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材料导报 2018年第18期32卷 3099-3103页

作者：唐明代明江韦春贝邱万奇林松盛侯惠君李洪华南理工大学材料科学与工程学院广州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州510651

AlCrSiN涂层因具有高硬度、优异的耐磨损性及抗高温氧化性而备受关注。为提高AlCrSiN涂层的性能,采用电弧离子镀技术制备了AlCrSiN涂层,研究了基体偏压对AlCrSiN涂层微观组织及力学性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(S... 详细信息

AlCrSiN涂层因具有高硬度、优异的耐磨损性及抗高温氧化性而备受关注。为提高AlCrSiN涂层的性能,采用电弧离子镀技术制备了AlCrSiN涂层,研究了基体偏压对AlCrSiN涂层微观组织及力学性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计、划痕仪及球-盘式摩擦磨损试验机对AlCrSiN涂层的表面形貌、物相组成和力学性能进行表征。研究结果表明:不同基体偏压的AlCrSiN涂层具有B1-NaCl晶体结构和无柱状晶结构;适当提高基体偏压,可细化AlCrSiN涂层的晶粒,提高涂层的表面质量及致密性,从而提高涂层的性能;基体偏压为150V的涂层致密性最好,具有更高的硬度(3 430HV)、结合力(76N)及更好的耐磨损性能。

关键词：电弧离子镀基体偏压 AlCrSiN涂层力学性能

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电弧离子镀NiCrAlY和NiCoCrAlYHfSi涂层抗高温氧化性能

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材料导报 2018年第13期32卷 2267-2271页

作者：杜伟石倩代明江易健宏林松盛侯惠君昆明理工大学材料科学与工程学院昆明650093 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

采用电弧离子镀技术在镍基高温合金DZ22B表面包覆一层NiCrAlY和NiCoCrAlYHfSi涂层,对比了两种涂层的微观形貌、结构和抗高温氧化性能,并讨论了不同活性元素在氧化中的作用。结果表明:NiCrAlY涂层主要由γ′-Ni3Al/γ-Ni、β-NiAl和α-C... 详细信息

采用电弧离子镀技术在镍基高温合金DZ22B表面包覆一层NiCrAlY和NiCoCrAlYHfSi涂层,对比了两种涂层的微观形貌、结构和抗高温氧化性能,并讨论了不同活性元素在氧化中的作用。结果表明:NiCrAlY涂层主要由γ′-Ni3Al/γ-Ni、β-NiAl和α-Cr相组成,而NiCoCrAlYHfSi除上述组成外还形成了NiCoCr合金相,两种涂层热处理期间均发生β-NiAl向γ′-Ni_3Al的转变过程。NiCrAlY和NiCoCrAlYHfSi涂层1 050℃恒温氧化200h的平均氧化速率分别为0.072 3g/(m^2·h)和0.052 7g/(m^2·h)。NiCrAlY氧化初期直接形成α-Al_2O_3、NiCr_2O_4和Cr_2O_3,随后出现裂纹、孔洞等缺陷,氧化物沿孔洞向涂层内部延伸,同时由于基材中的Ti元素发生外扩散,涂层中还形成了TiO_2。NiCoCrAlYHfSi氧化初期形成了亚稳态的θ-Al_2O_3,随后慢慢转变为α-Al_2O_3,氧化物层比NiCrAlY均匀致密,抗高温氧化性能更优异。

关键词：电弧离子镀镍基高温合金涂层抗高温氧化性能

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电弧离子镀电磁线圈电压对TiAlN涂层结构及性能的影响

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表面技术 2019年第9期48卷 273-279,292页

作者：李洪杨鸿泰林松盛石倩韦春贝郭朝乾苏一凡唐鹏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州510651 广东工业大学材料与能源学院广州510006

目的揭示电弧离子镀过程中,电磁和永磁复合磁场耦合作用下电磁线圈偏压对TiAlN涂层结构及性能的作用规律,优化TiAlN涂层制备工艺。方法采用电弧离子镀技术在M2高速钢基体表面沉积高Al含量Ti0.33Al0.67N涂层(TiAl靶,原子数分数,Ti∶Al=1... 详细信息

目的揭示电弧离子镀过程中,电磁和永磁复合磁场耦合作用下电磁线圈偏压对TiAlN涂层结构及性能的作用规律,优化TiAlN涂层制备工艺。方法采用电弧离子镀技术在M2高速钢基体表面沉积高Al含量Ti0.33Al0.67N涂层(TiAl靶,原子数分数,Ti∶Al=1∶2)。改变电磁线圈电压,研究涂层微观组织结构、表面粗糙度、硬度、膜/基结合力和耐磨性的变化规律。结果在15~45V范围内,电磁线圈电压小于30V时,Ti0.33Al0.67N涂层内部致密;线圈电压大于30V时,涂层内部变得疏松。线圈电压为15V时,TiAlN涂层表面粗糙度最小,为0.2μm。随着线圈电压升高,Ti0.33Al0.67N涂层硬度增大,线圈电压为45V时,Ti0.33Al0.67N涂层硬度达到最大,为3866HV0.025。随着线圈电压的升高,Ti0.33Al0.67N涂层膜/基结合力及耐磨性先增加后减小,线圈电压为15V时,结合力最高,为95.4N,磨损率达到最低,为1.62×10^-15m^3/(N·m)。结论在线圈电压较小时,随着电压的升高,作用于阴极靶材的磁场强度增加,阴极弧斑速度加快,每个弧光点维持时间缩短,能量降低,离化率升高,溅射出的液滴数量减少,涂层结构致密,粗糙度降低,硬度和耐磨性能升高;随着线圈电压进一步升高,磁场强度继续增大,弧斑运动受到的磁性束缚力增大,弧斑运动半径向靶材中心收缩,作用于固定位置的弧光累计时间更长,离化率降低,液滴增多,涂层综合性能下降。

关键词：线圈电压 TiAlN涂层力学性能耐磨性结构及性能

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医用材料聚醚醚酮等离子喷涂表面改性研究进展

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表面技术 2022年第7期51卷 53-62页

作者：胡峰帆范秀娟彭峰邓春明刘敏曾德长宁成云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 广东省人民医院广州510080

聚醚醚酮材料(PEEK)具有良好的生物相容性、化学稳定性、X射线可穿透性及优异的力学性能,广泛用于创伤、脊柱和关节等生物医疗领域。然而,PEEK属于生物惰性材料,其骨整合性不足,这在一定程度上限制了该材料在骨修复与替换等领域的发展... 详细信息

聚醚醚酮材料(PEEK)具有良好的生物相容性、化学稳定性、X射线可穿透性及优异的力学性能,广泛用于创伤、脊柱和关节等生物医疗领域。然而,PEEK属于生物惰性材料,其骨整合性不足,这在一定程度上限制了该材料在骨修复与替换等领域的发展和应用。等离子喷涂技术由于工艺简单、经济,喷涂涂层的黏结强度高等特点,是解决聚醚醚酮材料骨整合能力不足的重要表面涂层改性技术。首先,简述了等离子喷涂工艺的涂层沉积机理,并分别对等离子喷涂钛以及羟基磷灰石两种常用涂层进行了介绍;其次,从不同喷涂工艺以及喷涂参数对涂层的影响出发,详细介绍了近几年对PEEK基等离子喷涂涂层的结合强度等机械性能的最新研究进展,并对等离子喷涂过程对PEEK基体的机械强度、疲劳强度、热性能和化学降解等初始性能影响进行了总结与评价,详细介绍了PEEK基等离子喷涂涂层体内外生物性能的最新研究进展;最后,展望了等离子喷涂改性PEEK基材料的临床应用前景,以期为未来设计新型PEEK基生物材料提供理论指导。

关键词：聚醚醚酮等离子喷涂机械性能生物性能

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激光增材制造成型马氏体时效钢研究进展

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金属学报 2020年第1期56卷 36-52页

作者：谭超林周克崧马文有曾德长华南理工大学材料科学与工程学院广州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州510651

本文较全面地综述了国内外激光增材制造成型马氏体时效钢(MS)的研究和应用现状。分析了选区激光熔化(SLM)制备MS特有的优势,并从SLM成型MS参数与性能优化、成型各向异性、时效强化机理、梯度材料和模具应用5个方面进行了系统介绍。研究... 详细信息

本文较全面地综述了国内外激光增材制造成型马氏体时效钢(MS)的研究和应用现状。分析了选区激光熔化(SLM)制备MS特有的优势,并从SLM成型MS参数与性能优化、成型各向异性、时效强化机理、梯度材料和模具应用5个方面进行了系统介绍。研究表明,SLM成型MS的工艺窗口较宽,易获得成型致密度>99%的试样;经过激光和热处理工艺参数优化后,其力学性能可达标准锻件水平。MS时效强化遵循Orowan位错绕过机制,成型方向对MS力学性能影响较小。此外,SLM能够制备高结合强度MS基梯度材料(MS-Cu和MS-H13等)零件,为制备梯度材料功能件开辟了新途径。最后,介绍了SLM成型MS面向随形冷却模具的应用,并提出了今后的研究展望。

关键词：选区激光熔化马氏体时效钢激光参数梯度材料随形冷却

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PS-PVD制备粘结层及其对热障涂层性能的影响

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表面技术 2020年第6期49卷 236-243页

作者：张啸刘敏毛杰刘飞邓子谦邓春明郑黎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 沈阳工业大学材料科学与工程学院沈阳110870

目的探究真空热处理对PS-PVD制备的粘结层的影响,并研究PS-PVD制备粘结层对热障涂层性能的影响。方法采用PS-PVD技术在高温合金基体上制备不同材料体系的粘结层和陶瓷层,采用真空热处理和高温氧化试验,对粘结层与基体界面间的元素扩散... 详细信息

目的探究真空热处理对PS-PVD制备的粘结层的影响,并研究PS-PVD制备粘结层对热障涂层性能的影响。方法采用PS-PVD技术在高温合金基体上制备不同材料体系的粘结层和陶瓷层,采用真空热处理和高温氧化试验,对粘结层与基体界面间的元素扩散过程以及不同材料粘结层对热障涂层抗氧化性能的影响进行研究,并通过X射线衍射和EDS能谱对涂层的物相及元素分布进行分析。结果通过PS-PVD制备的不同粘结层体系的热障涂层试样,在近粘结层处的陶瓷层物相组成并无明显区别。粘结层与基体的元素扩散情况受真空热处理时间和温度的影响,随着真空热处理时间的延长,基体一侧的富铝相逐渐增多。当热处理8 h后,形成的扩散区的宽度已超过20μm;随着热处理温度的提高,同样也形成了更宽的扩散区。NiCoCrAlYTa/7YSZ热障涂层氧化100 h后,TGO层的厚度达到4.0μm,氧化150 h时,涂层发生脱离。NiCrAlY/7YSZ热障涂层氧化150 h后,TGO层的厚度达到4.4μm,但未出现脱离现象。结论热处理的时间越长,温度越高,粘结层与基体的元素扩散行为越剧烈。不同的粘结层材料会影响热障涂层的氧化动力学过程。

关键词： PS-PVD热障涂层粘结层真空热处理元素扩散氧化动力学

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等离子喷涂超高温热障涂层用纳米结构La2(Zr(0.75)Ce(0.25))2O7球形喂料的研究

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表面技术 2020年第4期49卷 98-103,112页

作者：周飞飞刘敏邓春明张小锋王铀哈尔滨工业大学材料科学与工程学院哈尔滨150001 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

目的通过纳米粉体造粒技术制备出适合热喷涂超高温用纳米结构La2(Zr(0.75)Ce(0.25))2O7球形喂料,进而采用热喷涂方法制备出纳米结构的热障涂层,以满足下一代热障涂层服役温度需求。方法以化学共沉淀法合成的纳米La2(Zr(0.75)Ce(0.25))2O... 详细信息

目的通过纳米粉体造粒技术制备出适合热喷涂超高温用纳米结构La2(Zr(0.75)Ce(0.25))2O7球形喂料,进而采用热喷涂方法制备出纳米结构的热障涂层,以满足下一代热障涂层服役温度需求。方法以化学共沉淀法合成的纳米La2(Zr(0.75)Ce(0.25))2O7粉末为原料,通过球磨、喷雾干燥及热处理工艺制备出纳米结构的La2(Zr(0.75)Ce(0.25))2O7喂料,进而采用大气等离子喷涂方法制备出纳米结构La2(Zr(0.75)Ce(0.25))2O7热障涂层。利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对原始纳米粉体、纳米喂料及喷涂态涂层进行显微形貌和组织结构分析。此外,通过电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)对制备的纳米喂料进行成分分析。结果制备出的纳米结构La2(Zr(0.75)Ce(0.25))2O7喂料表面光滑、呈球形,成分与化学计量比基本一致。相对于原始纳米粉末,喂料晶粒长大并不显著。喷涂态涂层部分晶粒长大,但仍保留纳米结构。结论成功制备出纳米结构La2(Zr(0.75)Ce(0.25))2O7球形喂料及纳米结构热障涂层,有望作为下一代超高温热障涂层材料。

关键词：等离子喷涂超高温热障涂层纳米结构 La2(Zr(0.75)Ce(0.25))2O7 球形喂料造粒

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原位表面改性的纳米WC/AlSi10Mg合金增强机制

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第1期34卷 50-64页

作者：易江龙廖汉林常成闫星辰刘敏周克崧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510651 ICB UMR 6303 CNRSUniv.Bourgogne Franche-ComtéUTBM90010BelfortFrance

采用静电自组装工艺合成-系列不同纳米WC含量的表面改性Al Si10Mg粉末,并使用激光选区熔化(SLM)技术制备纳米WC/AlSi10Mg复合材料。结果表明,SLM制备的纳米WC/AlSi10Mg材料中形成多种Al-W金属间化合物相,通过(002)(α(Al))//(104)Al_(5)... 详细信息

采用静电自组装工艺合成-系列不同纳米WC含量的表面改性Al Si10Mg粉末,并使用激光选区熔化(SLM)技术制备纳米WC/AlSi10Mg复合材料。结果表明,SLM制备的纳米WC/AlSi10Mg材料中形成多种Al-W金属间化合物相,通过(002)(α(Al))//(104)Al_(5)W的取向关系,证实具有4.7%的低晶格失配度的Al/Al5W可形成良好共格界面。纳米WC颗粒和Al-W相可促使柱状晶转变为等轴晶,获得精细的等轴晶组织。同时,SLM制备的3%(质量分数)纳米WC/Al Si10Mg复合材料具有最优的力学性能,抗拉强度为(464.1±8.68) MPa,伸长率为(5.6±0.95)%。此外,与其他WC/AlSi10Mg复合材料相比,SLM制备的3%WC/AlSi10Mg样品的平均摩擦因数和磨损率最低,分别为0.429和3.842×10^(-5)mm^(3)/(N·m)。力学和磨损性能的提升主要归因于晶粒细化和第二相析出强化作用。

关键词：原位改性激光选区熔化纳米WC AlSi10Mg 力学性能

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等离子喷涂-物理气相沉积高温防护涂层研究进展

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中国表面工程 2018年第5期31卷 39-53页

作者：张啸刘敏张小锋毛杰邓春明李润霞周克崧沈阳工业大学材料科学与工程学院沈阳110870 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(PS-PVD)是基于低压等离子喷涂发展起来的一种新型多功能薄膜及涂层制备技术。由于其独特的等离子射流特征,可实现气液固多相涂层沉积,获得非视线沉积。文中首先介绍了国内外PS-PVD技术等离子体数值模拟和在线... 详细信息

等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)是基于低压等离子喷涂发展起来的一种新型多功能薄膜及涂层制备技术。由于其独特的等离子射流特征,可实现气液固多相涂层沉积,获得非视线沉积。文中首先介绍了国内外PS-PVD技术等离子体数值模拟和在线检测技术的研究现状,其次讨论了PS-PVD羽-柱状结构热障涂层的形成机制及与传统热障涂层在热导率、抗冲蚀等性能方面的差异,阐述了PS-PVD技术制备环境障涂层的研究进展,最后对PS-PVD技术沉积高温防护涂层的优势和存在的问题进行了总结。

关键词：等离子喷涂-物理气相沉积等离子射流模拟热障涂层非视线沉积环境障涂层

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NiCrAlY涂层与镍基单晶高温合金基体的互扩散行为

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中南大学学报（自然科学版） 2020年第11期51卷 3187-3198页

作者：邓鹏荔琴刘英坤尹斌石倩张利军杨焜邓春明李风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 中南大学粉末冶金国家重点实验室湖南长沙410083

采用多弧离子镀技术在镍基单晶高温合金基体表面制备NiCrAlY涂层,并利用XRD、SEM/EDS、EPMA等表征方法研究试样在1100℃热暴露100 h过程中涂层/基体之间互扩散引发的微观结构演变与各组元的成分分布。基于所测定的各组元成分−距离曲线,... 详细信息

采用多弧离子镀技术在镍基单晶高温合金基体表面制备NiCrAlY涂层,并利用XRD、SEM/EDS、EPMA等表征方法研究试样在1100℃热暴露100 h过程中涂层/基体之间互扩散引发的微观结构演变与各组元的成分分布。基于所测定的各组元成分−距离曲线,采用基于数值回归方法框架的HitDIC软件获得各组元沿整个扩散通道的主互扩散系数。研究结果表明:在1100℃热暴露初期,NiCrAlY涂层和基体界面处形成了互扩散区(IDZ)和二次反应区(SRZ),而且IDZ和SRZ的厚度随热暴露时间不断增大;在SRZ中析出的颗粒状和针状拓扑密堆相(TCP)主要由Re,Cr,W等元素组成,且与合金基体界面成特定角度;在热暴露过程中NiCrAlY涂层与基体间主要发生Cr元素向基体的内扩散和Ni,Al,Ta,Re,W等元素由基体向涂层的外扩散,且随着热暴露时间的延长,涂层与基体界面处元素的浓度梯度逐步减小;采用数值回归法获得的模拟结果与实测成分−距离曲线吻合较好,且Al,Co和Cr成分变化对所得各组元主互扩散系数的影响较大。

关键词： NiCrAlY涂层镍基单晶高温合金互扩散热暴露数值回归法

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