检索结果-内蒙古大学图书馆

纳米ZrB2增强CoNiCrAlY复合粉末的机械合金化制备及其涂层的组织与性能

金属学报 2025年第4期61卷 619-631页

作者：杨康辛越姜自滔刘侠薛召露张世宏安徽工业大学先进金属材料绿色制备与表面技术教育部重点实验室

针对高温炉辊在高温重载环境下的氧化、磨损等失效问题，采用一步式和分步式机械合金化（MA）工艺分别合成了2种CoNiCrAlY-20%ZrB2（质量分数）复合粉末并制备成涂层，对其组织和性能进行了研究。结果表明，用分步式MA成功合成了纳米ZrB... 详细信息

针对高温炉辊在高温重载环境下的氧化、磨损等失效问题，采用一步式和分步式机械合金化（MA）工艺分别合成了2种CoNiCrAlY-20%ZrB2（质量分数）复合粉末并制备成涂层，对其组织和性能进行了研究。结果表明，用分步式MA成功合成了纳米ZrB2增强的CoNiCrAlY复合粉末，较一步式球磨，分步式球磨的ZrB2颗粒更加均匀地分布在金属基体相中。分步式MA球磨35 h复合粉末的平均粒径符合超音速火焰喷涂（HVOF）要求。采用HVOF制备复合涂层，发现分步式MA粉末制备的涂层熔化状态较一步式MA粉末制备的涂层更好，且分步式涂层孔隙率更低、硬度更高、韧性更强。2种涂层在750℃以上均具有良好的自润滑能力，且在950℃时涂层表面形成了连续完整的“上釉层”。950℃时分步式涂层磨损率比一步式涂层低了60%，说明在高温环境下分步式涂层具有更好的耐磨性能。此外，与纯CoNiCrAlY涂层相比，纳米ZrB2颗粒加入可以显著提升涂层的高温摩擦磨损性能。

关键词：机械合金化 HVOF CoNiCrAlY-ZrB2复合涂层高温摩擦磨损

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电弧离子镀涂层大颗粒缺陷控制与抑制技术研究进展

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表面技术 2025年第1期54卷 1-16页

作者：张泽张远涛张林赵栋才张腾飞张世宏安徽工业大学先进金属材料绿色制备与表面技术教育部重点实验室安徽马鞍山243002

电弧离子镀是当前应用最广泛的物理气相沉积技术,其制备的涂层具备高硬度、高沉积效率和良好的结合力等优点,在刀具及模具涂层领域展现出显著优势。然而,该技术存在涂层表面大颗粒缺陷的问题,严重限制了其在高精密加工、高致密性防护涂... 详细信息

电弧离子镀是当前应用最广泛的物理气相沉积技术,其制备的涂层具备高硬度、高沉积效率和良好的结合力等优点,在刀具及模具涂层领域展现出显著优势。然而,该技术存在涂层表面大颗粒缺陷的问题,严重限制了其在高精密加工、高致密性防护涂层以及传感器绝缘膜等领域的推广应用。因此,如何有效减少涂层表面大颗粒缺陷的数量和密度已成为相关机构关注的重要研究方向之一。总结了电弧离子镀技术在大颗粒缺陷控制和抑制方面的最新进展和应用,探讨了当前存在的问题及解决方案。对大颗粒产生、传输和到达3个阶段下的产生/运动机理和控制手段进行了总结。针对大颗粒产生过程,通过优化弧源设计,改善磁场分布,提高弧斑运动速度,实现了更加均匀、快速的弧斑运动轨迹,减少了大颗粒生成概率;在传输过程中,采用物理屏蔽/磁过滤与辅助阳极辅助等手段有效控制了离子和大颗粒运动轨迹;在基体区域沉积阶段,通过增加基体偏压来调控到达基体的大颗粒数目。此外沉积参数的改变也广泛用于减少大颗粒缺陷。这些方法思路和研究进展将为解决电弧离子镀技术中存在的大颗粒缺陷问题提供新思路,并有望推动该项技术在各个行业中得到更广泛的应用。

关键词：电弧离子镀大颗粒去除电弧源磁过滤工艺参数

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硬质合金刀具表面AlCrBN/AlTiN多层涂层制备及高速干式切削钛合金性能

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中国表面工程 2025年

作者：陶朗朗陶文远方炜蔡飞薛海鹏张世宏安徽工业大学先进金属材料绿色制备与表面技术教育部重点实验室安徽工业大学材料科学与工程学院

针对AlTiN涂层难以满足高速干式切削加工钛合金的苛刻需求，采用电弧离子镀技术在硬质合金刀具表面制备不同多层结构的AlCrBN/AlTiN多层涂层（交替沉积5次和10次，分别标记为AlCrBN-5和AlCrBN-10），研究多层涂层的结构、硬度、摩擦磨... 详细信息

针对AlTiN涂层难以满足高速干式切削加工钛合金的苛刻需求，采用电弧离子镀技术在硬质合金刀具表面制备不同多层结构的AlCrBN/AlTiN多层涂层（交替沉积5次和10次，分别标记为AlCrBN-5和AlCrBN-10），研究多层涂层的结构、硬度、摩擦磨损、高温性能及涂层刀具高速干式切削钛合金性能。多层涂层物相由fcc-（Cr,Al）N和fcc-（Ti,Al）N组成；多层结构可以显著提升涂层的硬度，其中AlCrBN-10涂层具有最高的硬度(4470HK0.05)；多层涂层经1 000℃真空退火处理后，仍具有较高的硬度(～2 790 HK0.05)。摩擦磨损结果表明：多层涂层可以显著降低其摩擦因数和磨损率，其中AlCrBN-10涂层的摩擦因数和磨损率最低，分别为0.56和0.21×10-15m3·N-1·m-1。涂层刀具高速干式切削钛合金结果显示：当速度为100 m/min时，多层涂层刀具的切削寿命略有提升，其中AlCrBN-5涂层刀具的切削寿命为15 min，与AlTiN涂层相比（12 min）提升25%；当切削速度提升至150 m/min时，多层涂层刀具的切削寿命显著提升，其中AlCrBN-10涂层刀具的切削寿命为280 s，与AlTiN涂层相比（80 s）提升250%；不同切削速度下，刀具前刀面和后刀面的磨损均为粘着磨损和氧化磨损。通过在硬质合金刀具表面构筑AlTiN/AlCrBN多层结构涂层，可以显著提升其硬度和高温稳定性，降低其前刀面和后刀面的粘着磨损和氧化磨损，进而提升涂层刀具的高速干式切削钛合金性能。所制备的AlCrBN/AlTiN多层涂层能有效提高刀具表面的高温和抗磨损性能，在高速干式切削领域具有较好的应用情景。

关键词： AlCrBN涂层刀具涂层高速干式切削多层涂层磨损

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合金元素对RE_(2)Fe_(14)B(RE=Nd,Pr)基纳米复合永磁体的影响

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过程工程学报 2025年第3期25卷 221-232页

作者：霍传友张电宝卜晓宇钱二宝张振牛敬涵姜胜男李海玲安徽工业大学材料科学与工程学院安徽马鞍山243002 安徽工业大学先进金属材料绿色制备与表面技术教育部重点实验室安徽马鞍山243002

纳米复合磁体因其潜在的高磁能积成为颇具发展前途的下一代永磁材料。高磁性能的实现依赖于对微观结构的精确控制,包括软硬磁相的晶粒尺寸及分布、软磁相的含量、硬磁相的取向、界面的结构和化学成分等。目前主要通过调整合金成分和制... 详细信息

纳米复合磁体因其潜在的高磁能积成为颇具发展前途的下一代永磁材料。高磁性能的实现依赖于对微观结构的精确控制,包括软硬磁相的晶粒尺寸及分布、软磁相的含量、硬磁相的取向、界面的结构和化学成分等。目前主要通过调整合金成分和制备工艺来控制纳米复合磁体的微观结构。通过添加合金元素不仅可以改善纳米复合永磁体的微观结构,还可以改变磁体中主相的内禀磁参数,是提高磁体磁性能的常用手段。本工作总结和评述了合金元素在RE_(2)Fe_(14)B(RE=Nd,Pr)基纳米复合永磁材料的微观结构控制方面的作用。稀土元素(La,Ce,Pr,Dy,Tb等)加入取代了Nd原子,改变了Nd_(2)Fe_(14)B相的内禀磁参数;Co,Cr,Ni和Mn等元素可以进入α-Fe和RE_(2)Fe_(14)B晶格并置换Fe的点位,同时改变软、硬磁相的内禀磁参量,从而改变磁体的磁性能。Nb,Ti,Zr等元素被证实可以进入主相Nd_(2)Fe_(14)B内,但更多的是富集在晶界处,起到增强畴壁钉扎和细化晶粒的作用;Sn和Ga等元素可以改善磁体的高温磁性能,提高磁体的热稳定性。通过添加合金元素调控合金成分是控制纳米复合磁体微观结构的有效途径,但合金元素的含量需要控制在一定范围内,过量添加会恶化磁体的磁性能。

关键词：纳米复合永磁材料交换耦合作用合金元素微观结构内禀磁参数

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纳米碳/铝复合材料的界面调控与混合强化研究进展

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航空制造技术 2025年第6期68卷 14-27页

作者：邓海亮史雨程董正学范晨露刘嘉彬杨康邓先功安徽工业大学材料科学与工程学院先进陶瓷研究中心马鞍山243032 安徽工业大学先进金属材料绿色制备与表面技术教育部重点实验室马鞍山243002

碳纳米管(Carbon nanotube,CNT)和石墨烯纳米片(Graphene nanoplatelets,GNP)等纳米碳材料具有超高的强度和模量、优异的导热与导电性能,是高性能铝基复合材料的理想增强体。然而,纳米碳与铝的润湿性差,高温下界面反应易生成脆性的Al_4C... 详细信息

碳纳米管(Carbon nanotube,CNT)和石墨烯纳米片(Graphene nanoplatelets,GNP)等纳米碳材料具有超高的强度和模量、优异的导热与导电性能,是高性能铝基复合材料的理想增强体。然而,纳米碳与铝的润湿性差,高温下界面反应易生成脆性的Al_4C_3,损伤纳米碳,不仅限制增强效果,还会恶化复合材料强韧性,因此调控界面反应与界面结合、协同提升强韧性成为纳米碳/铝复合材料研究的关键。本文在界面结合机制分析的基础上,从纳米碳表面改性和复合工艺优化等方面综述了界面的调控研究及效果,随后总结了CNT和GNP的多维网络强化及与陶瓷颗粒混合强化的研究,期望通过CNT和GNP及与陶瓷颗粒的增强网络设计,进一步提升纳米碳/铝复合材料的强韧性。

关键词：铝基复合材料碳纳米管石墨烯界面强化

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保护气成分对CMT熔覆9Cr-1Mo涂层成形及稀释率的影响

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热加工工艺 2025年第1期54卷 93-97,103页

作者：朱龙龙胡磊刘辉安徽工业大学材料科学与工程学院安徽马鞍山243000 先进金属材料绿色制备与表面技术教育部重点实验室安徽马鞍山243002

保护气在焊接中担任重要角色,其成分对熔滴过渡与熔池金属的流动有重要影响。采用冷金属过渡技术在Q235A钢表面制备了一层9Cr-1Mo涂层,研究了纯Ar、95%Ar+5%O2和80%Ar+20%CO_(2)三种保护气氛对涂层成形、稀释率及组织性能的影响。结果表... 详细信息

保护气在焊接中担任重要角色,其成分对熔滴过渡与熔池金属的流动有重要影响。采用冷金属过渡技术在Q235A钢表面制备了一层9Cr-1Mo涂层,研究了纯Ar、95%Ar+5%O2和80%Ar+20%CO_(2)三种保护气氛对涂层成形、稀释率及组织性能的影响。结果表明,95%Ar+5%O2条件下涂层成形性最好,纯Ar条件下在焊趾处有明显的咬边,而在80%Ar+20%CO_(2)保护气氛下出现了明显的飞溅。95%Ar+5%O2保护气氛下得到的涂层平均稀释率为25.08%,涂层与基体冶金结合良好,同时避免了因稀释过高而导致的涂层性能下降问题。这三种保护气条件下涂层的组织均为板条马氏体,热影响区组织由淬火马氏体、珠光体与铁素体组成,但95%Ar+5%O2保护气氛下马氏体含量明显低于另外两种保护气氛,并且晶粒更为细小。

关键词：保护气成分涂层成形稀释率组织性能

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低温下ITO薄膜的制备及其性能研究

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真空与低温 2025年第2期31卷 156-164页

作者：葛新明赵栋才郭东龙杨英郑军安徽工业大学先进金属材料绿色制备与表面技术教育部重点实验室安徽马鞍山243002

为了研究低温下氧流量对ITO薄膜光电性能的影响,在-15℃下,利用直流磁控溅射技术在石英玻璃上制备了ITO薄膜。结果表明,氧气流量从10 mL/min增加到30 mL/min,会促进O元素与In原子和Sn原子的结合,使氧空位状态的氧和其他状态的氧的比值从... 详细信息

为了研究低温下氧流量对ITO薄膜光电性能的影响,在-15℃下,利用直流磁控溅射技术在石英玻璃上制备了ITO薄膜。结果表明,氧气流量从10 mL/min增加到30 mL/min,会促进O元素与In原子和Sn原子的结合,使氧空位状态的氧和其他状态的氧的比值从0.82降低至0.69, SnO_(2):SnO的比值从0.52增加到3.33,In_(2)O_(3):In_(2)O_(3-x)的比值从0.25增加到0.82。同时Sn原子的含量也从3.13%减小至2.87%,薄膜中载流子浓度从253.1×10^(18)cm^(-3)减小至98.9×10^(18)cm^(-3),载流子的迁移率从4.9 cm^(2)·V^(-1)·s^(-1)增大至35.98 cm^(2)·V^(-1)·s^(-1),使薄膜的电阻率由50.0×10^(-4)Ω·cm降低到17.5×10^(-4)Ω·cm。可见光区的平均透过率从42.06%增加到82.92%,提高了薄膜的导电性能和透光性能。

关键词： ITO薄膜氧空位载流子透过率

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不同厚度比GdYb-YSZ/8YSZ双陶瓷层热障涂层的水淬–热震循环行为及失效机理

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硅酸盐学报 2025年第4期53卷 985-997页

作者：梅娇薛召露郑越于海原刘广华巩秀芳孙健张振亚张世宏安徽工业大学先进金属材料绿色制备与表面技术教育部重点实验室北京北冶功能材料有限公司中国联合重型燃气轮机有限公司东方电气集团东方汽轮机有限公司

多元稀土掺杂氧化锆是超高温热障涂层的理想候选材料之一，并且双陶瓷层热障涂层由于具有优良的综合性能而受到了广泛关注。通过设计4种不同陶瓷层厚度比[Gd2O3-Yb2O3-Y2O3共掺杂ZrO2（GdYb-YSZ）:质量分数为6%～8%的Y2O3部分稳定ZrO2（... 详细信息

多元稀土掺杂氧化锆是超高温热障涂层的理想候选材料之一，并且双陶瓷层热障涂层由于具有优良的综合性能而受到了广泛关注。通过设计4种不同陶瓷层厚度比[Gd2O3-Yb2O3-Y2O3共掺杂ZrO2（GdYb-YSZ）:质量分数为6%～8%的Y2O3部分稳定ZrO2（8YSZ）为5:1,2:1,1:1,1:2]的GdYb-YSZ/8YSZ双陶瓷层热障涂层，随后采用大气等离子喷涂技术制备了4种GdYb-YSZ/8YSZ双陶瓷层热障涂层，研究了GdYb-YSZ/8YSZ陶瓷层厚度比对热障涂层微观组织、结合强度和水淬–热震循环性能的影响，探讨了4种热障涂层在1150℃水淬–热震循环下的失效机理。结果显示：绝大部分GdYb-YSZ和8YSZ喷涂粉末材料都已熔化，有少部分粉末未熔或半熔化状态，导致涂层的表面由光滑组织和粗糙组织构成。GdYb-YSZ陶瓷顶层均是由c-ZrO2相和少量m-ZrO2相组成，GdYb-YSZ/8YSZ厚度比为5:1时的涂层的平均结合强度最大。在陶瓷层总厚度约300μm不变的情况下，随着GdYb-YSZ陶瓷层的厚度减小，GdYb-YSZ/8YSZ涂层体系在1150℃的抗热震循环性能越来越好，当GdYb-YSZ/8YSZ厚度比为1:2时，水淬–热震循环达到了205次，抗热震性能最好。在1150℃的水淬–热震循环过程中，随着8YSZ陶瓷层厚度的增加，8YSZ涂层内的残余应力越大，微裂纹容易在8YSZ/TGO（热生长氧化物层）界面处靠近8YSZ一侧形成；加上热循环过程中TGO形成并伴随有压应力的产生，随着热循环次数的增加，TGO不断增长，涂层中的微裂纹也会进一步扩展至TGO内，降低涂层的结合力，最终导致涂层发生剥落失效。

关键词：热障涂层大气等离子喷涂技术氧化钆–氧化镱–氧化钇共掺杂氧化锆热循环失效机理

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“高强韧PVD硬质防护及功能涂层”专题序言

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表面技术 2025年第1期54卷 I0006-I0006,I0005页

作者：张世宏常可可安徽工业大学安徽工业大学“先进金属材料绿色制备与表面技术”教育部重点实验室 ISO中央秘书处 ISO/TC107 PVD涂层国际标准分委会中国表面工程协会中国科学院宁波材料技术与工程研究所中国科学院宁波材料技术与工程研究所海洋关键材料全国重点实验室

随着航空航天、精密机械等领域的关键部件向高可靠性、高效率和高精度方向持续转变,关/重部件对长寿命化要求也日益增加。通过对关/重部件表面进行高强韧PVD硬质防护/功能化涂层处理,可以赋予其抗磨、减摩、耐蚀、耐热等性能,提升其在... 详细信息

随着航空航天、精密机械等领域的关键部件向高可靠性、高效率和高精度方向持续转变,关/重部件对长寿命化要求也日益增加。通过对关/重部件表面进行高强韧PVD硬质防护/功能化涂层处理,可以赋予其抗磨、减摩、耐蚀、耐热等性能,提升其在苛刻条件下的使役性能和服役寿命,助力制造业高质量发展,为新质生产力“蓄势赋能”。

关键词：高强韧服役寿命 PVD 苛刻条件功能涂层航空航天精密机械制造业

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热障涂层的高温氧化及水氧腐蚀行为研究

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材料导报 2025年

作者：乔立捷袁帅孟一凡邱质彬薛召露张振亚浙江大学国家卓越工程师学院华电电力科学研究院有限公司安徽工业大学先进金属材料绿色制备与表面技术教育部重点实验室

热障涂层主要应用在燃气轮机透平叶片、火焰筒、过渡段等高温热端部件的表面，具有良好的隔热性能，可有效地提高热端结构部件服役温度和延长服役寿命。随着氢燃料燃气轮机技术的发展，热障涂层的在高温水氧环境中的腐蚀行为受到了广泛... 详细信息

热障涂层主要应用在燃气轮机透平叶片、火焰筒、过渡段等高温热端部件的表面，具有良好的隔热性能，可有效地提高热端结构部件服役温度和延长服役寿命。随着氢燃料燃气轮机技术的发展，热障涂层的在高温水氧环境中的腐蚀行为受到了广泛的关注。本文分别利用大气等离子喷涂和超音速火焰喷涂制备了CoNiCrAlY粘结层，然后利用大气等离子喷涂在CoNiCrAlY粘结层表面制备了YSZ顶层，制备了两种YSZ/CoNiCrAlY 热障涂层体系，分别研究了热障涂层体系在室温-1 100 ℃的热循环氧化和在1 100 ℃水氧腐蚀行为，利用XRD和SEM等表征了两种YSZ/CoNiCrAlY 热障涂层体系的相结构演变和微观结构变化。结果表明，利用大气等离子喷涂制备的CoNiCrAlY粘结层具有较大的孔隙率，具备大的应力应变容限，可延长YSZ/CoNiCrAlY 热障涂层体系的热循环氧化寿命。YSZ在1 100 ℃水氧腐蚀环境中未发生相变，两种YSZ/CoNiCrAlY 热障涂层体系腐蚀200h后均未脱落，具有良好的耐水氧腐蚀性能。

关键词：热障涂层热循环氧化水氧腐蚀微观结构

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