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第十一届全国表面工程大会暨第八届全国青年表面工程学术会议

作者：庞晓军邓畅光徐丽萍邓春明张小锋中南大学材料科学与工程学院长沙 410083 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广州 510651 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广州 510651

为了研究工艺参数中电流,喷距,送粉量对Al2O3-3％TiO2涂层孔隙率的影响,相关结果可为进一步工艺优化,制备高质量Al2O3-3％TiO2涂层提供重要理论依据.采用大气等离子喷涂技术,利用正交实验改变电流,喷距,送粉量三种工艺参数,在铝合金基... 详细信息

为了研究工艺参数中电流,喷距,送粉量对Al2O3-3％TiO2涂层孔隙率的影响,相关结果可为进一步工艺优化,制备高质量Al2O3-3％TiO2涂层提供重要理论依据.采用大气等离子喷涂技术,利用正交实验改变电流,喷距,送粉量三种工艺参数,在铝合金基体上制备Al2O3-3％TiO2涂层,借助SEM分析涂层截面形貌,金相显微镜检测涂层孔隙率,3D轮廓仪测量涂层厚度,显微硬度仪测试涂层硬度.结果表明：送粉量对涂层孔隙率的影响最大,其次是电流,最小的是喷距.涂层为明显的层状结构,孔隙少的涂层结构致密,硬度高,孔隙多且密集分布的涂层结构疏松,硬度低.涂层孔隙率随送粉量的增加呈逐渐增大的趋势,由11.8％提高到14.8％;随电流的增大孔隙率逐渐降低,由14.7％降低至12％;而随喷距的增加呈先减小后增大的趋势,由13.6％降低到12.8％后又提高至13.2％.高电流,低送粉量及适中的喷距有利于降低涂层的孔隙率,提高涂层性能,实验得出的最优工艺为送粉量1 rpm,电流680 A,喷距120 mm.

关键词：大气等离子喷涂 Al2O3-3 TiO2涂层工艺参数组织结构孔隙率

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透明LiV3O8正极薄膜的制备及性能研究

透明LiV3O8正极薄膜的制备及性能研究

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中国真空学会2016学术年会

作者：石倩林松盛侯惠君韦春贝胡芳胡亮广东省新材料研究所广东广州510651 现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510651 广东省新材料研究所广东广州510651

随着新一代智能电子设备的飞速发展,其关键组成部分也将面对更多挑战.例如,手持通体透明设备、智能化包装以及电子纸产品离现实只有一步之遥,其关键在于电源部件的透明化,因此有必要研发透明锂离子电池[1].透明锂离子电池除了保证好的... 详细信息

随着新一代智能电子设备的飞速发展,其关键组成部分也将面对更多挑战.例如,手持通体透明设备、智能化包装以及电子纸产品离现实只有一步之遥,其关键在于电源部件的透明化,因此有必要研发透明锂离子电池[1].透明锂离子电池除了保证好的电化学性能外,还要有优良的可见光透过率.通过创新性的研究LiV3O8 正极材料的光学性能,利用LiV3O8 具有较宽的光学带隙,同时又具有优良锂离子储存能力这一特性,采用磁控溅射法制备具有优良可见光透过率的LiV3O8 薄膜[2,3].通过SEM、XRD、紫外分光光度计、电化学工作站等检测手段对LiV3O8 薄膜的结构及性能进行表征,重点研究了中频磁控溅射工艺参数对薄膜结构和光学、电化学性能的影响.所制备的LiV3O8 薄膜其可见光透过率为68.25％,首次充放电比容量201 mAh/g,且循环性能优异,为透明锂离子电池在现代智能电子设备的应用提供前提和基础.

关键词：锂离子电池透明电极 LiV3O8 光学性能嵌锂特性

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热处理对3D打印随形冷却模具的组织结构和力学性能的影响

热处理对3D打印随形冷却模具的组织结构和力学性能的影响

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第十一届全国表面工程大会暨第八届全国青年表面工程学术会议

作者：谭超林佟鑫周克崧马文有刘敏华南理工大学材料科学与工程学院广东广州510640 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510651 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510651

增材制造技术是信息技术、新材料技术与制造技术多学科融合发展的一种新兴技术.选区激光熔化(Selective laser melting,SLM)作为一种典型的金属增材制造技术,广泛应用于医学领域个性化定制、随形冷却模具、多孔或网状等复杂几何形状结... 详细信息

增材制造技术是信息技术、新材料技术与制造技术多学科融合发展的一种新兴技术.选区激光熔化(Selective laser melting,SLM)作为一种典型的金属增材制造技术,广泛应用于医学领域个性化定制、随形冷却模具、多孔或网状等复杂几何形状结构件制备等领域.其中,SLM成型随形冷却模具,其水道不再是传统的直线型,而是根据模具的外形和注塑件的形状而变化,能够有效提高注塑制品冷却效率和冷却均匀性,改善生产效率、成品率和经济效益.本文采用选区激光熔化(SLM)技术制备了高强度18Ni-300马氏体时效钢随形冷却模具,并对其原始成型件和不同热处理工艺后的组织结构和力学性能进行了详细地表征和分析.结果表明：SLM成型18Ni-300随形冷却模具表面粗糙度Sa(测试面积2mm×2mm)为4.16～4.79μm,致密度为99％,组织由粗大的板状马氏体α和少量奥氏体γ组成,SEM形貌显示为0.2-0.6μm亚微米级的胞状组织.经过490oC×6h时效处理后,粗大的板条马氏体组织细化和均匀化,晶粒大小约为0.6-0.8μm,部分马氏体向奥氏体转变,生成了稳定的逆转变奥氏体γ 逆,奥氏体含量增加,同时析出金属间化合物(Ni3Mo,Ni3Ti和Fe2Mo等).经840oC×1h固溶+490oC×6h时效处理,组织为细小的针状马氏体和少量γ 逆,致密均匀,晶粒细化,约为0.2-0.4μm,晶界处第二相粒子弥散分布明显.洛氏硬度和拉伸试验结果显示,SLM原始试样硬度为35～36 HRC,抗拉强度Rm为1165MPa,伸长率ε达12.4％,断裂形式为穿晶韧性断裂,力学性能完全达到标准锻造水平.经时效处理后,硬度提高到53～55HRC,Rm增加到2014MPa,但ε仅为3.3％,断裂形式为具有一定河流花样的解理断裂和沿晶断裂;可见,时效处理使硬度提高了53％,抗拉强度提高了73％,但韧性却大大降低.然而,经先固溶后时效处理后,硬度为52-54 HRC,抗拉强度Rm为1943MPa,伸长率ε达到了5.5％,断口形貌表现出明显的韧窝和第二相粒子,断裂形式为韧性断裂,各项力学性能基本达到热处理的锻件水平.因此,840oC×1h固溶+490oC×6h时效处理是比较理想的热处理工艺,能够有效提高材料的强度和硬度,同时保留材料的韧性和塑性,使材料具有更佳的综合性能.

关键词：增材制造选区激光熔化随形冷却模具 18Ni-300 时效硬化

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Ti-TiN-Zr-ZrN抗冲蚀多层膜的制备、结构及性能

Ti-TiN-Zr-ZrN抗冲蚀多层膜的制备、结构及性能

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第十一届全国表面工程大会暨第八届全国青年表面工程学术会议

作者：林松盛周克崧代明江石倩侯惠君韦春贝华南理工大学材料科学与工程学院广东广州 510641 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510650 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510650

利用气相沉积技术在材料表面制备硬质防护涂层,可有效提高工程部件(特别是精密部件)的抗固体粒子冲蚀能力.本文采用真空阴极电弧离子镀技术制备了Ti-TiN-Zr-ZrN软硬交替抗冲蚀多层膜.采用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射仪(XRD),薄膜结... 详细信息

利用气相沉积技术在材料表面制备硬质防护涂层,可有效提高工程部件(特别是精密部件)的抗固体粒子冲蚀能力.本文采用真空阴极电弧离子镀技术制备了Ti-TiN-Zr-ZrN软硬交替抗冲蚀多层膜.采用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射仪(XRD),薄膜结合强度划痕试验仪,维氏显微硬度计,残余应力测试仪和冲刷试验机等手段研究了多层膜微观结构、残余应力和主要性能评价.结果表明：Ti-TiN-Zr-ZrN多层膜具有良好的综合性能,在厚度达27μm条件下,硬度为35.42GPa,结合力为80N;TC11钛合金表面经镀Ti-TiN-Zr-ZrN多层膜后体积磨损率由7.06×10-13m3/n m降低到3.03×10-14m3/n m,并有良好的抗砂粒冲蚀保护作用;在同等膜层厚度下,增加调制周期,则残余应力降低,表面光洁度、硬度、结合力及抗砂粒冲刷性能均有明显提升;TC11材料经镀Ti-TiN-Zr-ZrN后疲劳极限由440MPa提高至470MPa,500℃热冲击50次循环后膜层完好.

关键词： Ti-TiN-Zr-ZrN多层膜砂粒冲蚀电弧离子镀

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调质结构对Ti-TiN-Zr-ZrN多层膜残余应力及性能的影响

调质结构对Ti-TiN-Zr-ZrN多层膜残余应力及性能的影响

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中国真空学会2016学术年会

作者：林松盛周克崧冯诚诚代明江石倩胡芳侯惠君韦春贝华南理工大学材料科学与工程学院广东广州510641 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510650 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510650

为提高金属材料的抗砂粒冲蚀能力,采用物理气相沉积技术在材料表面制备硬质防护薄膜是解决该难题的有效途径之一.然而在材料表面制备薄膜不可避免地存在残余应力,特别是硬质薄膜通常存在GPa级的残余应力.当薄膜中残余应力较大时,会导致... 详细信息

为提高金属材料的抗砂粒冲蚀能力,采用物理气相沉积技术在材料表面制备硬质防护薄膜是解决该难题的有效途径之一.然而在材料表面制备薄膜不可避免地存在残余应力,特别是硬质薄膜通常存在GPa级的残余应力.当薄膜中残余应力较大时,会导致薄膜开裂或剥落,甚至有可能损坏基体.为了降低薄膜残余应力,科技工作者进行了各种尝试,目前主要采用沉积过渡层、多层结构和退火热处理等途径来降低薄膜残余应力.本文采用真空阴极电弧技术,在TC11钛合金和单晶Si片表面依次沉积软硬交替Ti-TiN-Zr-ZrN多层膜,Me层与MeN层的比例为1：6.通过工艺控制沉积不同调制周期、不同RTi/TiN：RZr/ZrN调制比和不同厚度(周期数)的多层膜.采用Nova NanoSEM 430型扫描电子显微镜观察薄膜截面形貌及厚度;Philips Xpert MPD 型X射线衍射仪分析膜层中的相结构;HH-3000薄膜结合强度划痕试验仪检测多层膜与基体的结合力;用MH-5D型硬度计测量膜层维氏显微硬度;采用FST-150残余应力测试仪通过基片曲率半径法测量多层膜的应力.结果表明：在同等膜层厚度下,增加调制周期,则残余应力降低,结合力和硬度均增大;在同等膜厚及调制周期下,提高RTi/TiN：RZr/ZrN调制比,则残余应力及硬度下降,结合力增大;增大多层膜厚度,则残余应力略有上升,结合力和硬度均提高,当膜厚达7.54μm后,硬度稳定在30Gpa左右.

关键词： Ti-TiN-Zr-ZrN多层膜调制结构残余应力电弧离子镀

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超音速等离子喷涂致密La0.6Sr0.4CO0.2Fe0.8O3-δ透氧膜的制备研究

超音速等离子喷涂致密La0.6Sr0.4CO0.2Fe0.8O3-δ透氧膜的制备研究

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特种粉末冶金及复合材料制备/加工第一届学术会议

作者：牛少鹏邓畅光徐丽萍毛杰曾威华南理工大学材料科学与工程学院广州510640 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广州510651 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广州510651

本文对超音速等离子喷涂钙钛矿型La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.803-δ致密透氧膜的制备工艺进行了研究,着重探讨了喷距、丙烷流量和走枪速度对膜层结构和致密度影响.研究结果表明喷距210mm、丙烷流量2.5L/min以上、走枪速度500mm/s以上可获得结... 详细信息

本文对超音速等离子喷涂钙钛矿型La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.803-δ致密透氧膜的制备工艺进行了研究,着重探讨了喷距、丙烷流量和走枪速度对膜层结构和致密度影响.研究结果表明喷距210mm、丙烷流量2.5L/min以上、走枪速度500mm/s以上可获得结构致密、内应力水平低且无纵向裂纹的膜层.采用优化后工艺,制备了由多孔316L支撑的片式膜.气密性测试结果表明,所制备片式膜两侧压差达到1.2bar时,仍能保证不被氮气通过,显示出较高的致密程度.在以上基础上,提出并成功制备了一种大尺寸、高透氧面积和机械强度的管式膜,对解决当前透氧膜应用所面临的强度低、不易高温密封等问题有积极意义。

关键词：致密透氧膜制备工艺膜层结构致密度

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燃气热冲击下7YSZ热障涂层的阻抗谱特征

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材料研究与应用 2016年第3期10卷 191-196页

作者：张永陈文龙刘敏张吉阜许晓嫦中南大学材料科学与工程学院湖南长沙410083 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510650 广东工业大学材料与能源学院广东广州510006

在1250℃的燃气热冲击条件下,测试了等离子喷涂7YSZ热障涂层的抗热震性能,并采用交流阻抗技术测量了7YSZ热障涂层的阻抗谱特征.结果表明:随着热冲击循环次数增加,7YSZ热障涂层内热生长氧化物不断生长变厚,阻抗谱中频阶段的响应表现的愈... 详细信息

在1250℃的燃气热冲击条件下,测试了等离子喷涂7YSZ热障涂层的抗热震性能,并采用交流阻抗技术测量了7YSZ热障涂层的阻抗谱特征.结果表明:随着热冲击循环次数增加,7YSZ热障涂层内热生长氧化物不断生长变厚,阻抗谱中频阶段的响应表现的愈加显著;同时YSZ晶界电阻值增加,电容值下降,表明YSZ内微裂纹发生了生长和扩展.

关键词：燃气热冲击热障涂层阻抗谱

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CoCrMo合金等离子渗氮——掺钨类金刚石薄膜复合处理的摩擦学性能研究

CoCrMo合金等离子渗氮——掺钨类金刚石薄膜复合处理的摩擦学性能...

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珠三角光电产业与真空科技创新论坛暨广东省真空学会2016年学术年会

作者：许伟周克崧林松盛谭笛代明江侯惠君中南大学材料科学与工程学院广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室

为了提高CoCrMo合金材料的耐磨性能,延长其作为生物植入体的使用寿命。本文采用了等离子渗氮和掺钨类金刚石薄膜沉积的复合处理工艺,通过SEM、XRD、维氏硬度计、划痕仪和摩擦磨损试验机表征了离子渗氮和DLC薄膜沉积对CoCrMo合金的组织... 详细信息

为了提高CoCrMo合金材料的耐磨性能,延长其作为生物植入体的使用寿命。本文采用了等离子渗氮和掺钨类金刚石薄膜沉积的复合处理工艺,通过SEM、XRD、维氏硬度计、划痕仪和摩擦磨损试验机表征了离子渗氮和DLC薄膜沉积对CoCrMo合金的组织、结构及摩擦学性能的影响。结果表明:离子渗氮后,CoCrMo合金表面生成了一层CrN,提高了基体的硬度。复合处理后的CoCrMo样品其硬度、结合力和摩擦磨损性能均优于单一沉积DLC薄膜的CoCrMo样品硬度。CoCrMo合金的磨损机制主要为粘着磨损和磨粒磨损,而DLC/CoCrMo和DLC/PN CoCrMo的磨损机制以滑动磨损为主并伴随少量的磨粒磨损。CoCrMo合金经表面沉积DLC薄膜处理,其平均摩擦因数从0.5降低到了0.1,而复合处理后的CoCrMo样品的摩擦系数进一步地降低到0.075。此外,CoCrMo合金复合处理样品的磨损率为3.8×10mm/N·m,相对于单一DLC沉积的样品的1.82×10mm/N·m,其耐磨损性能提高了一个数量级。

关键词：复合处理掺钨类金刚石薄膜 CoCrMo等离子渗氮摩擦磨损

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机器人外轴设备在热喷涂中的应用

机器人外轴设备在热喷涂中的应用

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特种粉末冶金及复合材料制备/加工第一届学术会议

作者：吴洪键刘敏邓思豪邓春明牛少鹏广东工业大学材料与能源学院广州510006 广东省新材料研究所、现代材料表面工程国家工程实验室、广东省现代表面工程技术重点实验室广州510650 广东省新材料研究所、现代材料表面工程国家工程实验室、广东省现代表面工程技术重点实验室广州510650 法国贝尔福-蒙贝利亚技术大学贝尔福法国90010

目前应用于热喷涂的机器人都具有六个协调运作的轴,能实现多种复杂工件表面的喷涂.但对于某些特殊的工件,例如圆柱回转体、球体等,由于部分轴的运动达到了极限值,机器人无法完成整个喷涂任务,因此,有必要在机器人系统中添加外轴设备以... 详细信息

目前应用于热喷涂的机器人都具有六个协调运作的轴,能实现多种复杂工件表面的喷涂.但对于某些特殊的工件,例如圆柱回转体、球体等,由于部分轴的运动达到了极限值,机器人无法完成整个喷涂任务,因此,有必要在机器人系统中添加外轴设备以扩展机器人的运动范围.本文结合ABB机器人离线编程软件RobotStudio,介绍如何在机器人系统中建立和添加外轴设备.同时讨论了机器人的移动速度V、外轴设备旋转角度θ与工件表面曲率半径R的关系,避免或减少喷涂过程中过烧和产生的热应力,并控制涂层厚度的均匀性.由于RobotStudio在热喷涂的应用中存在一些局限性,因此有必要利用二次开发的形式在RobotStudio中添加热喷涂所需要的功能,本文介绍了创建热喷涂插件(SprayPlugin)的过程,利用该插件可以快速简单的在一些较复杂的工件表面上获得热喷涂路径,这也是本文的创新点之处.

关键词：热喷涂机器人外轴设备移动速度旋转角度

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掺杂Al类金刚石薄膜的制备及性能研究

掺杂Al类金刚石薄膜的制备及性能研究

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第十一届全国表面工程大会暨第八届全国青年表面工程学术会议

作者：赵凤丽代明江林松盛许伟侯慧君中南大学材料科学与工程学院长沙 410083 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广州 510650 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广州 510650 中南大学材料科学与工程学院长沙 410083

采用中频磁控溅射结合阳极离子源复合技术,在n(100)型单晶硅及16MnCr5基体表面沉积了一系列含Al的a-C：H薄膜.本文重点研究了甲烷流量对a-C：H(Al)薄膜性能的影响.结果表明,采用中频磁控溅射Al靶,以CH4气体为碳源,成功制备出了a-C：H(... 详细信息

采用中频磁控溅射结合阳极离子源复合技术,在n(100)型单晶硅及16MnCr5基体表面沉积了一系列含Al的a-C：H薄膜.本文重点研究了甲烷流量对a-C：H(Al)薄膜性能的影响.结果表明,采用中频磁控溅射Al靶,以CH4气体为碳源,成功制备出了a-C：H(Al)薄膜;随着CH4流量的增加,薄膜的沉积速率先增加后减小;所制备的Al-DLC膜厚为1.89μm,硬度为1148.11HV,比a-C：H薄膜硬度略低,主要是因为Al元素属于中等硬度金属元素,以Al原子的形式镶嵌在碳膜中,而不以与C形成碳化物的形式存在;当CH4流量超过50sccm时,由于过量的碳沉积在Al靶表面,溅射出的Al元素非常少,使薄膜内应力较大,出现崩膜现象.

关键词：类金刚石薄膜 a-C∶H(Al)薄膜磁控溅射机械摩擦性能

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