特种表面保护材料及应用技术国家重点实验室建设与运行实施方案通过论证

根据《科技部基础研究司关于组织制定第三批企业国家重点实验室建设与运行实施方案的通知》要求，2016年3月30日，国务院国有资产监督管理委员会规划发展局在武汉组织专家组，对2015年批准依托武汉材料保护研究所建设的“特种表面保护材料及应用技术国家重点实验室”建设与运行实施方案进行专家论证。机械科学研究总院、湖北省科技斤基础处等相关负责人参加论证会，依托单位负责人及学科带头人也参加了会议。

法国贝尔福蒙贝利亚技术大学廖汉林教授访问特种表面保护材料及应用技术国家重点实验室

2015年12月29日,应武汉材料保护研究所及特种表面保护材料及应用技术国家重点实验室的邀请,法国贝尔福蒙贝利亚技术大学特级教授,博士生导师,材料及表面技术实验室副主任廖汉林教授在该所交流访问并作了题为《热喷涂技术应用及发展》的学术报告。该所科技人员及国家重点实验室相关人员参加了此次的学术交流。报告会上,廖汉林教授介绍了其所在实验室的主要研究领域及方向。

银涂层保护技术在航空发动机紧固件中的应用研究进展

在大力发展航空业的新形势下,航空发动机紧固件的咬死失效问题逐渐成为航空领域的关注焦点。但是由于航空紧固件面临应力、高温、微动等苛刻工况,在工作过程中,表面银润滑涂层会出现形变、剥落等失效形式,这是提高航空发动机发展水平必须要解决的难题。系统阐述苛刻工况下航空发动机紧固件中存在的微动磨损、磨粒磨损、氧化磨损、粘着磨损4种主要磨损失效形式,对未涂覆保护涂层的螺栓表面以及对涂覆银润滑涂层的涂层表面产生的影响,对比电镀工艺和磁控溅射工艺制备的高温环境用银涂层在硬度、结合力等方面的不同,简述几种可以提高银涂层润滑能力的复合增强涂层制备技术,综述用于高温环境中紧固件保护的高硬度特性和高温特种氧化替代涂层。总结现用航空发动机失效紧固件上银涂层失效分析和现有研究结论,得出实际使用过程中银涂层软化和银的高扩散率是导致涂层失效的主要原因,对涂层保护技术在航空发动机紧固件中的应用提出建议与展望。主要提出了高温下银涂层失效问题的可能解决方法。

激光表面织构技术调控材料摩擦学性能的研究进展

表面织构是提高工程材料摩擦学性能有效的表面改性方法之一。近年来多种表面织构技术已被应用于提高材料表面减摩耐磨性能,而在众多表面织构化技术中,激光表面织构技术由于具有加工速度快、生产效率高、可控性好等优点而被广泛应用。综述了激光表面织构的最新进展及应用,讨论了目前激光表面织构技术存在的问题及解决方法,总结了3种不同加工原理下的激光处理方法存在的问题,包括形状参数难控制、精度较差及灵活性较低等,并介绍了液相辅助加工技术在激光表面织构技术中的应用,同时分析了不同工艺参数包括密度、形状及深度等对材料摩擦学性能的影响。综述了激光表面织构技术复合涂层技术的研究现状,其中激光表面织构与非金属或金属涂层复合,包括氧化石墨烯填充PTFE涂层复合激光表面织构、复合热丝化学气相沉积增强激光表面织构、复合电液雾化增强激光表面织构及复合激光熔覆技术增强激光表面织构。总结了激光表面织构技术结合不同润滑技术对材料摩擦学性能的影响。最后展望了激光表面织构在各个领域的未来发展方向。

阴极保护在乙炔湿式气柜钟罩外壁的应用

内蒙古某化工厂乙炔湿式气柜钟罩由于检修施工周期紧,每道涂层未完全固化,就进行下一道施工,导致涂层本身存在缺陷,长时间运行后出现龟裂、剥离等现象,钟罩外壁严重生锈,甚至出现穿孔现象,存在较大安全隐患。为控制气柜钟罩外壁腐蚀,前期采取固定区域安装镁阳极和锌阳极,悬挂腐蚀试片测试腐蚀速率,得到镁阳极的防腐蚀效果最佳。后期通过理论计算以及合理布置阳极,在检修期施工安装,安装完成后测试阴极保护效果满足≤-0.85 V(vs CSE)。通过阴极保护联合现有涂层可减缓或抑制钟罩外壁腐蚀,延长其使用寿命。

镁合金在大气环境中腐蚀行为及表面处理技术的研究进展

镁合金是目前实际使用的密度最小的一种金属材料,具有比强度高、导电导热性能好、切削加工性好、生物相容性良好等特点,但由于其化学稳定性差且表面氧化膜疏松多孔,耐腐蚀性能差,导致其应用受到严重限制。综述了镁合金在大气环境中的腐蚀行为,总结了其常见的表面处理技术,如化学氧化、阳极氧化、微弧氧化、有机涂层等方法的研究现状,最后对镁合金在大气环境中的腐蚀行为及表面处理技术方面的研究方向进行了展望。

列车轮缘润滑材料性能分析与应用研究

通过基础摩擦磨损试验研究了干态摩擦和3种轮缘润滑棒条件下的轮箍材料试样的摩擦磨损行为,结合扫描电镜和表面测量仪观察磨损表面形貌、损伤特征和磨痕几何形状,对3种轮缘润滑棒进行能谱分析,探究了润滑成分对轮轨材料减摩的影响,并根据试验结果进行了2个月的现场机车轮缘磨耗跟踪测量.研究结果表明施加轮缘润滑棒作为润滑介质后可降低界面摩擦系数至0.15~0.50,试样表面摩擦损伤均有不同程度降低,3种轮缘润滑棒工况相比干态摩擦工况的试样磨损率分别降低17.21%、28.58%和20.50%;润滑剂成分研究表明,石墨-二硫化钼的轮缘润滑棒能在摩擦接触表面形成延展性强、覆盖率高的致密固体润滑膜,抗磨减摩性能最优;轮缘润滑棒B在DF12机车1轴轮对安装使用后轮缘磨耗有明显减缓,第1、4轴轮对轮缘磨耗之比下降50%.

TC4钛合金表面超音速火焰喷涂防护涂层及其摩擦学性能研究

目的改善钛合金零部件之间因相对滑动造成的磨损,提升钛合金零部件的使用寿命。方法采用超音速火焰喷涂(HVOF)方法在TC4钛合金表面上制备Cr_(3)C_(2)-NiCr、Ni50和NiCr涂层。采用扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计等分析涂层的显微结构及力学性能,采用多功能摩擦磨损试验机及白光共焦三维形貌仪测试和分析不同涂层与TC4钛合金在干摩擦条件下的摩擦学性能。结果Ni50和NiCr涂层的硬度分别为680HV0.3和438HV0.3,低于Cr_(3)C_(2)-NiCr涂层硬度1120HV0.3。在高载荷作用下,由于Ni50和NiCr涂层的硬度较低,导致其颗粒界面出现裂纹,断裂韧性测试表现低于Cr_(3)C_(2)-NiCr涂层。3种涂层的摩擦系数及波动均大于TC4钛合金基材。Cr_(3)C_(2)-NiCr涂层对TC4的切削和NiCr涂层对TC4的黏着导致了TC4对磨副的严重磨损。中等硬度的Ni50涂层对TC4的切削和黏着作用分别弱于Cr_(3)C_(2)-NiCr和NiCr涂层,TC4对磨副的磨损损失最低。结论采用超音速火焰喷涂技术制备Ni50涂层可以降低TC4钛合金基体和摩擦副的黏着磨损损失,本研究为钛合金表面耐磨涂层的设计和提高钛合金零部件间的摩擦性能提供了一种可行的方案。

聚苯胺-碳化硅复合材料在膨胀型防火涂料中的应用

膨胀型防火涂料在阻隔基材迅速升温方面具有明显效果。试验合成了聚苯胺-碳化硅(PANI-SiC)复合材料,通过SEM、FTIR、XRD等手段分析了复合材料的形貌、组成和结构,考察了单组分膨胀型防火涂料乳液的种类及复合材料含量对涂层防火耐火性能的影响。结果表明:醋酸乙烯-乙烯(VAE)乳液相比于苯丙乳液和丙烯酸乳液可以更好地提升涂层的膨胀倍率和耐火性能。随着PANI-SiC含量的增加,涂层的膨胀倍率增加,背面温度降低,10%含量复合材料的防火涂层表现出优异的耐火性能。

环氧丙烯酸酯在厌氧胶中的应用研究进展

本文首先介绍了厌氧胶的组成,并以过氧化氢异丙苯-二甲基对甲苯胺-糖精引发体系为例,简要介绍了此引发体系的引发固化机制。其次,叙述了环氧丙烯酸酯的合成及相关的催化机理。进一步综述了环氧丙烯酸酯在厌氧胶中的应用,分析了环氧丙烯酸酯在提高厌氧胶强度和耐热性方面的优势。同时,探讨了不同力矩调节剂对性能的影响,以及改性环氧丙烯酸酯在厌氧胶中的应用研究。最后针对如何更好地利用环氧丙烯酸酯来提高厌氧胶的性能,提出了建议。

基于超音速火焰喷涂的飞机燃油泵电机转轴修复技术研究

某飞机离心式燃油泵电机转轴长时间与动密封配磨产生机械损伤,从而导致机上燃油泵油嘴漏油,影响飞行安全。为解决转轴的磨损问题,采用超音速火焰喷涂WC硬质合金涂层的方法对转轴进行增材修复。通过调整超音速火焰喷涂煤油流量在2Cr13基体表面喷涂了3种不同组织结构和力学性能的WC-12Co硬质合金涂层,研究了煤油流量对涂层孔隙率、显微硬度、断裂韧性、结合强度以及涂层磨损性能的影响规律。结果表明:在氧气流量不变的情况下增加煤油流量能够提升粒子的温度和速率,降低涂层的孔隙率,提升涂层的断裂韧性以及结合强度;涂层越致密,涂层的硬度越大,同时致密的结构可以减少WC粒子在摩擦过程中的剥落,涂层耐磨性好。通过试验获得了最佳的转轴修复工艺参数,修复后的转轴经过1000 h磨合试验后涂层无明显磨损和损伤,尺寸变化量不大于0.01 mm,产品性能符合技术要求。

热喷涂细长杆件自动化温控系统研制及其应用

为了减少热喷涂细长杆加工过程中的变形,并提高涂层质量与加工效率,基于可编程逻辑控制器(PLC)自动控制技术研制开发了针对细长杆件热喷涂自动化温控系统,实现了细长杆件喷涂过程中的温度自动化控制,采用该系统对比研究了3种不同温度基材上等离子喷涂Al_(2)O_(3)-13TiO_(2)陶瓷涂层的性能。结果表明:当基材温度控制在100~150℃时,工件变形量及涂层综合性能较优。自动化温控系统可以实现工件的连续不间断加工,与传统依靠停枪冷却的热喷涂方式相比,其生产效率提高了50%。

基于数值仿真的涂层表面微结构增摩设计研究

防滑耐磨涂层作为一种功能涂层,已广泛应用于地面以提高防滑性能,但也存在抗污性差、使用舒适度低的问题。而球状凸起微结构的涂层表面可以通过增加实际接触面积,形成复杂的微观结构拓扑,以显著提高涂层的防滑性能、耐磨性能和防污性能。本研究基于ABAQUS仿真平台,建立了涂层凸起微结构与地板橡胶的接触模型。通过设计四类不同工况,分析了涂层厚度、表面结构、材料属性等参数对摩擦力的影响规律。结果表明:厚度为0.06 mm、表面具有0.12 mm直径、0.12 mm间距的半球凸起、采用材料3的涂层方案,可以实现摩擦力和涂层可靠性的最佳平衡。本研究区别于传统实验,通过仿真优化方法,分别对四个工况进行逐一分析,系统地研究了涂层设计与摩擦力的关系,得到了既能获得最大摩擦力,又考虑涂层可靠性的设计参数组合,为防滑耐磨涂料的制备以及其性能的提升提供了理论指导。

“激光表面改性技术”专题序言

激光是一种受激辐射产生光放大的光源，它具有高亮度、高方向性、高单色性、高相干性以及特殊的空间分布特性、时间控制和偏振特性等独有的性能，激光的发明和应用，是近代物理科学的一次重大事件，推动了从宇观到微观等广泛领域科学技术的革命性进步。

机器学习在聚合物材料研究中的应用进展

在大数据和人工智能相结合的现代科学研究的新形势下,聚合物材料性能的快速预测和新型聚合物材料的研发逐渐成为聚合物材料研究领域的关注焦点。将机器学习应用于聚合物材料研究领域,打破了传统试错法的局限性,通过数据直接建立材料特征与所需性能之间复杂的关系模型,解决聚合物组成成分和复杂结构等在其研究过程中带来的难题。论文介绍了机器学习在聚合物材料研究领域的常用方法及算法;总结了以宏观参量与微观参量为机器学习模型输入时,聚合物材料性能预测的研究进展;分析了基于机器学习的聚合物材料设计和新型聚合物材料研发的重要应用成果;讨论并提出当前基于机器学习的聚合物材料的研究热点与方向。

铝合金表面化学转化膜制备技术的研究进展

随着铝合金的广泛应用,如何改善铝合金的耐蚀性也成为重要研究课题。综述了几种关于铝合金表面处理的化学转化方式,包括铬酸盐处理、稀土处理、凝胶-溶胶法、有机酸以及有机硅烷处理等,论述了每种方法的发展历程、工作原理,对国内外的最新研究成果和优缺点进行了对比,指出目前能够完全替代六价铬钝化法的环保高效的转化法尚未成熟,仍然是亟待解决的问题。

螺纹紧固件表面防护技术综述

对我国现有的螺纹紧固件表面防护技术进行了分类阐述,根据制备工艺大致分为:化学转化膜技术、合金化技术、涂层技术三大类表面处理技术,并从制备原理、表面特性、研究及应用现状等方面,对各大类表面处理技术中的各项工艺技术进行分述,最后对我国紧固件表面处理技术的发展进行了展望。

中国表面处理技术发展历程浅析——石器时代表面处理技术

材料表面保护技术是提升材料表面使役性能及装饰性能的有效途径。源远流长的中华文化历史长河中,中华先人创造了众多材料表面处理手段与技术,对人类的技术进步和世界文化的发展产生了深远的影响。为探讨中国表面处理技术发展历程,在现有文献资料的基础上,侧重对我国远古石器时代表面处理技术发展与成就进行梳理和分析,彰显中华先人在工具制造、工艺装饰等领域对材料表面处理技术发展的贡献。

改性元素对镍基合金表面铝化物涂层组织和性能的影响

单一铝化物涂层存在抗高温氧化性能及抗高温热腐蚀性能不足等问题,添加改性元素可以改变铝化物涂层的组织成分,添加改性元素通过影响氧化膜的转变与脱落、铝元素和氧元素的扩散,从而影响涂层的抗氧化性以及抗热腐蚀性能,改变涂层的力学性能。梳理了近年来有关改性元素对铝化物涂层的组织结构、抗氧化性能、抗热腐蚀性能以及力学性能的影响的相关研究,展望了未来镍基合金上改性铝化物涂层的发展方向。

涉水工程装备用聚合物摩擦副材料改性技术研究进展

聚合物作为摩擦副材料在涉水工程装备上应用前景广阔,然而与金属材料相比,聚合物材料存在强度低、蠕变、老化以及吸水等固有缺陷,并且在低速重载工况下难以形成完整的润滑水膜而导致零部件出现严重的磨损与振动问题,随着涉水工程装备运动副所面临复杂多样的极端环境和苛刻工况,极大地限制了聚合物材料作为摩擦副部件在涉水工程装备领域的应用。分析了聚合物材料在涉水极端环境中的主要摩擦学问题和面临的挑战,并从辐照与等离子体表面改性技术、填料共混复合改性技术、织构化表面调控技术,以及功能化水润滑表面调控技术4个方面,综述目前国内外关于涉水工程装备用聚合物摩擦副材料改性技术的研究进展,最后对涉水工程装备用聚合物摩擦副材料的制备技术和摩擦学研究方向进行总结和展望。