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热加工工艺 2025年 65-69+76页

作者：巫林张德寿郑宝超于振涛暨南大学先进耐磨蚀及功能材料研究院

为提高Q345B结构钢的表面硬度和强度，采用超音速双丝电弧喷涂在其表面合成沉积TiN-TiO2层状涂层。通过XRD、XPS、SEM及EDS，分析了涂层的物相和元素组成、表面形貌和涂层-基底界面处的元素扩散行为。使用纳米压痕仪测试涂层的杨氏模量... 详细信息

为提高Q345B结构钢的表面硬度和强度，采用超音速双丝电弧喷涂在其表面合成沉积TiN-TiO2层状涂层。通过XRD、XPS、SEM及EDS，分析了涂层的物相和元素组成、表面形貌和涂层-基底界面处的元素扩散行为。使用纳米压痕仪测试涂层的杨氏模量和硬度。结果表明，涂层由TiN、TiO2、TiN0.3三种不同相组成，涂层结构致密，孔隙率较低，界面处存在一定厚度的冶金结合区。同时涂层表现出极高的硬度和较高的杨氏模量，分别为26.3 GPa和251.3GPa，硬度约是Q345B结构钢基体的10倍。

关键词：超音速电弧喷涂 TiN涂层 Q345B

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Mo含量对Ti_(42.5)Zr_(42.5)Nb_(10)Ta_(5)高熵合金组织和摩擦学行为影响

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稀有金属与硬质合金 2025年第1期53卷 73-80,88页

作者：秦家庆靳丰硕韩娟雷乃义易艳良暨南大学先进耐磨蚀及功能材料研究院广东广州510632 暨南大学韶关研究院广东韶关512027

系统研究了Mo含量对(Ti_(42.5)Zr_(42.5)Nb_(10)Ta_(5))_(100-x)Mo_(x)(x=0,3,5,7)高熵合金(HEAs)微观组织、力学性能和耐磨性能的影响。结果表明:HEAs由单一BCC相构成。随着Mo摩尔分数从0增加至7%,HEAs晶格畸变程度提高,纳米硬度从(2.33±0.09)GPa提升至(4.93±0.09)GPa,洛氏硬度从(27.76±0.74)HRC提升至(40.01±0.82)HRC,维氏硬度从(247.4±6.2)HV提升至(350.1±7.4)HV,磨损率从9.85×10^(-5)mm^(3)/(N·m)降至3.5×10^(-5)mm^(3)/(N·m),下降了64.5%。磨损机制包括磨粒磨损、氧化磨损和粘着磨损。随着Mo含量增加,磨损机制从磨粒磨损逐渐转变为粘着磨损和氧化磨损。

关键词：高熵合金生物医用材料 Mo 磨损机制耐磨性硬度

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微量C掺杂对TiZrNbTaMo难熔高熵合金组织性能的影响

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稀有金属与硬质合金 2025年第2期53卷 139-152页

作者：韩娟周大奎雷乃义周圣丰易艳良暨南大学先进耐磨蚀及功能材料研究院广东广州510632 暨南大学化学与材料学院广东广州510632 暨南大学韶关研究院广东韶关512027

通过非自耗真空电弧熔炼炉制备(Ti_(42.5)Zr_(42.5)Nb_(10)Ta_(5))_(93)Mo_(7)难熔高熵合金锭。借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、电子背散射衍射仪(EBSD)、电子探针微量分析仪(EPMA)、X射线光电子能谱仪(X... 详细信息

通过非自耗真空电弧熔炼炉制备(Ti_(42.5)Zr_(42.5)Nb_(10)Ta_(5))_(93)Mo_(7)难熔高熵合金锭。借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、电子背散射衍射仪(EBSD)、电子探针微量分析仪(EPMA)、X射线光电子能谱仪(XPS)、显微硬度计、室温拉伸试验以及高温摩擦磨损试验,系统研究了0.05%(摩尔分数)C掺杂对合金微观结构、力学性能和宽温域摩擦学性能的影响。结果表明:未掺杂和0.05%C掺杂的合金均由单一BCC相组成,微量C掺杂并未导致第二相。由于晶界偏析效应,微量C掺杂后,合金的硬度由337.3 HV_(0.2)提升到357.6 HV_(0.2),断裂强度由693 MPa增至1040 MPa,延伸率由1.11%升至25.79%。两种合金的耐磨性均随着试验温度的升高呈先下降后上升再下降的趋势;磨损机制由室温下的磨粒磨损为主转变为高温下(700℃)的氧化磨损为主。在不同试验温度下,掺杂0.05%C的合金均表现出更好的耐磨性。

关键词：难熔高熵合金 (Ti_(42.5)Zr_(42.5)Nb_(10)Ta_5)_(93)Mo_(7) C掺杂微观结构力学性能摩擦学性能

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离子液体中电沉积Al-Mn合金及其耐蚀性能研究

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有色设备 2025年第2期39卷 42-49页

作者：李浩鹏王邺王怡然李庆阳郑勇王倩郑州大学河南先进技术研究院河南郑州450001 中国科学院过程工程研究所北京100190 暨南大学先进耐磨蚀及功能材料研究院广东广州510632 安阳工学院化学与环境工程学院河南安阳450000

铝-锰(Al-Mn)合金具有优异的塑性、焊接性和抗腐蚀能力,在钢铁的腐蚀防护中具有广阔的应用前景。本文在以1-乙基-3-甲基咪唑氯盐与氯化铝和氯化锰组成的离子液体电解液中,采用循环伏安法和计时电位法研究了Al-Mn的电沉积行为。采用扫描... 详细信息

铝-锰(Al-Mn)合金具有优异的塑性、焊接性和抗腐蚀能力,在钢铁的腐蚀防护中具有广阔的应用前景。本文在以1-乙基-3-甲基咪唑氯盐与氯化铝和氯化锰组成的离子液体电解液中,采用循环伏安法和计时电位法研究了Al-Mn的电沉积行为。采用扫描电子显微镜、能量色散X射线光谱以及X射线衍射技术对比研究了不同电流密度下制备Al-Mn沉积层的表面形貌、元素组成和晶体结构。采用开路电位曲线和动电位极化曲线评价了Al-Mn沉积层在模拟海水中的抗腐蚀能力。此外,还系统研究了不同退火温度和时间对Al-Mn沉积层形貌和耐蚀性能的影响。结果表明:随着电流密度的升高,Al-Mn沉积层经历了由非晶态向晶态的转变;非晶态的Al-Mn沉积层相较晶态的沉积层具有更好的耐蚀性能;而适当的热处理可进一步提升其抗腐蚀能力。

关键词：铝合金离子液体电沉积耐蚀性能晶体结构热处理

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抗菌不锈钢的抗菌原理、常规加工与增材制造

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材料导报 2021年第23期35卷 23097-23105页

作者：刘莹杨俊杰易艳良张治国王小健李卫周圣丰暨南大学先进耐磨蚀及功能材料研究院广州510632

各类公共卫生事件频发,催生了各类抗菌产品研发和应用。抗菌材料按原料来源分类包括无机抗菌材料、有机抗菌材料、天然抗菌材料和合成抗菌材料。不锈钢作为运用最广泛的无机金属材料之一,在抗菌材料的应用方面已取得阶段性进展。不锈钢... 详细信息

各类公共卫生事件频发,催生了各类抗菌产品研发和应用。抗菌材料按原料来源分类包括无机抗菌材料、有机抗菌材料、天然抗菌材料和合成抗菌材料。不锈钢作为运用最广泛的无机金属材料之一,在抗菌材料的应用方面已取得阶段性进展。不锈钢获得抗菌性能的常规加工方法有两种,即表面改性和合金化处理。然而,表面型抗菌不锈钢经磨蚀后极易丧失抗菌效果,合金型抗菌不锈钢中抗菌离子利用率较低,这些都导致不锈钢的抗菌效果不理想。因此,研究者们除研究不同抗菌元素的抗菌机理外,还从提高抗菌不锈钢耐久性和抗菌效率方面进行了不同制备工艺的探索,扩大了抗菌不锈钢的使用范围。近年来,研究者们开发了多种抗菌不锈钢的制备工艺以提高其使用寿命和抗菌性能。通过沉积法、渗透法和喷涂法等方式将抗菌元素被添加到不锈钢表面,可使抗菌层厚度增加,抗菌效果更稳定;适量抗菌金属元素被添加到不锈钢中,经抗菌处理后这些抗菌金属元素能够不断地向介质中释放抗菌金属离子,使不锈钢的抗菌率大幅提高。此外,为了满足抗菌不锈钢在生物医学领域的使用需求,常在其表面引入羟基磷灰石、聚(L-丙交酯-己内酯)等生物相容性良好的物质,或采用先进的制备工艺控制有害金属离子的释放浓度,以实现抗菌性能和生物相容性的有机结合。本文综述了近10年国内外各种抗菌不锈钢的研究现状。介绍了表面改性抗菌不锈钢和合金型抗菌不锈钢的抗菌原理、特点与制造方法。此外,针对常规制造法存在制备周期较长、材料耗损较多、环境污染较严重等问题,本文结合增材制造技术的优势,试图寻找一种新型的抗菌不锈钢制备工艺,以其个性化定制、耗时短、精密加工等优势弥补上述缺点,并且介绍了增材制造抗菌材料在医疗卫生领域中的应用。

关键词：抗菌不锈钢表面改性合金化增材制造

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两种碳含量Q-P马氏体钢冲击磨损行为研究

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摩擦学学报 2023年第2期43卷 189-196页

作者：唐鹏李杰涂小慧李卫暨南大学先进耐磨蚀及功能材料研究院广东广州510632

高强韧、低成本淬火-分配(Q-P)马氏体钢有望成为新一代抗冲击磨料磨损材料.碳元素是影响Q-P马氏体钢强度和韧性的重要合金元素,但其对Q-P马氏体钢抗冲击磨料磨损性能的影响仍不清楚.本文中对比研究了碳质量分数为0.3%和0.4%两种Q-P马氏... 详细信息

高强韧、低成本淬火-分配(Q-P)马氏体钢有望成为新一代抗冲击磨料磨损材料.碳元素是影响Q-P马氏体钢强度和韧性的重要合金元素,但其对Q-P马氏体钢抗冲击磨料磨损性能的影响仍不清楚.本文中对比研究了碳质量分数为0.3%和0.4%两种Q-P马氏体钢的冲击磨料磨损行为.研究表明,冲击磨料磨损过程中,磨痕亚表层形变层内发生板条组织纳米化、残余奥氏体向马氏体转变等行为,这导致疲劳裂纹形变层/基体层界面萌生.当碳质量分数由0.3%增加至0.4%时,碳化物从Q-P马氏体钢基体中析出,这加剧疲劳裂纹的萌生及扩展,最终导致Q-P马氏体钢的抗冲击磨料磨损性能降低约7%.

关键词：马氏体钢淬火-碳配分疲劳裂纹抗冲击磨料磨损性能碳化物

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Cu层包覆CNTs与原位自生纳米相协同增强铝基复合材料的微观结构及力学性能

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第8期55卷 3083-3092页

作者：余炜琳孙天宇喻惠望郭柏松暨南大学先进耐磨蚀及功能材料研究院广东广州510632

以纯铝粉末、CuO粉末和Cu层包覆CNTs为原料,采用快速热压烧结方法制备Al-CNTs(Cu)-CuO复合材料,研究不同质量分数的CuO对复合材料中原位反应生成相特征及其对材料力学性能和磨损性能的影响。研究结果表明:提高铝基复合材料中CuO含量会... 详细信息

以纯铝粉末、CuO粉末和Cu层包覆CNTs为原料,采用快速热压烧结方法制备Al-CNTs(Cu)-CuO复合材料,研究不同质量分数的CuO对复合材料中原位反应生成相特征及其对材料力学性能和磨损性能的影响。研究结果表明:提高铝基复合材料中CuO含量会显著促进Cu层包覆CNTs增强铝基复合材料中Al_(2)Cu及Al_(2)O_(3)纳米相的原位析出,不仅提高了铝基复合材料的强韧性匹配度,而且降低了磨损率,提高了耐磨性能。Cu层包覆CNTs与原位自生纳米相协同强化作用可以有效地提升铝基复合材料的综合服役性能,其在航空航天、轨道交通等领域具有十分广阔的应用前景。

关键词：铝基复合材料碳纳米管原位固相反应力学性能摩擦磨损

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NaOH和NiSO_4添加剂浓度对短碳纤维化学镀银结构和导电率的影响

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表面技术 2019年第5期48卷 153-160页

作者：左鹏张治国李卫暨南大学先进耐磨蚀及功能材料研究院广州510632

目的制备镀层均匀、结合力好的短碳纤维镀银层。方法以葡萄糖为还原剂,在短碳纤维表面进行化学镀银,研究了NaOH浓度、NiSO_4添加剂浓度对短碳纤维化学镀银层结构和性能的影响。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜对镀银碳纤维的结构、形... 详细信息

目的制备镀层均匀、结合力好的短碳纤维镀银层。方法以葡萄糖为还原剂,在短碳纤维表面进行化学镀银,研究了NaOH浓度、NiSO_4添加剂浓度对短碳纤维化学镀银层结构和性能的影响。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜对镀银碳纤维的结构、形貌和成分进行分析,测试了镀银后纤维的密度、导电率。采用冷热循环法评估镀层与碳纤维的结合强度。结果增大NaOH浓度可提高银氨络合物离子浓度,加快了反应速率。合适的NaOH浓度有助于获得高质量的镀银层,低浓度和高浓度NaOH条件下均会产生漏镀和镀层不均匀现象,导致镀银碳纤维性能的降低。NiSO_4添加剂加入到溶液中后,Ni^(2+)将优先吸附在碳纤维表面,这不仅增大了碳纤维表面银单质的形核率,同时也降低了反应速率。合适的NiSO_4浓度有助于改善银镀层的质量,低浓度和高浓度NiSO_4条件下得到的镀层性能均不足。结论 NaOH质量浓度为7g/L时获得的镀银层分布均匀,结晶度良好,密度较大,导电率也较好。NiSO_4浓度为5×10^(-5) mol/L时能获得光滑、均匀、平整的镀层,密度最大,导电率最优。

关键词：碳纤维葡萄糖化学镀银 NaOH NiSO4

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固溶时间对电弧增材制造AZ91镁合金微观组织及磨损行为的影响

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粉末冶金工业 2025年第1期 90-97页

作者：燕志勇邹挺李杰李建伟内蒙古第一机械集团股份有限公司科研所暨南大学先进耐磨蚀及功能材料研究院北京航星机器制造有限公司

固溶处理能有效提升电弧增材制造（WAAM）镁合金的力学性能，但对其磨损性能的作用机制仍不清楚。试验采用光学显微镜、扫描电镜、多功能摩擦磨损试验机、EBSD以及纳米压痕仪等设备，研究400℃下固溶处理时长（0、2、4、6、8、10、12 h... 详细信息

固溶处理能有效提升电弧增材制造（WAAM）镁合金的力学性能，但对其磨损性能的作用机制仍不清楚。试验采用光学显微镜、扫描电镜、多功能摩擦磨损试验机、EBSD以及纳米压痕仪等设备，研究400℃下固溶处理时长（0、2、4、6、8、10、12 h）对WAAM AZ91微观组织及滑动磨损行为的影响规律和作用机制。结果表明：随固溶时间的延长，晶粒尺寸逐渐增加（原始沉积态/9.9μm→12 h/105.6μm），析出相逐渐减少（原始沉积态/4.8%→12 h/0.7%），这导致基体组织硬度逐渐降低（原始沉积态/73.4HV→12 h/60.3HV）。然而，随固溶时间的延长，磨损体积先减少后增加，固溶处理6 h的试样耐磨性能最好，较原始沉积态提升约19.2%。磨损体积的先减小后增加是因为材料的耐磨性受磨痕亚表层摩擦转变组织层硬度的影响。基体组织的磨损硬化能力先显著增加（原始沉积态/17.1%→6 h/40.6%），固溶处理6 h后趋于稳定。摩擦转变组织层的硬度先增加后减小，固溶处理6 h达到最大值1.66 GPa。

关键词：镁合金电弧增材制造固溶处理耐磨性能摩擦转变组织层

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H13钢表面激光熔覆NbC/Ni60复合涂层组织及高温耐磨损性能

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表面技术 2024年第5期53卷 108-114页

作者：常倾城任利兵刘英谢咏馨李卫暨南大学先进耐磨蚀及功能材料研究院广州510632 暨南大学韶关研究院广东韶关512027

目的研究NbC颗粒的加入量对H13钢表面激光熔覆NbC/Ni60复合涂层的组织、硬度和耐磨性的影响。方法将Ni60合金粉末与NbC碳化物粉末球磨混合,采用激光熔覆技术,在H13钢基体表面制备不同NbC含量(质量分数分别为0%、10%、20%、30%)增强的NbC... 详细信息

目的研究NbC颗粒的加入量对H13钢表面激光熔覆NbC/Ni60复合涂层的组织、硬度和耐磨性的影响。方法将Ni60合金粉末与NbC碳化物粉末球磨混合,采用激光熔覆技术,在H13钢基体表面制备不同NbC含量(质量分数分别为0%、10%、20%、30%)增强的NbC/Ni60合金复合涂层。采用电子扫描显微镜(SEM)、X射线衍射仪对复合涂层的微观组织和物相进行分析。借助显微硬度计,研究复合涂层的截面显微硬度分布规律。采用高温摩擦磨损试验机测试复合涂层在真空400℃下的摩擦磨损性能。结果在激光熔覆NbC/Ni60复合涂层中,物相主要由γ-(Ni,Fe)固溶体、Ni_(2)Si、CrB、Cr23C6、NbC组成;熔覆层以胞晶和枝晶为主,NbC含量对复合熔覆层组织及形态具有显著影响,加入少量NbC可使熔覆层组织细化;在NbC的质量分数为20%时,大量弥散的NbC颗粒在枝晶间呈聚集趋势;在NbC的质量分数为30%时,熔覆层中NbC相呈现块状、花瓣状形貌。NbC/Ni60复合涂层的硬度显著高于H13钢基体,随着NbC含量的增加,NbC/Ni60复合熔覆层的显微硬度逐渐升高,NbC的质量分数为30%的NbC/Ni60复合熔覆层的平均硬度高达848HV。在真空400℃、压力100 N、转速100 r/min、时间7200 s磨损工况下,NbC质量分数为20%的NbC/Ni60复合涂层的磨损量最小,因此其高温耐磨性最好。NbC质量分数为10%的NbC/Ni60复合涂层的摩擦因数最小。随着NbC含量的增加,复合涂层的摩擦因数反而升高。结论NbC/Ni60复合涂层与H13钢基体具有很好的冶金结合,显著提高了高温耐磨性能;NbC颗粒硬质相具有较好的增强作用,能够明显提高NbC/Ni60复合涂层的硬度和耐磨性;粗大NbC相不利于复合涂层耐磨性的进一步提高。NbC/Ni60复合涂层的磨损机制主要为磨粒磨损、疲劳剥落磨损。

关键词：激光熔覆 NbC/Ni60复合涂层微观组织显微硬度高温耐磨性能

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