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粤港澳大湾区真空科技创新发展论坛暨2018年广东省真空学会学术年会

作者：刘灵云林松盛王迪李风代明江石倩韦春贝李洪郭朝乾苏一凡广东工业大学材料与能源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

冲蚀磨损是指材料受到小而松散的流动粒子冲击时表面出现破坏的一类磨损现象。空气中的尘埃和砂粒对飞机发动机压气机系统的冲蚀缩短了发动机近90%的使用寿命。在压气机部件钛合金上制备涂层是一种提高抗冲蚀性能有效的方法。目前国内... 详细信息

冲蚀磨损是指材料受到小而松散的流动粒子冲击时表面出现破坏的一类磨损现象。空气中的尘埃和砂粒对飞机发动机压气机系统的冲蚀缩短了发动机近90%的使用寿命。在压气机部件钛合金上制备涂层是一种提高抗冲蚀性能有效的方法。目前国内外普遍采用在钛合金基体上沉积TiN薄膜提高基体的抗冲蚀性能,延长工件的使用寿命。CrN虽然硬度比TiN稍低,但韧性、抗氧化性和耐磨性都要优于TiN。在CrN加入Al元素可以提高薄膜的力学性能。故本试验采用真空阴极电弧沉积技术在钛合金TC11表面制备CrAlN薄膜,用AlO沙粒以冲蚀角为90°对薄膜进行冲蚀实验,探讨工艺参数中的弧电流、基体偏压和气压对薄膜抗冲蚀性能的影响。采用扫描电镜观察膜层表面和截面形貌;硬度计测量膜层的维氏显微硬度;喷砂试验机对薄膜的抗冲蚀性能进行测试,通过三维表面轮廓仪测量薄膜厚度和侵蚀坑的深度。结果表明:工艺参数中偏压对CrAlN薄膜抗冲蚀性能影响最大,其次为弧电流,最小为炉压。偏压增大,薄膜沉积时离子轰击作用增强,夯实薄膜使其致密度提高,偏压为-100 V时抗冲蚀性能表现最好,侵蚀率为1.721μm/g;随着弧电流的增加,CrAlN薄膜的抗冲蚀能力先增强后减弱。弧电流的增加,一方面薄膜的厚度和硬度增加,另一方面沉积到基片上的大颗粒数量和尺寸增大,薄膜在弧电流为90 A时抗冲蚀性能表现最好,侵蚀率为1.130μm/g;CrAlN薄膜的抗冲蚀能力随着气压的增大而增强,气压为4 Pa时侵蚀率为1.034μm/g。优化的最佳工艺参数为:弧电流90 A、偏压-100 V、气压4 Pa。

关键词：电弧离子镀弧电流偏压气压抗冲蚀性能

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电弧离子镀TiAlSiN涂层的结构及性能

电弧离子镀TiAlSiN涂层的结构及性能

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粤港澳大湾区真空科技创新发展论坛暨2018年广东省真空学会学术年会

作者：宋智辉代明江李洪林松盛石倩韦春贝郭朝乾苏一凡广东工业大学材料与能源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

TiAlN涂层具有高硬度及优异的抗氧化和耐磨性能,是常用刀具涂层之一。随着干式切削速度的提高及被加工材料综合性能提升,TiAlN涂层综合性能需进一步提高。本文在电磁加永磁耦合作用下,基于电弧离子镀技术在相同工艺条件下于YG6硬质合金... 详细信息

TiAlN涂层具有高硬度及优异的抗氧化和耐磨性能,是常用刀具涂层之一。随着干式切削速度的提高及被加工材料综合性能提升,TiAlN涂层综合性能需进一步提高。本文在电磁加永磁耦合作用下,基于电弧离子镀技术在相同工艺条件下于YG6硬质合金试样上制备TiAlN涂层和TiAlSiN涂层,采用3D表面轮廓仪测量涂层表面粗糙度;SEM扫描电镜、金相显微镜、×射线衍射仪表征涂层形貌及结构;划痕仪和洛氏硬度计测量涂层力学性能;摩擦磨损试验仪、SEM扫描电镜探究涂层摩擦学性能及摩擦磨损机制。通过对比表明:Si元素的加入细化了TiAlN的晶面组织,大幅度提高了涂层的力学性能、耐磨性及抗高温氧化性能。

关键词： TiAlSiN涂层组织结构力学性能抗氧化性摩擦磨损性能

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选区激光熔化及热处理工艺对钴铬合金力学性能的影响

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强激光与粒子束 2017年第11期29卷 161-170页

作者：许建波张庆茂姚锡禹郭亮马文有华南师范大学广东省微纳光子功能材料与器件重点实验室广州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

系统研究了选区激光熔化(SLM)及热处理工艺对钴铬合金组织与性能的影响。通过设计正交实验,利用EOS M290选区激光熔化设备,优化钴铬合金成型的工艺参数;利用XRD、扫描电镜(SEM)、硬度仪及万能材料试验机对选区激光熔化钴铬合金的显微组... 详细信息

系统研究了选区激光熔化(SLM)及热处理工艺对钴铬合金组织与性能的影响。通过设计正交实验,利用EOS M290选区激光熔化设备,优化钴铬合金成型的工艺参数;利用XRD、扫描电镜(SEM)、硬度仪及万能材料试验机对选区激光熔化钴铬合金的显微组织结构、物相组成及力学性能进行观察与测试。研究结果表明,选区激光熔化成型的最佳工艺参数为:扫描间距0.08 mm,扫描速度1110 mm/s,激光功率335 W,能量密度4.8 J/mm2,获得的致密度高达99.18%,且最佳的填充角度为67°。SLM成型的钴铬合金的物相主要由γ相及少量ε相共存,微观组织由细小均匀的胞状晶及柱状晶构成;其硬度、抗拉强度及延伸率分别为41.0HRC,1032 MPa,10%,断裂机制主要为穿晶脆性断裂。热处理后显微组织发生γ→ε相变,主要为ε相及少量γ相,并产生少量强化相M23C6(M=Cr,Mo,W);其硬度、抗拉强度及延伸率分别提升了6.1%,35.9%和17.6%,断裂机制主要为准解理断裂。

关键词：选区激光熔化钴铬合金热处理力学性能微观组织

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CrN／DLC复合薄膜的制备及其摩擦学性能研究

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电镀与涂饰 2017年第1期36卷 25-30页

作者：李福球林松盛林凯生陈焕涛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

采用阴极电弧离子镀技术沉积了厚度为16μm左右的CrN膜层,然后在其上以阴极电弧+磁控溅射+阳极层离子源复合技术沉积了厚度约3μm的类金刚石(DLC)膜层,分别用扫描电镜、显微硬度计、划痕仪、摩擦磨损试验仪分析和测试了CrN、DLC、CrN/DL... 详细信息

采用阴极电弧离子镀技术沉积了厚度为16μm左右的CrN膜层,然后在其上以阴极电弧+磁控溅射+阳极层离子源复合技术沉积了厚度约3μm的类金刚石(DLC)膜层,分别用扫描电镜、显微硬度计、划痕仪、摩擦磨损试验仪分析和测试了CrN、DLC、CrN/DLC等3种膜层的表面和截面形貌,厚度,显微硬度,结合力以及耐磨损性能。结果表明,采用上述方法制备的CrN/DLC复合膜具有良好的综合性能,膜层界面明晰、结构致密,膜基结合力大于60 N,显微硬度达到2200~2600 HV,磨损率为1.8×10^(-16)m^3/(N·m),耐磨损性能优于CrN和DLC单层膜。

关键词：氮化铬类金刚石复合薄膜阴极电弧离子镀磁控溅射阳极层离子源摩擦学

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含氢掺钨类金刚石薄膜微结构演变及其力学与摩擦学性能

含氢掺钨类金刚石薄膜微结构演变及其力学与摩擦学性能

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粤港澳大湾区真空科技创新发展论坛暨2018年广东省真空学会学术年会

作者：许伟周克崧林松盛代明江韦春贝石倩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

采用磁控溅射复合阳极层流型离子源技术制备了含氢掺钨类金刚石（wTDLC）薄膜,利用原子力显微镜（AFM）、扫描电子显微镜（SEM）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）、×射线衍射仪（XRD）、拉曼光谱和纳米压痕仪等方法分析了薄膜表面... 详细信息

采用磁控溅射复合阳极层流型离子源技术制备了含氢掺钨类金刚石（wTDLC）薄膜,利用原子力显微镜（AFM）、扫描电子显微镜（SEM）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）、×射线衍射仪（XRD）、拉曼光谱和纳米压痕仪等方法分析了薄膜表面形貌、微观结构和力学性能,探讨了w靶电流对碳膜微结构演变的影响及其作用机制。研究结果表明:w掺入非晶碳基结构后以WC相的形式存在,靶电流为1 A时,W-DLC薄膜呈非晶-纳米晶复合结构;靶电流增大到2 A及以上时,W-DLC薄膜具有纳米多层超晶格结构。随着靶电流的增大,薄膜碳基网络结构中的sp杂化键含量逐渐增大,而薄膜的硬度和弹性模量以及残余应力则不断降低。当w靶电流为1 A时,w-DLC薄膜的摩擦系数和磨损率最低分别为0.09和6.6×10mm·N·m。

关键词：类金刚石薄膜掺杂微结构纳米多层膜电子能量损失谱

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等离子喷涂-物理气相沉积射流中粒子状态和分布

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中国表面工程 2017年第3期30卷 81-88页

作者：邓子谦刘敏毛杰邓春明马景涛陈志坤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州510651 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广州510651 中南大学材料科学与工程学院长沙410083

采用等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)在高温合金基体上沉积7YSZ热障涂层,通过分步沉积实验、径向和轴向的涂层结构分布实验探讨了涂层中各种粒子的种类、形成原因、对涂层结构的影响及射流中的粒子分布。研究表明:PS-PVD实际上是一种... 详细信息

采用等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)在高温合金基体上沉积7YSZ热障涂层,通过分步沉积实验、径向和轴向的涂层结构分布实验探讨了涂层中各种粒子的种类、形成原因、对涂层结构的影响及射流中的粒子分布。研究表明:PS-PVD实际上是一种以气相沉积为主,多相混合的沉积方式。涂层的沉积过程中,气相沉积是柱状晶形成的主要原因;熔融及部分熔融的大颗粒对可以直接改变柱状结构的生长状态;气相再凝固和气化不充分残留的小颗粒对涂层的影响是一个累积的过程。气相主要集中在射流中心,越靠近射流边缘,部分熔融粒子的比例越高,最终导致PS-PVD沉积涂层结构出现空间分布特征。

关键词：等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD) 涂层生长空间分布熔滴/固态颗粒

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Al-DLC薄膜的制备及性能研究

Al-DLC薄膜的制备及性能研究

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粤港澳大湾区真空科技创新发展论坛暨2018年广东省真空学会学术年会

作者：彭雅利代明江郭朝乾林松盛石倩韦春贝李洪苏一凡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

类金刚石薄膜具有高硬度和高弹性模量、低摩擦系数、极好的耐磨性等优良特性,广泛应用于机械、光学、电子等领域。但类金刚石薄膜同时存在内应力高、膜基结合力差等问题,会严重影响类金刚石薄膜的使用范围和寿命。为了改善类金刚石薄膜... 详细信息

类金刚石薄膜具有高硬度和高弹性模量、低摩擦系数、极好的耐磨性等优良特性,广泛应用于机械、光学、电子等领域。但类金刚石薄膜同时存在内应力高、膜基结合力差等问题,会严重影响类金刚石薄膜的使用范围和寿命。为了改善类金刚石薄膜的固有缺陷,满足工业要求,本文采用磁控溅射技术对类金刚石薄膜进行改性,获得摩擦磨损性能优良、结合强度高的Al掺杂类金刚石薄膜。采用透射电子显微镜、扫描显微镜对薄膜形貌进行分析,采用Raman和XPS对薄膜结构进行分析,采用划痕试验仪和洛氏硬度计对薄膜的膜基结合力进行测试,采用维氏硬度计测量薄膜的硬度,采用球-盘式摩擦磨损试验研究了Al掺杂类金刚石薄膜的摩擦磨损性能。结果表明:Al掺杂类金刚石薄膜临界载荷达到了100N以上,通过样品表面洛氏压痕形貌,根据德国工程师协会VDI-3198洛氏压痕等级标准判断薄膜的膜基结合强度为HF1级,耐磨性能优异,磨损率为8.20×10mm/（N·m）。

关键词： Al-DLC 磁控溅射技术膜基结合力摩擦磨损性能

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低温超音速火焰喷涂MCrAlY涂层的高温氧化

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金属热处理 2017年第6期42卷 51-55页

作者：李运初毛杰邓子谦邓春明吴相彬梁兴华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 广西科技大学汽车与交通学院广西柳州545006

采用低温超音速火焰喷涂工艺(LT-HVOF)制备了NiCoCrAlYTa合金涂层,通过静态氧化增量方法绘制氧化动力学曲线并计算氧化速率常数;用XRD、SEM及EDS表征涂层氧化后表面的物相组成、形貌和生成氧化物成分。结果表明:低温超音速火焰喷涂制备... 详细信息

采用低温超音速火焰喷涂工艺(LT-HVOF)制备了NiCoCrAlYTa合金涂层,通过静态氧化增量方法绘制氧化动力学曲线并计算氧化速率常数;用XRD、SEM及EDS表征涂层氧化后表面的物相组成、形貌和生成氧化物成分。结果表明:低温超音速火焰喷涂制备的NiCoCrAlYTa涂层在900、1000和1100℃氧化200h后,均达到完全抗氧化级。900℃和1000℃氧化时,涂层表面均形成致密连续的α-Al_2O_3层;1100℃氧化时,氧化产物可分为两层,外层为Cr_2O_3和尖晶石氧化物,内层为α-Al_2O_3。

关键词：低温超音速火焰喷涂 MCrAlY涂层高温氧化

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钛合金表面MoS_2-Ti/Cu-Ni-In多层固体润滑膜的制备及其抗微动磨损性能

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表面技术 2017年第1期46卷 111-117页

作者：李琪代明江韦春贝侯惠君林松盛广东工业大学材料与能源学院广州510081 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

目的改善钛合金表面抗微动磨损性能。方法利用非平衡磁控溅射技术在钛合金表面沉积MoS_2-Ti/Cu-Ni-In多层固体润滑膜,并与MoS_2-Ti与Cu-Ni-In单层固体润滑膜进行对比。利用扫描电镜、显微硬度计、摩擦磨损试验机、表面轮廓仪对固体润滑... 详细信息

目的改善钛合金表面抗微动磨损性能。方法利用非平衡磁控溅射技术在钛合金表面沉积MoS_2-Ti/Cu-Ni-In多层固体润滑膜,并与MoS_2-Ti与Cu-Ni-In单层固体润滑膜进行对比。利用扫描电镜、显微硬度计、摩擦磨损试验机、表面轮廓仪对固体润滑薄膜的形貌、硬度、抗微动磨损性能、磨痕形貌进行分析测试。结果所制备的Cu-Ni-In单层膜与MoS_2-Ti单层膜结构致密,与基体结合良好,MoS_2-Ti/Cu-Ni-In多层膜交替结构清晰,结构致密。MoS_2-Ti/Cu-Ni-In多层膜的硬度大于MoS_2-Ti及Cu-Ni-In单层膜,多层膜的平均微动系数为0.06,MoS_2-Ti单层膜的平均微动系数为0.102,Cu-Ni-In单层膜的平均微动系数大于1.0。在12 000个微动循环周期后,测得MoS_2-Ti/Cu-Ni-In多层膜的最终磨损总量为0.045 mm^3,Cu-Ni-In单层膜的最终磨损总量为37.79 mm^3,MoS_2-Ti单层膜的最终磨损总量为0.296 mm^3,即多层膜的抗微动磨损性能较Cu-Ni-In单层膜改善了2个数量级,较MoS_2-Ti单层膜改善了5倍以上。结论 MoS_2-Ti/Cu-Ni-In多层膜中的多个界面对单层晶粒生长起到了阻挡作用,从而致使交替结构中的单层晶粒得到细化,Cu-Ni-In膜的引入延缓了MoS_2-Ti膜的剥落及其转移,增加了不锈钢球与多层膜间第三体的润滑及减磨效果,多层膜表现出了优异的抗微动磨损性能。

关键词：磁控溅射微动磨损固体润滑膜微动磨痕多层膜微动系数

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热处理对选区激光熔化马氏体时效钢组织和性能的影响

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材料热处理学报 2017年第11期38卷 59-64页

作者：黄玉山谭超林马文有代明江邱万奇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

用选区激光熔化(Selective laser melting,SLM)技术成型马氏体时效钢,通过正交试验优化热处理工艺,对SLM成型试样以及不同热处理后的试样进行组织和力学性能分析。结果表明:粉末以及SLM成型试样主要由马氏体以及少量的奥氏体组成,试样... 详细信息

用选区激光熔化(Selective laser melting,SLM)技术成型马氏体时效钢,通过正交试验优化热处理工艺,对SLM成型试样以及不同热处理后的试样进行组织和力学性能分析。结果表明:粉末以及SLM成型试样主要由马氏体以及少量的奥氏体组成,试样经过热处理后主要由针状马氏体组成。维氏硬度和拉伸试验结果表明:SLM成型试样的硬度约357 HV0.2,抗拉强度为1165 MPa,伸长率达12.4%,断口形貌表现为细小蜂窝状的韧窝,断裂形式为穿晶韧性断裂;试样经过880℃/100 min固溶处理和480℃/2 h时效处理后,硬度提高到557 HV0.2,提高了56%,抗拉强度增加到2060 MPa,增加了77%,而伸长率达到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。热处理过程中4个因素对拉伸性能影响的顺序依次为:时效温度>固溶时间>时效时间>固溶温度。

关键词：选区激光熔化固溶处理时效强化马氏体时效钢增材制造

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