内氧化法制备表面弥散强化铜

采用包埋法对Cu-Cr-Zr合金圆柱试样进行内氧化处理及相关的组织和性能测试。试验结果表明:在一定温度下,通过控制氧分压,经过一定时间在Cu-Cr-Zr合金表面形成一层Cr2O3/ZrO2颗粒弥散分布的内氧化层。内氧化层晶粒大小由外向内逐渐增大。内氧化层硬度由表面向内逐渐降低,平均硬度略高于未氧化层硬度。固溶时效处理对内氧化区域的硬度影响不大,经冷变形后,无论是内氧化区域(弥散强化区域)还是未氧化区域(时效析出强化区域)均可获得较高的硬度。     

外氧化法制备Al_2O_3/Cu复合材料的组织与性能

在不添加外氧化剂Cu2O的条件下,通过外氧化法生成氧化剂Cu2O,真空条件下进行Al2O3内氧化与烧结、热挤压和冷拉拔制备了Al2O3颗粒弥散强化的铜基复合材料,对其微观组织和硬度、导电率进行了分析测试。结果表明:外氧化法制备的Al2O3/Cu复合材料,随着Al2O3含量的增加,材料的硬度增加,而导电率减小;进行热挤压变形后,Al2O3/Cu复合材料的硬度随变形量的增加而增加,而导电率降低;制备的冷拉拔变形率为24.8%的1.04wt.%Al2O3/Cu复合材料硬度为69.2 HRB,导电率为73.6%IACS。     

AlCoCrFeNi高熵合金的高温氧化性能

测定AlCoCrFeNi高熵合金高温氧化后的氧化动力学曲线，采用X射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪等分析合金氧化层的物相、形貌、结构和成分，利用硬度计测定不同温度下氧化产物的硬度，从热力学和动力学角度深入分析AlCoCrFeNi高熵合金的氧化机理.结果表明：AlCoCrFeNi高熵合金在800～1 000℃下具有较好的抗氧化性能，高于1 000℃时合金退化较为明显；AlCoCrFeNi高熵合金800℃氧化时Al与O元素亲和力最大，并且高熵合金中Al原子扩散速率最大，Al率先在合金表面形成连续的Al₂O₃膜，随着温度的升高，其他原子也扩散至表面发生氧化反应，合金表面出现Cr₂O₃和尖晶石等，氧化物逐渐长大，1 100℃时长大的尖晶石易从合金表面脱落；随着氧化温度的升高，AlCoCrFeNi高熵合金的显微硬度逐渐升高.     

Al_2O_3对钼合金组织与性能的影响

以二氧化钼和硝酸铝为原料,用液-固掺入法制备了Al2O3体积分数分别为3%、5%、7%和10%的钼合金。测定了混合钼粉的粒度、钼基体的显微硬度、钼合金的密度及磨损性能,用SEM观察了混合钼粉的形貌与钼合金的显微组织,用XRD分析了钼合金的相组成。结果表明:钼合金由Mo和Al2O3组成;随Al2O3体积分数增加,钼合金晶粒细化,钼基体显微硬度增加,钼合金密度先增加后减小;钼合金摩擦因数受Al2O3体积分数的影响较小,摩擦因数的值在0.47～0.57之间波动;随Al2O3体积分数增加,磨损量不断减少,磨损类型主要以滑动磨损为主,磨损表面有明显的犁沟和磨屑。     

医用Ti6Al7Nb合金氧化行为及其磨损性能

为提高生物医用Ti6Al7Nb合金表面的耐磨损性能,研究了在500~800℃空气中的热氧化行为以及其改善的磨损性能.研究结果表明:500~600℃氧化速率低,表面硬度较基体变化不大.在750℃以上,氧化速度增加,氧化动力学遵从抛物线规律,氧化物主要由TiO2和少量Al2O3组成.在800℃时,氧化物颗粒长大,氧化层疏松,极易剥落.综合考虑硬化层深度和氧化时间,得出最佳热氧化工艺参数为750℃氧化8 h.在此工艺下处理的钛合金表面硬度达到1 047 HV,耐磨性是原合金材料的280倍.分析了合金氧化后耐磨损性能的提高机制.     

Ni-Cr-Al合金择优氧化及其影响机理的第一原理研究

采用基于密度泛函理论的赝势平面波第一原理方法,研究了Ni-Cr-Al合金择优氧化及其影响机理。研究结果表明,Al,Cr不在Ni表面发生偏聚,Y却发生偏聚。氧吸附促使含Al,Cr镍合金表面偏聚反转,这对发生择优氧化起到了决定性的作用。合金元素向表面偏聚强弱的顺序为Y>Cr>Al。Cr,Al,Y存在使O于Ni合金表面化学吸附更稳定,尤其是Cr,这可以解释Ni合金氧化皮外层一般是Cr2O3,内层是Al2O3的事实。稀土促进Ni-Cr-Al合金选择性氧化是因为稀土氧化物Y2O3有助于Cr2O3,Al2O3成核。合金元素Al,Cr,Y使Ni合金表面活性增强,有助于表面Al,Cr,Y氧化物形成,产生择优氧化。O与Al,Cr,Y形成较强的共价键,与Ni形成较弱的共价键,因此Ni-Cr-Al合金表面容易生成Al2O3或Cr2O3氧化膜。O吸附使Ni,Cr,Y的d电子转移到氧原子上,因此形成的化学键兼有共价键和离子键的特性。     

钨铜基电镀铝层阳极氧化后的组织和性能研究

采用直流草酸法对镀铝层进行阳极氧化,研究了氧化电压和氧化时间对氧化层表面形貌、组织结构及表面绝缘性的影响。采用金相显微镜对镀铝层和氧化层表面形貌进行观察,扫描电镜和X射线衍射仪分析镀铝层和氧化层的成分与结构,并对其硬度进行测试,探索钨铜箔片上制备氧化铝的最佳工艺。实验现象表明:经过阳极氧化处理后,氧化层表面致密平滑,由非晶Al2O3和Al相组成,电绝缘性能良好;氧化铝膜的硬度随着氧化时间呈现先增加后降低,最后趋于稳定的趋势;而氧化铝膜的硬度随着氧化电压增大而增大。当氧化电压控制在30 V,氧化时间在3-6 h时,最有利于氧化膜的形成,且膜厚呈增大趋势。     

Al_2O_(3p)和Gr_p对Al基复合材料磨损性能的影响

为研究Al2O3和Gr双相颗粒对Al基复合材料耐磨性的影响,采用粉末冶金法制备了不同Al2O3和Gr质量分数的Al基复合材料,利用X射线衍射仪、布氏硬度计、ML-10摩擦磨损机、扫描电镜等手段对样品的物相组成、硬度、磨损性、表面显微形貌进行表征.结果表明:随Al2O3的增加,样品的硬度逐渐增大.试样的耐磨性随Al2O3质量分数的增加先增大后减小,Al2O3的质量分数为9%的样品具有良好耐磨性.在润滑油下,试样的磨损机制主要为磨粒磨损.     

Al-Mg合金直接氧化Al2O3形成模型

根据对Al-Mg合金直接氧化合成Al/ Al2O3存在Mg的挥发及线性生长动力学特点的分析,在把表面MgO形成过程看成是Al2O3向MgO中的溶解过程并认为MgO部分为n型氧化物时,氧化过程有利于Al2O3的形成:Al-Mg合金直接氧化过程中,Mg的挥发满足Al2O3形成的两个条件,Mg挥发促进表层P型MgO的生长和内层n型MgO中Al2O3的形成,促进MgO向MgAl2O4的转变过程;MgAl2O4在Al2O3的形成中起重要作用,MgO向MgAl2O4转变过程中,生长应力导致MgAl2O4中形成间隙,Al熔体通过此间隙向氧化前沿进行渗流输运;Al2O3的生长动力学取决于MgO向MgAl2O4转变的速度,MgO向MgAl2O4转变速度加快是Al/Al2O3生长动力学呈线性关系的根本原因.     

纯铜表面稀土渗铝层的内氧化

利用稀土化合物CeCl3对纯铜表面渗铝进行催渗。采用工业N2中的余氧作为内氧化介质对纯铜渗铝后的试样进行内氧化，可在纯铜表面制备一层细小弥散的Al2O3粒子。对内氧化层的硬度分布、显微组织及有关性能进行了初步分析。实验结果表明：稀土化合物CeCl3对纯铜渗铝过程具有明显的催渗效果，在同等工艺条件下渗层厚度较高且更加均匀；内氧化后，能在渗铝层形成Al2O3弥散硬化层。