高速电弧喷涂FeCrBSiMnNbW非晶纳米晶涂层组织及性能

研究开发了一种FeCrBSiMnNbW新型喷涂粉芯丝材,并采用自动化高速电弧喷涂技术在镁合金基体上制备了FecrBsiMnNbw非晶纳米晶涂层。对Fe基非晶纳米晶涂层和传统的3Cr13涂层的组织结构、力学性能以及油润滑条件下的摩擦学性能进行了对比分析,结果表明：与3Cr13涂层相比,铁基非晶纳米晶涂层组织更加致密,孔隙率低,具有相对较高的硬度和拉伸结合强度;形成了非晶相和纳米晶相组成的复合结构,使得涂层具备更好的摩擦学性能。     

铁基非晶纳米晶涂层的耐磨性研究

采用基于机器人的自动化高速电弧喷涂技术在45钢基体上制备了FeCrBSiMnNbY非晶纳米晶涂层。研究了非晶纳米晶涂层在油润滑条件下，不同磨损时间、速度、载荷对涂层的磨损行为。采用扫描电镜（SEM）、能谱分析仪（EDAX）和X射线衍射仪（XRD）对涂层的组织结构进行了表征，利用纳米压痕仪对涂层的力学性能进行了分析，摩擦磨损试验在MM200滑块磨损试验机上进行。结果表明：涂层组织均匀，结构致密，主要由非晶相和α-Fe相纳米晶组成；在相同磨损试验条件下，非晶纳米晶涂层的相对耐磨性为3Cr13涂层的4．6倍，磨损机制主要为脆性疲劳剥落。     

高速电弧喷涂镍基非晶纳米晶复合涂层及其磨损性能研究

利用高速电弧喷涂技术在重载车辆18Cr2Ni4WA轴类基体上制备了NiCrBMoFe非晶纳米晶复合涂层.采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪和差热分析仪等设备对涂层的组织结构进行了分析,结果表明:涂层组织结构致密,与基体结合良好,主要由非晶相和γ-Ni(Cr)相纳米晶组成,非晶质量分数达到45％,且涂层具有良好的热稳定性.利用微动摩擦磨损试验机对涂层的磨损性能进行了研究,结果表明:涂层具有很好的耐磨性,相对耐磨性约是基体材料的8倍,远远超过了该轴的磨损要求,其失效机制主要为典型的脆性剥落磨损.     

热处理对FeCrNiCoCu高熵合金涂层的影响

采用自动化高速电弧喷涂技术,并结合FeCrNiCoCu粉芯丝材制备了高熵合金复合涂层,使用差示扫描量热法分析了涂层中非晶结构的转变温度.同时,对涂层进行了不同温度条件的热处理,研究了热处理前后涂层的组织结构、硬度及其磨损性能.结果显示:高熵合金涂层在500℃附近发生了非晶结构的晶化转变;热处理前涂层中主要含有CuNi、Fe3Ni2、Cr2Ni3等组成的面心立方结构固溶体和少量Fe3O4相,热处理后,氧化物Fe3O4峰强度随着加热温度的升高而增强,并且当温度超过500℃后,涂层中出现了Ni-Cr-Fe相;涂层的显微硬度随着热处理温度的升高而升高,在500℃出现最高值,涂层表现出了明显的回火硬化特征,耐磨损性能较热处理前的涂层有明显提高.     

FeAlCrNbB金属间化合物复合涂层的制备与表征

研究开发了一种FeAlCrNbB新型喷涂粉芯丝材,并结合自动化高速电弧喷涂工艺制备了该材料的复合涂层,分析了涂层的常规力学性能、组织结构和油润滑条件下的滑动摩擦磨损性能,并和常规FeAl涂层进行了对比。结果显示:FeAlCrNbB涂层具有相对较高的显微硬度和拉伸结合强度、低的孔隙率,组织致密,形成了由Fe-Al金属间化合物相、氧化物以及少量非晶和纳米晶组成的复合结构,由于这种复合结构的材料特征,使涂层具备较好的耐磨损性能。     

铁基非晶厚成形涂层的制备

利用高速电弧喷涂系统制备了FeBSiNb系铁基非晶厚涂层,采用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)、X射线衍射仪(X-Ray Diffraction,XRD)、透射电子显微镜(Transmission Electron Microscopy,TEM)、显微硬度计及万能拉伸试验机,分别对涂层的截面形貌、组织结构、显微硬度及拉伸应力应变进行了表征。结果表明:涂层厚度可达20 mm;涂层组织结构均匀致密,孔隙率在2.5%左右;涂层主要由非晶相及α-Fe相组成,其中非晶含量约为60%;与现有的FeBSiNb系非晶涂层相比,涂层平均显微硬度有所降低,约为826.8 HV0.1,拉伸断裂强度也有所降低,为211 MPa,而弹性应变有所提高,为0.69%。     

梯度变化非晶碳涂层的摩擦学行为

采用多源磁控溅射物理气相沉积法在单晶硅片、20Cr和Cr12W表面制备了梯度变化非晶碳涂层,测试了非晶碳涂层的纳米硬度和弹性模量及摩擦磨损行为.结果表明涂层具有较高的硬度和弹性模量,分别达到15.3 GPa和184 GPa;涂层具有较好的摩擦性能,在干摩擦条件下摩擦因数基本保持在0.1～0.2,磨损率达到10-9 mm3/( N·m)数量级.     

Ti含量对(Cr,Ti)N复合涂层组织结构与性能的影响

通过改变Ti靶弧电流,在自行改造的多弧离子镀膜机上制备了不同Ti含量的(Cr,Ti)N复合涂层。研究了不同Ti含量对涂层沉积速率、成分相结构、表面形貌及纳米硬度等性能的影响,对涂层的硬化机理进行了探讨。结果表明:随着Ti含量的增加,复合涂层的沉积速率提高,晶粒尺寸变小,粗糙度降低。涂层的择优取向从(111)晶面逐渐过渡到(220)晶面;其相结构由CrN类型结构转变为TiN和CrN并存的混合相结构,最后转变为TiN类型结构。Ti的加入可显著提高复合涂层的硬度,当Ti在金属元素中的原子数分数为0.62时,复合涂层纳米硬度最高,为35GPa。与CrN涂层相比,CrTiN复合涂层具有较低的滑动摩擦因数和较高的抗滑动摩擦磨损性能。     

一种新型甲醛气体清除材料的实验研究

采用溶胶-凝胶法将纳米TiO2负载在活性碳纤维上,制备出一种新型甲醛气体清除材料。在制备中依次掺杂Fe3+和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)对纳米TiO2进行改性,研究了纳米TiO2光催化活性的变化,并测试了自制材料的甲醛清除效率。结果表明:Fe3+和SDBS的添加不会改变纳米TiO2的晶型结构,但有利于晶粒的成长和负载膜的光催化活性;添加体积分数分别为0.8%的Fe3+和3%的SDBS时,材料的甲醛清除效率最高。     

SiO2 溶胶不同掺杂方式对含氟聚丙烯酸酯/SiO2 杂化涂层性能的影响

用酸催化溶胶-凝胶法制得SiO2溶胶,分别采用共混法和原位聚合法制备含氟聚丙烯酸酯/SiO2纳米杂化涂层.利用红外光谱、扫描电镜等表征了杂化涂层的结构、形态及SiO2相的分散性;研究了SiO2含量、分布和界面状况等与杂化涂层的表面性能和力学性能的关联与影响.结果表明,SiO2在两种方法制备的杂化涂层中均以Si-O网络的形式存在,原位聚合法中SiO2相的分散性优于共混法;含氟聚丙烯酸酯涂层中引入SiO2相后,涂层性能明显提高,共混法的疏水性优于原位聚合法;二者的力学性能随SiO2相含量变化的趋势相同,原位聚合法略优于共混法.     

喷涂层接触疲劳失效信号响应试验研究

采用超音速等离子喷涂设备制备了铁基自熔剂合金涂层，通过球盘式接触疲劳试验机考察了喷涂层的疲劳行为，使用扫描电子显微镜对涂层的截面和失效形貌进行了表征，研究了不同信号响应对涂层接触疲劳失效形式的指示作用。结果表明：在该应力水平下，喷涂层的接触疲劳失效形式为点蚀和分层失效。振动和扭矩信号的响应可以反馈不同的失效过程，点蚀失效过程中信号呈现渐变的特征，而分层失效过程中信号则发生明显的阶跃。     

界面改性对SiCp/Cu复合材料导热性能的影响*(复合材料专题)

采用磁控溅射法结合结晶化热处理工艺在碳化硅（Silicon Carbide, SiC）颗粒表面成功制备了金属钼（Molybdenum, Mo）涂层，分析了Mo涂层的成分和形貌；然后采用热压烧结工艺制备了SiCp/Cu复合材料，重点对比分析了Mo界面阻挡层厚度对复合材料导热性能的影响。结果表明：磁控溅射法能够在SiC颗粒表面沉积得到Mo 涂层，随溅射时间的延长Mo涂层的厚度增加、粗糙度增大，且磁控溅射后SiC颗粒表面直接得到的Mo涂层为非晶态，结晶化热处理后，变为致密平整的晶态Mo涂层。磁控溅射时间即Mo涂层厚度对复合材料导热性能影响明显，随磁控溅射时间的增加，复合材料的热导率呈现先增后减趋势，采用磁控溅射9h镀Mo改性并经过800℃结晶化热处理的SiC复合粉体在850℃下热压烧结制备的SiCp/Cu复合材料（VSiC=50%），其热导率达到了最高值274.056W/(m·K)。     

An interface shear damage model of chromium coating/steel substrate under thermal erosion load

The Cr-plated coating inside a gun barrel can effectively improve the barrel's erosion resistance and thus increase the service life.However,due to the cyclic thermal load caused by high-temperature gun-powder,micro-element damage tends to occur within the Cr coating/steel substrate interface,leading to a gradual deterioration in macro-mechanical properties for the material in the related region.In order to mimic this cyclic thermal load and,thereby,study the thermal erosion behavior of the Cr coating on the barrel's inner wall,a laser emitter is utilized in the current study.With the help of in-situ tensile test and finite element simulation results,a shear stress distribution law of the Cr coating/steel substrate and a change law of the interface ultimate shear strength are identified.Studies have shown that the Cr coating/steel substrate interface's ultimate shear strength has a significant weakening effect due to increasing temperature.In this study,the interfacial ultimate shear strength decreases from 2.57 GPa(no erosion)to 1.02 GPa(laser power is 160 W).The data from this experiment is employed to establish a Cr coating/steel substrate interface shear damage model.And this model is used to predict the flaking process of Cr coating by finite element method.The simulation results show that the increase of coating crack spacing and coating thickness will increase the service life of gun barrel.     

电刷镀含纳米粉复合镀层结构和磨损性能

用含纳米金刚石粉的镍镀液电刷镀复合镀层,系统试验研究了复合镀层中纳米金刚石对镀层显微结构、力学性能及耐磨性能的影响.结果表明,纳米金刚石的弥散强化作用,可有效改善镀层的生长、减小内应力,提高镀层的显微硬度.含纳米金刚石粉的复合镀层在室温、高负荷下具有优良的抗疲劳和抗磨损性能,其耐磨性是纯镍镀层的4倍.     

装甲装备橡胶器材防老化涂料的制备

以有机硅改性丙烯酸乳液为基料,制备了具有一定弹性和抗老化性的装甲装备橡胶器材防护涂料,并对涂料的耐湿热性、耐盐雾性进行了测试。结果表明:纳米硅丙涂料是一种综合性能优异的装甲装备橡胶器材防老化涂料,能够有效地延长橡胶器材的库存寿命。     

抗磨添加剂与电弧喷涂耐磨涂层间的协同效应

研究了2种φ2mm粉芯丝材电弧喷涂Fe-Cr-Ni涂层和7Crl3涂层以及与2种典型润滑油抗磨添加剂的协同效应,并借助X光电子能谱(XPS)研究了其协同作用机理.结果表明DBP和ZDDP润滑油抗磨添加剂能明显地改善电弧喷涂Fe-Cr-Ni涂层和7Cr13涂层的抗磨性.添加剂DBP能显著地降低2种电弧喷涂涂层/GCr15摩擦副的摩擦系数,但ZDDP抗磨添加u剂的减摩效果不太显著.在含DBP和ZDDP添加剂油润滑条件下,涂层磨痕表面形成了摩擦化学反应膜.     

胶粘耐磨涂层的研制及其磨损机理分析

本文介绍了JNT9O系列涂层的研制过程及计算机辅助涂层配方优化方法,分析了影响胶粘耐磨涂层耐磨性的主要因素,并通过扫描电镜对粘涂层的结构形貌、磨损机理进行了研究,提出了提高涂层性能的途径和见解.