WC添加对电弧熔覆钛基涂层微观组织及性能的影响

为了提高钛合金的使用寿命,设计了一种Ti-WC系药芯焊丝,并通过TIG电弧熔覆技术在TC4钛板上制备了4种不同WC含量的钛基涂层。通过XRD、SEM、EDS、显微硬度测试、摩擦磨损试验和电化学测试等方法,对涂层的微观组织、力学性能和耐蚀性进行了分析。结果表明,涂层主要由α-Ti、WC、W2C和Ti C组成,随着WC含量的增加,涂层中硬质相的含量也随之增加,涂层硬度及耐磨性得到了显著提高。在电化学耐蚀性测试中,各涂层均在电解液中发生了明显的钝化现象,耐蚀性随着WC含量的增加呈现先上升后下降的趋势,当WC添加量为12%时耐蚀性最佳。

钛基涂层不溶性阳极的开发与研究进展

钛基涂层不溶性阳极(DSA)已在电解和电镀工业中得到了广泛的应用。为此,介绍了近年来国内外在新型不溶性阳极的研究和开发方面的重要工作和进展,包括涂层钛阳极新的制备方法及活性涂层组成等。同时,简要介绍了关于钛基涂层不溶性阳极的作用机理及失效机理方面的研究进展。

钛基涂层氧化物析氧阳极材料的研究进展

介绍了钛基涂层氧化物析氧阳极(DSA)的制备方法,包括热分解、磁控溅射、溶胶–凝胶和电沉积等方法。分析了DSA阳极的析氧原理。指出了DSA电极存在的问题及未来的发展趋势。

铈掺杂量对钛基锡锰铈氧化物涂层电极表面形貌及电化学性能的影响

[目的]电沉积用钛基二氧化锰电极的电化学性能有待提高。[方法]采用热分解法在450℃下制备了以SnO_(2)为中间层,稀土铈掺杂量不同的钛基MnO_(2)电极(Ti/SnO_(2)/MnO_(2)+CeO_(2)),通过场发射扫描电子显微镜与循环伏安测量、电化学阻抗谱、析氧极化曲线测试、加速寿命试验等电化学方法对电极的活性层形貌及电化学行为进行分析。[结果]铈掺杂可以明显改变活性层形貌,使其形成由大量圆形晶粒组成,均匀且致密的表面结构。当铈掺杂量为4%时,电极具有最平整的活性表层,其伏安电荷容量约为未掺杂铈时的6倍,加速寿命约为未掺杂铈时的1.8倍。[结论]适量掺杂铈可以提高钛基二氧化锰涂层电极的电催化活性及延长其使用寿命。

感应熔覆原位自生TiC增强钛基复合涂层的纳米力学性能

为揭示感应熔覆原位TiC/Ti复合涂层微观结构与力学性能的对应关系,利用单一纳米压痕测试方法研究涂层内不同相结构的纳米力学性能变化规律,利用点阵压痕测试方法研究涂层微区结构的力学性能。单一压痕结果显示原位TiC增强相的纳米压痕硬度和弹性模量分别为21.3 GPa和275 GPa,富α-Ti与富β-Ti区域的基质相平均纳米硬度分别为4 GPa和6 GPa,平均弹性模量分别为130 GPa和155 GPa。点阵压痕与单一压痕测试结果之间具有较好的对应关系,对点阵纳米压痕测试结果进行三峰高斯拟合得到的最小峰值代表了涂层基质相的力学性能,中间峰值反映涂层的综合力学性能,最大峰值因受增强体尺寸与压痕位置的影响低于原位TiC增强体的真实力学性能。在考虑涂层微观结构与增强体尺寸的情况下,通过合理设置点阵压痕测试条件,选择适当的测试区域,可以在获得原位钛基复合涂层不同相结构真实力学性能的同时,揭示涂层的综合性能。

钛基金属氧化物涂层电极的研究进展

钛基金属氧化物涂层电极又称DSA,是一种新型不溶性阳极电极。综述了钛基金属氧化物涂层电极的研究进展,包括钛基钌系涂层电极、钛基铱系涂层电极、钛基二氧化锰电极和钛基二氧化铅电极。介绍了不同钛基涂层电极材料的制备方法、性能特点和应用情况,并对其今后的发展方向作了展望。

钛基氧化物涂层电极在污水处理方面的实验研究

用涂刷热分解氧化法研究制作了3种钛基金属氧化物涂层电极:SnO2-Sb2O3-CeO2/SnO2-Sb2O3/Ti、SnO2-Sb2O3-CoO2/SnO2-Sb2O3/Ti和SnO2-Sb2O3-CoO2/IrO2/Ti,用于处理生活污水,筛选出了处理效果最好的电极:SnO2-Sb2O3-CeO2/SnO2-Sb2O3/Ti电极。通过SnO2-Sb2O3-CeO2/SnO2-Sb2O3/Ti电极处理生活污水的静态实验,研究了电解时间、电流密度等因素对电解效果的影响,得出该电极较佳的运行参数是:极板间距1 cm、电流密度10 mA/cm2、电解时间2 h,此时,COD、NH3-N、总磷、总氮、SS和大肠菌群的去除率分别为94.0%、99.8%、51.8%、70.8%、100%和100%;并用该参数进行了动态实验,连续运行60 d,得到了稳定的出水水质数据。

钛基金属氧化物涂层电极的研究与应用

钛基涂层电极又称DSA,是一种新型的不溶性阳极材料。文章综述了几种钛涂层电极的研究与应用现状,包括钛基钌系涂层电极、钛基铱系涂层电极、钛基铅系涂层电极和钛基锰系涂层电极。介绍了不同钛基涂层电极的性能特点、发展过程及应用领域,并对其今后的发展方向做了展望。

Ti6Al4V合金表面激光熔覆钛基复合涂层的显微组织研究

在Ti6Al4V合金表面预置Ti和Cr3C2混合粉末,采用横流CO2激光进行熔覆试验,制备出了原位自生的TiC颗粒增强的钛基复合涂层。利用SEM、XRD等手段对激光熔覆层的组织、成分、物相进行了分析,测试了激光熔覆层的显微硬度。结果表明,熔覆层不同位置,组织形态不同,TiC在熔覆层表层以树枝晶形态存在,而在熔覆层底部为近球状颗粒。熔覆层与基材之间形成良好的冶金结合。熔覆层显微硬度在600~800HV0.5之间,约为基材硬度的2~3倍。

钛合金表面激光熔覆原位钛基复合材料涂层

通过激光熔覆不同比例TA15与Cr3C2的混和粉末,在TA15钛合金表面制备出原位钛基复合材料涂层,分析了涂层的组织、相组成、硬度及界面结合情况。研究表明,激光熔覆过程中,Cr3C2颗粒溶解并与Ti发生反应,在涂层中形成弥散分布的TiC;随原始粉末中Cr3C2添加量的增加,涂层中TiC含量及涂层硬度增加,TiC有等轴颗粒状及枝晶两种形貌;涂层组织致密,与基体呈完全冶金结合,涂层内TiC与钛合金基体界面结合良好,经弯曲及热震试验后,涂层未出现剥落现象,表明涂层与基体具有很好的相容性。

钛基钽涂层人工种植体植入不同部位的骨结合对比研究

目的:对比新研制的钛基钽涂层人工种植体植入犬下颌骨和股骨不同部位的植体骨结合能力差异。方法:选5只成年健康比格犬,拔除双侧下颌第一磨牙,愈合3个月建立缺牙模型。按临床种植体植入手术操作步骤,分别于下颌骨和股骨中上段植入钛钽种植体,每只犬双侧颌骨及股骨分别植入各2颗。术后3个月取材,行X线片、Micro-CT扫描及骨密度(BMD)分析、带植体硬组织磨片组织学及Goldner三色法染色检查,Image J图像分析新骨形成面积。结果:钛钽人工种植体植入犬体内3个月,X线示两组植体均与骨结合紧密,植体骨界面无低密度阴影。Micro-CT扫描显示:颌骨组种植体与骨结合紧密,界面无低密度透射影,局部微结构、密度变化无显著差异;股骨组种植体-骨界面近髓腔段呈低密度线状透射影,Micro-CT骨形态计量分析结果显示:颌骨组BMD为1169±86.39mg/cc,股骨组BMD,754.2±129.4mg/cc,颌骨种植体周围BMD显著高于股骨种植体周围BMD(P<0.05);亚甲蓝-酸性品红染色显示:颌骨组种植体周有红色带状深染新骨形成,植体侧呈指状突入黑色植体螺纹之间,颌骨侧呈波浪与蓝染的颌骨组织移行,植体骨界面密合无间隙。股骨组也有红色深染新骨形成,但新骨带较颌骨组较窄,且植体-骨界面部分不密合,见条状纤维结缔组织样结构。ImageJ图像分析显示:颌骨组新骨形成面积294.4±10.18μm^2,股骨组新骨形成面积108.4±3.208μm^2,新骨形成面积颌骨组显著多于股骨组(P<0.05)。结论:钛基钽涂层人工种植体植入下颌骨较植入股骨更能促进种植体骨结合,本研究为种植体骨结合动物实验模型选择提供了依据。

激光熔覆原位Ti-C-B-Al复合涂层的结构特征与力学性能

以钛粉、铝粉和碳化硼粉末为原料,采用同步同轴激光熔覆系统在Ti6Al4V钛合金表面制备含原位自生TiC、TiB以及TiAl金属间化合物增强钛基的Ti-C-B-Al复合涂层,研究了复合涂层的显微组织、物相构成、显微硬度和微纳米力学性能。结果表明,三种粉末在高能激光束的作用下充分反应并生成了TiC、TiB以及TiAl金属间化合物增强相。复合涂层表面光滑,涂层内部无气孔及裂纹,与基体间形成了良好的冶金结合,增强相在涂层内分布均匀,相比于基体,熔覆涂层具有较优的力学性能。涂层硬度在460HV_(0.3)~510HV_(0.3)之间,同时涂层的纳米力学性能与显微硬度具有较好的对应关系,其中当m(Ti)∶m(Al)∶m(B_(4)C)=84∶12∶4时,制得的涂层具有较优的力学性能。

涂液浓度对Ti基IrO_(2)-MnO_(x)阳极涂层形貌及析氧性能的影响

采用溶胶凝胶法在TA1钛基体上制备了IrO_(2)–MnO_(x)涂层阳极,探析了涂液浓度对阳极涂层结构和电催化析氧性能的影响。结果表明,阳极涂层中的Ir会以金红石型IrO_(2)的形式存在,Mn则以非晶态Mn_(3)O_(4)的形式存在。阳极涂层表面呈现“类山脊状”形貌,涂液浓度的升高会提高涂层的结晶度和表面裂痕数量,但不会对涂层的表面粗糙度产生显著影响。阳极涂层的析氧催化活性表面积主要是易与电解液接触的外活性表面积,涂液浓度的变化对其影响较小。阳极的电催化析氧活性和稳定性随着涂液浓度的升高会呈现出先提高后降低的趋势。涂液浓度为0.3 mol/L时所得阳极的使用性能最优。在0.5 mol/L的硫酸溶液中,50 mA/cm^(2)的电流密度下,其析氧过电位为280 mV,预计寿命长达3年。

钛基钌系氧化物涂层阳极电催化水处理活性与失活

电催化氧化是一种环境友好型水处理技术。钛基钌系氧化物涂层阳极在电催化水处理中的活性与失活对其使用效率和寿命至关重要。钛基钌系氧化物涂层阳极电催化活性主要来源于氧化物原子桥位产生的活性位及表面电子态,活性机理可归为价态转变、晶格氧输运及原位吸附活性位的产生。阳极失活主要是涂层溶蚀、TiO2钝化膜生成和涂层“毒化”等原因造成。通过增加中间层、掺杂、构建梯度型涂层及消除p-n结等途径可抑制阳极失活,提高使用寿命。

热处理对激光熔覆钛基复合涂层组织和微动磨损性能的影响

为研究不同温度热处理对激光熔覆钛基复合涂层组织和微动磨损性能的影响,采用激光熔覆技术在TA2钛合金表面制备40%Ti-25.2%TiC-34.8%WS_2(质量分数)复合涂层,将涂层分别置于300,500℃和700℃真空中保温1h,分析热处理前后涂层的显微组织和微动磨损耐磨性能。结果表明:未经过热处理涂层及经过不同温度热处理涂层的主要物相均为α-Ti,(Ti,W)C_(1-x),TiC,Ti_2SC和TiS。未热处理及经过300,500℃和700℃热处理1h涂层的显微硬度分别为1049.8,980.7,1143.3HV_(0.5)和1190.7HV_(0.5)。经过700℃热处理1h涂层表现出优异的微动磨损性能,磨损机理为黏着磨损和磨粒磨损。

钛基/TiN涂层接触应力有限元分析

目的研究在接触载荷作用下,钛基/TiN涂层的应力变化规律。方法利用ABAQUS软件建立可靠有限元模型,分析涂层厚度不同的钛基/TiN涂层系统在球压头作用下的接触应力。结果钛基/TiN涂层系统最大Mises应力出现在距表面约0.4a(a为接触半径)处的亚表层或者亚表层附近的界面处。在接触应力和弯曲应力作用下,涂层弯曲变形会影响涂层的径向应力和剪应力分布。结论在接触载荷作用下,涂层内存在接触应力和自身弯曲两种应力作用。分析结果有利于理解钛基Ti N涂层的失效机理。

感应熔覆原位合成TiB增强钛基复合涂层的微结构与力学性能

采用高频感应加热熔化(90%钛(原子分数,下同)+10%硼)预置涂层的方法在Ti6Al4V基体表面制备感应熔覆原位TiB增强Ti基复合涂层,利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计和纳米压痕仪等研究复合涂层的显微结构、物相构成及微纳米力学性能。结果表明:感应熔覆钛基复合涂层表面光滑平整,内部无裂纹和孔隙,与基体形成良好的冶金结合;熔覆过程中Ti与B充分反应生成TiB增强相,涂层基质相由α-Ti和少量β-Ti构成。原位TiB增强体在涂层内部分布均匀,体积分数约为9.4%,纳米压痕硬度和弹性模量高达35 GPa和545 GPa。复合涂层的显微硬度达到525HV0.2,较Ti6Al4V基体材料提高了约67%。

钛基氧化铅涂层电极中间层制备技术的研究现状

由于酸性溶液的强腐蚀性和阳极放氧的强氧化性,使得钛基氧化铅涂层电极的钛基体在使用过程中易发生钝化,氧化铅活性层易脱落,导致电极的电催化活性低、使用寿命短等问题。在钛基体和活性层之间加入中间层不仅能与二者形成固溶体,提高电极的导电性;而且中间层的晶粒均匀细小,能有效阻止酸性溶液经活性层表面空隙到达钛基体表面发生钝化,延长电极的使用寿命。综述了国内外钛基氧化铅涂层电极中间层的选配、在电极中的作用以及对电极电化学性能的影响,并指出未来中间层研究中需要注意的问题和发展趋势。

钛基氧化物涂层电极应用于化工废水深度处理中的实验研究

研究了钛基氧化物涂层电极应用在化工废水深度处理中的实验研究,经静态小试试验验证,论证哪种电极在化工废水深度处理中应用效果较好,并通过实验研究该电极在化工废水深度处理中应用时的最佳实验条件,分析钛基氧化物涂层电极在化工废水深度处理中工程应用的可行性,通过动态中试实验,验证其长期运行效果。实验结果表明:选用钌钛电极做阳极应用于化工废水深度处理可行性较高,电解时间为2 h。综合比较经济成本,在电流密度为25 m A/cm2时,处理成本较低,效果较好。动态中试实验效果分析,通过电解法进行化工废水深度处理,吨水处理成本约为9.8元,且运行较为稳定,不会产生二次污染,应用性较高。

激光熔覆碳化钛增强钛基复合涂层研究进展

钛合金具有密度低、比强度高、耐腐蚀性强等显著优点,在航空航天、海洋工程等领域具有广阔的应用前景。然而,钛合金硬度低、耐磨性差,严重制约其在摩擦工况下的使用寿命。激光熔覆技术具有生产效率高、热影响区窄、结合强度高、组织致密等优势,被广泛用于钛合金零部件表面改性和熔覆修复。高硬、高模量碳化钛的热物性参数与钛合金基材相近,常被选作激光熔覆钛基复合涂层的增强相,以提高其耐磨性。介绍了碳化钛的晶体结构、生长形态和性能特点。综述了碳化钛增强钛基激光熔覆材料体系以及工艺参数对熔覆层成形质量、宏观形貌和微观组织的影响。重点从碳化钛增强相的分布、数量、尺度以及相结构等方面,论述了碳化钛增强钛基激光熔覆层的组织特征,同时阐述了碳化钛强化机制,讨论了碳化钛增强钛基激光熔覆层组织特征与耐磨性能的内在关联性。最后提出了目前激光熔覆碳化钛增强钛基复合涂层研究中存在的问题与展望。