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TFC’17全国薄膜技术学术研讨会

作者：石倩廖富达侯惠君林松盛胡芳韦春贝李洪苏一凡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

镁合金具有优异的理化性能而被广泛使用,但镁的化学性质活泼、耐蚀性差又限制了其进一步的应用。为了改善镁合金的耐蚀性能,许多防护方法如:化学转化、有机涂层、化学镀镍、阳极氧化、喷涂、物理气相沉积等防护手段被相续开发。其中物... 详细信息

镁合金具有优异的理化性能而被广泛使用,但镁的化学性质活泼、耐蚀性差又限制了其进一步的应用。为了改善镁合金的耐蚀性能,许多防护方法如:化学转化、有机涂层、化学镀镍、阳极氧化、喷涂、物理气相沉积等防护手段被相续开发。其中物理气相沉积铝防护层是目前镁合金防护中较为理想的防护手段之一。然而,由于物理气相沉积的铝防护中不可避免的存在贯穿性孔隙等缺陷,很大程度上限制了镁合金耐腐蚀性能的改善程度。因此,打破铝防护的连续性,避免膜层中的贯穿性孔隙是改善基体耐蚀性能的关键。本研究采用离子辅助热蒸发复合磁控溅射镀膜设备,在AZ91D镁合金表面镀覆一层厚的或双层结构的铝防护膜,然后进行喷丸+化学转化后处理。为了提高结合强度和致密性,在蒸镀前磁控溅射一层过渡层铝膜,同时在蒸镀过程中施加高压轰击电压。研究表明:不同工艺的铝膜表面晶粒清晰、细小,存在少许孔缝,晶粒呈柱状紧密排列;双层铝膜层中有明显的界面,界面处结合紧密。经后处理,膜层表面致密性提高,并生成一层耐蚀转化膜。采用双层结构铝膜可大幅度改善基体的耐腐蚀性能,相对于100μm单层铝膜,25+25μm和50+50μm双层镀铝试样其盐雾寿命从6 h分别提高至72 h和460 h。25+25μm和50+50μm双层铝膜的自腐蚀电流密度分别为3.86×10（A/cm）和4.3×10（A/cm）,比基体降低了2～3个数量级。本研究采用的方法除了保持蒸镀沉积速率快的同时,还可保证良好的膜基结合强度,设计的铝复合防护层可有效减少膜层空隙,是改善镁合金耐蚀性的有效手段。

关键词：镁合金防护层 PVD 涂层制备物理气相沉积耐蚀性能

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HFCVD金刚石涂层及其切削性能

HFCVD金刚石涂层及其切削性能

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TFC’17全国薄膜技术学术研讨会

作者：李洪林松盛代明江韦春贝石倩苏一凡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

在硬质合金基体表面通过热丝化学气相沉积(HFCVD)方法沉积金刚石涂层,利用扫描电镜(SEM)、拉曼光谱、显微硬度计、划痕仪、摩擦磨损试验仪对金刚石涂层厚度、形貌、物相特征、显微硬度、结合力、摩擦磨损性能进行分析检测,通过切削试验... 详细信息

在硬质合金基体表面通过热丝化学气相沉积(HFCVD)方法沉积金刚石涂层,利用扫描电镜(SEM)、拉曼光谱、显微硬度计、划痕仪、摩擦磨损试验仪对金刚石涂层厚度、形貌、物相特征、显微硬度、结合力、摩擦磨损性能进行分析检测,通过切削试验评价金刚石涂层刀具切削性能。结果表明,金刚石涂层厚度6um左右,均匀微米晶结构,SP3-C键含量大于80%,硬度大于80GPa,与基体结合力大于100N,摩擦系数小于0.2,对于石墨加工,具有良好的切削性能。

关键词：金刚石涂层硬质合金热丝化学气相沉积切削性能

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电弧离子镀MCrAlY高温防护涂层

电弧离子镀MCrAlY高温防护涂层

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粤港澳大湾区真空科技与宽禁带半导体应用高峰论坛暨2017年广东省真空学会学术年会

作者：代明江杜伟林松盛石倩侯惠君韦春贝李洪苏一凡郭朝乾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 昆明理工大学材料科学与工程学院昆明650093

航空发动机是航空飞行器的心脏,称为工业领域的桂冠,体现了一个国家的高端制造技术水平.我国从1956年起就开始了航空发动机的自主研发过程,并逐步实现了发动机国产化.为了全力推进高端发动机的发展,我国"十三五"期间启动"... 详细信息

航空发动机是航空飞行器的心脏,称为工业领域的桂冠,体现了一个国家的高端制造技术水平.我国从1956年起就开始了航空发动机的自主研发过程,并逐步实现了发动机国产化.为了全力推进高端发动机的发展,我国"十三五"期间启动"两机"重大专项.众所周知,航空发动机的进口温度越高,其工作效率越大,提供的动力越强劲.因此需要发动机叶片材料具有良好的高温力学性能、抗高温氧化和耐腐蚀性能.然而,叶片材料本身要做到既有好的高温强度,又具备优良的抗氧化、抗腐蚀性能十分困难,采用抗高温防护涂层是一种经济、有效的解决办法.高温防护涂层的发展历经渗铝涂层,改性的氧化铝涂层和MCrAlY/热障涂层三个典型的发展过程.MCrAlY涂层是现今国内外的研究热点,具备良好塑韧性、优异的抗高温氧化和耐高温腐蚀性能,适用于航空发动机叶片上,并已部分产业化.

关键词：航空发动机高温防护涂层电弧离子镀抗氧化性能耐腐蚀性能

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选区激光熔化成型高性能马氏体时效钢的组织演变、析出强化和综合性能

选区激光熔化成型高性能马氏体时效钢的组织演变、析出强化和综合...

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2017中国材料大会(cmc2017)

作者：谭超林周克崧马文有刘敏黄玉山华南理工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

增材制造(3D 打印)技术被认为是“一项将要改变世界的技术”并将引领“第三次工业革命”。选区激光熔化(Selective laser melting,SLM)是一种典型的金属增材制造技术,具有制作形状复杂、相对致密高、节省材料等优点。本文采用SLM 技术... 详细信息

增材制造(3D 打印)技术被认为是“一项将要改变世界的技术”并将引领“第三次工业革命”。选区激光熔化(Selective laser melting,SLM)是一种典型的金属增材制造技术,具有制作形状复杂、相对致密高、节省材料等优点。本文采用SLM 技术制备了高性能18Ni300 马氏体时效钢,并通过不同热处理提高其综合力学性能;系统深入地研究了SLM 试样的组织演变过程、纳米析出强化机制和综合性能。

关键词： 3D打印选区激光熔化析出强化组织演变 HRTEM

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7YSZ热障涂层高温氧化过程中的微结构演变和阻抗谱分析

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中国表面工程 2016年第3期29卷 48-56页

作者：陈文龙刘敏张吉阜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

在大气环境中,测试7YSZ热障涂层抗1 000℃高温氧化性能,以模拟发动机叶片的巡航飞行高温氧化过程。采用交流阻抗技术并结合扫描电镜及X射线衍射系统研究了高温氧化过程中TGO层生长与YSZ层微结构演变。结果表明:随着氧化时间的增加,TGO... 详细信息

在大气环境中,测试7YSZ热障涂层抗1 000℃高温氧化性能,以模拟发动机叶片的巡航飞行高温氧化过程。采用交流阻抗技术并结合扫描电镜及X射线衍射系统研究了高温氧化过程中TGO层生长与YSZ层微结构演变。结果表明:随着氧化时间的增加,TGO层厚度增加符合抛物线规律,在中频阶段的阻抗谱响应愈加显著。YSZ熔融颗粒在较低测试温度下表现为容抗特征,随测试温度升高逐步表现为感抗特征。阻抗谱分析显示YSZ晶粒的电阻及电容随氧化时间增加,均呈一定幅度波动变化,高温氧化对熔融颗粒本身的电学特征影响不明显;随着氧化时间的增加,YSZ晶界电阻值不断增加,电容值不断下降,表明YSZ内微裂纹发生了生长和扩展,最终导致YSZ层的剥落失效。

关键词：高温氧化阻抗谱热障涂层结构演变

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高速钢和硬质合金表面电弧离子镀TiAlN涂层组织和性能

高速钢和硬质合金表面电弧离子镀TiAlN涂层组织和性能

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TFC’17全国薄膜技术学术研讨会

作者：杨鸿泰代明江李洪林松盛侯慧君石倩韦春贝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

采用电弧离子镀技术在高速钢和硬质合金基体表面沉积TiAlN涂层（at%,Ti:Al=1:1）,过渡层为Cr/CrN。采用扫描电镜（SEM）、摩擦磨损试验仪、显微硬度计、X射线衍射仪（XRD）、三维表面轮廓仪、多功能材料表面性能试验仪以及高温氧化试验... 详细信息

采用电弧离子镀技术在高速钢和硬质合金基体表面沉积TiAlN涂层（at%,Ti:Al=1:1）,过渡层为Cr/CrN。采用扫描电镜（SEM）、摩擦磨损试验仪、显微硬度计、X射线衍射仪（XRD）、三维表面轮廓仪、多功能材料表面性能试验仪以及高温氧化试验对涂层结构及性能进行分析表征。结果表明:同一工艺条件下,制备的TiAlN涂层在硬质合金和高速钢上都具有良好的综合力学性能包括硬度、膜基结合力和耐磨减摩性能。TiAlN涂层在800℃下氧化10小时后形成TiO和AlO,高速钢表面制备的TiAlN涂层抗高温氧化性优于硬质合金。

关键词： TiAlN涂层高速钢硬质合金组织性能

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薄膜厚度对四面体非晶碳薄膜结构和性能的影响

薄膜厚度对四面体非晶碳薄膜结构和性能的影响

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粤港澳大湾区真空科技与宽禁带半导体应用高峰论坛暨2017年广东省真空学会学术年会

作者：李玉婷代明江李洪林松盛侯惠君石倩韦春贝苏一凡郭朝乾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

四面体非晶碳（ta-C）薄膜具有高硬度和弹性模量、优异的耐磨性和抗蚀性、高热导率和电阻率以及良好的化学惰性等优异性质,己成为刀具用硬质合金表面的理想涂层材料。本文采用多弧离子镀技术在P（100）单晶抛光硅衬底和YG6硬质合金上制... 详细信息

四面体非晶碳（ta-C）薄膜具有高硬度和弹性模量、优异的耐磨性和抗蚀性、高热导率和电阻率以及良好的化学惰性等优异性质,己成为刀具用硬质合金表面的理想涂层材料。本文采用多弧离子镀技术在P（100）单晶抛光硅衬底和YG6硬质合金上制备ta-C薄膜,研究沉积时间（19、27、35、47min）对ta-C薄膜结构和性能的影响。利用表面轮廓仪对薄膜粗糙度进行测量,利用扫描电镜对薄膜表面、截面形貌进行表征及对薄膜厚度进行测量,利用划痕试验仪对薄膜的膜/基结合力进行测试,利用洛氏硬度计对薄膜脆性及结合力进行测试表征,采用拉曼光谱和XPS对薄膜sp键含量进行标定。结果表明,随着薄膜厚度增加（0.5～1.4μm）;表征sp键含量的I/I值增加,sp键的含量逐渐降低;硬质合金基体与ta-C薄膜之间的结合力降低,19min时,ta-C薄膜与基体具有最高的结合力60N;薄膜韧性逐渐降低（HF2F5）;薄膜表面碳颗粒数量及尺寸逐渐增加,19min时薄膜具有最小的表面粗糙度0.13岬。随着ta-C薄膜厚度的增加,膜层内部应力逐渐增大,致薄膜与基体的结合力及韧性降低;sp键的含量降低可能是部分亚稳态sp键转变为稳态的sp键。

关键词：四面体非晶碳多弧离子镀硬质合金

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燃气热冲击对PS-PVD和APS热障涂层的微结构和隔热性能的影响

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中国表面工程 2016年第3期29卷 57-64页

作者：张永刘敏张吉阜许晓嫦宋进兵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

采用等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)和大气等离子喷涂(APS)技术分别制备柱状和层状YSZ陶瓷层,在1 250℃的燃气热冲击下对比研究两种涂层体系的微结构演变和隔热性能变化。结果显示,燃气热冲击后PS-PVD和APS制备的两种YSZ层主要由t'... 详细信息

采用等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)和大气等离子喷涂(APS)技术分别制备柱状和层状YSZ陶瓷层,在1 250℃的燃气热冲击下对比研究两种涂层体系的微结构演变和隔热性能变化。结果显示,燃气热冲击后PS-PVD和APS制备的两种YSZ层主要由t'相和c相构成。APS制备的YSZ层微裂纹不断生长开裂并出现局部层状剥落,而PS-PVD制备的YSZ层的"菜花头"间隙不断增大并出现局部"菜花头"剥落。同时表明,PS-PVD制备的热障涂层在长期燃气热冲击时抗氧化性及隔热效果均优于APS制备的热障涂层。

关键词：等离子喷涂-物理气相沉积热障涂层燃气热冲击失效分析

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铝钨共掺杂含氢类金刚石薄膜的制备、结构与性能

铝钨共掺杂含氢类金刚石薄膜的制备、结构与性能

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粤港澳大湾区真空科技与宽禁带半导体应用高峰论坛暨2017年广东省真空学会学术年会

作者：许伟林松盛代明江郭朝乾周克崧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

采用阳极层流型离子源复合磁控溅射技术制备了W和Al元素共掺杂的含氢类金刚石(（W,Al）-DLC)薄膜。利用原子力显微镜、场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪、拉曼光谱仪、应力测试仪、纳米压痕仪、摩擦试验机等考察了薄膜的微观形貌、内... 详细信息

采用阳极层流型离子源复合磁控溅射技术制备了W和Al元素共掺杂的含氢类金刚石(（W,Al）-DLC)薄膜。利用原子力显微镜、场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪、拉曼光谱仪、应力测试仪、纳米压痕仪、摩擦试验机等考察了薄膜的微观形貌、内应力、微结构以及力学与摩擦磨损性能。结果表明:掺杂进入非晶碳基网络中的W是WC纳米晶的形式存在,而Al主要以固溶原子的形式弥散分布在非晶碳基质中。与单一掺杂的W-DLC薄膜相比,（W,Al）-DLC薄膜在具有较低内应力（-610MPa）的同时,仍能保持较高的硬度（15.1GPa）和膜基结合力（82N）。（W,Al）-DLC薄膜在干摩擦的条件下具有优异的减摩耐磨性能,这主要是由于其良好的综合力学性能和对磨的过程中Al原子促进了连续致密的石墨化转移膜的形成。

关键词：类金刚石掺杂摩擦学内应力力学性能

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镀铝表面改性7YSZ纳米热障涂层热震性能分析

镀铝表面改性7YSZ纳米热障涂层热震性能分析

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2017特种粉末冶金及复合材料制备/加工第二届学术会议

作者：张小锋周克崧刘敏邓畅光邓春明宋进兵毛杰苏一凡现代材料表面工程技术国家工程实验室及广东省现代表面工程技术重点实验室广东省新材料研究所广东省广州市天河区长兴路363号510650

为提高7YSZ纳米热障涂层的热震性能,实验中采用超音速火焰喷涂(HVOF)在涡轮叶片模拟工件上制备了粘结层NiCrCrAlYTa,再使用大气等离子喷涂(APS)在粘结层上制备了7YSZ纳米陶瓷层。采用磁控溅射在7YSZ热障涂层样品表面镀铝,并在不同的压力... 详细信息

为提高7YSZ纳米热障涂层的热震性能,实验中采用超音速火焰喷涂(HVOF)在涡轮叶片模拟工件上制备了粘结层NiCrCrAlYTa,再使用大气等离子喷涂(APS)在粘结层上制备了7YSZ纳米陶瓷层。采用磁控溅射在7YSZ热障涂层样品表面镀铝,并在不同的压力下(200、250、300 Pa)对镀铝样品进行热处理表面改性。对喷涂态样品和镀铝改性后样品进行水淬热震实验,其中1050℃保温10分钟、水冷5分钟,观察热障涂层镀铝改性前后样品在水淬热循环过程中形貌和结构演变。实验结果表明,镀铝改性后样品表面存在铝薄膜蒸发、凝固后形成的疏松纳米Al晶粒表层以及由Al和ZrO2原位反应形成的致密α-Al2O3底层;此外,在镀铝样品热处理过程中,随着压力增加,疏松层致密度逐渐增加;另外,不同热处理压力下镀铝表面改性后样品经过73次水淬热循环后剥落面积均小于喷涂态样品显示出良好的抗热震性,如下图1所示。

关键词：热障涂层 7YSZ 热震性能镀铝改性

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