常用来测量涂层／基体材料的界面结合强度的方法有:拉伸法、剪切法、弯曲法、划痕法、压入法等．本文就目前表征与评价涂层／基体材料界面结合强度的测量方法做了综述,讨论了它们的适用范围,比较了它们的优势与不足．

热喷涂涂层与基体结合界面研究进展

热喷涂再制造过程中,由于材料原因,涂层与基体之间往往存在一个异质界面问题。异质界面的形成与存在对再制造涂层服役性能有非常重要的影响。本文综述了热喷涂涂层与基体结合界面的研究发展现状,主要是结合界面形成机理和结合界面对涂层性能影响的研究发展现状。分析了热喷涂涂层与基体结合界面研究目前还存在的问题,并针对这些问题提出采用新技术与新手段深入研究涂层与基体结合界面的生长形成过程,揭示结合界面形成机理,并利用新表征方法实现涂层与基体结合界面形貌结构定量化表征,构建结合界面与涂层各项性能之间量化关系等的发展建议,进而为实现涂层性能的设计控制及寿命预测奠定基础。

电沉积-水热合成法制备的生物陶瓷涂层与基体界面结合强度的研究

采用电沉积水热合成法和高温煅烧相结合的方法,制备了生物陶瓷涂层,研究了涂层与基体间过渡层的物相组成和界面结合强度。用X射线(XRD)、扫描电镜(SEM)和粘接拉伸法进行分析。结果表明:水热合成后,界面结合强度较低,为7.04MPa。在空气中煅烧,700篊以下时,界面出现极薄TiO2层,同时随着煅烧温度的升高,界面结合强度提高;800篊以上时,由于厚而疏松过渡层TiN的出现,界面结合强度反而下降。为获取对骨生长有利的HAP+b-Ca3(PO4)2双相结构,且界面结合强度高的涂层材料,将原始试样用NaOH碱液处理并进行电沉积水热合成,在氩气中900篊煅烧后,过渡层为薄且致密的TiO2层,界面结合强度高达22.39MPa。

涂层与基体界面结合强度测定模型的有限元模拟

采用有限元法对涂层与基体界面结合强度进行了力学模拟,并对试验模型提出了改进。通过对涂层与基体界面最大剪切应力和最大法向应力的分析,比较了模型中不同基体台阶深度、涂层尺寸对界面结合强度的影响。确定了最佳模型,使模拟过程中最大法向应力明显降低,能够更好地体现不同体系剪切应力的变化,并在最佳模型下研究了不同涂层和基体材料相互作用的界面结合强度。

基体表面粗糙度对磁控溅射TiN涂层界面结合力的影响

利用球与平面的赫兹接触应力分布的经验修正公式[1] ,对磁控溅处理前的基体表面粗糙度对沉积层和基体的界面结合力进行了研究 ,并和其他涂层界面结合力的测量方法进行了比较。结果表明 :基体表面粗糙度对界面结合力有很大影响 ,表面粗糙度的改善有利于 Ti N层 /基体的界面结合力的提高 ,同时改善了 Ti

扭转载荷作用下熔接涂层与基体结合界面处应力特性仿真研究

目的通过有限元仿真获得熔接涂层与基体结合界面处的应力分布特性,得到熔接涂层与基体的力学性能匹配性。方法应用ABAQUS有限元软件,将模型沿轴向和径向剖切,讨论不同扭矩载荷下镍基合金涂层和基体轴结合界面的应力分布规律,分析涂层厚度对结合界面处应力的影响。结果从模型剖切后采样结点的应力变化曲线看,基体和涂层的内部应力变化均匀,在基体和涂层结合处应力存在突变,涂层上的应力大于基体上的应力。涂层厚度从0.5 mm增大到1.0 mm时最大应力减小量约为18 MPa,从1.0 mm增大到2.5 mm时最大应力的减小量约为1 MPa,涂层厚度大于1.0 mm后最大应力减小量变化不明显。结合面两侧涂层和基体应力差值的最大值Δσ_(max)随着涂层厚度的增大有所减小,在涂层厚度小于1.0 mm时,变化较为明显。结合面底面处的应力突变随涂层厚度的增加而略有减小。结论在涂层和基体结合界面处存在应力突变,最大应力出现在涂层外表面的中心位置,增大涂层厚度可以减小应力突变,在涂层厚度较小时效果明显。

基体表面纳织构化对AlCrN涂层刀具界面结合强度影响的研究

为了探讨基体表面不同预处理工艺对涂层界面结合强度的影响,利用研磨抛光、喷砂和织构化等三种不同的预处理工艺对基体表面进行处理后涂覆Al Cr N涂层,制备出三种不同的Al Cr N涂层试样。对试样进行划痕试验,研究并比较各试样的界面结合强度。研究结果表明:与研磨抛光和喷砂两种预处理方式相比,织构化工艺能在基体表面有效加工出规则、连续的纹理,增加基体表面的粗糙度,有利于增加涂层与基体间的界面结合强度。

电沉积-水热合成法制备的生物陶瓷涂层与基体界面结合强度

采用电沉积水热合成法和高温煅烧相结合的方法,制备了生物陶瓷涂层,研究了涂层与基体间过渡层的物相组成和界面结合强度。用X射线(XRD)、扫描电镜(SEM)和粘接拉伸法进行分析。研究结果表明:水热合成后,界面结合强度较低,为7.04MPa。在空气中煅烧,700℃以下时,界面出现极薄TiO_2层,同时随着煅烧温度的升高,界面结合强度提高;800℃以上时,由于厚而疏松的TiN过渡层的出现,界面结合强度反而下降。为获取对骨生长有利的HAP+β-Ca_3(PO_4)_2双相结构,且界面结合强度高的涂层材料,将原始试样用NaOH碱液处理,电沉积水热合成后,在氢气中于900℃煅烧,过渡层为薄且致密的TiO_2层,可获得高的界面结合强度,为22.39MPa。

种植体涂层-基体界面结合强度的测量方法

种植体涂层-基体界面结合强度对评价种植体的性能及临床应用的可行性具有重要意义。而表征和评价涂层-基体界面结合强度需要依靠实验方法的测定。目前,测定涂层-基体界面结合强度的方法有很多,但还没有一种标准的测试方法适合于各类涂层-基体材料。本文围绕原理、适用范围及优缺点3方面对目前常用的涂层-基体测量方法作一综述。

表面涂层与基体间的界面结合强度及其测定

阐述了涂层与基体间的界面结合机理 ,分析了结合界面的类型、影响界面结合强度的因素以及改善涂层与基体间界面结合强度的途径。并介绍了涂层结合强度的测量方法。

高结合性能涂层与基体界面结合强度测定模型的有限元模拟

采用有限元法对高强结合性能涂层与基体界面结合强度进行了力学模拟,通过对涂层与基体界面最大法向应力和最大剪切应力的分析,比较了模型中有无金属加强板,不同的锥度、结合面宽度、涂层厚度对界面结合强度的影响,从而确定了最佳模型,使模拟过程中最大剪切应力明显降低,能够更好地体现不同体系法向应力的变化,并在最佳模型下研究了不同涂层和基体材料相互作用的界面结合强度。

涂层与基体界面结合强度数值模拟研究

涂层与基体的结合强度是影响涂料功能发挥的重要参数。目前测定涂层与基体结合强度的方法有很多种,对剪切法测定涂层与基体结合强度的试验设备进行力学分析,然后对力学模型进行简化,建立有限元模型。模拟分析了不同应力边界条件下涂层与基体界面剪切应力的分布情况,对实际喷涂工艺有一定的指导意义。

聚苯硫醚涂层/金属基体的界面研究

用Ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ）研究了聚苯硫醚（ＰＰＳ）在高温下的化学反应和ＰＰＳ与不锈钢、铸铁、Ａ３碳钢的结合机理。结果表明，ＰＰＳ在３００℃以上发生了氧化交联和氧化反应，反应中有Ｃ－Ｏ－Ｃ、Ｐｈ－ＳＯ－Ｐｈ和Ｐｈ－ＳＯ２－Ｐｈ基团生成，涂层界面的Ｐｈ－Ｓ－Ｐｈ中的Ｓ有２３％生成了Ｐｈ－ＳＯ－Ｐｈ和Ｐｈ－ＳＯ２－Ｐｈ。同时初步解释了ＰＰＳ涂层与金属界面的结合是由于ＰＰＳ中Ｓ原子的孤对电子和金属基体的Ｆｅ３＋发生配位，生成具有一定数量的多核大分子配合物所致。

划痕试验法表征薄膜涂层界面结合强度

薄膜-基体界面结合性能是直接关系到膜-基体系最终使用性能和可靠性的关键因素和首要指标 划痕试验法是唯一广泛应用于测量硬质薄膜-基体界面结合强度的实用的检验方法 文中给出划痕试验法表征薄膜涂层界面结合强度的原理、方法与过程,以及临界载荷Lc的确定方法,分析影响临界载荷Lc和压头与薄膜-基体组合体之间摩擦系数μ因素 最后。

不同材料涂层/基体界面应力的有限元评价

涂层 /基体结合强度是衡量喷涂质量的关键指标。利用有限元方法对涂层 /基体剪切结合强度的测定方法进行了力学分析 ,着重讨论了涂层 /基体交界面上的应力分布。然后 ,在此基础上 ,针对 3种不同涂层材料 (Al2 O3、Al、Cr3C2 / Ni- Cr) ,对涂层 -基体交界面进行了应力分析 ,比较了不同的涂层材料性能对涂层 /基体剪切结合强度的影响 ,给实际喷涂工艺有一定的指导意义。

用涂层压入仪测定薄膜与基体结合强度的探讨

用新颖的能连续加载、卸载并配有声发射监测的涂层压入仪 ,对薄膜与基体的结合强度进行了探讨。实验结果表明 ,膜或膜 /基破坏的声发射信号各有特点 ,可区分压入过程中 (含卸载 )开裂和剥落及其对应的载荷值。压入法的临界载荷 pc 为加载过程中使膜发生初始剥落的外载 ,用涂层压入仪可精确测定。 pc 值对基体硬度和表面粗糙度的变化敏感。故用涂层压入仪可以实现用压入法考察膜

压痕法测定薄膜(涂层)的界面结合强度

讨论了压痕法测定薄膜 (涂层 )界面结合强度的两个模型 ,包括Chiang模型和Evans模型 ,并就薄膜 (涂层 )界面结合强度的压痕法表征提出了一些新的见解。

镍基合金─碳化铬复合涂层固体界面的结合问题

借助光学显微镜、扫描电镜、电子探针和Ｘ射线衍射仪等研究了４５钢表面镍基合金—碳化铬真空复合涂层固体界面的结合问题。结果表明，涂层在熔烧过程中，固体界面处不仅存在着由涂层向母材有较高的碳原子扩散，而且还有Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒ原子的互扩散，从而形成致密牢固的冶金结合界面。