负偏压对电弧离子镀CrAlN涂层组织和性能的影响

采用电弧离子镀技术在高速钢基底上沉积CrAlN涂层.对CrAlN涂层的表面形貌、微观组织、显微硬度、结合强度、摩擦学性能进行了分析,研究了负偏压对CrAlN涂层组织和性能的影响.结果表明:在一定范围内随着负偏压的增加,涂层表面大颗粒数量逐渐减少,涂层变得更加致密;但过大的负偏压导致离子轰击作用过强,使涂层表面再次出现缺陷.当负偏压为 -200V时,涂层的晶粒尺寸最小,并具有良好的结晶度.涂层的显微硬度和结合强度均随负偏压的增加呈现出先增加后减小的趋势. 当负偏压为 -200V时,显微硬度达到最大值,为28.6GPa,同时具有最好的摩擦学性能.     

多弧离子镀制备氮化铬基涂层及其摩擦学性能研究

采用多弧离子镀技术在316L不锈钢基底表面成功制备了CrN、CrAlN、CrN/Cr等3种多层氮化铬基硬质涂层.利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱仪(EDS)、纳米压痕仪、划痕测试仪等分析了涂层的微观结构、组分和力学性能.利用UMT-3多功能摩擦磨损试验机考察了3种涂层在大气环境下的摩擦学性能.结果表明,Al元素掺杂和多层结构设计可以阻断CrN涂层的柱状生长,增加涂层的致密性,并提高涂层的硬度和结合力等力学性能.3种涂层均表现出良好的摩擦学性能,平均摩擦系数在0.4～0.5之间,其中CrAlN涂层的磨损率低至6.83×10~-7 mm~3·N~-1·m~1.此外,根据涂层的磨损形貌讨论了3种涂层在大气环境下的摩擦磨损机理.     

铁基SiC复合镀层的制备与性能研究

为提高普通镀铁层的硬度和耐磨性,扩大其在工业生产中的应用范围,进行了铁基复合镀层的制备与性能研究.通过球磨法制备了Si C颗粒(粒径为100~200 nm),向镀铁液中添加Si C颗粒并采用电沉积的方式制备铁基Si C复合镀层.利用显微硬度仪、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、摩擦磨损试验机等对复合镀层的显微硬度、形貌结构、元素成分和摩擦学性能进行测试.结果表明:复合镀层的硬度与普通镀铁层相比显著提高,稳压电压为6 V时复合镀层的显微硬度最大;复合镀层表面微裂纹呈网状结构,截面微裂纹呈短条状结构;镀层中加入Si C颗粒可阻止裂纹的扩展,减小摩擦系数,提高镀层的耐磨性能.     

TiAlN/AlON纳米多层涂层组织及性能研究

研究AlON层厚度对TiAlN/AlON纳米多层涂层显微组织和性能影响.使用磁控溅射技术在高速工具钢（W6Mo5Gr4V2）上制备TiAlN/AlON纳米多层涂层,使用X射线衍射仪（XRD）、显微硬度计、通用表面测试仪表征和分析纳米多层涂层的组织和性能.结果表明:在TiAlN模板的作用下,非晶体的AlON转变为晶态,与TiAlN形成共格外延生长,使纳米多层涂层出现了超硬现象.当AlON层厚度为0.81 nm时涂层硬度最高,达到3 769.6 HV,比TiAlN单层涂层显微硬度提高了60.37%;之后随着AlON层厚度增加,硬度下降.当AlON层厚度为0.81 nm时,涂层抗刮性和摩擦磨损性能也达到最好.      

TC4合金氩弧熔覆TiN复合涂层的组织及耐磨性

为提高钛合金表面性能,以TiN粉和Ti粉为原料,利用氩弧熔覆技术,在TC4合金表面成功制备出TiN增强Ti基复合涂层。采用扫描电镜、X射线衍射仪分析了熔覆涂层的显微组织和物相组成;利用显微硬度仪、摩擦磨损试验机测试了复合涂层的显微硬度和室温干滑动磨损条件下的耐磨性能。结果表明:氩弧熔覆涂层组织均匀致密,熔覆层与基体呈冶金结合,熔覆涂层主要由TiN棒状树枝晶和TiN颗粒组成,复合涂层明显改善了TC4合金的表面硬度,涂层的最高显微硬度可达9.5 GPa;复合涂层在室温干滑动磨损实验条件下具有优异的耐磨性,磨损机制主要是磨粒磨损,其耐磨性较TC4合金基体提高近9倍。     

不同保温时间对AT13涂层摩擦学性能的影响

采用等离子喷涂技术在20钢表面制备Al_2O_3-Ti O_2涂层,对所制备的涂层进行500℃保温1 h、3 h、5 h热处理。利用QG-700型摩擦磨损试验机对涂层进行摩擦磨损性能试验。利用显微硬度计、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对涂层的组织性能、力学性能及摩擦磨损性能进行表征。研究结果表明:原始粉末中主要为Al_2O_3和Al_2Ti O_5相,喷涂后生成Ti O新相。热处理后涂层无新相生成,显微硬度有所降低,摩擦因数有所提高,达到稳定磨损阶段的时间缩短,涂层的磨痕宽度较未热处理时变窄、变浅。热处理降低了涂层的磨损率,随着保温时间的延长,磨损率降低幅度减小。热处理前后涂层均存在磨屑和剥落坑,主要磨损机制为剥落。在本试验条件下,保温时间为5 h时,涂层的耐磨性最好。     

等离子喷涂制备铁基非晶-纳米复合涂层

以一种多元素铁基非晶合金粉末(含C,si,B,Cr,W,Mo,Ni,Fe等)作为喷涂材料,用大气等离子喷涂在316L不锈钢基体上制备涂层.用X射线衍射仪检测涂层的晶型结构,扫描电镜观察涂层的形貌,透射电镜观察涂层的微观组织结构,显微硬度仪测量涂层的显微硬度,纳米压痕仪测量涂层的硬度及弹性模量,并用谢乐公式计算了晶粒尺寸.结果表明:所制备的涂层均匀致密,与基体结合良好;涂层含有非晶和纳米颗粒;这种非晶-纳米复合涂层具有很高的硬度和弹性模量.     

冷喷涂NiCoCrAIY涂层的微观性能研究

运用冷喷涂技术制备了NiCoCrAIY合金涂层.通过扫描电镜和能谱仪对涂层表面以及横截面的微观结构、喷涂粒子之间的结合变形情况进行了观察和成分分析.运用显微硬度计对制备的NiCOCrAIY合金涂层内部的显微硬度进行了测量.结果表明.只有使用氦气作为载气时才能运用冷喷涂技术制备出NiCoCrAIY合金涂层.使用空气和氯气作为载气时无法制备;在不同粉体成分下.NiCoCrAIY合金粉体的沉积特性不同.所制备的涂层微观性能也不同.     

Al_2O_3陶瓷颗粒对镍基合金涂层耐磨性能的影响

采用激光熔覆技术在Cr12MoV冷作模具钢上制备Al_2O_3陶瓷颗粒增强的镍基合金涂层,分别采用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计和摩擦磨损试验机研究了熔敷镍基合金涂层的横截面宏观形貌、显微组织、物相、显微硬度和耐磨性能.结果表明:当陶瓷颗粒的质量分数为15%时,镍基合金涂层中出现明显裂纹;当陶瓷颗粒的质量分数小于15%时,镍基合金涂层中金属与母材具有良好的冶金结合;镍基合金涂层的显微硬度与耐磨性具有相同的变化规律,即随着陶瓷颗粒质量分数的增加,显微硬度逐渐增大,耐磨性能逐渐增强,这是由于Al_2O_3陶瓷颗粒均匀分布在Cr元素形成的固溶体骨架附近的缘故.     

等离子喷涂Al_2O_3-TiO_2涂层的干摩擦磨损特性

利用等离子喷涂方法制备了Al2O3-TiO2涂层,测定了涂层的显微硬度和表观气孔率,并对涂层与GCr15钢配副,在不同P-V值及无润滑情况下进行了球 - 盘式摩擦磨损试验.试验结果表明:Al2O3-TiO2(w(TiO2)=13%)涂层在低速低载条件下具有显著的减摩抗磨性能;Al2O3-TiO2(w(TiO2)=20%)和Al2O3-TiO2(w(TiO2)=40%)涂层在高压力、转速工况下,具有优良的干摩擦特性.研究结果为实际生产选择涂层提供了依据.     

等离子喷涂制备不同晶型氧化铝涂层的微观结构和摩擦磨损性能

等离子喷涂氧化铝涂层通常是以α-Al_2O_3为原料,所制备涂层主要以机械性能相对较差的γ-Al_2O_3晶相为主要物相.研究选用α-Al_2O_3与成本低廉的γ-Al_2O_3粉末为原料,通过等离子喷涂技术制备了2种类型的氧化铝涂层,并对其微观结构、显微硬度和摩擦磨损等性能进行了对比研究.结果表明:选用成本低廉的γ-Al_2O_3粉末制备的氧化铝涂层,其物相以稳定相α-Al_2O_3为主,涂层的硬度和孔隙率等性能相较传统α-Al_2O_3粉末制备的涂层更加优异,并具有良好的抗磨性,因而存在较大的应用开发潜力.     

AlTiSiN/AlCrSiN纳米多层复合涂层的结构及性能研究

以AlTiSi合金和AlCrSi合金为靶材料,采用阴极电弧离子镀技术在单晶硅、硬质合金基底上沉积AlTiSiN/AlCrSiN纳米晶多层复合涂层,系统研究了氮气压强变化对AlTiSiN/AlCrSiN复合涂层结构和力学性能的影响.利用扫描电镜和X射线衍射仪分析了涂层的形貌和相结构,用显微硬度计和摩擦磨损仪测量了涂层显微硬度和摩擦系数.结果表明:氮气压强对涂层微结构和性能具有较大影响,涂层是以NaCl型TiN和CrN相结构为主的多晶材料.由于多元素掺杂导致复合涂层的衍射峰与纯TiN和CrN衍射峰位相比发生一定的偏移.随着氮气压强的增大,涂层的衍射峰强度逐渐降低并宽化,说明随着氮气压强的增大晶粒尺寸减小.涂层表面的颗粒污染和沉积气压密切相关,随气压增加污染颗粒尺寸逐步减少,涂层表面粗糙度降低;当氮气压从2.0Pa增加到4.0Pa时涂层的硬度值由2437.9HK逐渐增大至3221.5HK;涂层摩擦学性能也和氮气压密切相关,当氮气压强低于3.0Pa时,平均摩擦系数约0.410;而在氮气压强高于3.0Pa后,平均摩擦系数逐渐降至0.258.     

沉积温度对AlTiN/AlTiSiN多层复合涂层的影响

为了优化AlTiN和AlTiSiN的沉积温度，兼顾2种涂层的性能，采用电弧离子镀膜技术，在不同沉积温度下，制备一系列AlTiN/AlTiSiN多层复合涂层，并采用SEM、XRD、EDS、纳米压痕仪、划痕仪、摩擦磨损试验机和轮廓仪等仪器对复合涂层的微观结构、力学性能以及摩擦学性能进行表征和测试，探究沉积温度对AlTiN/AlTiSiN多层复合涂层的影响.结果表明：(1)随着沉积温度升高，多层复合涂层的表面质量逐渐改善，组织结构更加致密；(2)随着沉积温度升高，涂层的纳米硬度和膜基结合强度先增大后减小，摩擦系数和磨损率先减小后增大；(3)当沉积温度为430℃时，涂层综合性能最好，硬度为30.9GPa，临界载荷为89N，摩擦系数为0.72，磨损率为7.1×10^-3μm³/(N·μm).     

等离子喷涂钼基非晶纳米晶复合涂层的组织和电化学特性

用Mo基合金粉末(含Si,B,Cr,W,Mo,Ni等)作为喷涂材料,利用大气等离子喷涂(APS)技术,在0Cr13Ni5Mo不锈钢基体上制备了钼基非晶纳米晶复合涂层.利用XRD观察了涂层的晶型结构,扫描电镜(SEM)观察涂层的组织形貌,恒电位扫描仪对涂层的电化学特性进行了测试,显微硬度仪测量涂层的显微硬度.实验结果表明,利用等离子喷涂工艺可以制备高硬度的Mo基非晶纳米晶复合涂层,这种涂层结构均匀致密,其显微硬度最高达到1 426.9HV.孔隙率约为5.5%.非晶纳米晶复合涂层在3.5%NaCl溶液中存在钝化现象,自腐蚀电流为6.459μA·cm-2,腐蚀速度0.869 mm·a-1.     

粉煤灰增强树脂基摩擦材料的热处理工艺研究

为了改进粉煤灰增强树脂基摩擦材料的摩擦学性能和制造工艺,对摩擦制动材料的热处理工艺参数：热处理温度和热处理时间分别进行了研究。实验结果表明：热处理温度为200℃,热处理时间10 h,制备的粉煤灰增强树脂基摩擦材料具有良好的力学性能和摩擦磨损性能。     

碳氮强化电弧喷涂涂层合金组织与耐磨性能

研制一种新型的碳氮合金化喷涂丝材,通过高速电弧喷涂设备在Q235低碳钢板表面制备耐磨合金。用扫描电镜观察合金涂层形貌,用EDS分析涂层化学成分,并用显微硬度仪检测涂层显微硬度及磨粒磨损试验机测量涂层磨损失重。研究涂层的成形、耐磨损性能及其机制。结果表明:使用添加N替代部分C进行碳氮强化的喷涂丝材所制备的涂层合金成形良好,涂层组织均匀,结构致密;涂层显微硬度平均值为568HV0.1,最高值达593HV0.1;涂层结合强度达到45.8MPa; 细小的碳氮化物硬质相颗粒使涂层具有良好的耐磨损性能,其耐磨性是4Cr13不锈钢涂层的1.58倍。     

SiO2包覆对爆炸喷涂自敏涂层发光和摩擦性能的影响

采用溶胶-凝胶法在铝酸锶荧光粉表面包覆SiO₂层,以45号钢为基体,采用爆炸喷涂技术制备不同SiO₂包覆质量分数下的SrAl₂O₄∶Eu²⁺, Dy³⁺/Cu-14Al-X自敏复合涂层.对比研究了不同包覆质量分数下铝酸锶粉末与自敏涂层的发射光谱和余辉衰减曲线,复合涂层的摩擦系数与磨损量以及SiO₂包覆质量分数对自敏涂层的发光性能和摩擦学行为的影响.结果表明:SiO₂包覆使得铝酸锶在爆炸喷涂制备过程中得到了保护,提高了涂层的发光性能.随着SiO₂包覆质量分数的增加,复合涂层结构致密度、硬度和耐磨性提高.20%包覆质量分数下铝酸锶粉末硬度为564.5HV,比未包覆铝酸锶粉末的涂层提高了38%.由于破碎后的SiO₂包覆层具有自润滑效果,包覆后复合涂层的摩擦系数相对稳定,15%SiO₂包覆质量分数下复合涂层摩擦系数为0.182,具有最优的摩擦性能.     

氮化硅表面生长金刚石薄膜及其摩擦磨损性能研究

目的研究金刚石耐磨涂层的摩擦磨损性能,以提高工件的使用寿命.方法利用微波等离子体化学气相沉积技术在氮化硅陶瓷基体表面制备金刚石薄膜.采用扫描电子显微镜、原子力显微镜和拉曼光谱仪对不同参数的金刚石薄膜进行结构表征,利用球-盘式摩擦磨损试验机在干摩擦条件下对薄膜的摩擦学性能进行研究.结果制备的金刚石薄膜表面粗糙度小,结合力良好;金刚石涂层有效降低了氮化硅表面的摩擦因数与磨损率,摩擦因数约为0.12~0.25.在微波功率8 k W、腔体气压6 k Pa、甲烷体积分数8%的参数下制得的涂层具有最低的摩擦因数(0.12)和磨损率(1.18×10-7mm3/(N·m)).结论在氮化硅基体表面沉积金刚石薄膜可以提高氮化硅材料的摩擦磨损性能,提高工件寿命.     

等离子喷涂Al2O3-TiO2涂层的干摩擦磨损特性

利用等离子喷涂方法制备了Al2O3-TiO2涂层,测定了涂层的显微硬度和表观气孔率,并对涂层与GCr15钢配副,在不同P-V值及无润滑情况下进行了球-盘式摩擦磨损试验。试验结果表明：Al2O3-TiO2（w（TiO2）=13%）涂层在低速低载条件下具有显著的减摩抗磨性能;Al2O3-TiO2（w（TiO2）=20%）和Al2O3-TiO2（w（TiO2）=40%）涂层在高压力、转速工况下,具有优良的干摩擦特性。研究结果为实际生产选择涂层提供了依据。     

等离子喷涂钛酸钡铅（BPT）涂层的制备及性能研究

压电陶瓷是应用广泛的功能材料,而对于压电涂层的研究较少,本实验采用等离子喷涂工艺在45#钢基体表面制备了钛酸钡铅涂层,利用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、能谱分析EDS和显微硬度仪等检测手段对涂层的微观形貌和常规力学性能进行了测试与分析。结果表明：钛酸钡铅涂层为浅黑色,涂层表面平整,涂层的孔隙率较低（2.4%）、结构致密,平均显微硬度为563.7 HV,涂层与基体结合良好,平均结合强度为44.25 MPa,具备了在实际工况下应用的必要条件。