检索结果-内蒙古大学图书馆

热力耦合对电弧离子镀NiCoCrAlYHf涂层/镍基单晶高温合金界面组织结构的影响

电镀与涂饰 2023年第18期42卷 33-42页

作者：郑彩凤郭建云唐鹏苏一凡谌曲平汪云程石倩林松盛中国航发南方工业有限公司湖南株洲412000 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科学院新材料研究所广东广州510651

高温合金在高温服役时会受到温度和应力的共同作用,其界面组织结构的变化必然与单一热场下不同。采用电弧离子镀技术在镍基单晶高温合金表面制备NiCoCrAlYHf涂层,利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电子探针(EPMA)等方法研究了涂层与... 详细信息

高温合金在高温服役时会受到温度和应力的共同作用,其界面组织结构的变化必然与单一热场下不同。采用电弧离子镀技术在镍基单晶高温合金表面制备NiCoCrAlYHf涂层,利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电子探针(EPMA)等方法研究了涂层与基体在不同温度、时间及应力的条件下由元素互扩散所引起的微观结构演变与各成分的分布。结果表明:在无加载的情况下,NiCoCrAlYHf涂层与单晶高温合金的界面在1050、1100及1150℃下均发生明显的元素互扩散现象,且随着热暴露温度的升高和时间的延长,互扩散区(IDZ)宽度增大;界面处的扩散元素以Al、Ni、Cr和Co为主,Al、Ni由基体向涂层扩散,Cr、Co由涂层向基体扩散,导致基体γ/γ′相失稳而析出拓扑密堆积相(TCP)。NiCoCrAlYHf涂层与单晶高温合金基体在热力耦合作用下具有与上述相似的元素互扩散现象,但应力抑制了界面元素的互扩散行为,互扩散区宽度明显减小,且不受实验范围内载荷大小(50、71和100 MPa)的影响。另外,应力场不会改变TCP相的形貌和成分富集,单一热暴露试样和热力耦合作用试样在互扩散区、二次反应区(SRZ)析出的块状及针状TCP相均为碳化钽和P相析出物。

关键词：镍基单晶高温合金电弧离子镀镍−钴−铬−铝−钇−铪涂层热力耦合元素互扩散界面组织演变

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固溶处理对选区激光熔化双相不锈钢组织及性能的影响

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金属热处理 2023年第5期48卷 174-183页

作者：杨智凯张欣悦易林闫星辰王志石家庄铁道大学材料科学与工程学院河北石家庄050043 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 湘潭大学材料科学与工程学院湖南湘潭411105

通过设计和优化双相不锈钢激光选区熔化(SLM)成形工艺,制得了高精度、低缺陷密度的(21.98wt%Cr-5.37wt%Ni-3.13wt%Mo-1.95wt%Mn)双相不锈钢,进一步研究了不同固溶处理温度对其显微组织和性能的影响。结果表明,通过对不同工艺参数SLM成... 详细信息

通过设计和优化双相不锈钢激光选区熔化(SLM)成形工艺,制得了高精度、低缺陷密度的(21.98wt%Cr-5.37wt%Ni-3.13wt%Mo-1.95wt%Mn)双相不锈钢,进一步研究了不同固溶处理温度对其显微组织和性能的影响。结果表明,通过对不同工艺参数SLM成形试样的研究,得到最佳SLM工艺参数:激光功率275 W,激光扫描速度700 mm/s,扫描间距80μm,铺粉层厚50μm。固溶处理能有效地调控SLM成形双相不锈钢的相组成及比例,试样中奥氏体含量均较打印态试样大幅提高。较低温度固溶处理会导致脆性σ相在晶界处析出,大幅削弱试样的塑性。当固溶温度升高到1020℃及以上时,σ相消失。更高的固溶处理温度又会使晶粒粗化,既降低试样的强度又损害塑性。1020℃固溶处理试样中可获得接近平衡的双相组织,此时抗拉强度为868 MPa,伸长率达到35.0%。

关键词：选区激光熔化双相不锈钢固溶处理显微组织力学性能

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面向石墨模具精密加工的金刚石涂层结构及性能

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材料导报 2021年第14期35卷 14030-14034页

作者：李洪许伟苏一凡林松盛代明江石倩广东省科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州510650

金刚石涂层具有接近天然金刚石的超高硬度及耐磨性,被认为是精密加工石墨模具的理想刀具涂层材料。金刚石涂层与刀具基体间的结合力及涂层表面状态是高速干式切削加工质量及效率的关键,金刚石涂层前处理过程控制及涂层工艺是影响金刚石... 详细信息

金刚石涂层具有接近天然金刚石的超高硬度及耐磨性,被认为是精密加工石墨模具的理想刀具涂层材料。金刚石涂层与刀具基体间的结合力及涂层表面状态是高速干式切削加工质量及效率的关键,金刚石涂层前处理过程控制及涂层工艺是影响金刚石涂层刀具综合性能的重要因素。本工作基于热丝化学气相沉积技术,采用酸-碱-酸三步法对硬质合金材料进行前处理,在涂层沉积过程中采用大气流量及高炉压沉积工艺在刀具基体表面沉积金刚石涂层。采用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、拉曼光谱(Raman)、X射线衍射光谱(XRD)对涂层微观结构及物相结构进行分析表征,利用纳米压痕仪对金刚石涂层硬度进行测试,利用喷砂试验测试金刚石涂层的抗冲刷性能,利用石墨模具切削试验表征金刚石涂层刀具的切削性能。结果表明,金刚石涂层呈典型八面体结构,涂层与基体紧密结合、无明显孔隙,金刚石涂层刀具表面粗糙度为157 nm,sp3键含量大于98%,(涂层硬度大于90 GPa),涂层沿(111)面择优生长,抗冲刷时间大于150 s(0.5 MPa,120目),涂层刀具高速切削石墨模具2 h后,被加工面表面粗糙度小于1μm,达到进口刀具水平。切削完成后刀具前刀面出现少量崩缺,前刀面磨损是此类刀具加工石墨模具的主要磨损形式。

关键词：金刚石涂层刀具石墨模具结构及性能

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用于热障涂层的锆酸钆材料研究进展

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表面技术 2022年第2期51卷 116-128页

作者：赵泓旭邓春明付朗邓子谦陈小龙暨南大学先进耐磨蚀及功能材料研究院广州510632 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 华南理工大学材料科学与工程学院广州510640

为了满足新型航空发动机的性能要求,需要开发出能在超高温条件下服役的热障涂层材料。近年来已有多种陶瓷材料被证实在热障涂层领域具有发展前景,在这之中,稀土锆酸盐材料有着高温下热导率较低与稳定性良好的特点,其中又以锆酸钆材料的... 详细信息

为了满足新型航空发动机的性能要求,需要开发出能在超高温条件下服役的热障涂层材料。近年来已有多种陶瓷材料被证实在热障涂层领域具有发展前景,在这之中,稀土锆酸盐材料有着高温下热导率较低与稳定性良好的特点,其中又以锆酸钆材料的热导率最低,热膨胀系数最高。概述了锆酸钆材料的结构特点,对其在高温下发生的有序无序转变进行了介绍,总结了原因及变化规律。简要分析了与其他材料相比,锆酸钆材料具有良好热性能的原因;归纳了粉末制备过程中常用的两种方法:固相法与液相法,在此基础上,总结了近年来不同制备方法与粉末团聚过程中工艺与参数的研究现状;最后,提出了锆酸钆材料在实际应用到热障涂层时存在的缺陷:断裂韧性与热膨胀系数较低,这就导致了单层锆酸钆涂层成形难度大,热循环寿命低。针对这一问题,重点综述了国内外对锆酸钆材料及热障涂层的改性方法,主要有掺杂改性、材料复合、涂层结构设计以及涂层制备技术,同时展望了新型热障涂层材料结合先进制备技术的发展趋势。

关键词：热障涂层锆酸钆粉末制造材料改性涂层结构等离子喷涂-物理气相沉积

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激光熔覆NbMoTaWV难熔高熵合金涂层的高温氧化行为

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材料导报 2024年第10期38卷 182-189页

作者：陈飞寰蔡召兵董颖辉林广沛张坡卢冰文古乐武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室武汉430081 武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室武汉430081 武汉科技大学精密制造研究院武汉430081 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州510650

难熔高熵合金涂层是近年来高熵合金领域的研究热点,有望成为未来重要的高温结构和功能材料。本工作采用激光熔覆技术制备了NbMoTaWV难熔高熵合金涂层,研究了其在800℃下的高温氧化行为,重点分析了不同氧化时间(10、20、30、50、100 h)的... 详细信息

难熔高熵合金涂层是近年来高熵合金领域的研究热点,有望成为未来重要的高温结构和功能材料。本工作采用激光熔覆技术制备了NbMoTaWV难熔高熵合金涂层,研究了其在800℃下的高温氧化行为,重点分析了不同氧化时间(10、20、30、50、100 h)的NbMoTaWV难熔高熵合金涂层组织结构演变、显微硬度变化及界面元素扩散行为。实验结果表明:NbMoTaWV难熔高熵合金涂层主要由Fe_(7)Ta_(3)型HCP固溶体相、(Fe, Ni)基体相及未熔高熵合金粉末相组成,而经不同时间氧化处理后,涂层表面生成了以Fe_(2)O_(3)和Fe_(3)O_(4)为主的氧化物相。800℃高温氧化处理后,NbMoTaWV高熵合金涂层内部组织结构变化不大,仅部分氧元素扩散进入到涂层内部。高温氧化导致NbMoTaWV难熔高熵合金涂层的显微硬度有所提升,但随着氧化时间的延长,NbMoTaWV难熔高熵合金涂层的显微硬度呈现出先增加后降低的趋势,且当氧化时间为20 h时,其显微硬度达到最大,这与高温扩散所导致的固溶强化有关。同时,TG-DSC证实了NbMoTaWV难熔高熵合金涂层在800℃具有优异的高温稳定性。

关键词：激光熔覆 NbMoTaWV 难熔高熵合金涂层高温氧化高温稳定性

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周期数对Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜耐摩擦和耐腐蚀性能的影响

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电镀与涂饰 2025年第3期44卷 103-111页

作者：杨通晗朱晖朝李福球何哲宇莫健麒代明江胡永俊广东工业大学材料与能源学院广东广州510006 佛山桃园先进制造研究院广东佛山528225 广西民族大学材料与环境学院广西先进结构材料与碳中和重点实验室广西南宁530105 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510651

[目的]氮化物多层膜的厚度直接影响膜层整体的力学性能和电化学性能,开展这方面的研究能够为多层膜的性能提升提供参考。[方法]采用真空阴极电弧离子镀技术在W6Mo5Cr4V2高速钢表面分别沉积周期数为6、10和14的Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜。采... 详细信息

[目的]氮化物多层膜的厚度直接影响膜层整体的力学性能和电化学性能,开展这方面的研究能够为多层膜的性能提升提供参考。[方法]采用真空阴极电弧离子镀技术在W6Mo5Cr4V2高速钢表面分别沉积周期数为6、10和14的Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜。采用划痕试验仪、微纳米压痕仪、摩擦磨损试验仪和电化学工作站研究了膜层周期数对其力学性能、耐摩擦磨损性能和耐腐蚀性能的影响。[结果]随周期数增加,Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜的硬度、弹性模量和韧性增大,耐磨性和耐蚀性变好。[结论]电弧离子镀Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜可以显著改善高速钢的耐摩擦和耐腐蚀性能,并且适当提高周期数能够提升其耐磨性和耐蚀性。

关键词：电弧离子镀钛锆氮化物多层膜耐磨性耐蚀性周期数

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化学复合镀Ni-Mo-P/CeO_(2)镀层结构与摩擦学性能研究

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稀有金属材料与工程 2022年第12期51卷 4602-4609页

作者：王凯杰韦春贝张佳平李浩宇周克崧林松盛刘敏胡永俊李助军刘怡飞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510651 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司辽宁沈阳110043 广州铁路职业技术学院机电工程学院广东广州510430

为研究CeO_(2)稀土添加对Ni-Mo-P化学镀层结构及性能的影响,采用化学复合镀技术,在GH4169镍基高温合金表面制备Ni-Mo-P镀层、Ni-Mo-P/CeO_(2)复合镀层,并对其进行400℃热处理。利用SEM、EDS、XRD对镀层组织结构、元素组成、相结构进行... 详细信息

为研究CeO_(2)稀土添加对Ni-Mo-P化学镀层结构及性能的影响,采用化学复合镀技术,在GH4169镍基高温合金表面制备Ni-Mo-P镀层、Ni-Mo-P/CeO_(2)复合镀层,并对其进行400℃热处理。利用SEM、EDS、XRD对镀层组织结构、元素组成、相结构进行分析。采用显微硬度计、纳米压痕仪、球-盘式摩擦磨损试验机、三维表面轮廓仪对镀层力学性能和摩擦学性能进行分析。结果表明:Ni-Mo-P镀层分布有典型的球状结构,为纳米晶和非晶混合的混晶态结构,结晶化程度只有16%。加入CeO_(2)颗粒后Ni-Mo-P/CeO_(2)复合镀层内分布有孔洞,镀层粗糙度增加,镀层结晶化程度提高至51%。400℃热处理后镀层内析出纳米晶Ni_(3)P相,镀层结晶度增大,镀层内孔洞消失,组织致密度获得改善。添加CeO_(2)颗粒使镀层的硬度有所降低,热处理可明显提高镀层的硬度;热处理后Ni-Mo-P镀层硬度(HV)从镀态的6321 MPa上升至13504 MPa,Ni-Mo-P/CeO_(2)复合镀层硬度(HV)由镀态的5351 MPa提高至11182 MPa。400℃热处理可以明显提高镀层的耐磨性能;CeO_(2)颗粒的添加提高了镀层的韧性,抑制了磨损过程中裂纹的产生,使得复合镀层具有优良的耐磨性能。

关键词：化学复合镀 Ni-Mo-P/CeO_(2)镀层热处理镀层韧性摩擦学性能

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激光熔覆沉积H13钢的组织及力学性能

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热加工工艺 2023年第13期52卷 52-56页

作者：王岳亮钟永华李福海马文有卢冰文李艳辉张欣悦刘敏姜慧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东广州510650 中信工程设计建设有限公司湖北武汉430000

利用激光熔覆沉积(LCD)增材制造技术成功制备了H13钢,表征了其物相和显微组织,同时对比分析了LCD成型H13钢与铸造H13钢的硬度、耐磨性、拉伸性能和断口形貌。结果表明,LCD成型H13钢低倍下纵截面组织形貌呈鱼鳞状分布,熔道搭接界面处为... 详细信息

利用激光熔覆沉积(LCD)增材制造技术成功制备了H13钢,表征了其物相和显微组织,同时对比分析了LCD成型H13钢与铸造H13钢的硬度、耐磨性、拉伸性能和断口形貌。结果表明,LCD成型H13钢低倍下纵截面组织形貌呈鱼鳞状分布,熔道搭接界面处为较粗大的柱状晶组织,熔道中部组织沿热源逆向生长,呈细小枝晶分布,LCD成型H13钢主要组织为针状马氏体、残余奥氏体以及少量碳化物;LCD成型H13钢的平均显微硬度是铸造H13材料的2.76倍,达到652.5 HV0.2,耐磨性能相比铸造H13钢提升至1.5倍以上。LCD成型H13钢的抗拉强度明显高于铸造H13钢的,达到1670.7 MPa,伸长率却显著降低,拉伸断口呈明显的脆性断裂特征。

关键词：激光熔覆沉积 H13钢增材制造耐磨性拉伸性能

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多孔Fe24Cr金属支撑体厚度对SOFC性能的影响

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材料导报 2025年第1期39卷 115-121页

作者：王丕宋琛董东东曾德长刘太楷文魁毛杰刘敏华南理工大学材料科学与工程学院广州510641 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

金属支撑型固体氧化物燃料电池(MS-SOFC)因成本低、力学性能好、可快速启停等优点,有望应用于无人机、便携式、移动式电源领域。为提高MS-SOFC性能与寿命,金属支撑体不仅需要与电解质热膨胀系数匹配以减少应力,还需要高透气性以提高燃... 详细信息

金属支撑型固体氧化物燃料电池(MS-SOFC)因成本低、力学性能好、可快速启停等优点,有望应用于无人机、便携式、移动式电源领域。为提高MS-SOFC性能与寿命,金属支撑体不仅需要与电解质热膨胀系数匹配以减少应力,还需要高透气性以提高燃料气体的扩散及反应速度。因此,本工作制备了厚度分别为1 mm、0.8 mm、0.5 mm的三种不同Fe24Cr支撑体,对比研究其与传统430支撑体的热膨胀系数,系统探究了厚度对支撑体透气性和SOFC电化学性能的影响。研究结果表明,Fe24Cr支撑体的热膨胀系数为12.74×10^(-6)K^(-1),比传统430支撑体更加适配氧化锆基电解质。0.5 mm厚Fe24Cr支撑体可明显缩短气体传输路径,相较1 mm厚Fe24Cr支撑体透气量提高约5倍,输出性能增长15%以上;800℃下电池的极化阻抗和欧姆阻抗分别降至0.203Ω·cm^(2)和0.118Ω·cm^(2),峰值功率密度达1.215 W/cm^(2)。采用弛豫时间分布(DRT)方法分析的结果表明,支撑体厚度的减薄对SOFC的欧姆阻抗和H_(2)扩散至三相反应界面的速率有较大贡献,可以和电池的电化学性能规律吻合良好。

关键词：金属支撑型SOFC 支撑体厚度热膨胀系数透气性电化学性能

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偏压对四面体非晶碳膜结构和性能的影响

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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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