多重空心阴极溅射靶及其应用

研制了一种由多个空极并列组合而成的可直接作为溅射靶的多重空心阴极溅射靶。其溅射输出量可用靶电压、气压及空心阴极的高度和宽度的比值控制。多重空心阴极溅射靶应用于双辉离子金属渗镀试验。结果表明,这种方法可以加速金属渗镀层的形成。在靶电流密度较大的条件下,可以形成合金扩散层和纯金属沉积层的复合层组织。     

TiAl合金双层辉光表面等离子渗Nb工艺

利用双层辉光等离子渗金属技术对TiAl合金进行离子渗Nb处理,研究了温度和保温时间对渗层合金元素含量和渗层厚度的影响,确定较合理的渗金属工艺参数。利用图像分析仪和辉光放电光谱仪观察和测定渗层金相组织、渗层厚度及合金层的成分。结果表明,在极间距与工作气压一定的条件下,渗层厚度及成分与温度和保温时间有关。温度过低或保温时间过长均使TiAl试样表面产生Nb沉积层。经优化工艺参数试验,选择1100℃×3h渗Nb,得到一定厚度且与基体结合牢固的合金渗层,这对改善TiAl合金的耐磨性和抗高温氧化性是有利的。     

W-Mo-Dy三元共渗合金层的研究

采用双辉等离子渗金属技术,在20钢表面进行W-Mo-Dy三元共渗.探讨了气压、保温时间、温度对合金渗层厚度的影响,并获本试验条件下的最佳工艺参数.对合金渗层金相显微组织和形成机理进行分析;用能谱仪检测合金元素的浓度和分布;用XRD分析合金渗层物相.结果表明:在本试验条件下最佳工艺参数为气压30 Pa,保温时间4.5h,温度1020℃,获得的共渗合金层厚度约115 μm;合金渗层中W、Mo合金元素含量随到试样表面的距离增加而减少,呈梯度分布;由于稀土的较大原子半径与核外电子的极化作用使得Dy分布不规律;合金渗层的物相主要为Fe( Mo,W,Dy)、Dy2O3和少量的DyFe10Mo2等.     

工业纯铁电极材料表面渗钼的工艺

利用双辉等离子渗金属技术,在工业纯铁电极材料表面进行正交渗钼试验,用极差分析方法研究了极间距、温度、时间、源极电压和气压对合金渗层厚度的影响,并对渗钼的工艺参数进行优化。采用光学显微镜、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度仪、扫描电镜(SEM)和能谱仪观察合金渗层的金相组织及厚度,测定合金渗层的物相组成和渗层硬度,检测合金渗层的形貌、元素分布。结果表明:渗钼工艺优化参数为源极电压800~850V,保温温度1 020℃,保温时间4h,工作气压35Pa,极间距20mm,可获得满足试验要求的80μm的合金渗层;合金渗层组织为柱状晶,Mo元素在合金渗层中呈梯度分布,合金渗层的物相为Fe(Mo)固溶体和Mo相,合金渗层的硬度呈下降趋势,渗钼后试样的表面硬度为248.5HV0.05。     

Ti-6Al-4V合金表面等离子Nb合金化工艺

采用双辉等离子表面冶金技术对Ti-6Al-4V合金进行等离子渗铌处理。研究了温度与保温时间对合金层元素含量和渗层厚度的影响,以确定最佳渗金属工艺参数。利用光学图像分析仪以及辉光放电能谱仪观察和测定合金层的金相组织、渗层厚度及成分。结果表明,在极间距和气压恒定的条件下,渗层厚度及成分与温度和保温时间有关。温度过高或保温时间过长均会在Ti-6Al-4V试样表面产生较厚的Nb沉积层。经优化工艺参数,选择850℃保温3 h渗铌,得到一定厚度且与基体为冶金结合的合金层。该合金层可以克服Ti-6Al-4V合金耐磨性差的缺点。     

等离子共渗W-Mo-Y工艺及渗层组织的研究

采用辉光等离子渗金属技术对Q235钢进行W-Mo-Y三元共渗,探讨了极间距、气压、保温时间、温度对共渗层厚度的影响,并分析了共渗层的金相显微组织、合金元素分布及物相组成.结果表明:在试验涉及的条件下,以极间距25 mm,气压30 Pa,保温时间3 h,温度1000℃为最佳工艺参数;共渗层主要由Fe3Mo,Fe(Mo,W...     

钨钼钇等离子共渗工艺及渗层组织的研究

利用辉光等离子渗金属技术,在低碳钢Q235表面进行钨钼钇共渗,研究了极间距、保温温度、气压、保温时间对渗层厚度的影响,进而确定最优工艺参数,并对渗层的金相组织、合金元素分布及物相组成进行分析。结果表明:极间距25mm、保温温度1 000℃、工作气压30Pa、保温时间3h为最优参数,所得渗层的厚度可达37μm;渗层组织为柱状晶,渗层与基体有一明显分界线;钨、钼在渗层中呈梯度分布,钇在渗层中呈不均匀分布并在晶界处发生偏聚。     

Ti6Al4V合金表面等离子渗镍研究

采用双层辉光离子渗金属技术对Ti6Al4V合金(TC4)表面进行等离子渗镍研究.通过分析放电气压对渗层镍含量及厚度的影响得出,在950℃及20～50 Pa进行合金化时,当气压为30 Pa时可得到最佳质量的渗层.对此典型工艺条件下渗层的组织形貌、成分分布特征进行观察与分析,测试了渗层的显微硬度.并对渗层的摩擦学性能进行了研究.结果表明,渗层表面Ni含量最高可达95%,向内逐渐降低,基本呈梯度分布,显微硬度明显提高,耐磨性较基材TC4大大增强.     

钛合金表面双层辉光离子渗铝的研究

利用双层辉光渗金属技术，以铝为源极、TC4(Ti-6Al-4V)为阴极、氩气为工作气体，依靠辉光放电和不等电位空心阴极效应在TC4表面形成合金层。采用X射线衍射和辉光放电光谱分析了合金层的相组成及渗层内Al元素的分布．并对其进行硬度测试。结果表明：渗层由Ti3Al和α-Ti组成；铝的含量可达18％；渗层厚度可达13μm；其硬度比经渗铝处理后的有了较大程度的提高。     

Q195钢表面等离子铬-镍共渗的扩散机理分析

采用脉冲等离子辉光渗金属技术在Q195钢表面铬-镍共渗形成合金层,并对合金层的表面形貌、相结构及铬、镍含量进行分析。利用MATLAB软件拟合合金层铬、镍成分曲线,计算其扩散系数、扩散激活能以及表面空位浓度。结果表明:随着距离表面渗层深度的增加,各元素的扩散激活能增加,元素的扩散速度减慢,合金元素含量减少;相同条件下,等离子渗金属比一般的气体渗金属空位浓度高2～3个数量级。     

纯钛TA2表面等离子Nb合金化工艺研究

研究了纯钛TA2表面等离子Nb合金化工艺实验。分析了预轰击时间、放电气压、源极电压、工件电压、工件温度和保温时间等参数对渗层Nb含量的影响,在此基础上得到优化的工艺参数。结果表明:预轰击时间较长能够获得Nb含量较高的渗层;气压65 Pa可以得到最佳质量的渗层;合理的源极电压为600～500 V,工件电压为400～200 V;温度、时间的影响规律符合一般的扩散定律,适宜的处理温度为1000℃,保温时间为4 h。     

离子渗金属中表层合金元素的贫化及其消除

离子渗金属中，工件表层合金贫化主要是由于离子轰击在工件表层造成一个严重的畸变层，畸变层原子具有高的扩散系数面非畸变层原子具有低的扩散系数，结果使区出现原子富集；同时在变层存在畸变梯度，这一梯度的存在支持这样的富集。     

铸件表面合金化层性能研究

针对采用水玻璃、树脂等作为粘结剂进行铸件表面合金化时，合金层中容易产生气孔、夹渣缺陷的问题，研究了一种铸件表面合金化新工艺，即加入一种YB成型剂将合金粉末压制成块的方法进行表面合金化，在铸钢ZG65Mn本体表面得到高含Cr、W等元素的合金化层。结果表明，通过消失模铸造工艺，使用YB成型剂较好地消除了水玻璃等粘结剂造成的气孔、夹渣，合金化层和本体之间实现了冶金结合；合金化层具有较好的耐磨性和耐热性能，加入WC后耐磨性可达本体材料的4．82倍，抗氧化性能提高50％左右，且合金化粉末压块放置操作简便、可靠。     

Recent Development of Effect Mechanism of Alloying Elements in Titanium Alloy Design

钛合金的性能主要取决于合金成分和显微组织两方面,而合金元素的种类选择以及添加量是合金成分设计的主要组成内容,不同合金元素的添加可以一定程度上改善合金的强度,高温性能,蠕变性能以及加工性能等,满足特殊工业需求。主要探讨了合金元素在钛合金设计中的作用以及说明了各合金元素在新合金设计中应注意的一些原则,并对合金元素在钛合金设计中存在的一些问题进行探讨和归纳总结,特别对于合金中不同合金元素之间的相互作用,引起合金组织中位错取向和相组成发生变化,从而影响合金的机械性能。另外,对几种经典合金的合金组成、稳定性以及组织性能之间的相互关联进行研究,希望进一步了解合金元素在钛合金中的影响机理,为新型钛合金设计与研发提供参考。     

TC4合金表面TiNi/Ti2Ni改性层不同载荷滑动干摩擦性能研究

利用等离子表面合金化技术在Ti6Al4V合金表面制备了TiNi/Ti2Ni合金层,考察了合金层的表面形貌、成分分布、截面组织形貌、相结构。采用球盘磨损试验机分析了TiNi/Ti2Ni合金层在不同载荷下的滑动干摩擦学性能,并与基体进行对比。结果表明,基体和TiNi/Ti2Ni合金层磨损机制主要表现为磨粒磨损。在同一磨损条件下,TiNi/Ti2Ni合金层的摩擦系数略低于基体,耐磨性优于基体。TiNi/Ti2Ni合金层在不同载荷的摩擦系数接近,在0.29~0.32之间波动。随着载荷的增加,磨损率增加。     

钛(TA2)及钛合金(TC4)表面等离子渗Nb研究

采用双层辉光离子渗金属技术进行钛（TA2）及钛合金（TC4）的等离子渗Nb表面改性研究。分析了合金化条件对渗层Nb含量及厚度的影响，在此基础上得到优化的典型工艺条件。研究发现，在1000℃进行合金化时，放电气压对渗层表面Nb含量有显著的影响，在本试验选取的气压范围（20～80Pa）之内，气压为65Pa时可以得到最佳质量的渗层。对此典型条件下渗层的组织形貌及成分分布特征进行了观察与分析，测试了渗层的显微硬度并用划痕法评价了渗层结合强度。结果表明，渗层表面Nb含量可达70％左右，向内逐渐降低，呈梯度分布特征。渗层与基体结合良好，硬度显著提高。     

Ni—Cr—Mo—Nb合金的阴极溅射行为

研究了双层辉光放电条件下镍基合金Inconel625的阴极溅射行为,结果表明：多组元镍基合金由于各组元溅射率不同,产生择优溅射现象。Mo,Nb等低溅射率元素在阴极表面富集,Ni,Cr等高溅射率元素在阴极表面贫化,使阴极表面发生相变,形成含Mo,Nb奋斗高的金属间化合物析出相P相和Laves相,随着阴极溅射电压的增加,阴极合金元素溅射率增加;并且随着阴极温度升高,阴极溅射率也随之增加。     

DOUBLE GLOW PLASMA SURFACE ALLOYING OF Ti6A14V AND TiAl

1. IntroductionThe Double Glbw Plaama Surface Alloying Technique[l,2l is performed in a vacuumglow discharge chamber where two negatively charged electrodes are equipped. One of thetbo cathodbs is a sputtering target made,of one or more of the desired all…     

Ti-Al-Cr-Nb-V合金激光表面原位TiC颗粒增强涂层及耐磨性研究

分别以高纯石墨粉C和C Nb混合粉末为原料，对Ti-46Al-2Cr-1．5Nb-1V合金进行了激光表面合金化处理，对激光改性层的显微组织以及成分进行了观察与分析，并对该合金原始组织及经C或C Nb激光表面改性层的室温耐磨性能进行了对比分析研究。研究结果表明，C和C Nb激光表面合金化处理后，在合金表面均“原位”形成了TiC颗粒，Nb以固溶原子形式存在于表面改性层中，TiC颗粒的大小，形态及分布强烈取决于激光工艺参数；经C或C Nb激光表面合金化处理后，TiAl合金的室温滑动磨损耐磨性能均有不同程度的提高，其中经C Nb的激光表面合金化后的试样表现出最佳的抗室温滑动磨损性能。     

Improvement of the wear resistance of titanium alloyed with boron nitride by electron beam irradiation

Surface alloying of commercially pure titanium was carried out with an electron beam (EB) apparatus using a boron nitride powder which was previously deposited on its surface by Atmospheric Plasma Spraying (APS) in order to produce a composite layer with high wear resistance.Electron beam surface alloying is an important surface engineering routine that involves melting of a pre-deposited layer or concomitantly added alloying elements/compounds with a part of the underlying substrate by direct energy electron beam irradiation to form an alloyed zone characterized by a novel microstructure and composition.The present study is concerned with the influences of EB-remelting process on the wear resistance of the alloyed titanium material. The microstructure, corrosion resistance and phase analysis were also examined. Scanning electron microscopy (SEM), light microscopy (LM) and X-ray Diffraction (XRD) were performed to characterize the phase modification and morphology after the EB treatment. The sliding wear as well as the hardness of the remelted material was significantly improved (in comparison with pure Ti) through this alloying technique. The corrosion behaviour of the modified surfaces was compared with that of Ti in order to demonstrate that its initial good corrosion resistance is not strongly influenced due to surface alloying.