A4钢表面碳纳米管增强胶黏陶瓷涂层的制备与耐磨性能

为提高溶胶凝胶陶瓷涂层的耐磨性,提高涂层对金属材料的磨损保护,采用溶胶凝胶技术在A4钢表面制备了碳纳米管增强陶瓷涂层,用扫描电镜(SEM)表征了陶瓷涂层的表面和截面形貌,用X射线衍射仪(XRD)分析了普通陶瓷涂层和含碳纳米管的陶瓷涂层的组分,并测试了不同碳纳米管含量的陶瓷涂层的耐磨性能。结果表明:制得的陶瓷涂层表面形貌致密,陶瓷涂层与金属基体之间相互咬合;添加碳纳米管的涂层组分中未生成其他含碳物质,即碳纳米管未参与固化反应;碳纳米管的添加提升了涂层的耐磨性能,且当碳纳米管的含量为0.3%时,涂层具有最佳的耐磨性。     

新的粗糙表面弹塑性接触模型

提出一种新型的粗糙表面弹塑性微观接触模型.该模型的建立基于接触力学理论和接触微凸体由弹性变形向弹塑性变形及最终向完全塑性变形的转化皆是连续和光滑的假设.研究单个微凸体在载荷逐渐增加时的变形规律,并重点推出弹塑性变形区间的接触方程.在此基础上应用概率统计理论导出了粗糙表面的接触载荷、平均分离和实际接触面积之间的数学关系式.在不同的塑性指数和载荷条件下,该模型与GW弹性模型和CEB弹塑性模型就实际接触面积和法向距离的预测结果进行了对比.结果表明,在同样塑性指数和载荷条件下比GW模型预测的实际接触面积大但法向距离小,且两者的差距随塑性指数和载荷的增加而增大.因此该模型的预测结果更加符合人们的试验观察和直觉,能够更加科学和合理地描述两个粗糙表面的微观和宏观接触状态.     

GO-TiO2对磷酸盐粘结涂层耐磨损性能的影响

目的 提高磷酸盐粘结涂层的耐磨损性能.方法 以3-氨基丙基三乙氧基硅烷为纽带,制备氧化石墨烯-二氧化钛复合材料(GO-TiO2),并作为增强相加入涂层中.通过SEM和FTIR,对GO-TiO2的微观结构和官能团进行表征,采用维氏硬度计对涂层显微硬度进行测量,利用摩擦磨损试验机测试涂层的摩擦学行为,采用白光干涉仪和SEM对涂层磨痕微观结构进行表征.结果 二氧化钛和氧化石墨烯通过化学键连接在一起,且由于二氧化钛的存在,氧化石墨烯表面变得粗糙,从而加强机械啮合作用,提高了涂层其他组分与氧化石墨烯的界面结合力.随着GO-TiO2的加入,涂层的显微硬度增加.未添加GO-TiO2涂层的显微硬度为207.4HV0.3,添加1.0％(质量分数)GO-TiO2时,涂层的显微硬度增加至260.4 HV0.3.涂层的摩擦因数随着GO-TiO2的加入稍微降低,而涂层的耐磨损性能显著增加.未添加GO-TiO2涂层的摩擦因数为0.51左右,磨损率为2.17×10–4 mm3/(N·m),当添加1.0％GO-TiO2时,涂层摩擦因数和磨损率分别降低至0.45和0.51×10–4 mm3/(N·m).结论 涂层磨损主要是由脆性剥落引起的,而且GO-TiO2的添加并未改变涂层磨损机制.GO-TiO2通过抑制裂纹的拓展,提高了涂层的耐磨损性能.     

7003铝合金CMP后表面SiO2纳米颗粒清洗研究

通过在弱酸环境的水溶液条件下加入非离子表面活性剂辛基苯基聚氧乙烯醚,缓蚀剂焦磷酸二氢二钠和苯并三氮唑(BTA),并结合超声波的湿化学清洗方法,对化学机械抛光(CMP)后的7003铝合金表面的清洗进行了研究.利用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对清洗前后铝合金表面形貌进行对比分析.研究结果表明,辛基苯基聚氧乙烯醚能够保持颗粒和表面之间处于容易清洗的物理吸附状态,结合超声波协同作用可以对铝合金表面残留的SiO2颗粒进行有效的清洗.在一定范围内随着活性剂质量分数的递增,表面清洗效果逐渐改善,当质量分数为2%时,表面残留的SiO2颗粒基本被清洗干净,得到最优表面且未发生腐蚀现象.清洗后表面形成活性剂保护层,防止了颗粒的再次吸附.     

植酸和唑类衍生物复合转化膜的制备及其机理研究

为改善植酸单独使用时难以在铜表面形成完整且致密转化膜的问题，采用浸渍法在铜表面制备含植酸(PA)和不同唑类衍生物的转化膜，利用接触角测试仪、电化学工作站、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)表征了转化膜的疏水性、耐腐蚀性、表面形貌及成分，使用X射线电子能谱仪(XPS)对耐蚀性能最佳的PA+BTA转化膜的成膜机理进行分析。结果表明：加入不同唑类衍生物所形成的转化膜的耐腐蚀性提高，其中加入苯并三氮唑(BTA)和植酸的转化膜的接触角达到最大值(135.51°),腐蚀电流密度达到最小值(2.050×10^-7 A/cm²),阻抗值超过90 kΩ;观察PA+BTA转化膜的SEM形貌发现，该转化膜在铜基底表面分布均匀且致密；对PA+BTA转化膜进行XPS谱分析，发现PA和BTA均参与了转化膜的形成，在铜基底表面生成了PA-Cu和BTA-Cu配合物，能有效保护铜基底。     

考虑摩擦切向力的弹塑性粗糙表面接触模型

基于接触微凸体由弹性变形向弹塑性变形及最终向完全塑性变形的转化皆是连续和光滑的假设,提出一种综合考虑弹塑性变形以及摩擦切向力等因素的新型粗糙表面接触模型。通过分析不同塑性指数以及载荷条件下该模型与ZMC模型以及GW模型预测。结果发现:在低塑性指数、小法向接触载荷情况下,该模型预测的真实接触面积相比ZMC模型偏小,甚至比GW模型预测的真实接触面积偏小,但是随着法向接触载荷的增加,该模型预测的真实接触面积逐渐增大,并超过ZMC模型以及GW模型预测结果;在高塑性指数下,该模型预测的真实接触面积即使在小法向接触载荷情况下也相比ZMC模型以及GW模型预测的真实接触面积大,且随着载荷的增加,真实面积之间的差距也逐渐增大;随着塑性指数的增加,该模型预测的真实面积超过GW模型以及ZMC模型预测值的临界载荷逐渐减小。     

氧化石墨烯增强碳纤维磷酸盐粘结陶瓷涂层在不同温度下的摩擦学性能

为提高碳纤维(CF)在磷酸盐粘结陶瓷涂层(PBCC)中的界面性能，从而提升高温下PBCC的耐磨损性能，采用电泳沉积法将氧化石墨烯(GO)片材附着到碳纤维(CF)表面，制备出CF-GO杂化纤维，研究未添加和添加CF-GO杂化纤维的PBCC在不同温度下的摩擦学行为。利用扫描电镜(SEM)和拉曼光谱表征CF-GO样品的表面形貌和结构。利用SEM、摩擦磨损试验机和光学轮廓仪对未添加和添加CF-GO杂化纤维的PBCC在不同温度下的摩擦学性能进行表征。结果表明：随着温度从25℃升至100℃,未添加和添加2%(质量分数)CF-GO杂化纤维的PBCC的摩擦系数均随温度的升高而升高，并且添加杂化纤维的涂层的摩擦系数波动值明显低于未添加杂化纤维的涂层；添加2%CF-GO杂化纤维的PBCC的摩擦系数在不同温度下均小于未添加杂化纤维的PBCC,由此可知，杂化纤维的引入有效降低了涂层的摩擦系数以及当摩擦工况的温度升高时摩擦系数的波动值，提高了涂层的摩擦学性能的稳定性；常温下添加CF-GO杂化纤维的PBCC的磨损量高，高温下未添加CF-GO杂化纤维的PBCC的磨损量高，由此可知，CF-GO杂化纤维的加入在常温下使...