Micro arc oxidation and electrophoretic deposition effect on damping and sound transmission characteristics of AZ31B magnesium Alloy

Micro arc oxidation(MAO) and electrophoretic deposition(EPD) process are employed to fabricate a dense coating on magnesium alloy to protect it from corrosion in engineering application. The EPD film changes the damping characteristic of magnesium alloy, and both the MAO and EPD process change the bending stiffness of samples being treated. Damping loss factor(DLF) test and sound transmission experiments were carried out for AZ31 B magnesium alloy with coating fabricated by MAO and EPD processes. The results indicate that DLF is improved in frequency range from 0-850 Hz. Bending stiffness of the samples is improved with MAO and EPD treatment. As a result, the sound transmission loss(LST) is improved in the stiffness control stage of the sound transmission verse frequency curve. To the samples by electrophoresis process, the LST is improved in frequency range from 2500-3200 Hz, because the damping loss factor is improved with EPD process. The results are useful for the surface treatment to enhance the damping loss factor, LST and widespread application of magnesium alloy while improving the corrosion resistance.

Cathodic micro-arc electro-deposition of ZrO_2 coatings in an aqueous solution containing colloidal particles

By a novel technique-cathodic micro-arc electro-deposition (CMED), ZrO_2coatings were deposited on an FeCrAl alloy. Experimental results show that the necessary conditionsfor obtaining ZrO_2 coatings are to apply a pulse peak voltage over a critical value and addmoderate amounts of ZrO_2 colloidal particles and Zr(NO_3)_4 in the aqueous solution. Theas-deposited coatings are porous because hydrogen, water, and other vapors are generated andreleased from the coatings to the solution during the spark reaction. The coatings containmonoclinic and tetragonal crystalline ZrO_2 with certain degree of amorphous structure. Theprocessing parameters and mechanism of CMED were discussed.

Tribological Behavior of Magnesium Alloy AZ91 Coated with TiN/CrN by Arc-glow Plasma Depositing

With advantages of high specific strength, low elastic module, good damping property et al., the magnesium alloys exhibit great potential applications in aerospace. But poor wear behavior results in limited use of magnesium alloy to static components. In this study, a 2 μm thick coating with 12 sub-layers of CrN and TiN is deposited alternately on the surface of magnesium alloy AZ91 by a novel method of arc-glow plasma depositing to improve its wear resistance. The composition and microstructure of the coating layer are analyzed by means of SEM, XRD and GDS. The friction coefficient is measured by ball on disc rubbing test, and the wear rates are also calculated. The results indicate that the friction coefficient is increased, but the wear rate is dropped sharply as compared with bare metal. The surface hardness is about HK0.01 1400.

微弧氧化钛电泳沉积制备氧化镁涂层及其抗菌性与生物相容性

口腔种植修复术失败的主要原因是术后细菌在种植体表面黏附形成生物膜并导致周围炎症,主要致病菌为牙龈卟啉单胞菌(P.gingivalis,P.g),植入物相关感染严重影响手术效果及增加患者痛苦与费用,因此须赋予植体表面抗菌能力以降低感染发生率。微弧氧化(Micro-arc oxidation,MAO)技术是通过高电压形成牢固结合且具备良好骨整合性能的氧化涂层,同时已有研究发现镁及其化合物(氧化镁)具有良好抗菌性和生物相容性。将MAO与电泳沉积(Electrophoretic deposition,EPD)技术结合,在多微孔的二氧化钛表面沉积纳米氧化镁(nano-MgO)涂层,并评价其体外抗菌性能及生物相容性。通过SEM、XRD、EDS观察样品表面形貌结构、测定元素组成。通过稀释涂板计数法、细菌活死染色及SEM观察评价nano-MgO涂层对P.g的体外抗菌性能。通过将人牙龈成纤维细胞(HGF)与nano-MgO涂层共培养后CCK-8法、细胞活死染色及骨架染色观察评价nano-MgO涂层体外生物相容性。研究结果发现,nano-MgO颗粒在二氧化钛多微孔表面均匀-团聚沉积且覆盖率随沉积时间增加。各组样品对P.g的体外抗菌性能在24 h为6%~54%,在72 h为39%~79%。显微观察(活死及SEM)样品表面活菌比例随沉积时间而减少。各组样品与HGF共培养1 d后细胞相对存活率为79%–67%,5 d后为93–85%。荧光显微观察发现MAO钛样品表面几乎无死细胞,其余4组表面死细胞比例随沉积时间增加,各组样品表面细胞形态完整且各组间无明显差异。MAO钛表面EPD nano-MgO涂层具备良好体外抗菌性能及生物相容性,研究成果可为降低口腔种植修复术的感染发生率、减少患者痛苦及手术费用提供一种新方法。

微弧火花沉积Zr基非晶涂层的组织及性能

Ti6Al4V合金具有良好的耐蚀性能和生物相容性,已被广泛用作骨替代材料,但是Ti6Al4V的耐磨性较差。Zr基非晶合金涂层具有高强度、高耐磨、高耐腐蚀和良好的生物相容性等优点,在生物医用材料领域具有巨大的发展前景。本工作采用微弧火花沉积技术在Ti6Al4V表面制备了Zr基非晶涂层来增加其表面耐磨性,研究了非晶涂层的显微组织和显微硬度,同时针对不同摩擦时间对涂层摩擦性能和磨损行为的影响进行深入探讨。结果表明:涂层主要由非晶相、Cu 8Zr 3和ZrO_(2)相组成。涂层厚度为(150±10)μm且与基体具有良好的结合性。非晶涂层硬度值可达1252HV 0.1,约为基体的三倍。在不同摩擦时间下,涂层的磨损系数都小于基体,失重结果表明涂层具有更优异的耐磨性,摩擦时间为30 min时涂层的耐磨性为基体的4.8倍。不同摩擦时间下基体的磨损机制为磨粒磨损,涂层的磨损机制为疲劳磨损。本工作为进一步提高Ti6Al4V的耐磨性和Zr基非晶合金涂层的应用提供理论基础。

STUDY ON COMPOSITION, MICROSTRUCTURE AND HARDNESS OF DLC FILMS BY VCAD

DLC super-hard films have been deposited on the substrates of single crystalline Si, pure Ti and stainless steel 18-8 by a method of vacuum cathode arc deposition (VCAD). The composition, microstructure and micro-hardness of the films have been studied in this paper. The results indicate that hardness of the DLC films is different on the different substrates. Hardness of the films increases with decreasing in surface roughness of the films. The maximum value of micro-hardness belongs to the DLC films deposited under the hydrogen pressure of 0.35Pa and the negative bias of 100V.

滇西北红牛-红山矽卡岩型铜矿床石榴子石原位LA-SF-ICP-MS U-Pb定年及地球化学特征

红牛-红山铜矿床是义敦岛弧南段已发现最大的(远端)矽卡岩型矿床,目前其赋矿矽卡岩成岩时代缺乏直接的年代学证据。矽卡岩成岩年龄的精准测定对于该矿床在义敦岛弧南段中生代2期斑岩成矿事件中的定位具有重要意义。红牛-红山矿床矽卡岩中石榴子石可分为2期,早期石榴子石多见于贫矿矽卡岩,粗粒结构,为均质体;晚期石榴子石多见于富矿矽卡岩,细—中粒结构,发育振荡环带,具非均质光性异常。对2期石榴子石开展了原位LA-SF-ICP-MS U-Pb定年和微区成分分析,获得早期石榴子石和晚期石榴子石的U-Pb年龄分别为84.2±3.0 Ma和81.7±3.5 Ma。主量和微量元素含量表明,2期石榴子石属钙铁榴石-钙铝榴石系列,亏损Rb、Ba、K、Sr等,富集Th、U、P;其中,早期石榴子石相对富钙铁榴石组分、LREE/HREE值高,Eu呈高正异常,晚期石榴子石相对富钙铝榴石、LREE/HREE值低、Eu无异常。结合本区燕山晚期碰撞型斑岩成矿事件,认为约80 Ma为本矿床远端矽卡岩成岩成矿时期,成矿作用与同期酸性斑岩关系密切。石榴子石地球化学特征揭示,干矽卡岩阶段水/岩比值高,以渗滤交代作用为主,早期流体为氧化、高温、富铁、弱碱性的相对封闭体系,晚期为相对还原、相对低温、富铝、酸性的开放体系。

电泳沉积制备微弧氧化钛表面氧化镁涂层及其生物学性能

骨科钛内置物存在感染的风险,需要开发具有抗菌性、生物相容性且不易产生耐药性的表面涂层。通过电泳沉积15、30、45、60s在微弧氧化(MAO)的钛表面制备了4组纳米氧化镁(MgO)涂层。MgO颗粒在MAO表面形成均匀涂层,覆盖率随电泳时间延长。与金黄色葡萄球菌共培养6 h后, 4组样品抗菌率分别为1%、69%、83%、84%;共培养24h后抗菌率分别为81%、86%、89%、98%。显微观察发现MgO沉积样品表面黏附细菌密度、活细菌比例均随沉积时间延长而减少。与小鼠成骨细胞共培养1d后,4组样品存活率(相对空白孔板中所接种细胞)分别为108%、89%、53%、27%,5d后分别为139%、117%、112%、66%。荧光显微观察发现MAO样品表面未见死细胞,而MgO沉积样品表面死细胞比例随沉积时间延长而增加,但在实验周期(5d)内均<5%。本研究表明电泳沉积30 s制备的MgO涂层具有良好的体外抗菌性和生物相容性。

ZM5镁合金表面高能微弧沉积ZL301铝合金的研究

使用高能微弧火花沉积机在ZM 5镁合金表面上沉积ZL30 1合金。对沉积层进行了金相观察、线扫描分析、显微硬度测试、电化学测试和腐蚀形貌的观察。结果表明 ,沉积层和基材为冶金结合。XRD物相分析表明 ,镁合金基材主要由α Mg和 β Mg17Al12 组成 ,而沉积层由α Mg ,Al2 Mg和β Mg17Al12 组成 ,沉积层显微硬度最高可达 2 2 0HV。极化曲线测试出现 3个腐蚀电位 ,即活化区、钝化区和活化 钝化过渡区。结果说明高能微弧火花沉积显著提高了ZM 5镁合金的耐腐蚀性。

电弧微铸轧复合增材新方法制造高强度钢零件

利用研究室自主研发的电弧微铸轧复合增材制造系统,无模直接成形出熔铸成形性和可焊性极低的45钢大壁厚差高强度零件,并在自由熔积和微铸轧复合两种工艺条件下进行对比试验,分析测试了45钢试样的组织特征和力学性能。结果表明:与自由熔积成形相比,微铸轧复合工艺将晶粒粒度由5.5级细化至12.0级,抗拉强度提高31.3%,屈服强度提高68.8%,平均硬度提高10.9%;与熔模铸造相比,微铸轧复合工艺将抗拉强度提高58.4%,屈服强度提高107.7%。因此,微铸轧复合增材制造技术将为难成形加工材料高强韧金属零件的低成本优质短流程制造提供一条有效途径。

等离子体电解阴极沉积Y_2O_3陶瓷涂层

在Y(NO3)3水溶液中,以Fe25Cr5Al合金为阴极,研究了等离子体电解阴极沉积Y2O3陶瓷涂层的规律。研究发现,当施加的槽电压超过临界值时,阴极发生气膜微弧放电,在合金表面沉积出Y2O3陶瓷涂层。研究了施加槽电压、沉积时间、Y(NO3)3浓度对沉积Y2O3陶瓷涂层的影响。扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)分析结果表明,获得的Y2O3陶瓷涂层表面具有熔融的特征,涂层致密与基体结合牢固。探讨了等离子体电解阴极沉积Y2O3涂层的机理。

Zr-Nb合金的微弧阳极氧化表面改性

利用微弧氧化技术,以NaOH为电解液,对Zr-Nb合金进行表面处理,以改善其抗溶液腐蚀性能。利用SEM观察到Zr-Nb合金微弧氧化膜厚约8μm,膜层为一连续整体,厚度均匀,与基体结合牢固。X射线衍射分析表明,微弧氧化膜主要由四方和单斜相的二氧化锆组成。通过电化学极化曲线测量,对Zr-Nb合金微弧氧化膜的抗腐蚀性能进行了评价,结果表明,氧化膜抗腐蚀性能比基体提高显著。

阿尔泰南缘早泥盆世康布铁堡组的SIMS锆石U-Pb年龄及其向东向北延伸的范围

麦兹火山-沉积盆地康布铁堡组的年龄及其东界,以及阿尔泰南缘早泥盆世火山活动往东往北延伸的范围仍然没有确定;康布铁堡组火山岩的源岩及其形成的构造环境还有待阐明。近年来在麦兹盆地东侧发现了萨吾斯铅锌矿床,矿床赋存于康布铁堡组火山岩,与别斯萨拉玢岩体密切有关。本研究对萨吾斯铅锌矿床的康布铁堡组流纹岩和别斯萨拉玢岩进行了SIMS锆石U-Pb定年以及主微量元素组成测定,以期回答上述问题。流纹岩锆石的18个靶点给出了一致的谐和年龄和加权平均年龄(401Ma);花岗闪长玢岩锆石的15个靶点给出了一致的谐和年龄和加权平均年龄(401Ma)。因此,萨吾斯铅锌矿床康布铁堡组流纹岩和别斯萨拉玢岩是同期喷发/侵入的;康布铁堡组火山活动的时代在早泥盆世;麦兹火山-沉积盆地的东界应抵达卡拉先格尔断裂西侧。在～400Ma时期,阿尔泰地区不仅存在着广泛的花岗岩类深成岩浆活动,也发生了强烈的酸性火山喷发,两者共同构成了阿尔泰南缘的大陆边缘岩浆弧。但是,火山喷发主要集中于阿尔泰南缘,受断裂控制。花岗闪长玢岩的一些锆石给出513.8Ma和3134Ma的U-Pb年龄,反映区内陆壳由寒武纪—奥陶纪岩石组成,并且还有前寒武纪微陆块。硅-碱、SiO_2-K_2O、logτ-logσ、SiO_2-FeO/(FeO+MgO)图以及构造环境判别图表明,萨吾斯铅锌矿床的流纹岩、凝灰岩、石英闪长玢岩-花岗闪长玢岩以及阿尔泰南缘早泥盆世康布铁堡组火山岩形成于活动大陆边缘或岛弧环境。康布铁堡组中下段细碧角斑岩在岛弧海底环境喷发,上段流纹岩喷发于大陆边缘环境。原始地幔标准化的多元素蛛网图表明,萨吾斯矿床的三类岩石具有明显的Nb、Ta、Ti和Sr、P、Ba负异常,显著富集Th、U、K、La、Ce、Pr、Zr、Hf。结合锆石U-Pb年龄,作者认为它们的源岩应以寒武纪-奥陶纪的岛弧岩石为主;同时,可能还含有一定比例的前寒武纪古老陆壳岩石。冲乎尔、克兰、麦兹三个火山-沉积盆地在所属构造单元、陆壳基底、火山岩岩石地球化学以及沉积岩的比例上都表现出系统变化,这些变异控制了阿尔泰南缘块状硫化物矿床从西部到中部到东部的成矿元素组合上的变化。

45钢表面高能微弧火花数控化沉积AlCoCrFeNi高熵合金

采用参数化等间距点焊式沉积策略,以高能微弧火花数控化沉积工艺在45钢上制备出了Al Co Cr Fe Ni高熵合金多层涂层.通过SEM和XRD研究了Al Co Cr Fe Ni高熵合金涂层表面形貌及相组成.以层数为变量,研究了电极长度消耗规律和电极/工件质量过渡规律,并通过Bézier曲线拟合出电极长度消耗曲线、阳极质量损失曲线、和阴极质量增加曲线.电极长度消耗规律和质量过渡规律为实现多层连续不间断沉积和涂层显微结构的精确控制奠定基础.高能微弧火花数控化沉积工艺为功能涂层的制备提供了新方法.

电站设备转子轴颈等离子弧增材修复的组织与性能

针对电站设备转子轴颈的现场修复要求,采用微束等离子熔覆技术,在20Cr2NiMo材料表面实现了不预热单层多道增材熔覆316L合金,分析了熔覆层与热影响区的组织、硬度、化学成分和力学性能.结果表明,熔覆层与基材完全冶金结合,熔覆层与热影响区无裂纹等缺陷;316L熔覆层组织为奥氏体+δ铁素体,一次热影响区可分为脱碳区、粗晶区、细晶区、混晶区,且粗晶区因二次热循环而粗化、细化与软化.316L熔覆层硬度与基材相差小,一次粗晶区硬度最高,但二次粗晶区硬度在476 HV0.3以下,热影响区宽度约为2.5 mm;热影响区抗剪强度高于基材,但基材塑性更好.

定向凝固镍基高温合金表面微弧火花外延沉积MCrAlY涂层

在分析微弧火花沉积工艺产生的单熔体快速凝固过程的基础上,提出将微弧火花沉积用于制备具有定向凝固特征的防护涂层。结果表明:采用微弧火花沉积可在定向凝固高温合金表面获得超细的胞状柱晶结构、外延生长的MCrAlY涂层。与激光外延生长涂层相比,微弧火花外延涂层能够保持完全的柱状晶结构,而激光外延涂层表层通常会形成等轴晶层;另外,在组织均匀性、组织粗细、界面熔合区大小等方面微弧火花涂层具有明显的优势。

NaOH加入量对AZ91D镁合金微弧氧化单位能耗和膜层质量影响

测量并分析NaOH质量浓度的变化对AZ91D镁合金微弧氧化单位能耗、成膜速率和膜层形貌的影响,提出了降低单位能耗和改善膜层质量的技术措施。结果表明：通过改变NaOH的质量浓度可以降低单位能耗,改善膜层质量。微弧氧化过程中的平均电流密度能控制在2 A/dm2以下。

电泳沉积壳聚糖/绿原酸复合涂层的耐蚀性能

目的纯镁超声微弧氧化(UMAO)表面电泳沉积中药提取物绿原酸,提高纯镁的耐蚀性及生物活性。方法采用电泳沉积(EPD)技术在UMAO表面上制备壳聚糖/绿原酸(CS/CA)涂层。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、原子力显微镜、X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱和接触角测量仪,研究不同样品的表面形态、组织结构,并研究涂层腐蚀行为,评价不同样品的耐蚀性。结果 UMAO/CS/CA涂层由Mg、MgO和Mg_(2)SiO_(4)相组成,含有O、C、Mg、Si和N元素,绿原酸涂层中有O—H、芳香烃键、C=O键和苯环的伸缩振动峰。中药提取物和壳聚糖之间的结合主要通过化学结合和物理吸附。UMAO/CS/CA涂层的接触角为104.1°,为疏水性表面。模拟体液环境下电化学腐蚀实验表明,Mg的腐蚀电流密度为1.7569×10^(-5) A/cm^(2),UMAO/CS/CA涂层的腐蚀电流密度为3.767×10^(-6) A/cm^(2),涂层的自腐蚀电流密度比Mg至少低1个数量级。UMAO/CS/CA涂层能更好地诱导钙磷物质沉积。结论 UMAO/CS/CA涂层既能减小腐蚀溶液与涂层表面的接触面积,又能起到隔绝溶液中离子的作用,使得涂层表面不容易被模拟体液润湿,涂层能为镁基体提供更有效的保护并具有优异的生物活性。

汽轮机叶片钢表面高能微弧沉积316L不锈钢涂层优化工艺

采用高能微弧合金化技术在汽轮机叶片钢表面制备316L不锈钢涂层.通过正交实验方法研究制备过程中功率、电压和频率3个因素对涂层硬度、孔隙率、腐蚀失重及综合性能的影响.研究结果表明,输出电压对沉积层的性能影响较大,频率和功率次之;当工艺参数为:电压46 V,频率50 Hz,功率945 W时,得到的沉积层的综合性能最高.

SCH13钢表面微弧火花沉积Stellite合金

采用高能微弧火花沉积技术在SCH13钢表面制备Stellite合金涂层.利用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪对沉积层的显微组织形貌、成分及结构进行分析,并对微弧火花单脉冲沉积斑的形成与生长机制进行重点研究.结果表明,高能微弧火花作用下Stellite合金单脉冲沉积斑呈飞溅状,大量单脉冲斑的不断叠加最终形成具有一定厚度的沉积涂层.微弧火花沉积层依附于基体的界面以柱晶组织呈外延生长,并与基体形成良好的冶金结合,涂层稀释率较低,主要由γ-Co固溶体和铬的碳化物组成.随着工作电压的增加,沉积层显微组织略有粗化,其平均硬度较Stellite合金电极材料有显著提高.