NiO–NiCr2O4纳米氧化物对Ni涂层碳钢组织、力学和腐蚀性能的影响

本文采用不同比例的Ni–Cr纳米氧化物对纯Ni及其复合材料进行涂层，研究其涂层特性、力学性能和腐蚀性能。成分分布均匀的Ni–Cr纳米氧化物复合材料首次通过化学共沉淀法合成. 采用电沉积法将纯Ni和Ni–(Ni–Cr)氧化物(10、20、30、40和50 g/L)涂在钢板上。采用透射电子显微镜和场发射扫描电子显微镜观察了粉末和涂层的微观结构，并采用X射线衍射分析研究其化学成分。本文还测试了涂层的显微硬度、厚度和耐磨性，进行了极化和电化学阻抗谱(EIS)测试，分析了涂层的腐蚀行为，并开发了相应的等效电路。结果表明，在10–30 g/L的Ni基体中，纳米氧化物分布均匀，并检测到高浓度的团聚氧化物。30 g/L的Ni基体涂层的显微硬度最大，为HV 661, 厚度为116 μm), 并具有最大耐磨性. 一个三回路等效电路与所有EIS数据相对应。纳米氧化物浓度为30 g/L时，耐蚀性增加，不过当纳米氧化物浓度为40 g/L时，耐蚀性下降。50 g/L的样品耐腐蚀性能最好。     

原位生成TaB_2颗粒增强镍基复合涂层的组织与耐磨性

以Ta粉、B粉和Ni60A粉为原料,利用氩弧熔覆技术在Q235钢基体表面制备原位生成TaB_2颗粒以增强Ni基复合涂层。通过金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计以及摩擦磨损试验机对复合涂层的显微组织、物相、显微硬度以及涂层耐磨性进行分析研究。结果表明,镍基复合涂层形成良好,没有气孔和裂纹等缺陷,涂层与基体呈现良好的冶金结合。熔覆层由原位生成的TaB_2颗粒相、Fe-Cr相及Cr_7C_3相组成。TaB_2颗粒弥散分布在基体上,氩弧熔覆涂层的平均显微硬度达到11.50 GPa,比基体Q235钢提高约4倍。在室温干滑动磨损条件下,该熔覆涂层的耐磨性比基体提高约12倍。     

纳米和微米ZrO_2颗粒对PPESK复合材料性能的影响

采用热压成型的方法制备了纳米、微米ZrO2填充聚醚砜酮(PPESK)复合材料;考察了复合材料的显微硬度和弯曲强度;并研究了干摩擦条件下纳米、微米ZrO2颗粒对复合材料摩擦磨损性能的影响;利用扫描电子显微镜(SEM)观察分析ZrO2/PPESK复合材料磨损表面形貌及磨损机理.研究表明,干摩擦条件下,单斜相纳米ZrO2填充PPESK复合材料的主要磨损机制是严重的粘着转移,而四方相纳米ZrO2填充PPESK的主要磨损机制是轻微的磨粒磨损;微米ZrO2填充PPESK的低摩擦磨损主要归因于微米颗粒的承载作用.     

玻璃/铝基复合材料的新型制备工艺

利用液态挤压法,将铝液加压渗入由玻璃颗粒制成的预制件中,制备出玻璃/铝基复合材料。研究了复合材料的微观组织、力学性能。结果表明,玻璃颗粒较均匀地分布于基体中;与合金基体相比,复合材料的硬度和抗拉强度得到提高,摩擦性能优于合金基体。     

纳米碳管铝基复合材料组织与性能的研究

试验采用搅拌铸造法制备了纳米碳管增强铝基复合材料,对其显微组织、硬度、抗拉强度和电阻率进行了研究.结果表明：纳米碳管的加入能够细化复合材料晶粒,表面镀铜后可以抑制基体与增强体之间的界面反应,避免脆性碳化物的生成;复合材料的硬度和抗拉强度随着纳米碳管加入量的增加先增加后减小,纳米碳管的质量分数为1.0%时,达到最大值,与基体相比分别增加了34.8%和34.4%;纳米碳管的加入对基体的导电性影响不大.     

碳化硅颗粒增强ZL201合金复合材料磨损性能研究

研究了碳化硅颗粒增强ZL2 0 1合金复合材料在干摩擦和油润滑摩擦条件下的磨损性能。结果表明 :复合材料的耐磨性高于基体合金 ,随碳化硅含量的增加 ,其耐磨性逐渐增强。在油润滑条件下 ,载荷越大、碳化硅含量越高 ,复合材料的耐磨性越优于基体合金。复合材料的磨损机理是微切削磨损、表层剥落和磨粒磨损的综合作用     

Cu/Ni3Ti原位复合材料的显微组织和力学性能

通过真空电弧熔炼法制备了Cu/Ni₃Ti原位复合材料。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、显微硬度计和纳米压痕仪分别测试了Cu/Ni₃Ti原位复合材料的相组成、微观组织形貌、显微硬度和弹性模量。结果显示,Ni₃Ti相在铜基体中呈针状分布,且铸锭边缘与心部平均晶粒直径分别约为1.74和249 μm。Cu/Ni₃Ti原位复合材料在时效温度为550℃时的强化效果最佳,此时铜基体与Ni₃Ti相的显微硬度最大值分别达到了174和209。在热处理后,Ni₃Ti相的最大硬度和弹性模量分别达到10.5 GPa和249.7 GPa,远高于Cu基体,Ni₃Ti相是一种理想的增强相。     

通过振动辅助激光熔覆增强沉积在 Inconel 718 上的 Stellite/WC 纳米复合材料的显微结构和力学性能

通过具有不同激光参数的振动辅助激光熔覆，将 Stellite-21/WC 纳米粉末沉积在 Inconel 上。 采用光学和扫描电子显微镜、硬度测量和磨损表征来了解纳米复合材料的微观结构和力学性能。 研究结果表明，改变冷却速率对包覆复合材料的微观结构产生显着影响。 此外，当激光功率从 150 W 增加到 250 W 会增加热输入和稀释度。 在 250 W 的高激光功率下，扫描速率和送粉速率会影响稀释度。当加入 WC 纳米颗粒作为增强材料时，稀释幅度加剧，同时硬度值从 HV 350 增加到 HV 700。磨损特性表明， 含有 3wt% WC 纳米颗粒的复合材料具有最高的耐磨性。     

C颗粒对Cp/AZ91D复合材料铸态显微组织的影响

通过复合铸造工艺制备了C_p/AZ91D复合材料，研究了C颗粒含量和保温时间等参数对该复合材料显微组织和力学性能的影响。结果表明，与保温时间相比，C_p的晶粒细化作用更为显著。当添加C_p质量分数为1.5%，保温时间15 min时，C_p/AZ91D复合材料铸锭平均晶粒尺寸由176 μm降低至32 μm，组织整体细化均匀，增强相C颗粒在复合材料基体中均匀分布，并且硬度值最高，达到89.07 HV。     

C颗粒对Cp /AZ91D复合材料铸态显微组织的影响

通过复合铸造工艺制备了C_p/AZ91D复合材料，研究了C颗粒含量和保温时间等参数对该复合材料显微组织和力学性能的影响。结果表明，与保温时间相比，C_p的晶粒细化作用更为显著。当添加C_p质量分数为1.5%，保温时间15 min时，C_p/AZ91D复合材料铸锭平均晶粒尺寸由176 μm降低至32 μm，组织整体细化均匀，增强相C颗粒在复合材料基体中均匀分布，并且硬度值最高，达到89.07 HV。     

FSP制备TiO2铝基复合材料的组织与性能研究

为了解决铝基复合材料强韧性的问题,采用搅拌摩擦加工(friction stir processing, FSP)的方法制备TiO₂铝基复合材料。分别采用显微组织观察试验、拉伸试验和显微硬度试验等方法,对复合材料的强化机理、显微组织以及力学性能进行表征与分析。结果表明,TiO₂的加入对复合材料具有细化晶粒作用,FSP改变了铝合金的结晶形式,由无形核的连续性动态再结晶转变为颗粒刺激形核机制;FSP制备TiO₂铝基复合材料的抗拉强度及显微硬度均得到了提高,当添加量达到4.8%(质量分数)时,复合材料的抗拉强度达到456 MPa,硬度值达到130 HV,与未添加颗粒相比较,分别提高了17%和16%,而延伸率仅下降了4%。FSP制备TiO₂铝基复合材料不仅可以有效提高力学性能,可以改善强韧性不匹配的问题,研究结果可为新型复合材料的应用提供理论基础和技术参考。     

(TiB_2+Al_2O_3)增强铝基复合材料的组织分析与硬度测试

将TiO2和B2O3原料混合后加入ZL102铝熔体,采用原位反应的方法,使其与铝液发生反应,制备出(TiB2+Al2O3)双相增强铝基复合材料.用EPMA及SEM分析反应合成的增强颗粒在基体上的分布状态以及TiB2和Al2O3颗粒的微观组织,用显微硬度仪测定复合材料组成相的显微硬度.结果表明,利用Al-TiO2-B2O3体系可以原位制备颗粒增强的铝基复合材料,合成的复合材料硬度比ZL102提高37.3%.     

P20钢等离子体氮化/DLC双重处理研究

为了提高DLC膜与P20塑料模具钢基体间的结合强度,采用高功率大电流脉冲电源,实现P20钢氮化及氮化/DLC连续双重处理。采用SEM、XRD和显微硬度仪对其表面结构、相组成及显微硬度进行测试分析,结果表明:氮化处理增大试样表面粗糙度,氮化层由γ'-Fe4N相和ε-Fe(2,3) N相组成,硬度由240HV0.05上升到830HV0.05;压痕法结合力测试和摩擦磨损实验结果表明,氮化处理提高DLC膜基结合力和摩擦磨损性能。     

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。     

硬质合金/高铬铸铁基复合材料的界面特性及磨损性能研究

以WC-Co硬质合金棒为增强体,采用消失模镶铸工艺制备了硬质合金/高铬铸铁基表层耐磨复合材料,并对其界面微观组织和三体磨料磨损性能进行了研究.通过对界面微观组织的观察发现,由于硬质合金表层的熔解和W、C、Co、Fe、Cr等合金元素的扩散,硬质合金与高铬铸铁界面出现了厚度约为800μm的过渡层,在过渡层中生成了含有W、Co、Fe和Cr元素的碳化物,确保了增强体和基体之间为良好的冶金结合.三体磨料磨损试验结果表明,复合材料的耐磨性是高铬铸铁(热处理态和铸态)的6～8倍,这是因为增强体的高硬度及其与基体间的良好冶金结合,使得复合材料在磨损过程中,增强体对基体起到了有效的保护作用,从而表现出优异的耐磨性能.     

梯度M_7C_3增强铁基堆焊涂层显微结构与耐磨性研究

采用电弧堆焊工艺在Q235钢板表面制备了不同成分的M_7C_3增强铁基堆焊涂层,采用X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)对M7C3增强铁基堆焊涂层的物相和微观结构进行表征,并通过"绝热法"和定量金相方法对堆焊涂层中组成相进行定量统计。采用显微硬度计和纳米压痕仪对堆焊涂层的硬度梯度和微观硬度进行测试,采用自制磨粒磨损试验机和冲蚀磨损试验机对堆焊涂层的耐磨性进行评价。结果表明,M7C3增强铁基堆焊涂层显微组织主要由初生(Cr,Fe)7C3碳化物和共晶(Cr,Fe)_7C_3/γ-Fe+α-Fe基体组成。随堆焊涂层中碳含量上升,初生碳化物尺寸增大、体积占比增加、稀释区厚度降低。与此同时,堆焊涂层抵抗低应力磨粒磨损的耐磨性逐渐增强,抵抗高应力冲蚀磨损的耐磨性逐渐变差。碳化物分布及其与基体的匹配是决定涂层耐磨性的重要因素。涂层中六棱棒状结构的初生(Cr,Fe)7C3碳化物硬度为21.4±0.3GPa,而断续网状结构的共晶(Cr,Fe)_7C_3碳化物硬度为18.8±0.3 GPa。     

组合超声场下电沉积Ni-Nd2O3纳米复合镀层的摩擦磨损性能

在组合超声场下利用电沉积方法制备了Ni-Nd2O3纳米复合镀层,利用扫描电镜分析了复合镀层微观形貌和纳米颗粒含量,测试了复合镀层显微硬度,并考察了复合镀层的摩擦学性能和磨损机理。研究结果表明:组合超声对Ni-Nd2O3纳米复合镀层微观组织、颗粒含量、显微硬度和耐磨性均有影响;与无超声和单一超声相比,在组合超声空化效应和协同效应的影响下,复合镀层晶粒得到进一步细化,组织致密性得到提高,纳米颗粒含量和显微硬度得到提升;组合超声作用下制备的Ni-Nd2O3纳米复合镀层摩擦因数小、磨损率低,表现出优良摩擦学性能。     

Cr12钢电火花沉积超细涂层的摩擦磨损性能

采用电火花沉积技术,在Cr12模具钢表面沉积了WC-12Co超细硬质合金涂层;并考察了涂层的显微组织及摩擦磨损性能.结果表明:沉积层组织均匀,与基体呈冶金结合,超细的硬质相弥散分布于沉积层中,其中部分区域硬质相达到了纳米颗粒尺寸.沉积层的平均显微硬度为1 474.8 HV0.1,约是基体硬度的3倍,沉积层的耐磨性能是基体的3.3倍.沉积层的磨损机制主要是磨粒磨损和疲劳磨损.弥散分布的细小硬质相是沉积层硬度及耐磨性能提高的主要因素.     

热处理对等离子熔覆Fe-Mo-Cr-Ni-B合金覆层组织及耐磨性能的影响

采用等离子熔覆技术在H13合金钢表面熔覆Fe-Mo-Cr-Ni-B合金,利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)配合能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计以及多功能摩擦磨损试验机,对热处理前后熔覆层的组织结构、硬度和耐磨性进行分析。结果表明,Fe-Mo-Cr-Ni-B合金覆层主要由α-Fe、Mo₂FeB₂、(Mo, Fe, Cr)₃B₂和Fe₂₃(B,C)₆相组成;熔覆层磨损以Mo₂FeB₂硬质相的脆性剥落为主;在1 000℃温度热处理后,熔覆层平均硬度达到1 061HV_0.5,相比于焊态提高了28.3%,耐磨性相比于焊态提升了42.0%。合金覆层硬度提升和耐磨性的改善可以归因于高温热处理导致的碳化物共晶组织消失、Mo₂FeB₂硬质相增多以及黏结相强度增加。     

电磁相分离法制备自生表层复合材料

采用电磁相分离法制备出以初生富铁相（AlSiFeMn复杂金属间化合物）为增强相，表层硬度为HB62．25，基体硬度为HB59．00的Al-11.70%Si-1.20?-1.50%Mn合金自生表层复合材料，增强相的显微硬度为HV 842。87，大小为20－80μm，该表层复合材料同基体材料相比，耐磨性提高了57．41％，所用方法工艺过程简单，成本低，为解决材料在服役环境中不同部位，不同性能的问题提供了新途径。