石墨烯含量对激光熔覆镍基熔覆层组织和性能的影响

目的 研究石墨烯(Gr)含量对镍基熔覆层组织和性能的影响,通过分析Gr含量对复合熔覆层的影响规律来确定Gr的最佳添加含量,同时进行横向、纵向等2个方向上的摩擦磨损测试,以分析扫描方向对摩擦磨损性能的影响。方法 采用预置粉末法制备石墨烯/镍基(Gr/Ni60)合金熔覆层,并针对Gr的质量分数分别为0%、0.3%、0.5%、0.8%、1%的复合涂层进行物相检测、微观组织、显微硬度、摩擦性能等方面的分析。结果 Gr的加入没有引起镍基熔覆层相组成的变化,主要组成相为γ?Ni、Cr7C3、Cr23C6。随着Gr含量的增加,复合涂层晶粒尺寸逐渐减小,晶粒明显细化,显微硬度由623.12HV逐步提升到828.65HV,横向磨损平均摩擦因数从0.65降至0.48,磨损率从7.5×10^?5mm³/(N.m)降至3.6×10^?5mm³/(N.m)。纵向磨损平均摩擦因数从0.70降至0.58,磨损率从5.7×10^?5 mm³/(N.m)降至4.5×10^?5 mm³/(N.m)。当Gr的质量分数为1%时复合涂层的晶粒尺寸与Gr的质量分数为0.8%时相比有所增加,且硬度和摩擦性能略有下降。当Gr的质量分数为0.8%时,复合涂层具有更好的晶粒结构、显微硬度和耐磨性,且横向摩擦性能优于纵向摩擦性能。结论 在镍基熔覆层中添加Gr可以起到明显的强化作用,过量添加Gr会使熔覆层的显微硬度和摩擦性能下降,在添加Gr之前熔覆层的磨损机制主要为磨粒磨损,加入Gr之后磨损机制转变为黏着磨损和氧化磨损,并伴随磨粒磨损。     

退火热处理对Cr3C2-FeCrBSi涂层摩擦磨损性能的影响

目的 针对冷轧辊表面的循环应力、摩擦磨损的特殊服役环境,设计空气燃料超音速火焰喷涂(HVAF)制备Cr3C2-FeCrBSi复合涂层来提高工件表面的硬度和耐磨性。方法 利用HVAF技术在冷轧辊用合金钢板表面制备不同尺寸陶瓷颗粒混合的Cr3C2-FeCrBSi的复合涂层,并在600、700、800 ℃进行退火处理后得到退火态涂层。利用XRD、SEM、显微硬度计、电子拉伸试验机、盘式摩擦磨损试验机和接触疲劳试验机,考察了不同陶瓷含量和不同退火温度下涂层的相组成、组织结构、机械性能、摩擦磨损性能和接触疲劳失效形式。结果 喷涂态涂层的显微硬度、结合强度随着Cr3C2含量的增加先上升后下降。当陶瓷相质量分数为10%时,复合涂层最佳,显微硬度、结合强度分别为459.6HV0.3、42.8 MPa。选取Cr3C2(质量分数10%)-FeCrBSi涂层经过退火处理后,涂层的硬度、断裂韧性、抗磨损性能均有提升,其中摩擦因数由原先的0.89降低至0.80~0.75。此外在700 ℃下退火3 h得到的涂层,显微硬度可达490.3HV0.3,断裂韧性由2.81 MPa∙m^1/2提升至3.15 MPa∙m^1/2,磨损率为6.80×10^‒14 m³/(N.m),与喷涂态涂层相比,磨损率降低了15%。喷涂态、退火态涂层的磨损机制均为磨粒磨损。接触疲劳试验结果表明,退火态复合涂层的接触疲劳失效形式主要有剥落和分层,同时剥落失效情况下涂层的接触疲劳寿命更长,可达2.07×10⁵转。结论 Cr3C2-FeCrBSi复合涂层良好的抗磨损和耐接触疲劳性能主要取决于Cr3C2硬质耐磨颗粒的加入。而退火热处理可以促进涂层向平衡态的转变、同时析出的二次碳化物(Cr, Fe)7C3起到沉淀强化的作用,使得退火态涂层具有更好的抗摩擦磨损性能。     

超音速激光沉积Cu-Al2O3-石墨复合涂层微观结构及耐磨损性能

目的 研究不同石墨含量对超音速激光沉积Cu-Al2O3-石墨复合涂层的微观组织、显微硬度、耐磨损性能的影响。方法 利用扫描电子显微镜、能量色谱仪、维氏硬度计、激光共聚焦扫描显微系统、X射线衍射仪、摩擦磨损测试对复合涂层的微观组织、显微硬度、耐磨损性能及磨损机制进行分析。结果 随着原始粉末中镀铜石墨质量占比的增加,Cu-Al2O3-石墨复合涂层的沉积效率逐渐降低。基于Al2O3颗粒的原位喷丸效应及激光辐照的加热软化效应,复合涂层具有致密的微观组织,且复合涂层与基体界面结合良好。单一添加Al2O3颗粒可以将Cu涂层的硬度从108.19HV0.2提高至121.82HV0.2。随着石墨含量的增大,涂层的显微硬度逐渐降低,镀铜石墨在原始粉末中的质量分数从5%增至15%,Cu-Al2O3-石墨复合涂层的硬度从116.09HV0.2降至94.17HV0.2。添加石墨能够在复合涂层表面形成固体润滑层,降低复合涂层的摩擦因数,提升涂层的耐磨损性能。CuAlGr10复合涂层具有最优的耐磨损性能,磨损率为0.7×10⁻⁴ mm³/(N.m)。此外,由于激光辐照促进了复合涂层内部颗粒间的界面结合,均匀分散在石墨润滑相中的Al2O3颗粒作为负载支撑和耐磨相,可进一步降低复合涂层的磨损率。结论 Cu-Al2O3-石墨复合涂层优异的耐磨性能是润滑相石墨颗粒和硬质增强相Al2O3颗粒共同作用的结果,石墨的添加能够降低复合涂层的摩擦因数,提升涂层的耐磨损性能,但过量的石墨颗粒会对涂层产生割裂作用,导致增强相Al2O3颗粒脱离涂层,从而加剧涂层的磨损。     

不同h-BN含量Ni-P-WS2-BN化学镀层的组织结构及磨损性能

目的 通过化学镀共沉积技术在Ni-P-WS2镀层中引入六方氮化硼(h-BN)纳米粉末,以进一步提升其硬度和耐磨性,改善其摩擦学性能。方法 将六方氮化硼(h-BN)纳米粉末与二硫化钨(WS2)纳米粉末共沉积制备Ni-P-WS2-BN复合镀层,并对其进行400 ℃×1 h的惰性气氛热处理。采用扫描电镜、X射线衍射仪、摩擦磨损试验机等对镀层的化学成分、组织结构及摩擦学性能进行表征,考察h-BN用量及热处理对复合镀层的影响。结果 随着镀液中h-BN用量的增加,镀层中h-BN含量持续上升,镀层的表面粗糙程度先升高、后降低,胞块结构有致密化倾向,硬度由321HV0.1上升至522HV0.1,磨损率从1.82×10^–13 m³/(N.m)降至0.95×10^–13 m³/(N.m),平均摩擦因数介于1.61~2.00,且呈先降后升的趋势(h-BN用量为3.0 g/L时达到最小值)。经热处理后,镀层硬度可达457~822HV0.1,磨损率从1.24×10^–13 m³/(N.m)降至0.31×10^–13 m³/(N.m),平均摩擦因数降至0.93~1.29。复合镀层的磨损以磨粒磨损机制为主。结论 h-BN粉末的共沉积和400 ℃退火处理可显著提高复合镀层的硬度和耐磨性,大幅度降低摩擦因数和磨损率,改善复合镀层的综合性能。     

等离子喷涂NiAl-MoO3/BaO复合涂层的高温摩擦学性能及润滑机理研究

目的 根据氧化物润滑离子势和阳离子极化率判据,研究MoO3/BaO复合对等离子喷涂NiAl基复合涂层的高温摩擦学性能影响,并阐明复合涂层的高温润滑机理。方法 采用等离子喷涂技术(APS)制备MoO3/BaO(1∶1)质量分数分别为20%、30%、40%的复合涂层。采用显微硬度计、万能材料试验机、摩擦磨损试验机等测试复合涂层的硬度、结合强度、摩擦学性能。通过扫描电镜(SEM/EDS)、X射线衍 射仪(XRD)、激光拉曼散射仪(Raman)和透射电子显微镜(TEM)分析涂层的微观组织结构、磨损表面形貌、物相结构等。结果 选用互作用参数较低和离子势差较大的MoO3/BaO作为复配润滑剂制备的NiAl-MoO3/BaO复合涂层有效改善了NiAl涂层的高温摩擦学性能,特别是NiAl-30% MoO3/BaO(1∶1)的复合涂层在800 ℃具有较低的摩擦系数(0.15)和磨损率(9.31×10^–5mm³/(N.m))。结论 复合涂层在600 ℃以上具有良好的减摩性能,高温促进了磨损表面形成新的三元高温润滑相BaMoO4、NiMoO4,并与MoO3 和NiO起到协同润滑作用,显著提升了复合涂层的高温摩擦磨损性能,同时摩擦对偶表面形成的复合氧化物润滑转移膜,降低了涂层的磨损率。     

Cr3C2/WC的添加对Stellite 12熔覆层耐磨耐蚀性的影响

目的 提高Stellite 12熔覆层的耐磨耐蚀性能。方法 将Stellite 12合金粉末与碳化物(Cr3C2、WC)混合,采用激光熔覆技术在H13钢板上制备复合熔覆层。通过超景深显微镜和XRD分析其显微组织和物相,通过显微硬度测试、摩擦磨损试验和电化学腐蚀试验,分别评价熔覆层的硬度、耐磨性和耐蚀性,并通过超景深显微镜对磨痕形貌进行分析。结果 添加碳化物后,熔覆层的微观组织以柱状晶和树枝晶为主,物相主要由γ-Co固溶体和碳化物(M23C6、M7C3)组成;Cr3C2的添加使得熔覆层的硬度降低,由610HV0.2降至530HV0.2,但耐磨性得到提高,磨损量由0.45 mm³降至0.33 mm³,下降了28%,耐蚀性得到提高,腐蚀电位由−0.385 V增加到−0.264 V,腐蚀电流密度由9.269×10⁻¹⁰ A/cm²降至1.496×10⁻¹⁰ A/cm²,极化电阻由3.982×10⁷ Ω.cm²提升至2.424×10⁸ Ω.cm²,提高了1个数量级;WC的添加使其硬度由610HV0.2提高至750HV0.2,磨损深度变浅,磨损量由0.45 mm³降至0.19 mm³,下降了43%,但耐腐蚀性有所降低。3种熔覆层的磨损机制主要为磨粒磨损和黏着磨损。结论 WC的添加可以有效提高熔覆层的硬度和耐磨性,但耐腐蚀性有所降低;添加Cr3C2后,耐蚀性得到显著提高,耐磨性略微提升,但硬度降低。     

Cr3C2-NiCr/TiSiN-CrAlN复合涂层制备及高温摩擦学行为研究

目的 基于表面耐高温薄膜和高承载金属陶瓷涂层性能优势协同的设计思想,制备Cr3C2-NiCr/ TiSiN-CrAlN复合涂层,提高硬质薄膜机械性能和不同温度下的摩擦学性能。方法 采用超音速火焰喷涂(HVOF)和电弧离子镀(AIP)技术制备Cr3C2-NiCr/TiSiN-CrAlN复合涂层,通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、纳米压入仪、划痕仪和高温摩擦磨损试验机等对复合涂层的微观结构、机械性能和不同温度下的摩擦磨损行为进行系统研究。结果 Cr3C2-NiCr/TiSiN-CrAlN复合涂层微观结构致密,界面结合良好,其顶层耐高温薄膜由CrAlN结合层和TiSiN-CrAlN交替多层构成,总厚度约6.7 μm,低于不锈钢表面直接沉积TiSiN-CrAlN薄膜的厚度(约9.6 μm)。Cr3C2-NiCr支撑层微观结构和形貌影响其表面沉积TiSiN-CrAlN薄膜的结晶性。Cr3C2-NiCr/TiSiN-CrAlN复合涂层具有优异的机械性能,其纳米硬度和弹性模量分别高达(37.3±2.6)GPa和(506.1±10.6)GPa,结合力相比不锈钢表面TiSiN-CrAlN多层膜显著提高。得益于Cr3C2-NiCr支撑层的引入,复合涂层在不同温度下的摩擦因数和磨损率均比单一薄膜的低,其摩擦因数在900 ℃下可稳定保持在0.44左右,磨损率约为3.13×10^?5 mm³/(N.m),表现出良好的高温摩擦学性能。此外,磨损机制分析表明,500 ℃以下主要为磨粒磨损和黏着磨损,摩擦因数较大、不稳定,但磨损率基本不变;700 ℃时由于Cr3C2-NiCr层的支撑作用而无明显的疲劳磨损,氧化磨损发生;900 ℃时氧化磨损主导,摩擦界面生成主要成分为TiO2、Cr2O3的摩擦反应膜。结论 采用HVOF和PVD相结合的方法在不锈钢表面制备的Cr3C2-NiCr/TiSiN-CrAlN复合涂层具有良好的机械性能和优异的高温摩擦学性能,可进一步改善耐高温薄膜的综合性能,具有良好的应用前景。     

激光辅助热喷涂NiCoCrAlYTa/ZrO2/BaF2·CaF2涂层的组织及性能∗

高温耐磨涂层是航空发动机关键摩擦副可靠使用的重要保障,鉴于其服役环境日益严苛复杂,进一步提高涂层的高温耐磨性能是十分必要的。利用激光辅助热喷涂技术制备 NiCoCrAlYTa / ZrO₂ / BaF₂·CaF₂ 高温耐磨涂层,利用 SEM、EDS 分析高温耐磨涂层的横截面微观组织及化学成分,研究 ZrO₂ / BaF₂·CaF₂质量分数、激光功率及扫描速度对耐磨涂层微观组织、力学性能及高温耐磨性能的影响。结果表明：激光辅助处理可以诱导耐磨涂层表面形成具有树枝状结构的 ZrO₂陶瓷层; 当激光功率为 80 W,扫描速度为 8 mm / s,喷涂粉末为 75 wt.% NiCoCrAlYTa+25 wt.% ZrO₂ / BaF₂·CaF₂时,制备涂层的微观组织、综合力学性能及高温耐磨性能达到最好;在此工艺参数下,涂层顶部的 ZrO₂ 陶瓷层最为致密均匀,其平均纳米硬度为 13.6 GPa,平均弹性模量为 182.5 GPa,800 ℃时的磨损率为 2.7×10^?5 mm³ ·N^?1 ·m^?1 。将高温耐磨涂层的组分设计与激光辅助热喷涂工艺相结合,可为提高涂层综合性能的提供解决途径。     

大气等离子喷涂Al2O3-40%TiO2涂层的组织与性能

为提高舰船关重部件的耐磨损、抗腐蚀性能,开展了大气等离子喷涂氧化铝复合涂层技术研究。在45钢表面制备Al2O3-40%TiO2陶瓷涂层,通过扫描电子显微镜、显微硬度计、电子天平、摩擦磨损试验机等仪器设备,分析该涂层的显微结构,测其显微硬度、孔隙率等性能,研究其在干摩擦条件下的摩擦磨损性能。结果表明:涂层均匀致密,孔隙率为1.86%,涂层与粘结层之间有明显的倒钩镶嵌结构;Al2O3-40%TiO2涂层的平均硬度为687.2 HV0.1,同时粘结层起到了硬度梯度作用;在干摩擦条件下,45钢主要为严重的黏着磨损,而涂层的磨损主要以层状剥离为主,伴随着少量磨粒磨损,且磨损量低于45钢。在某舰艇主机正时齿轮密封失效部位表面使用Al2O3-40%TiO2涂层,大大提高了正时齿轮的使用寿命,为舰船关重部件的维修与再制造提供了技术支持和理论参考。     

ER8车轮钢激光熔覆涂层在酸雨环境下的磨损与腐蚀性能分析研究

目的 提高ER8高速车轮钢的耐磨和耐腐蚀性能,增强车轮使用寿命。方法 在ER8车轮钢表面制备出Fe基合金粉末和Co基合金粉末2种涂层。借助SEM、XRD、纳米压痕仪等表征设备分析涂层的金相组织形貌、物相种类和纳米硬度。利用MFT-EC4000往复电化学摩擦磨损试验仪将试样置于酸雨溶液进行摩擦磨损试验及电化学腐蚀试验。结果 涂层表面组织致密均匀,形成了良好的冶金结合,Fe基与Co基合金涂层分别呈现出“胞状”与“蜂窝状”,无明显孔洞、裂纹等缺陷。基体在低频(1 Hz)下发生轻微的磨粒磨损,中高频(2、4 Hz)下出现了严重的剥落、点蚀现象,其磨损机理主要为粘着磨损、氧化磨损和磨粒磨损,涂层磨损区域则无明显腐蚀与剥落现象。在高频下,Fe基涂层和Co基涂层的磨损率分别比基体减少46.10×10^–5 mm³/(N.m)和39.85×10^–5 mm³/(N.m)。同时,涂层的阻抗值显著提高,极化曲线测试结果显示,Fe基涂层、Co基涂层和基材的自腐蚀电位分别为–0.522、–0.381、–0.603 V,腐蚀密度分别为3.916、0.312、5.483 μA/cm²。结论 修复后的车轮钢样品的耐磨损性能与耐腐蚀能力得到不同程度提高,相比之下,耐磨损方面Fe基合金涂层表现得更为优异;耐蚀性方面,Co基合金涂层略强于Fe基涂层。     

用氢-氧取代氧-乙炔作焊接切割的必要性及可行性

阐述了用氢代乙炔的必要性．通过时HGQU2000／315火焰电孤焊割机的考察和试用证实了用氢代乙炔的可行性，比较了两种气体的性质并提出了使用特性差异和注意事项．提出了进一步探索的问题。     

IrO2-MnO2中间层Ti/RuO2-TiO2-SnO2电极制备及性能

通过热分解法制备了含IrO2-MnO2中间层Ti/RuO2-TiO2-SnO2电极,采用SEM、EDX、XRD、CV等检测方法对中间层进行表征,同时采用强化加速寿命试验对电极电化学稳定性进行表征。结果表明:450℃时前躯体完全氧化并形成固溶体,制备的中间层晶粒细小,表面结构致密,电化学孔隙率小。添加中间层使Ti/RuO2-TiO2-SnO2电极强化寿命由未加中间层的7.5h提高到995.8h,远高于国家标准20h。     

H2O2在TiO2可见光催化反应中的作用机理

以锐钛矿、金红石及混晶TiO2作光催化剂,研究了H2O2在TiO2可见光催化反应过程中的作用机理.结果表明,H2O2在TiO2表面活性位吸附后可拓宽TiO2的光吸收范围至可见光区;通过对反应体系的荧光光谱分析显示,金红石型TiO2在H2O2存在条件下,经可见光激发可持续稳定产生羟基自由基-OH.光催化实验表明,往反应体系中加入H2O2后,3种光催化剂均能可见光催化降解苯酚,且金红石型TiO2显示出最高的催化活性,反应120 min对苯酚的降解率达80%;在TiO2可见光催化反应过程中,由锐钛矿型TiO2经一系列复杂反应产生H2O2,生成的H2O2虽只是一中间产物,但对污染物的可见光催化降解起决定性作用.     

SiO_2-Al_2O_3-MgO-F-ZrO_2系微晶玻璃的析晶

为了研究ZrO_2含量对SiO_2-Al_2O_3-MgO-F-ZrO_2系微晶玻璃析晶特征的影响,采用传统的熔融-冷淬法制备了不同ZrO_2含量的玻璃试样.结果表明:在所研究的玻璃中,ZrO_2的最大溶解量在5.0%(质量分数,下同)左右,超过其饱和溶解度后将析出氧化锆相.玻璃样品在700 ℃处理发生非晶态的分相现象,分相区主要是氟元素的偏聚,而没有形成锆元素的偏聚.在不同氧化锆含量的玻璃中析出的晶体有氟云母和少量ZrO_2与莫来石相.ZrO_2加入量的提高有助于在低温下析晶,但ZrO_2含量的提高抑制了氟云母晶体的析出.随着玻璃中ZrO_2含量的提高,析出晶体从玫瑰花形向团簇状转变.     

添加Sn制备三元IrO2-Ta2O5-SnO2/Ti涂层

通过热分解法制备了含不同摩尔比SnO2的IrO2-Ta2O5-SnO2/Ti涂层.采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析和测试了所获涂层的晶体结构和表面形貌特征;通过强化寿命试验测试其耐腐蚀性能.结果表明涂层中出现固溶体、表面形貌呈密实结构有助于涂层耐腐蚀性能的提高.添加SnO2含量较高时可导致涂层中析出SnO2,并降低涂层耐腐蚀性能.     

EFFECT OF OXYGEN CONTENTS ON OXYGEN POTENTIALS OF H_2O-H_2 AND H_2O-H_2-INERTS GAS MIXTURES

考虑到氧的影响,本文导出一组H_2O-H_2及H_2O-H_2-惰气混合气体氧位新的表征式。经典表征式是该公式的特例。本文讨论了微量氧存在时对平衡气氛影响的各种因素以及减小误差的最佳配气条件,同时评价了某些用H_2O-H_2(或H_2O-H_2-惰气)混合气体控制氧位的平衡实验的可靠程度。     

EFFECT OF OXYGEN CONTENTS ON OXYGEN POTENTIALS OF H_2O-H_2 AND H_2O-H_2-INERTS GAS MIXTURES

By taking the effect of oxygen contents into account,a new set of formulae which representsthe oxygen potentials of H_2O-H_2 and H_2O-H_2-inerts gas mixtures has been derived.Classi-cal representation is only a particular case of it.Some of the variables affecting equilibriumatmosphere when trace oxygen is present and optimum preparation of the gas mixtures to min-imize errors have been discussed.The reliability of some of previous equilibrium experimentsunder the oxygen potentials controlled by H_2O-H_2 or H_2O-H_2-inerts gas mixtures has alsobeen criticized.     

纳米CeO2改性渗Cr涂层在5%O2 - 0.1%SO2-N2气氛中的高温氧化

用Ni-CeO2复合电镀后包埋渗Cr的方法在低碳钢上制备了CeO2改性的渗Cr涂层.在900℃、含与不含0.1%SO2的5%O2+N2气氛中,与低碳钢渗Cr及镀Ni渗Cr涂层的氧化行为进行了对比研究,获得如下结果：（1）CeO2改性的渗Cr涂层抗高温氧化性能最好,低碳钢渗Cr涂层最差;（2）SO2促进了碳钢渗Cr及镀Ni渗Cr涂层的退化,而对CeO2改性渗Cr涂层的氧化影响不大.利用光学显微镜（OM）、X光衍射（XRD）、扫描电镜与能谱（SEM/EDAX）对氧化前后试样分析表明：CeO2通过细化改性渗Cr涂层晶粒以及改变渗层Cr含量,避免氧化膜/涂层界面附近由于Cr的贫化而析出Ni2Cr相,延缓α相向γ相的快速转变,来提高氧化膜的抗剥落性能;同时,CeO2还通过改变涂层氧化膜的生长机制降低了SO2对涂层抗高温氧化性能的影响.     

Ti/IrO2-Ta2O5-SnO2纳米氧化物阳极的研究

采用Pechini方法制备不同Sn含量的Ti/IrO2-Ta2O5-SnO2纳米氧化物阳极,并运用SEM、EDX、XRD等分析手段和析氧电位、循环伏安、强化电解等方法对阳极的表面形貌、微观结构和电化学性能进行研究。结果表明,制备的氧化物涂层由(IrSn)O2固溶体和非晶态的Ta2O5构成,组成与名义成分基本一致。随着Sn含量的增加,氧化物涂层表面裂纹增多。Sn的加入使Ti/IrO2-Ta2O5-SnO2氧化物阳极的析氧电位升高,稳定性降低。     

N_2O—C_2H_2火焰原子吸收分光光度法测定钨制品中的钇

本文研究了N_2O—C_2H_2火焰原子吸收分光光度法测定钨制品中钇的条件,拟定了分析方法.方法相对标准偏差1. 2%～3%,回收率95%以上.