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材料保护 2024年第3期57卷 98-103,129页

作者：郝威龙海洋贵永亮宋春燕马汝成张学峰华北理工大学冶金与能源学院河北唐山 063210 华北理工大学唐山市特种冶金及材料制备重点实验室河北唐山 063210 广东省科学院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

为研究Si含量对Fe-Cr-Si合金高温耐磨性能的影响,改善Fe-Cr-Si合金在高温环境下的耐磨性能,采用真空电弧熔炼制备了 4种不同Si含量(原子分数5％、10％、15％、20％)的Fe-Cr-Si合金,研究了 Si含量变化对其高温耐磨性能的影响.结果表明,4... 详细信息

为研究Si含量对Fe-Cr-Si合金高温耐磨性能的影响,改善Fe-Cr-Si合金在高温环境下的耐磨性能,采用真空电弧熔炼制备了 4种不同Si含量(原子分数5％、10％、15％、20％)的Fe-Cr-Si合金,研究了 Si含量变化对其高温耐磨性能的影响.结果表明,4种Fe-Cr-Si合金均由单相组织构成,Si含量的增加使得合金硬度逐渐升高,并且促进了金属硅化物Fe3Si的形成.随着Si含量的增加,Fe-Cr-Si合金的摩擦系数和磨损率逐渐减小,磨损机制由剥落磨损转变为氧化磨损、磨粒磨损和黏着磨损.

关键词： Fe-Cr-Si合金金属硅化物高温耐磨性能

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基于全固态复合电致变色阻挡层的性能研究

基于全固态复合电致变色阻挡层的性能研究

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第七届粤港澳真空科技创新发展论坛暨2023年广东省真空学会学术年会

作者：王晓萌苏一凡张程唐鹏石倩林松盛中国地质大学(北京)工程技术学院广东省科学院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

在全固态电解质器件中,电解质层作为传导离子的载体起着重要的作用,影响着电致变色器件的转换速率、记忆效应等关键性能。针对全固态电解质器件存在的电流泄漏、电子击穿和循环性能等问题,创新的全固态电解质体系和器件结构是提高性能... 详细信息

在全固态电解质器件中,电解质层作为传导离子的载体起着重要的作用,影响着电致变色器件的转换速率、记忆效应等关键性能。针对全固态电解质器件存在的电流泄漏、电子击穿和循环性能等问题,创新的全固态电解质体系和器件结构是提高性能的关键。在全固态电致变色器件中添加电子阻挡层的方法是一种有效的改善电致变色漏电现象的方法,采用介电性能较好的Al作为锂盐电解质的阻挡层,设置不同厚度梯度的铝盐阻挡层,新型的七层结构有效的阻挡了电解质层电流泄漏的问题,实现更好的电解质层的性能调控,器件的光调制率为52.31%,着色时间为9s,退色时间为4s,着色效率为59.67cm/C,具有良好的光电性能。通过改进电解质阻挡层的性能,可以实现更高的转换速率、更好的记忆效应以及更稳定的循环性能,从而推动全固态电致变色器件的应用和发展。

关键词：全固态电致变色器件阻挡层电流泄漏电致变色 Al3+/Li+

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Re扩散障厚度对铂改性铝化物涂层1200℃氧化行为影响

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材料研究与应用 2024年第4期18卷 633-642页

作者：梁晋铭尹斌李伟洲赵小莲邓春明广西大学资源环境与材料学院广西南宁530004 广东省科学院新材料研究所/现代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 厦门理工学院材料科学与工程学院福建厦门361024

铂改性铝化物(PtAl)涂层具有良好的抗高温氧化和抗热腐蚀综合性能,被广泛用于单晶航空发动机高温合金叶片的高温防护。添加扩散障可阻止高温合金中难熔元素(W,Mo)向外扩散,提高涂层/基体结构稳定性,以及PtAl涂层抗氧化和高温力学性能。... 详细信息

铂改性铝化物(PtAl)涂层具有良好的抗高温氧化和抗热腐蚀综合性能,被广泛用于单晶航空发动机高温合金叶片的高温防护。添加扩散障可阻止高温合金中难熔元素(W,Mo)向外扩散,提高涂层/基体结构稳定性,以及PtAl涂层抗氧化和高温力学性能。为探究Re扩散障厚度对PtAl涂层性能的影响,采用电镀与高温低活性渗铝技术,在Ni3Al基单晶高温合金表面制备了无Re扩散障和3种不同厚度Re扩散障的PtAl涂层,开展了1200℃恒温氧化实验,对比分析了PtAl涂层的抗高温氧化性能。利用场发射-扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪,对涂层微观组织结构和成分进行了详细表征,对其氧化行为及失效机制进行了深入探讨。研究表明,未添加Re扩散障的制备态PtAl涂层呈现双层结构,包括外层和互扩散区。添加Re扩散障后,PtAl涂层转变为3层结构,包括外层、扩散障层和互扩散区。添加了Re扩散障的PtAl涂层,经1200℃氧化后涂层表面呈现出更少的剥落面积,氧化膜相对致密完整,表明Re扩散障的添加可以显著提升PtAl涂层的抗高温氧化性能。随着Re扩散障厚度的增加,涂层的氧化增重进一步降低;然而,当Re扩散障厚度超过一定程度后,涂层抗氧化性能的提升并不明显。其原因是过厚的电镀Ni-Re层在氧化过程中导致了Re扩散障致密度和连续性的下降,降低了扩散障对Al元素的阻扩散效果。本研究深入揭示了Re扩散障厚度对PtAl涂层抗氧化性能的影响机理,为含Re扩散障的PtAl涂层的设计提供了重要理论基础。

关键词： PtAl 扩散障厚度抗高温氧化性能单晶高温合金元素互扩散渗铝航空发动机

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扫描间距对激光选区熔化NiTi形状记忆合金相变行为及力学性能的影响

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激光与光电子学进展 2021年第19期58卷 265-274页

作者：余春风胡永俊卢冰文马文有王岳亮董东东刘敏广东工业大学材料与能源学院广东广州510006 广东省科学院新材料研究所现代表面工程技术国家重点实验室广东广州510651

激光选区熔化(SLM)增材制造技术为NiTi形状记忆合金复杂结构件的制造开辟了新途径,已成为智能材料领域的研究热点之一。本课题组采用光学显微镜、电子显微镜、X射线衍射仪、差式扫描量热仪、万能材料试验机等,重点研究了扫描间距h对SLM... 详细信息

激光选区熔化(SLM)增材制造技术为NiTi形状记忆合金复杂结构件的制造开辟了新途径,已成为智能材料领域的研究热点之一。本课题组采用光学显微镜、电子显微镜、X射线衍射仪、差式扫描量热仪、万能材料试验机等,重点研究了扫描间距h对SLM成形NiTi合金相对密度、组织结构、相变行为及力学性能的影响。结果表明:线能量密度在100~250 J/m范围内时,可以获得连续且稳定的单熔道试样;随着扫描间距h从115μm减小到64μm,SLM成形的NiTi合金块体中的NiTi(B2)相含量有所减少,相对密度增大,表面粗糙度减小,相变温度M_(s)呈逐渐升高的趋势。扫描间距h=77μm时成形的NiTi块体试样的综合性能最佳:相对密度为98.5%,抗压强度和抗拉强度分别为3351 MPa和839 MPa,第1次压缩循环后的可回复应变为5.99%,应变回复率高达97%,第10、第20次压缩循环后的可回复应变分别为5.77%和5.75%。

关键词：激光技术激光选区熔化形状记忆合金相变行为力学性能超弹性

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微钻刀具表面DLC多层涂层的制备及其性能研究

微钻刀具表面DLC多层涂层的制备及其性能研究

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第七届粤港澳真空科技创新发展论坛暨2023年广东省真空学会学术年会

作者：任贝贝苏一凡娄嘉张程唐鹏林松盛代明江广东省科学院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湘潭大学材料科学与工程学院

印刷电路板(Printed Circuit Board,PCB)是电子元器件的支撑体,为各项元器件之间提供连接,并具有绝缘、隔热的作用。其中,钻孔在印刷电路板的总加工成本中占30-40%。目前,应用于加工PCB的微钻刀具主要利用数控钻床实现高速切削,通常采... 详细信息

印刷电路板(Printed Circuit Board,PCB)是电子元器件的支撑体,为各项元器件之间提供连接,并具有绝缘、隔热的作用。其中,钻孔在印刷电路板的总加工成本中占30-40%。目前,应用于加工PCB的微钻刀具主要利用数控钻床实现高速切削,通常采用硬质合金的定柄刀具,要求切削速率快、排屑速率高、孔位精度高、孔壁品质好,同时也要保证刀具寿命长。在PCB微钻表面应用的涂层包括金刚石涂层,类金刚石碳(Diamond-Like Carbon Films,DLC)涂层、WC涂层、TiAlN涂层等。DLC作为固体润滑剂的研究已有近30年的历史,被广泛应用于机械保护涂层。然而,DLC涂层与金属表面的结合倾向较低,若将其应用于钻孔工艺,薄膜易产生脱落现象,从而导致钻孔过程中出现钻孔质量差、刀具寿命短等问题。同时,微钻刀具的尺寸细小,结构上存在大量的尖刃、沟槽等,更加导致了涂层与微钻间结合力差等问题。针对此问题,本研究利用等离子体增强化学气相沉积技术(PECVD)在微钻表面制备DLC多层涂层。通过磁控溅射技术制备过渡层(MeC/TiCN,其中Me为Cr、Ti或W),同时调整DLC功能层的工艺参数。所制备的DLC多层涂层的附着力为31N,硬度可达28GPa,摩擦系数为0.07,有效改善了DLC涂层的力学和摩擦学性能。将DLC多层涂层沉积于微钻表面后,对PCB进行钻削加工,在钻孔2000次后的孔位精度(CPK)为3.2,有效提升了微钻的加工质量及使用寿命。

关键词：等离子体增强化学气相沉积 DLC 硬度附着力 PCB

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磁控溅射NiCrAlY/MoS_(2)复合薄膜结构与性能研究

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表面技术 2021年第5期50卷 198-207页

作者：卢金德韦春贝林松盛张佳平李浩宇李助军刘怡飞代明江李风刘敏广东工业大学材料与能源学院广州510006 广东省科学院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 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司沈阳110043 广州铁路职业技术学院机电工程学院广州510430

目的通过离子源复合磁控溅射技术,制备宽温域耐磨减摩性能良好的NiCrAlY/MoS_(2)复合薄膜。方法采用离子源复合磁控溅射技术制备了NiCrAlY/MoS_2复合薄膜,研究不同MoS_(2)掺杂量对薄膜结构、力学性能和不同温度氧化热处理后摩擦学性能... 详细信息

目的通过离子源复合磁控溅射技术,制备宽温域耐磨减摩性能良好的NiCrAlY/MoS_(2)复合薄膜。方法采用离子源复合磁控溅射技术制备了NiCrAlY/MoS_2复合薄膜,研究不同MoS_(2)掺杂量对薄膜结构、力学性能和不同温度氧化热处理后摩擦学性能的影响。采用能谱仪(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对薄膜元素含量、组织结构和相结构进行分析。通过显微硬度计、洛氏硬度计、球-盘式摩擦磨损试验机、3D轮廓仪及高温氧化试验,对复合薄膜硬度、膜/基结合力、摩擦磨损性能和抗氧化性能进行分析。结果 NiCrAlY及Ni CrAlY/MoS_(2)复合薄膜以柱状晶结构生长,物相结构主要由Ni_(3)Al、Ni-Cr和MoS_(2)组成。随着MoS_(2)含量的增加,薄膜柱状晶尺寸增加,致密度下降,薄膜硬度从503HV逐渐降到336HV。复合膜具有良好的膜/基结合力,结合力达到HF1级水平。掺杂MoS_(2)可以明显提高复合薄膜的摩擦学性能,当MoS_(2)掺杂量达到48.1%~69.8%时,NiCrAlY/MoS_(2)复合薄膜在室温下具有良好的耐磨减摩性能,其摩擦因数降低至0.038~0.09,磨损率比NiCrAlY薄膜降低1个数量级以上,达到2.14×10^(–6) mm^(3)/(N·m)。对NiCrAlY和NiCrAlY-48.1%MoS_(2)复合薄膜进行400℃和500℃高温氧化试验,复合薄膜氧化形成NiO、Al_(2)O_(3)、MoO_(3)相,经过氧化后复合薄膜仍具有良好的耐磨性能,400℃氧化后复合薄膜磨损率降至1.41×10^(–6) mm^(3)/(N·m)。结论 MoS_(2)掺杂量对NiCrAlY/MoS_(2)复合薄膜结构和性能有重要影响,当MoS_(2)原子数分数为48.1%时,复合薄膜在常温以及高温氧化后均具有良好的耐磨减摩性能。

关键词：磁控溅射 NiCrAlY/MoS_(2)复合薄膜摩擦学性能高温氧化

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医用纯钽激光选区熔化制备工艺及力学性能研究

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热加工工艺 2021年第20期50卷 76-81页

作者：邓朝阳闫星辰董东东王岳亮马文有刘敏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广东省现代表面工程技术重点实验室现代材料表面工程技术国家工程实验室广东广州510651

为得到高性能纯钽零件以满足医学需要,对使用激光选区熔化技术制备具有优良力学性能的纯钽试样进行探究。采用OM、SEM、XRD对所制备的纯钽试样微观组织进行研究,使用显微硬度计及拉伸试验机对所制备纯钽试样的力学性能进行评估。结果表... 详细信息

为得到高性能纯钽零件以满足医学需要,对使用激光选区熔化技术制备具有优良力学性能的纯钽试样进行探究。采用OM、SEM、XRD对所制备的纯钽试样微观组织进行研究,使用显微硬度计及拉伸试验机对所制备纯钽试样的力学性能进行评估。结果表明,使用SLM技术所制备的纯钽试样宏观表面良好,孔隙率低,其微观组织结构主要由细小等轴晶构成,主要物相为BCC-Ta相;采用最优工艺制备的纯钽试样硬度达220 HV0.2、屈服强度551 MPa、抗拉强度618 MPa、伸长率13.2%,均优于铸态纯钽。因此,该研究证明了采用SLM技术制备高性能纯钽零件是一项极具研究价值的工作。

关键词：钽激光选区熔化技术显微硬度力学性能

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中间合金粉对激光选区熔化TMZF合金电化学性能的影响

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中国表面工程 2020年第6期33卷 128-135页

作者：褚清坤邓朝阳闫星辰马文有胡永俊刘敏广东工业大学材料与能源学院广州510006 广东省科学院新材料研究所广东省现代表面工程技术重点实验室现代材料表面工程技术国家工程实验室广州510650

为了探究激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)Ti-12Mo-6Zr-2Fe(TMZF)β钛合金的腐蚀电化学行为,采用纯Mo粉末和Mo-Fe中间合金合金粉两种不同的Mo元素添加形式分别组成混合粉末进行激光增材制造,研究了中间合金粉末对TMZF合金试... 详细信息

为了探究激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)Ti-12Mo-6Zr-2Fe(TMZF)β钛合金的腐蚀电化学行为,采用纯Mo粉末和Mo-Fe中间合金合金粉两种不同的Mo元素添加形式分别组成混合粉末进行激光增材制造,研究了中间合金粉末对TMZF合金试样组织与电化学性能的影响。结合X射线衍射仪(XRD),金相显微镜(OM),扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)及腐蚀电化学等材料表征手段对SLM TMZF试样的物相分布、微观组织结构、元素分布及耐腐蚀性能进行了对比分析。结果表明,单质混粉制备的SLM-β-1试样与中间合金混粉制备的SLM-β-2试样的组织中都含有大量的β-Ti组织,SLM-β-1试样在Bode图中显示出更高的阻抗,Nyquist图中SLM-β-1试样的容抗弧半径要大于SLM-β-2试样,动电位极化曲线中SLM-β-1试样的钝化膜击破电位要高于SLM-β-2试样。综合对比发现单质混合粉末SLM-β-1试样的耐腐蚀性能要优于中间合金混合粉末SLM-β-2试样的耐腐蚀性能。

关键词：激光选区熔化混合粉末 Ti-12Mo-6Zr-2Fe 微观组织耐腐蚀性能

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电弧离子镀偏压对TiAlSiN涂层结构及性能的影响

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表面技术 2020年第9期49卷 306-314页

作者：宋智辉代明江李洪洪悦林松盛石倩苏一凡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

目的探究脉冲偏压对TiAlSiN涂层结构及力学性能、耐磨性能、抗氧化性能的影响规律及机制。方法采用阴极电弧离子镀膜技术,调控偏压参数并在M2高速钢上沉积TiAlSiN涂层,利用SEM、XRD、3D轮廓仪、金相显微镜、划痕仪、摩擦磨损试验仪等仪... 详细信息

目的探究脉冲偏压对TiAlSiN涂层结构及力学性能、耐磨性能、抗氧化性能的影响规律及机制。方法采用阴极电弧离子镀膜技术,调控偏压参数并在M2高速钢上沉积TiAlSiN涂层,利用SEM、XRD、3D轮廓仪、金相显微镜、划痕仪、摩擦磨损试验仪等仪器及高温氧化试验,对涂层结构及性能进行分析表征。结果偏压为50 V时,涂层主要为AlN相;偏压高于75 V时,涂层以固溶的(Ti,Al)N相为主,TiAlSiN涂层存在较强的(200)面择优取向。偏压由50 V增大至150 V时,涂层的致密性增加,表面粗糙度先降低后上升,涂层结合力先增大后降低。TiAlSiN涂层的磨损方式主要是磨粒磨损,受物相结构、涂层致密性的影响,偏压为100~150 V时,涂层的耐磨性能优异。涂层1000℃氧化4 h后,表面氧化程度不同,主要受物相结构、致密性、表面孔隙的多重影响,hcp-AlN相比(Ti,Al)N相更易氧化;偏压增大使得涂层沉积更为致密,氧化层深度变浅;涂层孔隙增加,表面形成的Al2O3团簇增多。结论偏压100 V下TiAlSiN涂层的综合性能最优,涂层结合力为46.7 V,硬度为3276HV0.025,表面粗糙度最低,耐磨性能较好且高温下抗氧化性能最强。

关键词： TiAlSiN 离子镀偏压结合力耐磨性高温氧化

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等离子喷涂-物理气相沉积热障涂层的表征技术研究进展

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表面技术 2020年第11期49卷 124-140页

作者：李荣久邓畅光胡永俊邓子谦毛杰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

等离子喷涂-物理气相沉积技术(PS-PVD)是一门新型的热障涂层制备技术。概述了PS-PVD的技术优势,包括高的沉积效率、制备不同结构涂层的灵活性和优良的复杂结构工件适用性等。基于此,简单介绍了不同表征手段的测试原理与过程,重点总结了... 详细信息

等离子喷涂-物理气相沉积技术(PS-PVD)是一门新型的热障涂层制备技术。概述了PS-PVD的技术优势,包括高的沉积效率、制备不同结构涂层的灵活性和优良的复杂结构工件适用性等。基于此,简单介绍了不同表征手段的测试原理与过程,重点总结了近年来应用于PS-PVD涂层表征手段的研究进展。包括组织结构相的表征手段:X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、电子背散射衍射、工业用计算机断层成像技术等;热防护性能的表征手段:隔热性能、静态/循环氧化、抗热震性能、热腐蚀性能测试等;力学性能的表征手段:拉伸性能实验、三点/四点弯曲实验、粒子冲蚀性实验以及纳米压痕实验等;并详细介绍了交流阻抗谱这一电化学无损检测手段。最后,对不同表征手段的准确性、便捷性、客观性等特性进行了总结,根据不同技术的优缺点提出了相应的评价与建议。展望了未来PS-PVD表征手段的三个需要发展的方向:便捷的非接触式诊断方法、高精度的涂层微区结构与性能表征和高效的仿真模拟技术应用。

关键词：热障涂层等离子喷涂-物理气相沉积表征手段交流阻抗谱

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