TiAlN/Cr、TiAlN/CrN和TiAlN/CrAlN多层涂层的热盐腐蚀行为

钛合金的热盐腐蚀问题已引起人们的广泛关注,金属氮化物防护涂层是延长钛合金服役寿命的有效途径.采用多弧离子镀技术在钛合金表面沉积了TiAlN/Cr涂层、TiAlN/CrN涂层、TiAlN/CrAlN-5涂层和TiAlN/CrAlN-10涂层.通过扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、划痕测试仪、3D激光显微镜等测试手段对比研究了4种多层涂层的热盐腐蚀行为,分析了涂层热盐腐蚀前后的微观形貌和物相成分.结果表明：Al元素的添加和调制周期的优化可以提高涂层的致密性,改善涂层表面质量.其中TiAlN/CrAlN-10多层涂层由于界面密度高,表现出优异的耐热盐腐蚀性能.     

多弧离子镀沉积TiAlN/TiN多层膜的结构与性能

为研究调制周期对薄膜结构和性能的影响,采用多弧离子镀技术在高速钢上制备TiAlN/TiN多层膜,通过改变调制周期制备了不同层数的TiAlN/TiN多层膜,使用扫描电子显微镜(SEM)、XP-2台阶仪、X线衍射仪(XRD)和维氏硬度计对薄膜的表面形貌、厚度、物相结构和硬度进行测量,并对实验结果进行分析和讨论.结果表明:TiAlN/TiN多层薄膜中膜层的择优生长方向主要表现为Ti Al N相的(0010)取向;调制周期的改变对薄膜的沉积速率基本没有影响;随着调制周期的减小,样品的表面质量提高,显微硬度明显变大.     

多弧离子镀TiAlN涂层熔滴工艺参数的影响

综合介绍了多弧离子镀TiAlN涂层熔滴颗粒产生的原因,探讨了N2分压和脉冲偏压对熔滴形成的影响.结果表明,TiAlN涂层中的熔滴颗粒密度和直径随N2分压和脉冲偏压峰值的提高而减小.     

新型合金工具钢TiAlN涂层结构和结合结强度的研究

应用非平衡磁控溅射离子镀在一种新型合金工具钢表面进行TiAlN涂层,采用电子显微镜下观察涂层结构形貌,用压入法和划痕法测量涂层的结合强度.结果表明,涂层的表面组织均匀,当粗糙度0.02相似文献   

调制比对TiB2/TiAlN纳米多层膜结构和机械性能的影响

利用射频磁控溅射技术在室温下合成了具有纳米调制周期的TiB2/TiAlN多层膜.分别采用X射线衍射仪(XRD)、表面轮廓仪、纳米力学测试系统和多功能材料表面性能实验仪分析了调制比对TiB2/TiAlN纳米多层膜结构和机械性能的影响.结果表明:大部分多层膜的纳米硬度和弹性模量值均高于两种个体材料混合相的值,在调制比为t ...     

调制周期对ZrN/TiCuN纳米多层涂层的微观结构与力学性能的影响

为了系统研究电弧离子镀技术制备的纳米多层涂层的微观结构与力学性能的关系,通过调节样品转速,制备了不同调制周期的ZrN/TiCuN纳米多层涂层.利用扫描电子显微镜（SEM）、能量色散X射线光谱仪（EDS）、X射线衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）及纳米压痕仪,分析了多层涂层的微观形貌、化学成分、相结构和力学性能以及多层涂层界面的微观结构对涂层力学性能的影响.结果表明,Zr N/TiCuN纳米多层涂层属于典型的电弧离子镀涂层表面形貌.随着调制周期减小,纳米单层厚度变薄,涂层表面形貌及厚度变化不明显;涂层中Zr、Ti的含量先降低后略有升高,而N含量的变化与之相反,且所有多层涂层和单层涂层都呈现出过化学计量比（N/Zr或N/Ti）;多层涂层中ZrN(200)衍射峰强度逐渐减小,硬度逐渐提高,在调制周期最小时硬度达到最大值31.5 GPa;Zr N/Ti CuN多层涂层界面处存在大量共格结构,且连续贯穿几个相邻涂层,在涂层界面处可以发现较多位错.随着调制周期减小,膜层更均匀.在多层涂层结构中,降低涂层厚度、增加共格结构的界面可有效增加纳米多层涂层的硬度.     

新型工具钢GDL-4的TiAlN涂层的制备及性能的研究

采用非平衡磁控溅射离子镀在GDL-4型合金工具钢表面进行TiAlN涂层,并与M2钢表面TiAlN涂层做对比性分析。用压入法测量涂层的结合强度、用显微硬度计以不同的载荷测量涂层硬度。结果表明,该钢经PVDTiAlN涂层后,结合强度达到HF1,膜厚为4.5-5.0μm,显微硬度为HV2360-2576,与M2钢为基体相比,在相同条件下进行表面TiAlN涂层,其结合强度、膜厚、显微硬度测量,结果都很相近。以廉价合金为主加元素的GDL-4型合金工具钢,可以替代价格昂贵的传统高速钢以降低工具钢成本。并采用维氏压头测量断裂韧性KIC和通过扫描电子显微镜观察压痕形貌来评定涂层的韧性。     

多弧离子镀制备TiN涂层的高温氧化行为分析

利用多弧离子镀技术沉积TiN涂层,并在空气中对该涂层进行了500~680℃范围内的氧化实验.通过SEM与XRD技术分析了实验制备的TiN涂层及其氧化产物的结构形貌,结果表明:多弧离子镀技术所沉积的TiN涂层表面较为粗糙,存在大量颗粒与凹坑;TiN涂层在空气中的氧化产物为TiO2,550℃时存在较轻程度的氧化行为,随着温度的升高,氧化作用加剧,在温度为650℃时TiN涂层氧化程度加深,但剥落并不明显,当温度超过650℃达到680℃,TiN涂层完全氧化,部分区域因为应力作用而发生严重剥落.     

45#钢多弧离子镀硬质涂层的耐磨性

相同工艺条件下，在45#钢表面多弧离子镀CrN、TiN、（Zr，Ti）N和TiN+Ti（C，N）硬质涂层，利用磨损失重法及划痕试验评价了不同涂层的耐磨性。结果表明，CrN涂层具有最优异的耐磨性。另外，利用SEM和XRD分别研究了CrN涂层/45#钢的剖面形貌和CrN涂层的相组成。     

多弧离子镀制备的耐事故燃料包壳铬涂层晶粒结构研究

本文通过从几十微米到几埃的多尺度表征展示了多弧离子镀制备铬涂层的详细结构.经XRD, SEM, FIB, TEM和HRTEM表征,结果显示该涂层是一种多重结构,包括表面上的微米级颗粒、缺陷带钉扎的微米或次微米级液滴、以堆垛层错为晶界的柱状晶、以刃位错和螺型位错为区分的微晶、位错末端的原子畸变以及原子排列无序化的区域.这些结构通过改变涂层的结晶度,影响了晶格常数、表面粗化和FIB溅射裂纹.此外,通过分析HTEM照片,确定了这些堆垛层错和位错的类型.最后,讨论了沉积参数对这些晶粒结构的影响.     

Comparison of TiAlN,AlCrN, and AlCrN/TiAlN coatings for cutting-tool applications

Monolayer and bilayer coatings of TiAlN, AlCrN, and AlCrN/TiAlN were deposited onto tungsten carbide inserts using the plasma enhanced physical vapor deposition process. The microstructures of the coatings were characterized using scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). The SEM micrographs revealed that the AlCrN and AlCrN/TiAlN coatings were uniform and highly dense and contained only a limited number of microvoids. The TiAlN coating was non-uniform and highly porous and contained more micro droplets. The hardness and scratch resistance of the specimens were measured using a nanoindentation tester and scratch tester, respectively. Different phases formed in the coatings were analyzed by X-ray diffraction (XRD). The AlCrN/TiAlN coating exhibited a higher hardness (32.75 GPa), a higher Young’s modulus (561.97 GPa), and superior scratch resistance (L_CN = 46 N) compared to conventional coatings such as TiAlN, AlCrN, and TiN.     

Al含量对TiAlN涂层热稳定性能的影响

采用阴极电弧蒸镀在WC-Co硬质合金基体上沉积Ti1-xAlxN涂层(x=0.5、0.55和0.6),并对涂层试样在900℃下真空退火0.5～4 h.采用X线衍射仪(XRD)和显微维氏硬度计分析比较退火前后TiAlN涂层物相及硬度,研究Al含量对涂层结构、硬度和热稳定性能的影响.研究结果表明:Ti0.5Al0.5N和Ti0.45Al0.55N为单相面心立方结构,Ti0.4Al0.6N为面心立方(fcc)TiAlN和密排六方(hcp)AlN双相结构.涂层退火时发生分解,先析出介稳相fcc-AlN,再转变为稳定相hcp-AlN和fcc-TiN,硬度逐渐下降.Ti0.45Al0.55N涂层高温下能保持较长时间的稳定,退火后仍具有最高的硬度,表现出优异的热稳定性;而Ti0.4Al0.6N涂层中因存在hcp-AlN硬度略低,分解最早,热稳定性最差.当x=0.55时为最佳涂层成分.     

电弧喷涂铝涂层的抗高温空气氧化性能

采用电弧喷涂技术在Q235钢基体上制备铝涂层。用Q235钢、铝涂层和封孔铝涂层3种试样进行400℃和500℃涂层氧化和失效试验,并绘制了氧化动力学曲线。结果表明,在500℃以下,在Q235钢基体上电弧喷涂铝涂层和封孔铝涂层可以提高试样的抗氧化能力,但只是在短期内有效。在相同的温度下,封孔铝涂层试样氧化速度最低,铝涂层试样和Q235钢试样的氧化速度大约分别是它的2倍和3倍。氧化过程中,氧化气体渗透到涂层内部,Al2O3膜不断生成、破碎和剥落,并在涂层颗粒机械结合部位堆积,产生的张应力造成涂层的内聚强度降低,塑性和密封性能变差,防腐作用减弱,这是涂层氧化和失效的主要原因。     

电弧喷涂铝涂层的抗高温空气氧化性能

采用电弧喷涂技术在Q235钢基体上制备铝涂层。用Q235钢、铝涂层和封孔铝涂层3种试样进行400℃和500℃涂层氧化和失效试验，并绘制了氧化动力学曲线。结果表明，在500℃以下，在Q235钢基体上电弧喷涂铝涂层和封孔铝涂层可以提高试样的抗氧化能力，但只是在短期内有效。在相同的温度下，封孔铝涂层试样氧化速度最低，铝涂层试样和Q235钢试样的氧化速度大约分别是它的2倍和3倍。氧化过程中，氧化气体渗透到涂层内部，Al2O3膜不断生成、破碎和剥落，并在涂层颗粒机械结合部位堆积，产生的张应力造成涂层的内聚强度降低，塑性和密封性能变差，防腐作用减弱，这是涂层氧化和失效的主要原因。     

金属陶瓷基体特性对TiAlN涂层微观结构和性能的影响

Ti(C,N)基金属陶瓷是以 TiC、TiN、Ti(C,N)等为基,Ni/Co为粘结剂,并添加 WC、Mo₂C、TaC、VC 等碳化物改善其组织性能,采用粉末冶金方法制备的多相固体材料,具有高红硬性、高耐磨性、低摩擦系数和低热导率,高的化学稳定性等优点。Ti(C,N)基金属陶瓷刀具对高速加工中软钢有很大的优越性:被加工工件表面尺寸精度和光洁度高,可实现以车代磨。在切削加工中,刀具的性能对加工表面质量和加工效率有着重大的影响。涂层具有高的耐磨性、耐热性、高的化学稳定性等优点,可使切削刀具的使用寿命大幅度提高。当前80%–90%以上的切削刀具都会涂层,而这些涂层工艺主要是针对硬质合金而设计的。金属陶瓷被视为硬质合金未来最有潜力的替代品。要实现Ti(C,N)基金属陶瓷对硬质合金的替代,Ti(C,N)基金属陶瓷的可涂层性、涂层过程中的生长机理以及金属陶瓷基体与涂层的匹配性需要系统的研究。涂层与基体材料两者总是相互影响,基体的化学成分与结构会直接影响涂层的形核生长,而涂层的结合强度与硬度等性能直接决定了涂层能否被运用。鉴于此,本文制备了不同WC含量的TiAlN涂层金属陶瓷,并采用微观组织观察、结合强度与纳米压痕检测和切削加工试验研究了不同WC含量的金属陶瓷基体对TiAlN涂层的微观结构与性能的影响。结果表明沉积在不同基体上的TiAlN涂层具有柱状晶粒结构。且随着WC的增加,TiAlN的强度比I₍₁₁₁₎/I₍₂₀₀₎和附着力逐渐增大。当基体中没有WC时,TiAlN涂层的择优取向为（200）晶面。 随着WC的加入,TiAlN涂层的择优取向变为(111)和(200)晶面。涂层与基体的结合强度最大的区别在于基体的微观结构和成分。含15wt% WC的金属陶瓷基体涂层的H/E和H3/E2最高,耐磨性最好。     

40Cr表面TiAlN/TiN复合镀层的滑动摩擦试验分析

采用多弧离子镀工艺在40Cr表面制备了TiAlN/TiN复合镀膜,利用UMT-2摩擦磨损实验机考察了TiAlN/TiN膜层的承载能力和摩擦学性能,通过扫描电子显微镜观察了磨损试件的表面形貌,应用X射线能谱仪分析了磨痕中心区元素及其含量,通过40Cr基体和TiAlN/TiN膜在摩擦系数和磨损量方面的比较来评价TiAlN/TiN复合膜层的摩擦学性能。结果表明:TiAlN/TiN涂层与基体间的结合力是影响涂层承载能力的主要因素之一,TiAlN/TiN复合镀层的摩擦学性能优于40Cr基体,TiAlN/TiN复合镀层的减摩、耐磨性能优越,并能成功地抵抗磨粒磨损和粘着磨损。     

几种工业固体废弃物固结土壤中NaCl的机理

随着NaCl加入量的增大,利用矿渣、粉煤灰、脱硫石膏、石灰和硫酸铝作为土壤固化剂的固结土试块的抗压强度先增加后减小.当NaCl的质量分数为2%左右时,固结土试块的抗压强度在不同的养护龄期都是最大的;而Na＋和Cl-的固结率在养护时间为3～7 d增长速度很快,在养护时间为7～28 d增长速率减缓,但还是保持增长的趋势,在养护28 d以后基本趋于稳定,基本都保持在60%～80%.通过29Si和27Al的核磁共振谱测试,发现在C—S—H网络状结构中大量存在四配位和六配位的铝,而Al对Si位的取代是Na＋被固化的关键;同时发现NaCl能够促使Al从四配位向六配位转化,使硅氧体系的聚合度增加.     

NaCl污染土中含水量和电阻率对腐蚀速率的影响

以太原典型粉土为研究对象,采用失重法测试经过14 d、28 d、56 d后,X70钢在Na Cl污染粉土中的腐蚀速率。试验结果显示,随着含水量的增加,腐蚀速率呈现出先增大后减小的趋势;且在含水量17%左右时,腐蚀速率达到一个峰值;在通常含水量情况下,随着电阻率的增大,其腐蚀速率减小;当含水量在17%左右、电阻率较小的情况下,土壤的腐蚀速率达最大;当含水量很小或者达到饱和时,无论土壤电阻率怎样变化,其腐蚀速率都达到最小。     

The enhanced corrosion resistance of UMAO coatings on Mg by silane treatment

The surface silanization was carried out on ultrasonic micro-arc oxidation(UMAO) coatings on pure magnesium using KH550 as silane coupling agent(SCA). The surface morphology, chemical bonds and corrosion resistance of the silane films were investigated by scanning electron microscope(SEM), Fourier transform infrared spectroscopy(FTIR) and electrochemical workstation, respectively. The results showed that hybrid coatings were successfully prepared on pure magnesium by UMAO-Na OH(1 mol/L, 2 mol/L, 3 mol/L)-SCA processing. The organic films with Si–O–Mg bonds are helpful for the reduction of the pores in UMAO coatings. The pores decreased with increasing Na OH concentration. Compared with single UMAO treatment, the corrosion potentials(Ecorr) of magnesium plates with UMAO-Na OH(1 mol/L,2 mol/L, 3 mol/L)-SCA treatment increased by 29 m V, 53 m V and 75 m V, respectively, meanwhile the corrosion current density(Icorr) reduced one to two orders of magnitude. It indicated that the corrosion resistance of the coatings was improved by silane treatment.     

HK40裂解炉管内壁高温腐蚀的研究

对运行１８０００ ｈ ＨＫ４０裂解炉管内壁的腐蚀损伤进行了研究。结果表明，裂解 管组织性能正常，其内壁的损伤是由高温下硫化及氧化腐蚀造成的，硫化腐蚀是引起 损伤的主要原因。