结构钢电沉积Co-W/CeO_(2)复合镀层及其性能研究

选择CeO_(2)颗粒作为复合相,利用电沉积技术在普通结构钢表面制备出Co-W/CeO_(2)复合镀层,并研究镀液中CeO_(2)颗粒浓度对复合镀层的微观形貌、化学成分、结合力、硬度、耐磨性能以及高温抗氧化性能的影响。结果表明:Co-W/CeO_(2)复合镀层与基体结合牢固,表面分布着类似胞状的晶粒团聚体,其化学成分为Co、W、Ce和O元素。随着镀液中CeO_(2)颗粒浓度从2 g/L升高到15 g/L,复合镀层的晶粒团聚体尺寸差异先减小后增大,吸附在晶粒团聚体表面及边界处的CeO_(2)颗粒量先增多后减少,导致复合镀层的硬度、耐磨性能和高温抗氧化性能都呈先增强后下降的趋势。当镀液中CeO_(2)颗粒浓度为8g/L时,Co-W/CeO_(2)复合镀层的晶粒团聚体大小较为均匀,具有良好的致密性,其表面粗糙度仅为0.39μm。该复合镀层的硬度较Co-W合金镀层增大约76 HV,表现出良好的耐磨性能和高温抗氧化性能,摩擦系数和氧化增重量仅为0.43和0.74mg/cm^(2)。

CeO_(2)/PTFE涂层微粗糙结构的构筑及其超疏水性能

采用熔盐法制备呈八面体状、粒径尺寸分布在300~500 nm的CeO_(2)颗粒,借助喷涂法制备CeO_(2)/PTFE涂层,目的是通过CeO_(2)颗粒的加入填充或者嵌入在PTFE的网络结构上,以此构筑CeO_(2)/PTFE涂层微粗糙结构提高其疏水性能.探讨不同的CeO_(2)颗粒含量在不同硬度铝基底上(Al 3003和Al 3004)对CeO_(2)/PTFE涂层疏水性能的影响,进而从“CeO_(2)颗粒的显微结构”和“微粗糙结构的构筑”两个方面阐明CeO_(2)/PTFE涂层的超疏水机理.结果表明:当CeO_(2)颗粒含量为0.5 wt%时,从SEM图中看出CeO_(2)/PTFE涂层的表面出现大量突起且呈现密集均匀排布即构筑出“单层连续网络结构”;CeO_(2)颗粒嵌入PTFE涂层的网络结构中CeO_(2)/PTFE涂层疏水性能最佳,从润湿性分析得到在Al 3003和Al 3004接触角分别为154.7°和153.3°.当CeO_(2)颗粒含量小于0.5 wt%时,构筑涂层表面呈现“孤岛状结构”;大于0.5 wt%时,构筑涂层表面呈现“多层不连续网络结构”.

CeO_(2)含量对激光熔覆Ni45A+TiC复合涂层组织和性能的影响

目的提高模切刀具刃口层硬度和耐磨性,使刃口层内部组织无缺陷。方法以Ni45A-TiC-CeO_(2)为熔覆材料,采用激光熔覆技术在AISI 1045钢表面制备不同含量稀土氧化物复合涂层。通过测试,分别研究不同含量CeO_(2)(质量分数0%~5%)对熔覆层物相组成、显微组织、显微硬度和耐磨性能的影响规律。结果添加CeO_(2)后,熔覆层的物相主要包括TiC、Ni_(3)Fe、Cr_(7)C_(3)、Cr_(23)C_(6)等,少量CeO_(2)的加入未改变熔覆层内主要相的生成,在CeO_(2)的质量分数为5%的条件下,在熔覆层中观测到Ce_(2)O_(3)相。当CeO_(2)的质量分数为2%时,Ni45A-TiC-CeO_(2)复合涂层表面无渣、无裂纹、润湿角较小、宏观形貌最好,从表面到与基体结合处涂层的显微组织无枝晶,组织得到明显细化,TiC形貌细化,且分布较均匀;平均显微硬度最高,为1388.6HV,是未添加CeO_(2)刃口层的1.151倍;平均摩擦因数和平均磨损体积最小,平均磨损体积为0.259×10^(-3)mm^(3),相较于未添加CeO_(2)的熔覆层,降低了47.358%,涂层的耐磨性能最好。结论添加适量CeO_(2)有助于改善涂层的宏观形貌,细化微观组织,提高涂层的显微硬度和耐磨性能。

Al-B_(2)O_(3)-CeO_(2)-粉煤灰复合增强涂层成分设计及冲蚀磨损分析

为了提高粉煤灰作为增强材料在金属基复合材料中的应用和性能,通过热力学分析和正交优化试验确定Al-B_(2)O_(3)-CeO_(2)-粉煤灰复合增强涂层各成分之间可能发生的反应及最佳配方比例,采用等离子喷涂在ZG310-570基体制备了粉煤灰复合增强涂层,分析了粉煤灰复合增强涂层的表面形貌、物相和冲蚀磨损性能。结果发现,热力学分析和正交优化试验表明Al、B_(2)O_(3)、CeO_(2)和粉煤灰之间能发生固相反应,粉煤灰复合增强涂层配方最佳比例质量分数为粉煤灰55%、B_(2)O_(3)20%、Al20%、CeO_(2)5%;粉煤灰复合增强涂层呈凹凸不平的片层状结构,致密性好,存在纵向裂纹、未充分融化颗粒和孔隙;X射线分析表明粉煤灰复合增强涂层有Al_(2) O_(3)、CeB_(6)、2MgO·SiO_(2)、3CaO·B_(2)O_(3)等新相生成,与热力学分析结果一致;在一定冲蚀时间和冲蚀角度下,不同冲蚀转速时ZG310-570基体表面粉煤灰复合增强涂层的相对耐冲蚀磨损性能比基体分别至少提高了20.41倍、22.43倍和23.17倍。

扫描速度对激光熔覆CeO_(2)/Ni60A涂层耐腐蚀性能的影响

本工作研究了扫描速度对激光熔覆CeO_(2)/Ni60A复合涂层成形质量与耐腐蚀性能的影响规律,利用同轴送粉技术在TC4表面制备了四种不同扫描速度(8 mm/s、12 mm/s、16 mm/s、20 mm/s)的强化涂层,对涂层进行了几何特征观察、显微组织分析及电化学耐腐蚀性能检测。研究结果表明,扫描速度会影响涂层内部的马兰戈尼对流效应,且涂层中的硬质相主要为TiB_(2)和TiC,且TiB_(2)晶粒尺寸的减小有利于TiC相的长大和析出。当扫描速度为20 mm/s时,涂层中的元素偏析严重,降低了元素分布均匀性,涂层表面钝化膜的致密度较低,易被外加电压击穿。当扫描速度为12 mm/s时,涂层表面钝化膜的致密度较高,所表现出的电化学耐腐蚀性能也较强,说明钝化膜自我修复效果显著。选取12 mm/s的扫描速度可获得成形质量高、耐腐蚀性能优异的CeO_(2)/Ni60A复合涂层。

基于RSM-BBD的Ni-Cu-P/CeO_(2)镀层的制备与性能

在化学镀Ni-Cu-P三元镀层的基础上,向镀液中加入CeO_(2)纳米颗粒,并采用响应面实验设计(RSM-BBD)进行镀液配方优化,利用最佳的配方制备了Ni-Cu-P/CeO_(2)复合镀层。采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、电化学工作站和显微硬度仪等研究了复合镀层的表面形貌、微观组织结构、耐蚀性以及硬度。结果表明:Ni-Cu-P镀层和Ni-Cu-P/CeO_(2)复合镀层的表面光滑平整,没有胞状颗粒,复合镀层中有CeO_(2)颗粒镶嵌在其中,且复合镀层的晶粒更细小更致密;Ni-Cu-P镀层的硬度和孔隙率分别为479.1 HV0.1和0.12,加入CeO_(2)颗粒后复合镀层的硬度增加,孔隙率更低,分别为678.7 HV0.1和0.04;极化曲线测试结果表明,Ni-Cu-P/CeO_(2)复合镀层的耐蚀性比Ni-Cu-P镀层的耐蚀性更好,其腐蚀电位和腐蚀电流密度分别为-0.559 V和7.943×10^(-8)A·cm^(-2)。

CeO_(2)添加量对45钢表面激光熔覆Ni-WC涂层的组织和性能影响

利用二氧化碳激光器在45钢基体表面上熔覆Ni-WC-CeO_(2)的复合涂层,使用扫描电镜、EDS、显微硬度计、洛氏硬度计,研究CeO_(2)添加量对Ni-WC-CeO_(2)复合涂层宏观形貌、显微组织、元素分布、表面硬度及纵截面显微硬度的影响,以找到最佳的CeO_(2)添加量。CeO_(2)的添加有助于改善涂层宏观形貌、基体和涂层的扩散及浸润性,细化微观组织及WC形貌,提高涂层表面硬度和纵截面显微硬度。CeO_(2)添加量存在一个最佳值:当CeO_(2)添加量为0.3%时,Ni-WC-CeO_(2)复合涂层表面无渣、无裂纹、较小润湿角,宏观形貌最好,从表面到与基体结合处涂层显微组织无枝晶,组织明显细化,Ni-Cr合金与WC间、涂层与基体间的元素发生明显互扩散,碳化钨形貌细化且分布较为均匀,涂层表面硬度最高,所有涂层纵截面显微硬度均呈现中间高两端低的“山形”分布;当CeO_(2)添加量为0.25%时,每组纵截面显微硬度几乎都高于其他CeO_(2)添加量涂层,最高硬度值提高11%。

化学复合镀Ni-Mo-P/CeO_(2)镀层结构与摩擦学性能研究

为研究CeO_(2)稀土添加对Ni-Mo-P化学镀层结构及性能的影响,采用化学复合镀技术,在GH4169镍基高温合金表面制备Ni-Mo-P镀层、Ni-Mo-P/CeO_(2)复合镀层,并对其进行400℃热处理。利用SEM、EDS、XRD对镀层组织结构、元素组成、相结构进行分析。采用显微硬度计、纳米压痕仪、球-盘式摩擦磨损试验机、三维表面轮廓仪对镀层力学性能和摩擦学性能进行分析。结果表明:Ni-Mo-P镀层分布有典型的球状结构,为纳米晶和非晶混合的混晶态结构,结晶化程度只有16%。加入CeO_(2)颗粒后Ni-Mo-P/CeO_(2)复合镀层内分布有孔洞,镀层粗糙度增加,镀层结晶化程度提高至51%。400℃热处理后镀层内析出纳米晶Ni_(3)P相,镀层结晶度增大,镀层内孔洞消失,组织致密度获得改善。添加CeO_(2)颗粒使镀层的硬度有所降低,热处理可明显提高镀层的硬度;热处理后Ni-Mo-P镀层硬度(HV)从镀态的6321 MPa上升至13504 MPa,Ni-Mo-P/CeO_(2)复合镀层硬度(HV)由镀态的5351 MPa提高至11182 MPa。400℃热处理可以明显提高镀层的耐磨性能;CeO_(2)颗粒的添加提高了镀层的韧性,抑制了磨损过程中裂纹的产生,使得复合镀层具有优良的耐磨性能。

Cr12MoV钢表面激光熔覆稀土改性铁基复合涂层的性能

采用激光熔覆技术在Cr12MoV钢表面制备CMC PMagic2L涂层,并通过添加稀土氧化物CeO_(2)构成改性铁基复合涂层,运用光学显微镜、扫描电镜、显微硬度计及摩擦磨损试验机等,研究了稀土氧化物CeO_(2)的加入对涂层组织性能的影响。结果表明,稀土氧化物CeO_(2)能够促进熔覆层晶粒细化,使热影响区宽度变大;CeO_(2)的含量越高,熔覆层硬度越大;含1%CeO_(2)的改性铁基复合涂层较未添加CeO_(2)的涂层,尽管热影响区厚度有所增加,但熔覆层平均硬度提高了22.1%,耐磨性也显著提高,磨损体积相对减小了43.66%,且熔覆层组织致密,有效地实现了模具表面强化的目的。

纳米二氧化铈对铝合金环氧镁铝复合涂层的防护作用研究

为了获得耐腐蚀性能较好的涂层,采用一定质量的铝粉代替镁粉,并添加纳米二氧化铈,制备了改性的铝合金表面环氧镁铝复合涂层。采用马丘测试、划叉浸泡实验、X射线衍射分析、扫描电子显微镜等方法,研究了镁粉、铝粉及二氧化铈对环氧镁铝复合涂层的防护作用,并得到二氧化铈与镁粉和铝粉的协同保护机理。结果表明:当镁粉质量分数为30%、铝粉质量分数为20%时,环氧镁铝复合涂层具有较好的耐腐蚀性能。纳米二氧化铈在涂层中的最佳填充量为5%时,可以增强复合涂层对铝合金基体的防护作用。镁粉、铝粉粒子在复合涂层中有大量的分布,粒径较大。少量的纳米二氧化铈粒子在复合涂层中呈球状分布、粒径较小,且涂层形貌均匀致密,屏蔽性能较好。改性后的复合涂层显著增强了铝合金在服役环境中的耐腐蚀性能。