表面强化技术使零件表层结构呈梯度分布并产生较高的残余压应力,可有效提高零件的使用寿命。近年来,表层梯度结构与残余应力对零件疲劳寿命的影响机理成为研究热点。综述了梯度结构与残余应力及其松弛对材料疲劳性能影响的新进展。材料经表面强化后,其表层晶粒明显细化,尺寸沿深度方向呈梯度分布,促使裂纹源转移至硬化层内部。残余应力与外力叠...
生物医用镁及镁合金可降解吸收,具有良好的生物相容性,弹性模量与人体骨接近,是理想的人体植入物材料。在体液环境中,医用镁合金腐蚀速率较快,常常导致植入物过早失效。对镁合金表面进行适当改性,可调控合金降解速率、提高生物相容性。最常见的表面改性方法是在镁合金表面生成保护性涂层,这些涂层主要包括可降解高分子涂层和一些无机涂层。综述...
高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)放电凭借着高离化率优势,已经成为物理气相沉积(PVD)领域的核心技术。鉴于HiPIMS放电具有复杂的物理场配置和兆瓦级的峰值功率,其产生的不均匀等离子体严重影响着薄膜的性能。从HiPIMS放电等离子体的时间和空间特性角度出发,结合放电靶电流、等离子体阻抗、离子饱和电流的特性,以及各种粒子在不同时刻和空间位点对应...
非晶碳薄膜主要由sp^3碳原子和sp^2碳原子相互混杂的三维网络构成,具有高硬度、低摩擦系数、耐磨损、耐腐蚀以及化学稳定性等优异性能。然而传统制备方法难以实现薄膜结构及其性能的综合调控,高功率脉冲磁控溅射因其离子沉积特性受到领域内专家学者的关注。总结了近年来关于高功率脉冲磁控溅射制备非晶碳薄膜材料的研究进展。重点介绍了高功率脉...
目的比较直流磁控溅射(DCMS)和高功率磁控溅射(HiPIMS)两种沉积技术制备的氮化铬(CrN)薄膜的结构和性能。方法采用DCMS和HiPIMS沉积技术,在金属镍(Ni)基底上沉积CrN薄膜,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和显微硬度计等仪器,分析CrN薄膜的晶相结构、表面以及截面形貌、基底与薄膜复合硬度、摩擦性能等。结果XRD晶体测量显示DCMS制备的CrN薄膜...
目的对比研究HiPIMS和DCMS技术对涂层组织、结构与性能的影响,为不同磁控溅射技术制备硬质涂层提供理论依据与实验指导。方法在相同功率密度下,通过HiPIMS和DCMS技术分别制备TiSiN涂层。通过X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、扫描探针显微镜(SPM)表征涂层的结构和形貌,并通过纳米压痕仪、划...
目的利用高功率脉冲磁控溅射技术离化率高、溅射离子能量高等优点,在Cr-Al-N涂层中添加Si元素研制a-Si3N4包裹nc-(Cr,Al)N的纳米复合涂层,通过改变反应沉积时的N2/Ar比来调控涂层成分与结构,实现纳米复合Cr-Al-Si-N涂层性能优化。方法采用高功率脉冲与脉冲直流复合磁控溅射技术制备Cr-Al-Si-N涂层。利用扫描电镜、X射线衍射仪、能谱仪、应力仪、...
目的将HiPIMS电源应用于PECVD技术,在304不锈钢管内壁沉积DLC涂层,以提高其机械、耐蚀及摩擦学性能。方法将HiPIMS电源应用于PECVD技术,并利用空心阴极放电效应在管道内产生高密度等离子体,沉积DLC涂层。通过拉曼光谱、扫描电子显微镜和EDS对DLC涂层的结构和成分进行表征,并通过纳米压痕测试、划痕试验、静态极化曲线和摩擦磨损试验,分别评价304...
目的从水膜吸附的功能研究出发,对不锈钢基板表面进行不同粗糙度处理,并测量不同基板对蓝宝石晶片的吸附力以及切向摩擦力的影响,从而得出粗糙度对水膜吸附效果的影响规律。方法通过砂纸打磨、研磨、抛光等方法,得到不同平均粗糙度(Sa=633.4、332.6、116.2、64.5、41.4nm)的不锈钢基板。利用接触角计对液滴在基板表面形成的静态接触角进行拍摄,...
目的研究微米结构中心距对微纳二级结构超疏水硅表面热交换效率的影响。方法首先采用湿法腐蚀在硅表面构建中心距分别为22、24、26、28、30μm的微米四棱台结构,然后采用溶胶-凝胶法在表面涂覆疏水的纳米二氧化硅颗粒,获得微纳二级结构超疏水表面。通过表面接触角测量仪分析表面的湿润性,通过扫描电镜观察表面的微观形貌特征,使用光学显微镜观察...
目的研究不同放电电流密度下,渗氮层组织及摩擦学性能随时间的演变规律,以及氮在不锈钢中的扩散与析出机制。方法采用热丝增强等离子体辅助渗氮方法,对奥氏体不锈钢表面进行改性。采用XRD及XPS研究渗氮层相组成及结构;采用SEM观察渗氮层的横截面形貌,并利用能谱分析氮含量及其随深度的分布情况;分别使用纳米压痕仪、磨损仪及台阶仪研究渗氮层的...
目的研究不同材质丸料喷丸处理对铝合金材料表面粗糙度的影响情况。方法首先利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,建立多丸撞击铝合金靶材的有限元模型,并且根据Ra离散化计算式,统计有限元模型节点位移数据,计算仿真粗糙度值。然后改变模型材料参数,得到不同材质丸料对粗糙度的影响情况。再结合实验所得粗糙度值和硬度值,分析验证丸料材质对表面粗糙度...
目的钛合金关键承力接耳孔边疲劳断裂是影响飞机飞行安全的重难点问题,采用激光冲击强化技术对TC4钛合金小孔件进行强化,提高其疲劳寿命。方法开展TC4钛合金小孔件单点有无填充、多点搭接激光冲击强化有限元数值模拟研究,确定最优强化工艺,并设计带双孔疲劳试样,进行疲劳试验验证。结果直径3mm光斑单点激光冲击强化的有效范围仅为1.9mm。孔内有...
目的分析钛基铱钽氧化物电极在含氟电解液中的应用前景。方法采用热分解法制备出钛基铱钽氧化物电极,借助扫描电镜分析了氟元素对钛基铱钽氧化物电极表面形貌的影响。应用循环伏安、稳态极化和电化学阻抗等方法,研究了氟元素对铱钽氧化物电极在硫酸溶液中电催化性能的影响。结果当溶液中的氟含量高于5mg/L时,铱钽氧化物电极在2A/cm^2下强化电解7...
目的探究超声喷丸强化中影响目标强化区域冲击力分布的主要因素,验证通过改变工艺参数控制零件目标区域强化的可行性。方法构建TC4钛合金超声喷丸强化的有限元模型,分别建立了聚合型和圆柱型两种腔室模型,以研究超声喷丸中不同腔室能量分布对冲击力分布的影响。通过改变振动头的振幅大小控制超声喷丸中能量输入,以研究能量输入大小对冲击力分布...
目的探究激光熔覆薄板W6Mo5Cr4V2高速钢刀具材料过程中扫描速度对刀具基材热影响程度、基材热积累翘曲变形和微观组织、熔覆层物相组成的影响规律,找出适合于薄板高速钢刀具材料的扫描速度参数选择范围。方法采用单一控制变量的实验,制备出一组单道熔覆样件,分析不同扫描速度对基材热影响形貌、基材翘曲变形、显微组织及硬度的影响特性。结果热...
目的提高AerMet100钢的疲劳寿命,研究喷丸对其表面完整性和疲劳性能的影响。方法通过表面完整性测试,分析喷丸对其表面形貌、粗糙度、晶粒度、硬度、残余应力和显微组织的影响。开展疲劳试验,观察疲劳断口形貌,分析喷丸对其疲劳性能的影响。结果喷丸后,试样表面产生明显塑性变形,粗糙度有所增加,晶粒得到细化,硬度增大,形成约140μm的残余压应力...
目的为提升Ni60A+Ti/MoS2复合涂层的力学性能和摩擦学性能。方法利用激光熔覆技术在HT270灰铸铁表面制备了La2O3改性镍基自润滑复合涂层,通过硬度测试、摩擦磨损实验、XRD测试分析和扫描电镜分析,对比分析了La2O3添加量对复合涂层的微观组织、相组成、显微硬度和室温及200℃条件下摩擦学性能的影响。结果La2O3改性后的涂层主要由CrNiFeC、NiTi、...
目的提高钛及钛合金的空间摩擦学性能,拓展钛及钛合金在空间技术领域的应用范围。方法用激光熔覆技术在纯钛基材表面制备了NiCrBSi/Ag复合涂层。用X-射线衍射仪、扫描电镜和高分辨透射电镜分析涂层的物相组成、显微组织结构和晶体结构。用空间摩擦学实验系统对NiCrBSi/Ag复合涂层在真空、原子氧和紫外辐照三种模拟空间环境以及大气环境下的摩擦...
目的探究NiCrWMoCuCBFe涂层的微观组织结构、物相组成及其力学性能。方法通过霍尔流速计表征了喷涂粉末的流动性和松装密度,采用超音速火焰喷涂在316L不锈钢表面制备了NiCrWMoCuCBFe涂层,利用SEM、EDS分别对喷涂粉末的形貌、涂层的组织结构以及粉末和涂层中的元素组成进行了表征,采用XRD、Raman分析了涂层中的物相,使用显微硬度计及万能材料试验...
目的突破新型动力热障涂层高温环境易剥落的技术瓶颈,揭示等离子喷涂过程中,喷枪扫描速度对梯度热障涂层温度分布的影响规律。方法利用ANSYS有限元仿真模拟软件,建立了等离子喷涂Mo/8YSZ梯度热障涂层温度场的仿真模型,模型中考虑了材料热物性参数随温度的变化情况及材料的相变潜热。结果当喷枪扫描速度由550mm/s增加至1000mm/s时,喷枪与基体或已...
目的提高锆合金在高温高压环境中耐动水腐蚀性能。方法利用多弧离子镀技术(MAIP)在Zr-4合金表面分别制备了Al2O3涂层和Cr/TiAlN复合涂层,利用磁控溅射技术(MS)在Zr-4合金表面制备了TiN涂层。通过堆外高压釜实验,对比研究了三种不同涂层的耐高温高压动水腐蚀性能,利用自动划痕仪检测膜基结合力,利用XRD分析涂层的物相成分,利用SEM观察涂层腐蚀前...
目的分析超音速火焰喷涂制备的Cr3C2-NiCr涂层在碱性环境中的腐蚀及冲蚀腐蚀磨损性能,揭示涂层腐蚀及冲蚀腐蚀磨损失效机制。方法利用超音速火焰喷涂技术在45#钢表面制备Cr3C2-NiCr金属陶瓷涂层,采用光学显微镜、显微硬度仪、碱性环境腐蚀性能试验台、电化学分析仪、冲蚀腐蚀磨损试验机、电子天平、扫描电子显微镜,分别对组织结构、显微硬度、碱...
目的制备机械沉积Cd镀层,并研究其组织、性能。方法以分析纯超细镉粉作为镉源,采用机械沉积法并添加复配的活化剂,在Q235基体表面制备了Cd镀层。采用扫描电子显微镜(SEM)及其自带的能谱仪(EDS)分析了镀层的组织形貌和化学成分,采用X射线衍射法(XRD)分析了镀层的物相组成,采用铁试剂法测试分析了镀层的孔隙率,采用划格划线法测试分析了镀层的结合...
目的通过等离子喷涂工艺,在油气管道X70管线钢表面制备出Cr2O3/TiO2高温氧化物陶瓷复合涂层,研究该涂层的微观组织与电化学性能。方法采用9MC Plasma Control Unit等离子喷涂系统,基于线切割尺寸为40mm×24mm×6mm的X70管线钢基体表面,沉积Cr2O3/TiO2高温氧化物陶瓷复合涂层。利用金相显微镜和扫描电子显微镜观察该复合涂层的微观组织与形貌,利用X...
目的研究Q235钢在不同流速和不同含砂量环境下的冲刷腐蚀行为。方法采用旋转冲刷腐蚀试验装置,利用电化学测试手段、表面显微分析以及失重测量等方法分析流速以及含砂量对冲刷腐蚀行为的影响。结果试样表面主要以腐蚀坑和划痕为主,随流速的增加,试样表面腐蚀坑数目增多,砂粒摩擦造成试样表面有明显划痕。含砂量较小时,试样表面腐蚀坑较大,且比较...
目的为盾构、勘探及采矿等高载荷严苛磨损条件下的构件表面防护提供一种新的涂层方法。方法以激光熔覆技术为手段,在NiCrBSi粉末中混入30%~80%(体积分数)的球形WC颗粒,用以制备NiCrBSi-WC复合涂层。研究了WC颗粒含量对涂层显微组织形成、硬度、断裂韧性和耐磨性的影响规律。采用SEM分析了涂层的显微组织;通过显微维氏硬度计测试涂层的硬度;通过...
目的探究高功率脉冲磁控溅射(HPPMS)制备的氮化钛(TiN)薄膜在自然时效过程中,应力、薄膜/基体结合性能随时间的变化规律。方法采用高功率脉冲磁控溅射(HPPMS)技术,通过调控基体偏压(-50、-150V),制备出具有不同残余压应力(3.18、7.46GPa)的TiN薄膜,并采用基片曲率法、X射线衍射法、划痕法和超显微硬度计评价了薄膜的应力、薄膜/基体结合性能、硬...
目的研究有无磁场条件和垂直、平行两种磁场方向对脉冲电沉积制备Ni-ZrO2纳米复合镀层性能的影响。方法以45#钢作为基体,采用脉冲电沉积和磁场-脉冲电沉积法成功制备Ni-ZrO2纳米复合镀层。利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)观察纳米复合镀层的表面形貌、微观结构和表面粗糙度,利用显微硬度计、划痕仪、摩擦...
目的开发一种新型的环保型钕铁硼表面镀铜技术。方法采用CuCl-EMIC离子液体,对钕铁硼基体进行阳极活化前处理,在其表面电沉积铜。通过电化学工作站测试CuCl-EMIC离子液体的循环伏安曲线和镀铜样品的动电位极化曲线,运用扫描电子显微镜、能谱分析仪和X射线粉末衍射仪,考察钕铁硼基体和铜镀层的微观形貌、成分组成和相结构,利用粗糙度仪和拉拔试验...
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