添加ZrO2的钛合金微弧氧化膜表面微结构及性能研究

针对钛合金硬度低和表面摩擦性能差等问题,在Na₂SiO₃-Na₃PO₄-NaAlO₂中添加ZrO₂,用微弧氧化技术在TC4钛合金表面制备高硬耐磨复合膜层。研究电压、氧化时间、ZrO₂添加量对膜层表面形貌和组成的影响,研究复合膜层的硬度和摩擦因数变化规律。结果表明：ZrO₂颗粒主要分布于膜层表面,少许进入孔洞中。电压、氧化时间及ZrO₂添加量对复合膜层表面微结构有显著影响。均匀分散在膜表面的ZrO₂颗粒、形成的ZrTiO₄相及膜表面平整度的共同作用,改善钛合金微弧氧化膜层硬度与摩擦性能。     

电力用铝合金超疏水耐腐蚀膜层的制备与表征

用草酸阳极氧化、氟钛酸铵封孔再经硬脂酸表面修饰,在2 A12铝合金表面制备超疏水耐腐蚀膜层。表征其微观形貌、表面成分和物相组成,测试膜层表面润湿性及耐蚀性。结果表明:氟钛酸铵封孔过程中生成Ti(OH)₄起填充孔洞,改善阳极氧化膜的致密性,疏水状态较好,耐蚀性提高。阳极氧化膜封孔后再经表面修饰未生成新物相,但形成微纳米粗糙结构,水滴接触角达150.8°,呈超疏水状,耐蚀性进一步提高。封孔-修饰后阳极氧化膜具有微纳米粗糙结构和较低表面能,减少了腐蚀接触面积并抑制腐蚀,显著提高2A12铝合金耐蚀性,在电气用铝合金腐蚀防护方面具有应用前景。     

Cd对Mg-Zn表面膜与腐蚀特性的影响研究

采用砂型铸造工艺制备Mg-1Zn和Mg-1Zn-2Gd镁合金试样,采用EDS对试样表面的元素分布情况进行测试。测试结果表明,添加Gd后,在合金表面随深度增加氧原子含量迅速下降,Gd元素在表面聚集,使得合金表面的氧化膜致密度比较高,具有较强的保护作用。对全浸腐蚀后的Mg-1Zn-2Gd合金表面进行SEM分析,发现合金表面发生局部腐蚀,第二相的不连续分布导致其主要作为阴极相起加速腐蚀的作用,但其腐蚀阻挡作用依然存在。     

石墨烯对7050高强铝合金微弧氧化陶瓷膜层组织性能的影响

为解决7050高强铝合金在海洋环境中的腐蚀、磨损问题,设计了涂层结构以延长其使用寿命。采用微弧氧化（MAO）技术,以硅酸盐为主要电解液成分,通过加入不同浓度的石墨烯添加剂,在7050高强铝合金表面制备含石墨烯的陶瓷膜层。利用扫描电镜（SEM）、体视显微镜、X射线衍射仪（XRD）、X射线光电子能谱仪（XPS）、涂层附着力自动划痕仪以及电化学工作站,研究含石墨烯的MAO陶瓷膜层形貌、粗糙度、相组成和元素分布、结合力以及耐蚀性。结果表明：石墨烯添加剂的加入使得陶瓷膜层表面微孔尺寸降低、结构致密,且主要是由α-Al₂O₃、γ-Al₂O₃组成;当石墨烯添加剂浓度为10 g/L时,MAO陶瓷膜层粗糙度最低,为857.835 nm,且结合力最好,达到46 N;膜 层的腐蚀电位最大,腐蚀电流最小,耐腐蚀性最好。     

氧化时间对铝合金酒石酸氧化膜性能的影响

为提高铝合金耐蚀性,用酒石酸阳极氧化工艺处理铝合金表面,研究氧化时间对酒石酸氧化膜厚度、微观形貌、物相、耐腐蚀性的影响.结果表明:随时间从25 min延长到65 min,氧化膜厚度从7.6μm增到15.3μm,平整度和致密性明显变化,孔隙率先降后升,耐腐蚀性先升后降.氧化膜的物相组成未随时间延长发生明显变化.适当延长时间使氧化膜增厚,平整度和致密性逐步改善,减缓了氧化膜腐蚀.氧化55 min时获得氧化膜较厚且相对平整致密,孔隙率最低,为12.7％,电荷转移电阻和阻抗模值均最大,分别达1.73×104、9.03×103Ω·cm2,腐蚀失质量最低,为0.74 g/m2.该氧化膜适合作表面改性层,能有效提高铝合金的耐腐蚀性.     

双重封闭对铝锂合金阳极氧化膜耐蚀性的影响

为提高铝锂合金的耐蚀性,对铝锂合金进行阳极氧化,然后对阳极氧化膜进行双重封闭,与单一沸水封闭和单一铈盐封闭的效果进行比较.结果表明:单一封闭和双重封闭对阳极氧化膜厚度影响不大,但封闭前后的微观形貌明显不同.双重封闭后阳极氧化膜含有Al、O、S、Ce,表面平整度和致密性好于沸水封闭和铈盐封闭,其腐蚀电位最正,为-0.524 V,腐蚀电流密度最低,为2.83×10-7 A/cm2,阻抗模值|Z|0.01 Hz达1.05×104Ω·cm2,且腐蚀耐久性良好.双重封闭效果是沸水封闭和铈盐封闭效果的叠加,能更好改善阳极氧化膜形貌,孔洞和凹坑显著减少,有效阻隔腐蚀介质,使腐蚀阻力显著增大,更大程度提高铝锂合金表面阳极氧化膜的耐蚀性.     

镁合金低压恒流阳极氧化膜研究

采用环保型阳极氧化工艺,在低压恒流条件下,在镁合金AZ31表面获得了质量良好的白色氧化膜层,用SEM,XRD和XPS等分析手段,研究氧化膜层的微观形貌、相组成和化学组成,并采用动电位扫描的电化学方法考察氧化膜的耐腐蚀性能。结果表明:不同电流密度时,都可在阳极表面观察到细小电火花。制得的阳极氧化膜的主要相组成是MgO,同时含有Al2O3,Na4(AlSiO4)3(OH)等;膜层具有多孔结构,孔径较为均匀,膜层与基体结合牢固;在质量分数为3.5%的NaCl溶液中,阳极氧化的镁合金耐腐蚀性优于没有经过阳极氧化试样的耐腐蚀性。     

铝合金腐蚀疲劳行为研究

用轴向力加载疲劳测试法,研究35℃、质量分数为3.5%的NaCl溶液环境对6082-T6铝合金型材疲劳性能的影响。结果表明:与室温大气环境相比,合金疲劳强度降低34.9%,室温疲劳强度比为σ_0.1/Rm=54.1%,腐蚀环境下σ_0.1/Rm=35.2%。两种环境下裂纹均起于试样表面,腐蚀条件下裂纹起裂区呈沿晶断裂;Mg₂Si析出相沿晶界分布,Mg₂Si、α(Al)基体和单质Si粒子间电位差不同,将在局部形成微电池效应,晶界优先腐蚀,这是造成合金疲劳性能降低,产生沿晶疲劳断裂的主要原因。     

建筑用5052铝镁合金草酸阳极氧化及无铬封孔

选建筑用5052铝镁合金作基体进行草酸阳极氧化,用沸水、植酸溶液、钴盐溶液封孔,表征并测试未封孔及封孔后氧化膜的微观形貌、表面成分和耐腐蚀性.结果表明:沸水、植酸和钴盐封孔后氧化膜表面微孔很少,与未封孔的微观形貌明显不同.未封孔和封孔后氧化膜的表面成分都以Al和O为主,其它成分略有不同.封孔后氧化膜的耐腐蚀性较未封孔的有不同程度提高,钴盐封孔后氧化膜的耐腐蚀性最好,其次为植酸,沸水封孔后氧化膜的耐腐蚀性能相对较差.沸水封孔生成的水合氧化铝填充氧化膜的微孔不均匀,植酸封孔能生成一层转化膜覆盖在氧化膜表面,但无法起到理想防护作用,而钴盐封孔生成的水合氧化铝和氢氧化钴都能填充氧化膜微孔,更有效阻止腐蚀介质渗透和扩散,提高氧化膜的耐腐蚀性,因此钴盐封孔在建筑用5052铝镁合金表面草酸氧化膜的无铬封孔中更具应用潜力.     

激光淬火对40CrNiMo高强度钢拉伸性能与断口形貌的影响

利用CO₂激光对40CrNiMo高强度钢表面进行了淬火处理,通过拉伸对比试验分析了激光淬火处理对试样拉伸性能的影响,用扫描电镜和能谱分析仪观察了激光淬火前后试样断口形貌与化学成分组成,并对其断裂机理进行了探讨。结果表明：激光淬火后40CrNiMo的屈服强度、抗拉强度和伸长率分别提高了25.3%、24.4%和7.1%,而断面收缩率降低了7.6%,存在明显的屈服阶段,呈现出连续屈服特征;与原始试样相比,激光淬火后40CrNiMo的屈服强度和抗拉强度明显提高,拉伸断裂方式和分层现象没有明显改善,试样表面断口处孔隙率降低,呈现准解理形貌。     

纳米ZnO添加剂对新型铸造铝合金微弧氧化膜层的影响

借助扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）、X射线衍射仪（XRD）、显微硬度仪等分析手段和电化学实验研究了纳米ZnO颗粒对新型铸造铝合金表面生成的微弧氧化膜层的影响。结果表明,纳米ZnO颗粒参与了铝合金表面的微弧氧化成膜过程,陶瓷膜层的厚度、硬度和耐蚀性能均有明显提高。     

镁合金热喷涂Al_2O_3纳米陶瓷涂层性能研究

采用氧乙炔火焰喷涂技术,在镁合金AZ31B表面制备Al2O3纳米陶瓷涂层。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)分析复合陶瓷涂层的组成及组织形貌,并对其热震性能、致密性、耐磨性和耐蚀性进行测试。结果表明,热喷涂纳米陶瓷涂层中有AlTi3、Al2TiO5等新相生成,组织更为致密,颗粒熔化程度较高,涂层热震性能、致密性、耐磨性和耐蚀性明显优于热喷涂微米陶瓷涂层。热喷涂纳米陶瓷涂层热震次数可达40次,说明涂层结合强度较高,清漆封孔后,孔隙率为0,致密性和耐蚀性都达到最好。     

Al对热化学反应Al2O3基陶瓷涂层性能的影响

采用热化学反应法,以Al2O3、SiO2及ZnO为主要原料,并添加金属铝粉末,在Q235钢上制备Al2O3基陶瓷涂层,研究Al添加量对涂层性能的影响。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对涂层的物相组成、表面形貌和磨损形貌进行分析,并对涂层热震性、致密性、耐磨性及耐蚀性进行测试。结果表明,经600℃固化后,涂层中有MgAl2O4、AlPO4、MgO.SiO2等新相产生。当Al添加量为9%时,涂层的抗热震性能和致密性最好,热震次数可达50次以上。当Al含量为3%时,涂层表现出最为优异的耐磨损性能,耐磨性比基体大为提高。在酸、碱、盐溶液中,涂层的耐蚀性比基体大为提高,并且当Al添加量分别为9%、1%、3%时的涂层表现最佳。     

纳米WC增强Ni基复合涂层析出相及相成分研究

以Ni60B+纳米12%Co-WC陶瓷颗粒复合粉为熔覆材料,采用激光熔覆技术在45钢表面制备出WC增强Ni基复合涂层。涂层在MM-200磨损试验机上进行干滑动磨损试验,借助SEM、EDS、XRD等检测仪器对涂层磨损前后的组织进行分析研究。结果表明:涂层磨损前组织主要为Ni基固溶体、WC颗粒、块状和枝晶组织;经过磨损试验的涂层,在其磨痕中发现了纳米级的析出相;结合MX2600FE场发射扫描电镜所附带的EDS和JEM-2100型透射电镜对析出相的成分进行分析,析出相成分初步确定为WC。     

低温超音速火焰喷涂铜涂层性能研究

在多功能超音速火焰喷涂的基础上,通过液料送粉器和氮气对喷涂焰流进行降温,实现低温超音速火焰喷涂制备了铜涂层,并进行了涂层X射线衍射、SEM形貌分析、能谱分析、结构分析和涂层导电性能研究。结果表明,涂层没有相变,结构稳定、致密性好、导电性能优良,体积电阻率达到7.6875×10-10Ω·m。     

铝合金表面陶瓷化及绝缘性能研究

采用直流脉冲微弧氧化工艺,在6063铝合金表面制备氧化陶瓷膜,讨论不同工艺条件下陶瓷膜的绝缘电阻和击穿电压。在择优选出Na2SiO3系电解液配方情况下,研究占空比、频率等放电参数及处理时间变化对陶瓷膜绝缘性能影响的规律。结果表明：膜层厚度随着氧化时间（5~45 min）的增加而增厚,但临界点后有所下降;膜层电绝缘性能随占空比（5%~30%）的增大先扬后抑,也存在临界点;膜层电绝缘性能随频率（0.1~1 kHz）的增加而变好。优化的电参数组合是提高陶瓷膜性能的关键之一。     

27SiMn钢化学镀Ni-Ce-P和Ni-Cu-Ce-P性能对比研究

为改善采煤液压支架立柱的耐蚀和耐磨性能,以常用材料27SiMn钢为基体,制备了化学镀Ni-Ce-P和Ni-Cu-Ce-P镀层。利用SEM、XRD对镀层形貌和物相进行表征,对比分析两种镀层的硬度、耐磨及耐蚀性能。结果表明:相对于Ni-Ce-P镀层,Ni-Cu-Ce-P镀层表面更为平整和致密;各镀层结构均以非晶态为主;镀层试样的硬度和耐磨性均比基体有很大提高,Ni-Cu-Ce-P镀层耐磨性约为Ni-Ce-P镀层的2.3倍;经3.5%NaCl溶液腐蚀,两种镀层均出现了钝化现象,Ni-Cu-Ce-P的耐蚀性优于Ni-Ce-P镀层。     

TiB2/Ti-6Al-4V梯度装甲复合材料界面结构与防弹机理

为了不断提升装甲车辆的防护效能,采用超高重力场反应加工技术,实现TiB₂基陶瓷与Ti-6Al-4V的熔化连接,制备出TiB₂/Ti-6Al-4V梯度装甲复合材料。通过X射线衍射（XRD）与场发射扫描电子显微镜（FESEM）观察、残余穿深（DOP）实验及数值理论分析,研究其界面结构对防弹性能的影响。XRD和FESEM结果表明,在TiB₂/Ti-6Al-4V的连接界面上,TiB₂、TiB陶瓷相自陶瓷侧逐渐过渡至钛合金侧,呈现梯度复合特征。经对TiB₂基陶瓷与TiB₂/Ti-6Al-4V梯度装甲复合材料进行DOP试验,二者防护系数分别为3.05和7.30. 相比于TiB₂基陶瓷,TiB₂/Ti-6Al-4V梯度装甲复合材料的防弹性能大幅提高。陶瓷与钛合金连接区的梯度复合结构缓解了TiB₂/Ti-6Al-4V之间声阻抗失配状况,提高其剪切强度,在表观上使防弹性能得以显著提升。