WS2/Zr复合涂层的制备及性能研究

采用射频磁控溅射和直流磁控溅射两种不同的溅射工艺分别制备WS2涂层、金属靶材Zr,在YT15硬质合金基体上制备WS2/Zr复合涂层。借助扫描电子显微镜分析WS2/Zr复合涂层表面及断面的微观形貌,利用能谱仪(EDS)对复合涂层的成分及各沉积粒子的含量进行检测,通过X射线衍射仪(XRD)观测复合涂层的晶体结构生长的情况,并测试涂层的厚度、显微硬度及涂层与基体之间的结合力等,来探究WS2靶材溅射功率的变化对制备涂层性能的影响。结果表明:WS2靶材的溅射功率控制在90 W时,所制备的WS2/Zr复合涂层结构最为致密且晶体呈细化趋势,晶粒结构的生长体现为典型的WS2晶体择优生长取向,此时所制备涂层的厚度、显微硬度、涂层与基体结合力分别约为4.8μm、HV630、67 N。

WS_2/Zr软涂层微纳织构陶瓷刀具的制备及其切削性能

本文针对目前表面织构刀具及陶瓷刀具的研究现状，提出将微纳米织构与软涂层结合并应用于陶瓷刀具表面，制备出新型的软涂层微纳织构陶瓷刀具，并通过切削实验研究了软涂层与微纳织构对陶瓷刀具切削性能的影响，为进一步提高陶瓷刀具切削性能提供了一种新的设计思路。

C/C复合材料ZrB_2-SiC基陶瓷涂层的微观结构及氧化机理

为提高C/C复合材料在高温富氧环境中的抗氧化性能,采用两步刷涂+化学气相沉积法在C/C复合材料表面制备含Si_3N_4、MoSi_2、TaC等添加剂的ZrB_2-SiC基多层复合陶瓷涂层。利用XRD和SEM等分析测试手段研究涂层的物相组成和微观结构,并分析讨论涂层在900和1500℃的等温抗氧化机理。结果表明:利用两步刷涂+化学气相沉积法制备的ZrB_2-SiC基复合陶瓷涂层整体厚度约为200μm。Si3N4、MoSi_2可很好地促进ZrB_2-SiC基氧阻挡层的高温烧结,使涂层致密化,并提高涂层在900℃的抗氧化性能;与之相比,TaC则不能很好地发挥致密化作用,对涂层在900℃时抗氧化性能的提高有限。在900℃时,ZrB_2-SiC基陶瓷涂层的氧化过程主要受氧在涂层孔隙等缺陷中的扩散所控制,添加剂主要通过改变涂层的致密化程度来影响涂层的抗氧化性能。在1500℃氧化过程中,涂层抗氧化性能恶化,但致密的化学气相沉积SiC封填层的引入可显著改善涂层在1500℃时的抗氧化性能,涂层表面生成了完整的含有ZrO_2和ZrSiO_4等高熔点颗粒的SiO_2玻璃态氧化膜,为基体提供有效的氧化防护。

TA2表面电火花沉积Zr/WC复合涂层特性及界面行为研究

目的通过在TA2表面进行电火花沉积改变其表面性能。方法采用电火花沉积技术,在基体TA2表面制备Zr/WC复合涂层,然后分别用扫描电镜（SEM）、能谱分析仪（EDX）、X射线应力分析仪、显微硬度计和摩擦磨损试验机分析涂层的微观组织、化学成分分布、残余应力、显微硬度分布以及涂层的耐磨性。结果复合涂层连续、均匀,厚度约为50~80μm;涂层表面不平整,存在很多小坑和粘连,涂层内部有少量气孔和裂纹;复合涂层与基体的主要元素Ti、Zr、W之间发生相互扩散,并发生冶金反应;经过电火花沉积后TA2表面存在较大的残余应力,通过改变工艺参数可有效控制残余应力;复合涂层表面显微硬度值最高能达到960.5HV200g,约为基体的4倍;经过电火花沉积Zr/WC复合涂层的试样磨损量远远小于TA2试样,ε_w=4.1,沉积层的耐磨性比基体材料提高了3.1倍,经电火花沉积制备复合涂层后表面的耐磨性显著提高。结论在TA2表面电火花沉积Zr/WC复合涂层可以改善其表面性能。

MoS_2/Zr复合薄膜的制备及性能研究

采用新型中频磁控溅射技术及多弧离子镀相结合的复合镀膜工艺,在硬质合金YT14基体上制备了MoS2/Zr复合薄膜。采用扫描电子显微镜(SEM)考察MoS2/Zr复合薄膜表面及截面的形貌,利用能谱分析(EDX)薄膜的成分组成。测试涂层的厚度、显微硬度及涂层与基体之间的结合力等性能参数。结果表明:制备的MoS2/Zr复合薄膜结构致密,结合力约为60N,厚度约为2.6μm,硬度约为HV800。

WS_2含量对超音速等离子喷涂KF301/WS_2润滑耐磨涂层摩擦学行为的影响

常规固体润滑涂层高温下不具备稳定的摩擦系数和较低的磨损率。为此,采用超音速等离子喷涂技术制备了KF301/WS2复合润滑耐磨涂层,探讨了复合润滑涂层中WS2润滑膜所呈现的自润滑效果及其作用机理。结果表明:涂层的磨损率随着WS2含量的变化而呈现较大的波动,WS2含量为30%时达到最小值,为1.22×10-4 mg/h;涂层经过最初的跑合后的最终摩擦系数随着WS2含量的增加而降低,不同WS2含量(20%,30%4,0%)的涂层中,WS2含量为30%时具有最低的摩擦系数,为0.09;KF301/WS2基耐磨自润滑涂层的自润滑机理:涂层中的自润滑相在摩擦过程中先剥落填充使涂层摩擦面趋于平整,然后储存在涂层凹陷区域的自润滑相转移到涂层的表面形成低剪切强度的薄膜。本复合润滑涂层200℃下摩擦1.5 h后具有稳定的摩擦系数和较低的磨损率。

TA2合金激光熔α-Ti/TiC+(Ti,W)C_(1-x)/Ti_2SC+TiS自润滑耐磨复合涂层

目的提高TA2钛合金的耐磨减摩性能,并研究添加WS_2对激光熔覆Ti/TiC耐磨复合涂层的影响。方法以Ti+TiC和Ti+TiC+WS_2两种复合粉末为预置原料,采用激光熔覆技术在TA2合金表面制备出两类复合涂层,并采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、硬度计和摩擦磨损试验机,系统地分析了添加WS_2前后涂层的物相、组织、显微硬度及摩擦学性能。结果 Ti+TiC复合粉末的激光熔覆涂层的主要物相包含α-Ti和TiC,涂层的显微硬度为1162HV0.5。WS_2添加后,涂层中生成了新增强相(Ti,W)C_(1-x)及自润滑相Ti2SC和少量的TiS,涂层的显微硬度为1052.3HV0.5,约为TA2基体(180HV0.5)的5倍;此外,涂层的磨损率由未添加WS_2时的5.38×10^(-5) mm^3/(N·m)上升到15.98×10-5 mm^3/(N·m),耐磨性能有所下降但仍远低于基体(磨损率为66.63×10^(-5)mm^3/(N·m)),同时摩擦系数显著下降,由之前的0.49下降到0.34;同时,Si_3N_4对磨球磨损表面光滑,没有明显塑性变形,其磨损机理为轻微的塑性变形和粘着磨损。结论添加WS_2的复合涂层相对于基体依然具有良好的耐磨性能,同时由于新生的自润滑相Ti_2SC、TiS的润滑效果,涂层表现出良好的自润滑耐磨性能。

MoS_2/Zr复合薄膜的制备工艺研究

采用中频磁控溅射及多弧离子镀相结合的复合镀膜工艺,在硬质合金YT14基体上制备了MoS2/Zr复合薄膜.采用扫描电子显微镜(SEM)考察了复合薄膜表面及截面的形貌,利用能谱分析(EDX)薄膜的成分组成.研究了沉积温度、基体负偏压及Zr电流等沉积工艺参数对复合薄膜的结合力、显微硬度、厚度等性能的影响.结果表明:沉积工艺参数对MoS2/Zr复合薄膜的性能影响很大,合理选择沉积工艺参数能够明显提高和改善复合薄膜的性能,并分析了沉积参数对性能的影响机理.在本实验条件下,最佳沉积工艺参数为:沉积温度200℃,基体偏压180 V,Zr电流30 A,制备的MoS2/Zr复合薄膜结构致密,其结合力约为60 N,厚度约为2.4μm,显微硬度约为HV900.

含无机类富勒烯(IF)过渡族金属硫化物纳米复合涂层的环境摩擦磨损特性

采用固—气相反应、反应沉淀和溶剂热诱导法实现了IF-MoS2、IF-WS2纳米粉体的宏观量制备。分别用化学共沉积方法在硬铝基体上制备Ni-P-(IF-WS2)复合镀层,磁控溅射和激光溅射技术在硬铝合金和钛合金基体上制备(Ni,Mo)/IF-(Mo,W)S2梯度纳米复合涂层和IF-(Mo,W)S2/(Ni,Mo)-IF-(Mo,W)S2多层纳米复合涂层。用划痕仪、球—盘式摩擦仪评估纳米涂层的结合力及其在真空(10-2Pa)和大气中的摩擦磨损性能。Ni-P-(IF-MoS2)化学复合镀层的硬度、摩擦因数和磨损率明显低于Ni-P化学镀层。梯度和多层复合结构有利于涂层与合金基体结合力的提高。(Ni,Mo)/IF-(Mo,W)S2纳米梯度复合涂层和(Ni,Mo)-IF-(Mo,W)S2/IF-(Mo,W)S2纳米多层复合涂层在不同环境下都有低的摩擦因数和磨损率。含无机类富勒烯(IF-)WS2或MoS2的纳米复合涂层具有优良的环境稳定性。

锆酸镧金属复合热障涂层显微结构及力学性能研究

采用微弧等离子法在1Cr18Ni9钢基体上制备了La2Zr2O7、NiCoCrAlY复合热障涂层。采用扫描电镜、X射线衍射仪、拉伸试验仪等仪器研究了涂层的显微结构及力学性能。结果表明:涂层表面较为平整,其中镶嵌有未完全熔化的La2Zr2O7颗粒;涂层为典型的层状结构;涂层较为致密且分布有均匀的空隙、微裂纹及未完全熔化的颗粒等缺陷;La2Zr2O7、NiCoCrAlY在喷涂过程中未发生化学反应,保留了各自的相结构;涂层中的La2Zr2O7为烧绿石结构;涂层结合强度为31.9MPa。

WS_2含量对钛合金激光熔覆自润滑耐磨复合涂层的影响

以NiCr/Cr3C2-10%WS2、NiCr/Cr3C2-20%WS2、NiCr/Cr3C2-30%WS2合金粉末为原料,采用激光熔覆技术在Ti-6Al-4V合金表面制备了γ-NiCrAlTi/TiC+TiWC2/CrS+Ti2CS复合涂层。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)分析了涂层的物相和显微组织。结果表明:激光熔覆的复合涂层与基体呈冶金结合,γ-NiCrAlTi/TiC+TiWC2/CrS+Ti2CS复合涂层主要由硬质TiC和TiWC2为耐磨增强相、γ-NiCrAlTi为增韧相、Ti2CS和CrS金属硫化物为自润滑相的自润滑耐磨复合涂层。随着固体润滑剂WS2添加含量的增加,γ-NiCrAlTi/TiC+TiWC2/Ti2CS+CrS涂层中的金属硫化物体积分数明显增加,复合涂层的磨损率逐渐降低,复合涂层自润滑耐磨性能明显增强。