表面机械研磨法制备Ni+WC复合涂层的耐磨性研究

为强化TA1钛合金的组织结构并提高其耐磨损性能,采用行星式机械球磨装置,在Ni与WC 2种粉末配比分别为1∶1、2∶1、3∶1、4∶1及5∶1的5种混合型增强介质下对TA1合金进行表面机械复合强化处理,在0.05 MPa氮气气氛下,设定转速为350 r/min,时间为8 h,对TA1钛合金进行表面机械变形+固相涂层复合强化处理,这种一步法表面复合强化技术具有工艺简单、能耗少、涂层选材灵活等优势。结果显示:TA1钛合金表面形成由Ni+WC涂层+形变细晶区组成的复合强化层,涂层区厚度在40μm以上,其中Ni∶WC为3∶1时所得复合涂层内部缺陷最少,且连续均匀。在5 N、10 N载荷下Ni∶WC为3∶1摩擦系数相较于其他比例低,摩擦区间更加稳定且持续时间更长。2种载荷下磨损量均较TA1原样少,其中Ni∶WC为3∶1的强化样磨痕深度、磨损量均优异于其他4种配比,因此减摩效果最为优异。此种Ni、WC混合增强介质下表层机械复合强化工艺可大幅提升TA1钛合金表层耐磨损性。混合增强颗粒涂层具有较强的减摩效果,其磨损机制主要是磨粒磨损与氧化磨损。

机械研磨法合成共价有机骨架材料及表征

选用4,4′,4′-(1,3,5-三嗪-2,4,6-三基)三苯胺和2,5-二乙烯基-1,4-苯二甲醛通过机械研磨法制备得到了一种新型的醛氨共价有机骨架(COF-LY)。通过粉末X射线衍射(PXRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG)以及氮气吸附-脱附曲线等表征证实了其结构、热稳定性以及多孔性。在77K时氮气吸附测试结果表示,该材料的比表面积为220m^(2)/g。

机械研磨对离子吸附型稀土矿石中稀土赋存形态的影响

离子吸附型稀土矿是一类稀土元素呈水合或水合羟基吸附在黏土矿物表面的风化矿床。首次发现了这类矿石中在干法研磨条件下会导致稀土相态发生变化,通过模拟实验,证实机械研磨对矿石中离子相稀土含量变化的影响及其相态转变路径。结果表明,研磨后矿石中减少的离子相稀土主要转换为碳酸盐结合态,少数转换为铁锰结合态、腐殖酸结合态。其中,离子交换稀土减少53.48%,而碳酸盐结合态稀土增加36.05%。XRD和FTIR表明,机械研磨过程会导致黏土矿物发生结构性损伤,晶体结构受到变形,引起黏土矿物晶格破坏,出现了无序化特征。机械研磨伴随发生的机械力化学过程,可能是导致机械研磨后离子相稀土减少、稀土赋存状态变化、形态间发生转移等变化的关键原因,对于制定离子吸附型稀土矿勘查规范、矿石加工工艺、标准物质的研制流程、分析测试及黏土矿物的机械研磨机理研究等领域都具有重要的启示意义。机械研磨离子吸附型稀土矿矿石导致离子相稀土减少是这类矿床研究中一个重要的新发现。

机械研磨对不锈钢及其涂层空蚀行为的影响研究

文章通过对不锈钢材料进行磨损实验,揭示了机械研磨对不锈钢的影响,并进一步探究了机械研磨对不锈钢涂层空蚀行为及涂层效能的影响。研究发现,机械研磨能够显著降低不锈钢材料的磨损量,并且表面涂层能够有效减少润滑剂的消耗,减轻钢材表面的涡蚀现象。该研究为进一步提高不锈钢材料的磨损抗性能以及涂层的应用提供了参考。

液氮环境下表面机械研磨处理对纯铜的影响

使用表面机械研磨处理(surface mechanical attrition treatment,SMAT)在液氮环境中分别对退火态铜板进行30、60 s及120 s的加工处理.通过对样品进行准静态拉伸测试发现SMAT样品的屈服强度相较于退火态纯铜均提升了2-5倍,其中SMAT 60 s样品的屈服强度相比于退火态纯铜提高了211.3%,而其均匀延伸率仍可保持在24.6%.结合硬度测试和金相观察,发现处理过后的样品从表面到芯部形成了明显的梯度结构.综合结果表明在60 s SMAT处理后的样品具有最佳的强度-延展性匹配关系.

晶圆化学机械研磨(CMP)用CVD金刚石修整碟制造要点

在半导体晶片的制造过程中,化学机械研磨(以下简称CMP)是一道必不可少的工序,随着特征线宽10 nm以下的时代到来,CMP制程要求具备更高的稳定性和良率,这就促使CMP工序除了要求制造设备本身的高品质,其三大耗材研磨液(slurry)、研磨垫(pad)和金刚石修整碟(diamonddisk)也必须不断提升品质稳定性,以适应不断提高的品质需求。基于此,文章以佳品公司研发的CVD金刚石修整碟为例,主要探讨了金刚石修整碟发展现状和该公司研制产品的优势,并分析了金刚石修整碟的制造要点,以期制造出能满足10nm级别晶圆的稳定生产的修整碟。

表面机械研磨诱导AISI 304不锈钢表层纳米化 Ⅰ.组织与性能

采用表面机械研磨处理(SMAT)在AISI 304不锈钢上制备出纳米结构表层,研究纳米化行为及其对硬度的影响。结果表明:经过SMAT后,样品表面形成了厚度约为30μm的纳米晶层,显微组织由平均晶粒尺寸约为10nm的单一马氏体相演变为尺寸稍大的双相组织;在距表面30—300μm的范围内,显微组织由以亚微米级的奥氏体多系孪晶为主逐渐演变为单系孪晶,表面纳米化是晶粒碎化与纳米尺度新相形成共同作用的结果,与心部相比,表面硬度显著提高。

表面机械研磨诱导AISI 304不锈钢表层纳米化 Ⅱ.晶粒细化机理

采用表面机械研磨处理(SMAT)在AISI 304不锈钢上制备出纳米结构表层,用透射电镜(TEM)研究组织演变过程,晶粒细化机理可归纳如下:位错在{111}面上滑移并相互交割形成网格结构;单系孪晶形成并逐渐过渡到多系孪晶;多系孪晶相互交割使晶粒尺寸不断减小,并在孪晶交叉处形成了马氏体相;孪晶系增多与孪晶重复交割强度加大使得细化晶粒的尺寸进一步减小;最终在大应变量、高应变速率和多方向重复载荷的作用下,形成等轴状、取向呈随机分布的马氏体相纳米晶组织。

AZ91D镁合金表面机械研磨处理后显微结构研究

采用表面机械研磨(SMAT)技术在AZ91D镁合金上制备出纳米晶结构表层,利用X射线衍射(XRD)仪、透射电子显微镜(TEM)及高分辨透射电子显微镜(HRTEM)研究由表层沿厚度方向的组织结构变化特征。结果表明:经过表面机械研磨处理,样品表层形成了厚度约为40μm的变形层,平均晶粒尺寸由约40nm逐渐增加到约200nm。

单晶金刚石晶体的机械研磨

为研究单晶金刚石晶体机械研磨过程中表层材料的去除机理,首先从理论上分析了单晶金刚石晶体在机械研磨过程中表层材料发生塑性变形的临界条件,并利用原子力显微镜对研磨后的(110)晶面和(100)晶面进行观测,发现两个晶面沿易磨方向<100>和难磨方向<110>研磨时的研磨表面都存在塑性变形后的纳米沟槽,表明表层材料实现了塑性方式去除.但在相同的晶面和扫描范围内,沿易磨方向研磨的表面塑性沟槽数目少,表面波纹明显;而难磨方向的研磨表面塑性沟槽数目多,所获得的表面粗糙度低.对(110)晶面和(100)晶面各个研磨方向的最大塑性沟槽深度比较的结果表明,两个晶面的最大塑性沟槽深度具有显著的各向异性.

粉煤灰酸法提取氧化铝过程的机械研磨活化研究

利用机械研磨对粉煤灰进行了活化,并对其进行了酸法溶出氧化铝的试验。详细研究了研磨活化前后粉煤灰的微观形貌和结构变化,酸浸结果表明,机械研磨可以很好激发粉煤灰中玻璃相氧化铝的化学活性,可以将氧化铝的溶出率提高到74.5%。

机械研磨处理Zr-4合金表面纳米化研究

选用表面机械研磨技术(SMAT)处理密排六方结构Zr-4合金的表面,实现Zr-4表面纳米化,并利用X射线衍射(XRD)对比分析不同时间SMAT处理Zr-4合金表面平均晶粒尺寸。SMAT处理15min时Zr-4合金表面平均晶粒尺寸最小,约为20nm。利用光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)对其纳米化表层结构进行表征,并研究了其表面纳米化机制。

表面机械研磨对304不锈钢渗氮组织性能的影响

对304不锈钢表面进行表面机械研磨处理(SMAT),再进行不同温度下的低温等离子渗氮。利用光学显微镜、XRD、SEM和EDS,分析渗氮层的物相、显微组织和元素;采用显微硬度计检测渗氮后硬度的变化;采用电化学工作站测试渗氮后试样的腐蚀性能。结果表明,经过1800 s的表面机械研磨处理,材料的渗氮组织性能达到最好,样品表面生成一层晶粒细化层,可以明显促进304不锈钢的低温渗氮。1800 s的表面机械研磨处理后,在350℃下进行渗氮,可以获得一层厚度约3μm的渗氮层,其硬度高达925 HV0.05。和未处理的试样对比,自腐蚀电位升高了0.2 V,自腐蚀电流降低了4.22×10-4A·cm-2。

纯铝表面机械研磨纳米化后的显微组织和硬度

对纯铝进行表面机械研磨处理形成纳米层,用XRD、TEM对表面纳米层进行了表征,并对沿深度方向的硬度变化进行分析。结果表明:晶粒细化后的主要微观特征是在原始晶粒内形成位错缠结、位错胞和高密度位错墙;随着应变的增加,这些位错组态逐渐演变成位错胞、亚晶、位错墙-显微带结构和层状胞块结构;随着应变和应变速率的进一步增加,晶粒细化遵循逐渐细分原则,逐渐在表面形成随机取向的纳米晶;与试样心部硬度相比,其表面硬度明显提高。

纯铜表面机械研磨辅助制备镍合金层

以纯铜为研究对象,通过添加镍粉进行表面机械研磨(SMAT)处理。用光学显微镜(OM)、X射线衍射分析仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对SMAT处理后样品的组织及成分变化进行分析。采用X射线能量色散谱分析方法(EDS)分析Ni元素在合金层中的分布与含量。结果表明,纯铜表面出现了明显的分层现象,同时铜镍发生互扩散有铜镍合金形成。处理120 min后形成厚度为35μm铜镍合金层,而240 min厚度则达到55μm,并且合金层与基体变形层结合紧密。由于弹丸的冲击产生应力应变和大量储存能,使得原子的跳动频率增加同时降低了扩散激活能,实现铜镍在较低温度下快速互扩散。

机械研磨对镁合金化学镀Ni-P镀层结构及性能的影响

通过在镀液中加入介质小球,进行搅拌,对镁合金化学镀Ni-P过程施加机械研磨作用。结果表明,机械研磨改变了镀层的生长方式,获得的镀层表面光滑、平整,镀层颗粒明显细化,没有孔隙;在机械研磨作用下,镀层发生了由非晶向晶态的转变,形成固溶P的晶态Ni镀层,镀层硬度显著提高。机械研磨化学镀Ni-P镀层在400℃热处理1h,镀层中析出Ni3P相,镀层硬度进一步提高,而且镀层中没有传统化学镀Ni-P镀层热处理后产生的裂纹。镁合金机械研磨化学镀Ni-P镀层的耐磨和耐蚀性能获得显著提高。

机械研磨处理AZ91D镁合金表面晶粒细化研究

目的研究AZ91D镁合金表面经机械研磨处理的晶粒细化行为与机制。方法通过表面机械研磨处理方法对密排六方结构的AZ91D镁合金进行表面强变形处理,并对表面变形层的微观结构进行表征。结果经过60 min的机械研磨处理后,样品表层形成了厚约80μm的变形层,变形层组织呈梯度分布。随着距表面距离的增加,晶粒逐渐变大,表层晶粒尺寸达到20 nm。结论通过机械研磨处理,AZ91D镁合金表面晶粒可以得到明显细化,达到纳米级,晶粒细化机制是孪生和位错滑移的综合作用。

表面机械研磨处理5182铝合金的组织和力学性能研究

5182铝合金经过表面机械研磨处理(SMAT),可以克服铝合金表面性能的不足,提高铝合金材料整体性能,延长使用寿命。采用X-射线衍射仪(XRD)及显微硬度、单轴拉伸等测试方法,研究了使用表面机械研磨处理后5182铝合金的显微组织和力学性能特征。经过SMAT处理后的5182铝合金,其表面晶粒细化至纳米级,且沿试样表面到芯部方向形成纳米梯度结构;其板材的整体硬度都有一定的提高,且沿板材试样表面到芯部方向形成了梯度下降的状态;随着表面机械研磨处理时间的增加,5182铝合金的抗拉强度和屈服强度强度也随之提升,但在一定程度上牺牲了合金的塑性。

粉煤灰机械研磨过程中硅氧四面体结构的变化趋向

采用三甲基硅烷化分析技术 (TMS) ,研究了粉煤灰机械研磨过程中硅氧四面体结构的变化趋势 .研究发现 ,机械力的作用可使硅氧四面体的硅氧键产生断裂 ,向生成单个硅氧体方向移动并产生热量 ,这部分热量也会导致热团聚效应 ,这是从硅氧四面体结构层次理解机械力的粉碎作用 .从结构分析角度初步提出 :当机械热被分散或吸收时 ,有利于聚合态的硅氧体向单个硅氧体分解 ,当机械力的作用强于颗粒热团聚效应时 。

机械研磨时间对粗粉煤灰基充填胶凝材料性能的影响

为提高粗粉煤灰的综合利用效率,运用电镜扫描和粒度分析方法对粗粉煤灰活性进行研究,探究粗粉煤灰在机械研磨过程中活性随时间的变化关系,观察不同机械研磨时间下粉煤灰活性的激发效果,并分析了机械研磨粗粉煤灰活化机理。试验结果表明:研磨20 min时粗粉煤灰胶结剂的强度增长幅度最高,达50%,继续研磨强度增长速率明显下降,因此,机械研磨激发粗粉煤灰活性应控制在20 min内,继续研磨对提高活性作用不大。机械研磨活化粗粉煤灰机理主要包括物理效应、晶态转变以及化学变化。虽然机械研磨提高了粉煤灰的活性,但不能从根本上激发粗粉煤灰的活性,因此提高粗粉煤灰胶凝性需多方面综合考虑,选取最经济的颗粒细度和研磨时间。