检索结果-内蒙古大学图书馆

表面技术 2021年第3期50卷 284-292页

作者：李洪李玉婷林松盛石倩郭朝乾苏一凡代明江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省科学院新材料研究所广州510651 广东工业大学材料与能源学院广州510006

目的通过系统研究电弧离子镀偏压对四面体非晶碳膜(ta-C膜)结构及性能的影响规律,阐明偏压对ta-C膜结构及性能的影响机制,为拓展ta-C膜的应用提供一定的理论依据。方法改变电弧离子镀偏压工艺,在硬质合金基体表面沉积ta-C单层膜。采用... 详细信息

目的通过系统研究电弧离子镀偏压对四面体非晶碳膜(ta-C膜)结构及性能的影响规律,阐明偏压对ta-C膜结构及性能的影响机制,为拓展ta-C膜的应用提供一定的理论依据。方法改变电弧离子镀偏压工艺,在硬质合金基体表面沉积ta-C单层膜。采用场发射扫描电子显微镜(SEM)表征ta-C膜表面及截面显微形貌,采用Raman光谱和X射线电子能谱(XPS)表征ta-C膜物相结构,利用划痕仪测量ta-C膜结合力,采用应力仪测试ta-C膜残余应力,利用压痕试验及纳米硬度计测量ta-C膜韧性及硬度,采用摩擦磨损试验机测试ta-C膜摩擦磨损性能。结果随着偏压升高,ta-C膜表面大尺寸碳颗粒数量逐渐增加,小尺寸碳颗粒由于反溅射作用,其数量逐渐减少;ta-C膜硬度、sp^(3)键含量及残余应力先升高后降低,偏压为−180 V时达到最大;ta-C膜与基体结合力先增加后降低,偏压为−140 V时达到最大;耐磨性表现为先升高、后下降的趋势,偏压为−140 V时,磨损率最低,达1.39×10^(−7)mm^(3)/(N·m)。结论随着偏压升高,ta-C膜沉积到基体表面入射能量升高,表面大颗粒数量逐渐增多,膜层内残余应力增加,硬度升高,耐磨性增加;但随着偏压的继续升高,膜层表面小尺寸颗粒由于反溅射作用逐渐减少,膜层内石墨化程度增加,ta-C膜耐磨性下降。

关键词：四面体非晶碳膜偏压电弧离子镀结构性能

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调制比对Cr/CrN/Cr/CrAlN多层膜结构及性能的影响

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表面技术 2021年第12期50卷 320-328页

作者：田甜林松盛王迪柏松曲帅杰郭朝乾代明江中南大学材料科学与工程学院长沙410083 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510651

目的探究Cr/CrN/Cr/CrAlN多层膜的最佳调制比。方法利用电弧离子镀技术,在TC4钛合金上制备了不同调制比的Cr/CrN/Cr/CrAlN多层膜。利用扫描电子显微镜观察膜层表面和截面形貌;用Image-Pro分析软件对表面的大颗粒进行定量分析;利用X射线... 详细信息

目的探究Cr/CrN/Cr/CrAlN多层膜的最佳调制比。方法利用电弧离子镀技术,在TC4钛合金上制备了不同调制比的Cr/CrN/Cr/CrAlN多层膜。利用扫描电子显微镜观察膜层表面和截面形貌;用Image-Pro分析软件对表面的大颗粒进行定量分析;利用X射线衍射法表征膜层的晶体结构;采用维氏硬度计测量膜层的显微硬度;采用划痕试验仪测量膜层与基体之间的结合力(临界载荷);通过基片弯曲法测量并计算得到膜层的残余应力;利用根据ASTM G76-05标准特制的AS600-喷砂试验机进行了抗冲蚀性能测试;采用三维表面轮廓仪测量冲蚀坑深度。结果膜层表面质量和生长取向与L_(Cr/CrN):L_(Cr/CrAlN)调制比密切相关,随着Cr/CrN比例的增加,膜层表面质量越来越好,择优取向由(111)晶面转为(200)晶面。多层膜的硬度随Cr/CrN比例的增加,呈下降趋势,结合力、残余应力和韧性则随之呈先升后降的趋势,并在L_(Cr/CrN)∶LCr/Cr Al N为1∶2时,达到最佳。多层膜的抗砂粒冲蚀性能变化与力学性能变化一致,在L_(Cr/CrN)∶L_(Cr/CrAlN)为1∶2时达到最佳,其抗冲蚀能力是TC4基材的3倍以上,多层膜呈典型的脆性断裂失效形式。结论在调制比L_(Cr/CrN)∶L_(Cr/CrAlN)=1∶2时,膜层获得最佳的抗冲蚀性能。

关键词： Cr/CrN/Cr/CrAlN多层膜钛合金电弧离子镀技术调制比抗冲蚀

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物理气相沉积中等离子体参数表征的研究进展

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表面技术 2021年第10期50卷 140-146,185页

作者：曲帅杰郭朝乾代明江杨昭林松盛王迪田甜石倩中南大学材料科学与工程学院长沙410083 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510651

物理气相沉积作为制备表面防护薄膜的重要方法,一直是表面薄膜领域研究重点,而物理气相沉积中等离子体作为直接影响薄膜性能的关键因素,其参数的表征对优化沉积工艺和提高薄膜性能具有重要指导意义。概述了常用物理气相沉积方法及其发展... 详细信息

物理气相沉积作为制备表面防护薄膜的重要方法,一直是表面薄膜领域研究重点,而物理气相沉积中等离子体作为直接影响薄膜性能的关键因素,其参数的表征对优化沉积工艺和提高薄膜性能具有重要指导意义。概述了常用物理气相沉积方法及其发展,包括电弧离子镀、磁控溅射和电弧磁控复合技术的原理及发展历程。归纳了目前生产中常用的等离子体参数表征方法——Langmuir探针法、汤姆逊散射法、微波干涉法和发射光谱法,阐明了这些表征方法诊断等离子体参数的原理,分析了不同表征方法的优缺点和存在的主要问题,并对常用物理气相沉积中等离子体参数表征相关研究的发展和现状作了综合论述和总结,分别整理了电弧离子镀和磁控溅射中等离子体参数诊断的发展历程和近期研究。两种物理气相沉积方法最常用的等离子体参数表征方法都是Langmuir探针法和发射光谱法,早期的研究侧重于探索等离子体瞬态参数和薄膜结构性能的关系。随着现代技术的进步,早期诊断方法不断与新技术融合,研究方向也逐渐偏向于研究等离子体参数的时间变化和优化薄膜工艺、性能评价方法。最后分析了当前物理气相沉积中等离子体参数表征存在的问题和不足,展望了等离子体参数未来的研究趋势。

关键词：物理气相沉积薄膜等离子体参数电弧离子镀磁控溅射发射光谱法 Langmuir探针

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超音速大气等离子喷涂TiB_(2)-SiC涂层的抗氧化性及耐熔盐腐蚀性能

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稀有金属材料与工程 2021年第8期50卷 2670-2677页

作者：邹柯邓春明邹俭鹏刘敏刘学璋赵瑞敏李顺华朱仁波高迪中南大学粉末冶金国家重点实验室湖南长沙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 云南云铝涌鑫铝业有限公司云南红河663000

采用超音速大气等离子喷涂制备全包覆TiB_(2)-SiC涂层,研究了TiB_(2)-SiC涂层在400和800℃的氧化性能,并探究其氧化机理。对TiB_(2)-SiC涂层在900℃下的抗铝熔盐腐蚀性能进行研究,并探讨其耐熔盐腐蚀机理。结果表明,超音速大气等离子喷... 详细信息

采用超音速大气等离子喷涂制备全包覆TiB_(2)-SiC涂层,研究了TiB_(2)-SiC涂层在400和800℃的氧化性能,并探究其氧化机理。对TiB_(2)-SiC涂层在900℃下的抗铝熔盐腐蚀性能进行研究,并探讨其耐熔盐腐蚀机理。结果表明,超音速大气等离子喷涂制备的TiB_(2)-SiC涂层具有良好的抗氧化性,在400℃的氧化速率常数为1.92××10^(-5)mg^(2)·cm^(-4)·s^(-1),在800℃的氧化速率常数为1.82×10^(-4)mg^(2)·cm^(-4)·s^(-1)。超音速大气等离子喷涂制备的TiB_(2)-SiC涂层在900℃下具有良好的抗熔盐腐蚀性能,熔盐腐蚀后TiB_(2)-SiC涂层都保持致密结构,未发生涂层的开裂及剥落。

关键词：超音速大气等离子喷涂 TiB_(2)-SiC涂层抗氧化性能耐熔盐腐蚀性能

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Cu对SLM成形CoCrMoW合金的力学行为及抗菌性能的影响机制

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材料科学与工艺 2023年

作者：张雯谢文强邵龙泉阿不都沙特·阿不都热西提刘环闫星辰陶宏伟常成田晶广东省第二中医院口腔科南方医科大学口腔医院喀什地区第一人民医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中山大学孙逸仙纪念医院

为了解决义齿口腔开放环境、血管支架类假体植入后可能带来的术后感染和炎症，本文基于Cu元素作为一种良好的广谱抗菌剂，结合激光选区熔化技术(SLM)的高自由成形度，在CoCrMoW合金中选择添加了不同比例的Cu元素(2%、4%、6%，质量分数)... 详细信息

为了解决义齿口腔开放环境、血管支架类假体植入后可能带来的术后感染和炎症，本文基于Cu元素作为一种良好的广谱抗菌剂，结合激光选区熔化技术(SLM)的高自由成形度，在CoCrMoW合金中选择添加了不同比例的Cu元素(2%、4%、6%，质量分数)，开发出了力学性能优异且兼具抗菌性能的CoCrMoW-xCu合金。对比了CoCrMoW-xCu合金的显微组织、力学性能及抗菌行为，结果表明：Cu元素的引入对其物相种类影响不大，仍由高温γ-Co相和ε-Co相组成，Cu的引入抑制了高韧γ-Co向硬脆ε-Co相的马氏体转变，导致强硬度提升有限。通过CoCrMoW-xCu合金对金黄色葡萄球菌的抗菌测定，微小的α-Cu相有助于增强抗菌活性。优选综合性能良好的CoCrMoW-2Cu合金(抗拉强度为(1100±21.5) MPa，断后伸长率为9.5%±0.84%，抗菌率为34.75%)成分进行了SLM抗菌牙冠的仿形制造，为临床用SLM成形的抗菌植入体提供了强有力的理论基础和数据支撑。

关键词：激光选区熔化 CoCrMoW-xCu合金力学行为抗菌性能生物医用

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沉积温度对等离子喷涂金属支撑型固体氧化物燃料电池结构及电化学性能的影响

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材料导报 2022年第S01期36卷 15-19页

作者：陈丹宋琛杜柯郭宇刘志义刘太楷刘敏中南大学材料科学与工程学院长沙410083 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

为提高大气等离子喷涂(APS)制备金属支撑型固体氧化物燃料电池在中低温下的输出性能,本工作采用APS在不锈钢基体上制备基于氧化钪稳定氧化锆(ScSZ)电解质的固体氧化物燃料电池,控制喷涂时的沉积温度分别为100℃、300℃和600℃,通过扫描... 详细信息

为提高大气等离子喷涂(APS)制备金属支撑型固体氧化物燃料电池在中低温下的输出性能,本工作采用APS在不锈钢基体上制备基于氧化钪稳定氧化锆(ScSZ)电解质的固体氧化物燃料电池,控制喷涂时的沉积温度分别为100℃、300℃和600℃,通过扫描电子显微镜(SEM)观察单个ScSZ粒子沉积状态和涂层微观形貌,并用电化学工作站测试单电池的输出性能和交流阻抗谱。结果表明,随着沉积温度升高,ScSZ沉积粒子由溅射状铺展转变为圆盘状铺展,单个粒子中的裂纹密度逐渐减小,裂纹所占面积比从9.75%降低到5.73%。组装成单电池后,电解质涂层与阳极和阴极结合良好。ScSZ涂层内部片层结合情况随沉积温度的升高而得到改善,裂纹减少且孔隙尺寸减小,涂层孔隙率从12.29%降低到7.72%。电化学测试结果表明,当沉积温度从100℃升高到600℃,电解质的欧姆电阻降低了1/2,电池的输出性能显著提升。600℃的沉积温度制备的单电池在800℃时的最大功率密度为0.998 W/cm^(2),欧姆阻抗为0.076Ω·cm^(2)。

关键词：金属支撑固体氧化物燃料电池大气等离子喷涂沉积温度氧化钪掺杂氧化锆电解质涂层

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大气等离子喷涂CuAl/hBN涂层的高温磨损性能

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电镀与涂饰 2022年第12期41卷 844-851页

作者：闫希彦杨焜曾克里邓春明邓畅光赵明纯中南大学湖南长沙410083 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

利用大气等离子喷涂工艺制备了铝−六方氮化硼(Al/hBN)和铜铝−六方氮化硼(CuAl/hBN)可磨耗封严涂层,表征了两种涂层的形貌、物相、硬度、结合强度、hBN烧损及450°C下的磨损性能。结果表明,相较于Al/hBN涂层,CuAl/hBN涂层的hBN烧损... 详细信息

利用大气等离子喷涂工艺制备了铝−六方氮化硼(Al/hBN)和铜铝−六方氮化硼(CuAl/hBN)可磨耗封严涂层,表征了两种涂层的形貌、物相、硬度、结合强度、hBN烧损及450°C下的磨损性能。结果表明,相较于Al/hBN涂层,CuAl/hBN涂层的hBN烧损比例降低了20.2%,hBN相与孔隙更加细小及分布均匀,洛氏硬度小幅度升高且在不同部位上的差异更小,结合强度虽降低了2.67 MPa,但仍符合工程应用标准。在高温磨损试验中,CuAl/hBN涂层的质量损失不到Al/hBN的1/10,Al/hBN涂层的磨损机制以黏着磨损为主,而CuAl/hBN涂层以磨粒磨损为主,同时伴有少量的氧化磨损。CuAl/hBN涂层的摩擦副质量略有减小,其表面粘附的涂层极少;Al/hBN涂层的摩擦副则因涂层转移而导致质量增加。在Al/hBN可磨耗封严涂层中添加枝晶Cu能够明显抑制喷涂过程中非金属相的烧损,令非金属相的含量及分布得到明显改善,从而提高涂层的硬度及耐磨耗性能,以及与对磨部件的摩擦相容性。

关键词：可磨耗封严涂层铜铝六方氮化硼大气等离子喷涂摩擦磨损行为

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Cr-CrN-Cr-CrAlN多层膜对TC4钛合金力学性能的影响

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材料保护 2024年第7期57卷 14-22页

作者：张东波林松盛蔡伟通苏一凡林凯生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

为了提高钛合金基体的表面抗冲蚀性能,并研究Cr基多层膜对钛合金基体的疲劳力学性能的影响,采用真空阴极电弧沉积技术在TC4钛合金表面沉积3.99,6.85,9.62μm 3种厚度的Cr-CrN-Cr-CrAlN多层膜。主要通过拉伸试验和轴向加载疲劳试验,研究... 详细信息

为了提高钛合金基体的表面抗冲蚀性能,并研究Cr基多层膜对钛合金基体的疲劳力学性能的影响,采用真空阴极电弧沉积技术在TC4钛合金表面沉积3.99,6.85,9.62μm 3种厚度的Cr-CrN-Cr-CrAlN多层膜。主要通过拉伸试验和轴向加载疲劳试验,研究对比了室温下TC4钛合金基体与膜层试样的轴向拉伸性能和轴向高低周疲劳性能。结果表明:在TC4钛合金表面所制备的3种Cr-CrN-Cr-CrAlN多层膜的厚度分别约为3.99、6.85和9.62μm,硬度分别为2455、3024和3578 HV,膜基结合力则分别为12.4、15.2和20.1 N。镀多层膜后提高了TC4钛合金的拉伸屈服强度、抗拉强度和弹性模量,而降低了断裂伸长率。经镀6.85μm的多层膜后,TC4钛合金的轴向高周疲劳极限下降了4.15%,镀膜对高周疲劳性能影响较小;而低周疲劳性能影响则较大,50000次寿命对应的疲劳强度降低了约21.04%。

关键词： Cr-CrN-Cr-CrAlN多层膜钛合金拉伸性能疲劳性能电弧离子镀

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PS-PVD制备锆酸钆热障涂层及其性能研究

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表面技术 2021年第10期50卷 293-300页

作者：付朗毛杰邓子谦邓春明刘敏曾德长华南理工大学材料科学与工程学院广州510640 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510651

目的采用等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)工艺制备出柱状结构完整、力学性能优异的锆酸钆热障涂层。方法以纳米团聚的8YSZ、Gd_(2)Zr_(2)O_(7)(GZO)及(Gd_(0.9)Yb_(0.1))_(2)Zr_(2)O_(7)(GYbZ)粉末为原料,采用PS-PVD工艺在镍基高温合... 详细信息

目的采用等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)工艺制备出柱状结构完整、力学性能优异的锆酸钆热障涂层。方法以纳米团聚的8YSZ、Gd_(2)Zr_(2)O_(7)(GZO)及(Gd_(0.9)Yb_(0.1))_(2)Zr_(2)O_(7)(GYbZ)粉末为原料,采用PS-PVD工艺在镍基高温合金表面分别制备单层GZO涂层、GZO/YSZ双层结构涂层及GYbZ/YSZ双层结构涂层。采用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱分析等检测手段,表征了热障涂层的相组成、微观结构及化学成分变化。采用纳米压痕试验仪测试了涂层的力学性能。采用电子万能试验机测试涂层的结合强度。结果GZO涂层与GYbZ涂层均为缺陷萤石相,涂层均呈现典型的羽毛柱状结构,且柱晶间隙存在大量的未熔粒子。在制备过程中,单层GZO涂层便出现了剥落,双陶瓷层结构中的GZO涂层未剥落但内部存在大量微裂纹,而Yb掺杂的GZO涂层((Gd_(0.9)Yb_(0.1))_(2)Zr_(2)O_(7),GYbZ)内无裂纹存在;和GZO涂层相比,GYbZ涂层具有更高的硬度(5.4 GPa)、杨氏模量(111.6 GPa)和结合强度(41.3 MPa)。结论采用现有的PS-PVD工艺参数,成功制备出柱状结构的单层GZO涂层、GZO/YSZ及GYbZ/YSZ双陶瓷层热障涂层,YSZ作为中间过渡层能改善GZO涂层与粘结层的热膨胀不匹配,而Yb元素的加入,可以有效提高GZO涂层的硬度和结合强度,但同时也会造成涂层的杨氏模量升高。

关键词：热障涂层双陶瓷层体系锆酸钆等离子喷涂-物理气相沉积杨氏模量

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AlO改性PS-PVD热障涂层的异物损伤行为及失效机理(英文)

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2023年

作者：王梓帆范佳峰康楷雯吴健刘敏周克崧张乾张志波李小强张小锋西安理工大学应用化学系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华南理工大学国家金属材料近净成形工程技术研究中心广东省先进金属材料制造与成型重点实验室

由外来异物损伤引起的颗粒冲蚀是制约热障涂层使用的重要因素。为了提高PS-PVD热障涂层的耐冲蚀性能，采用磁控溅射和真空热处理的方法在PS-PVD喷涂的7YSZ热障涂层表面制备了一层致密的α-Al2O3。系统研究了热障涂层的异物损伤行为，并... 详细信息

由外来异物损伤引起的颗粒冲蚀是制约热障涂层使用的重要因素。为了提高PS-PVD热障涂层的耐冲蚀性能，采用磁控溅射和真空热处理的方法在PS-PVD喷涂的7YSZ热障涂层表面制备了一层致密的α-Al2O3。系统研究了热障涂层的异物损伤行为，并采用第一性原理计算对α-Al2O3/c-ZrO2界面进行了研究。实验结果表明，PS-PVD、APS和EB-PVD热障涂层的冲蚀失重率分别为324、248和139 μg/g，而Al2O3改性的PS-PVD热障涂层的冲蚀失重率降至199 μg/g。此外，在Al2O3/ZrO2-O的顶部构型模型中观察到的界面结合能最高(3.88 J/m2)，远高于ZrO2/Ni(2.011 J/m2)。

关键词：热障涂层等离子喷涂-物理气相沉积 Al O 改性外来异物损伤第一性原理

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