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第七届粤港澳真空科技创新发展论坛暨2023年广东省真空学会学术年会

作者：任贝贝苏一凡娄嘉张程唐鹏林松盛代明江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湘潭大学材料科学与工程学院

印刷电路板(Printed Circuit Board,PCB)是电子元器件的支撑体,为各项元器件之间提供连接,并具有绝缘、隔热的作用。其中,钻孔在印刷电路板的总加工成本中占30-40%。目前,应用于加工PCB的微钻刀具主要利用数控钻床实现高速切削,通常采... 详细信息

印刷电路板(Printed Circuit Board,PCB)是电子元器件的支撑体,为各项元器件之间提供连接,并具有绝缘、隔热的作用。其中,钻孔在印刷电路板的总加工成本中占30-40%。目前,应用于加工PCB的微钻刀具主要利用数控钻床实现高速切削,通常采用硬质合金的定柄刀具,要求切削速率快、排屑速率高、孔位精度高、孔壁品质好,同时也要保证刀具寿命长。在PCB微钻表面应用的涂层包括金刚石涂层,类金刚石碳(Diamond-Like Carbon Films,DLC)涂层、WC涂层、TiAlN涂层等。DLC作为固体润滑剂的研究已有近30年的历史,被广泛应用于机械保护涂层。然而,DLC涂层与金属表面的结合倾向较低,若将其应用于钻孔工艺,薄膜易产生脱落现象,从而导致钻孔过程中出现钻孔质量差、刀具寿命短等问题。同时,微钻刀具的尺寸细小,结构上存在大量的尖刃、沟槽等,更加导致了涂层与微钻间结合力差等问题。针对此问题,本研究利用等离子体增强化学气相沉积技术(PECVD)在微钻表面制备DLC多层涂层。通过磁控溅射技术制备过渡层(MeC/TiCN,其中Me为Cr、Ti或W),同时调整DLC功能层的工艺参数。所制备的DLC多层涂层的附着力为31N,硬度可达28GPa,摩擦系数为0.07,有效改善了DLC涂层的力学和摩擦学性能。将DLC多层涂层沉积于微钻表面后,对PCB进行钻削加工,在钻孔2000次后的孔位精度(CPK)为3.2,有效提升了微钻的加工质量及使用寿命。

关键词：等离子体增强化学气相沉积 DLC 硬度附着力 PCB

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基于第一性原理的石榴石型Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)固态电解质的设计与合成

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稀有金属材料与工程 2021年第6期50卷 1956-1963页

作者：梁兴华吴希吴秋满李鑫旗毛杰方志杰广西科技大学广西汽车零部件与整车技术重点实验室广西柳州545006 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广州510650

基于密度泛函理论(DFT)的第一原理方法计算了四方相和立方相中2种不同的Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)(LLZO)固体电解质材料的能带结构,晶格参数,态密度和成键特性。基于理论计算结果,通过电子结构特性解释了四面体相的离子电导率低于立方... 详细信息

基于密度泛函理论(DFT)的第一原理方法计算了四方相和立方相中2种不同的Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)(LLZO)固体电解质材料的能带结构,晶格参数,态密度和成键特性。基于理论计算结果,通过电子结构特性解释了四面体相的离子电导率低于立方相的离子电导率的原因。基于LLZO的第一性原理计算,设计了2种晶体结构的LLZO材料,并通过高温固相法制备并分析了不同烧结时间的LLZO颗粒的性能。探索了合成工艺参数对Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)性能的影响。立方晶Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)(C-LLZO)的平均晶格大小为a=b=c=1.302 246 nm,而四方Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)(T-LLZO)的平均晶格大小为a=b=1.313 064 nm,c=1.266 024 nm。在1000℃下烧结12 h的C-LLZO为纯立方相,在室温(25℃)下最大离子电导率为9.8×10^(-5) S·cm^(-1)。T-LLZO在室温(25℃)下的离子电导率为5.96×10^(-8) S·cm^(-1),在800℃下烧结6 h具有纯的四方相结构,与计算结果基本吻合。

关键词：石榴石型Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12) 第一性原理电子结构固态电解质离子电导率

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低压等离子喷涂NiCoCrAIYTa涂层的抗燃气热冲击性能研究

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材料研究与应用 2024年第1期18卷 123-132页

作者：赵宇毛熙烨吕伯文邓朝阳董东东李创生毛杰邓春明邓畅光刘敏中国航发湖南动力机械研究所湖南株洲412002 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 景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院江西景德镇333403

为了保障涡轮叶片材料的抗高温氧化与耐热腐蚀性能,采用低压等离子喷涂技术在航空发动机涡轮叶片试验件上成功制备了NiCoCrAlYTa涂层。通过对不同粉末制备的NiCoCrAlYTa涂层进行1000℃/75 h燃气热冲击试验,研究了带涂层叶片尺寸、涂层... 详细信息

为了保障涡轮叶片材料的抗高温氧化与耐热腐蚀性能,采用低压等离子喷涂技术在航空发动机涡轮叶片试验件上成功制备了NiCoCrAlYTa涂层。通过对不同粉末制备的NiCoCrAlYTa涂层进行1000℃/75 h燃气热冲击试验,研究了带涂层叶片尺寸、涂层表面形貌、相组成和显微组织、涂层厚度和均匀性等性能参数的变化。结果表明:热冲击试验后,不同涂层叶片的整体尺寸未发生显著变化,表明涂层在高温环境下具有稳定的尺寸;涂层表面形成了Al_(2)O_(3)膜和NiAl_(2)O_(4)尖晶石,保留了较好的结构完整度,这有助于提高涂层的耐腐蚀性能;涂层的物相组成主要包括γ-Ni、γ’-Ni_(3)Al和少量的β-NiAl,形成了贫Al区、互扩散区、二次反应区等典型微区结构,析出的TCP相为R相,表明在热冲击过程中涂层发生了相变;不同粉末制备的NiCoCrAlYTa涂层均表现出了良好的抗热冲击性能,为航空发动机涡轮叶片的高温应用提供了可行的涂层方案。

关键词：低压等离子喷涂 NiCoCrAlYTa涂层燃气热冲击抗热冲击性能抗氧化性能叶片尺寸涂层厚度互扩散

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N5单晶与PtAl涂层的高温互扩散

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热加工工艺 2021年第2期50卷 104-110页

作者：郝菊萍徐丽萍邓畅光邓春明胡永俊广东工业大学材料与能源学院广东广州510006 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现代材料表面工程技术国家工程实验室广东广州510651

为研究铂改性铝化物(PtAl)涂层与N5镍基单晶高温合金之间的氧化及互扩散的行为,对体系进行了1100℃静态氧化实验。涂层的制备方式为电镀Pt和化学气相沉积法(CVD)渗铝,采用真空热处理炉进行热扩散处理;PtAl涂层氧化前后的微观形貌、相结... 详细信息

为研究铂改性铝化物(PtAl)涂层与N5镍基单晶高温合金之间的氧化及互扩散的行为,对体系进行了1100℃静态氧化实验。涂层的制备方式为电镀Pt和化学气相沉积法(CVD)渗铝,采用真空热处理炉进行热扩散处理;PtAl涂层氧化前后的微观形貌、相结构组成和元素含量的变化采用SEM、XRD和EDS等方法进行分析。采用CVD方法制备PtAl涂层,热扩散处理后形成厚约18.7μm的互扩散带,无二次反应区;氧化500 h后,互扩散带厚度增加至34.6μm左右,并出现二次反应区,其厚度为56.6μm。二次反应区中因Ni元素扩散后晶体结构留下的空位被难熔金属(Ta、W、Re)占据导致析出TCP有害相。铂铝涂层的存在可提高体系的抗氧化性能,但不能阻止互扩散,涂层与基体间的互扩散导致化学元素成分变化和相结构的转变。

关键词：高温氧化 PtAl涂层 N5合金微观结构互扩散

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Si含量对Fe-Cr-Si合金高温耐磨性能的影响

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材料保护 2024年第3期57卷 98-103,129页

作者：郝威龙海洋贵永亮宋春燕马汝成张学峰华北理工大学冶金与能源学院河北唐山 063210 华北理工大学唐山市特种冶金及材料制备重点实验室河北唐山 063210 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

为研究Si含量对Fe-Cr-Si合金高温耐磨性能的影响,改善Fe-Cr-Si合金在高温环境下的耐磨性能,采用真空电弧熔炼制备了 4种不同Si含量(原子分数5％、10％、15％、20％)的Fe-Cr-Si合金,研究了 Si含量变化对其高温耐磨性能的影响.结果表明,4... 详细信息

为研究Si含量对Fe-Cr-Si合金高温耐磨性能的影响,改善Fe-Cr-Si合金在高温环境下的耐磨性能,采用真空电弧熔炼制备了 4种不同Si含量(原子分数5％、10％、15％、20％)的Fe-Cr-Si合金,研究了 Si含量变化对其高温耐磨性能的影响.结果表明,4种Fe-Cr-Si合金均由单相组织构成,Si含量的增加使得合金硬度逐渐升高,并且促进了金属硅化物Fe3Si的形成.随着Si含量的增加,Fe-Cr-Si合金的摩擦系数和磨损率逐渐减小,磨损机制由剥落磨损转变为氧化磨损、磨粒磨损和黏着磨损.

关键词： Fe-Cr-Si合金金属硅化物高温耐磨性能

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磁控溅射NiCrAlY/MoS_(2)复合薄膜结构与性能研究

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表面技术 2021年第5期50卷 198-207页

作者：卢金德韦春贝林松盛张佳平李浩宇李助军刘怡飞代明江李风刘敏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510650 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司沈阳110043 广州铁路职业技术学院机电工程学院广州510430

目的通过离子源复合磁控溅射技术,制备宽温域耐磨减摩性能良好的NiCrAlY/MoS_(2)复合薄膜。方法采用离子源复合磁控溅射技术制备了NiCrAlY/MoS_2复合薄膜,研究不同MoS_(2)掺杂量对薄膜结构、力学性能和不同温度氧化热处理后摩擦学性能... 详细信息

目的通过离子源复合磁控溅射技术,制备宽温域耐磨减摩性能良好的NiCrAlY/MoS_(2)复合薄膜。方法采用离子源复合磁控溅射技术制备了NiCrAlY/MoS_2复合薄膜,研究不同MoS_(2)掺杂量对薄膜结构、力学性能和不同温度氧化热处理后摩擦学性能的影响。采用能谱仪(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对薄膜元素含量、组织结构和相结构进行分析。通过显微硬度计、洛氏硬度计、球-盘式摩擦磨损试验机、3D轮廓仪及高温氧化试验,对复合薄膜硬度、膜/基结合力、摩擦磨损性能和抗氧化性能进行分析。结果 NiCrAlY及Ni CrAlY/MoS_(2)复合薄膜以柱状晶结构生长,物相结构主要由Ni_(3)Al、Ni-Cr和MoS_(2)组成。随着MoS_(2)含量的增加,薄膜柱状晶尺寸增加,致密度下降,薄膜硬度从503HV逐渐降到336HV。复合膜具有良好的膜/基结合力,结合力达到HF1级水平。掺杂MoS_(2)可以明显提高复合薄膜的摩擦学性能,当MoS_(2)掺杂量达到48.1%~69.8%时,NiCrAlY/MoS_(2)复合薄膜在室温下具有良好的耐磨减摩性能,其摩擦因数降低至0.038~0.09,磨损率比NiCrAlY薄膜降低1个数量级以上,达到2.14×10^(–6) mm^(3)/(N·m)。对NiCrAlY和NiCrAlY-48.1%MoS_(2)复合薄膜进行400℃和500℃高温氧化试验,复合薄膜氧化形成NiO、Al_(2)O_(3)、MoO_(3)相,经过氧化后复合薄膜仍具有良好的耐磨性能,400℃氧化后复合薄膜磨损率降至1.41×10^(–6) mm^(3)/(N·m)。结论 MoS_(2)掺杂量对NiCrAlY/MoS_(2)复合薄膜结构和性能有重要影响,当MoS_(2)原子数分数为48.1%时,复合薄膜在常温以及高温氧化后均具有良好的耐磨减摩性能。

关键词：磁控溅射 NiCrAlY/MoS_(2)复合薄膜摩擦学性能高温氧化

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化学复合镀Ni-Mo-P/(h)BN镀层制备及宽温域摩擦学性能研究

化学复合镀Ni-Mo-P/(h)BN镀层制备及宽温域摩擦学性能研究

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第七届粤港澳真空科技创新发展论坛暨2023年广东省真空学会学术年会

作者：夏雨韦春贝向青春林松盛石倩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沈阳工业大学材料科学与工程学院

随着科技的高速发展,航空航天、发电等领域零部件的服役温度不断提高。其中宽温域摩擦磨损是航天卫星、飞行器、高超音速飞机和导弹等工业部件(如轴套和轴承)使用寿命和安全性面临的首要挑战,工作温度可高达1000℃,在这样极端的工作条... 详细信息

随着科技的高速发展,航空航天、发电等领域零部件的服役温度不断提高。其中宽温域摩擦磨损是航天卫星、飞行器、高超音速飞机和导弹等工业部件(如轴套和轴承)使用寿命和安全性面临的首要挑战,工作温度可高达1000℃,在这样极端的工作条件下零部件表面需要具有更优良的宽温域减摩耐磨性能。化学镀镍复合镀层是在传统化学镀镍的基础上加入一种或多种不溶的第二相微粒。化学镀镍复合镀层由于各组分间的协同作用具有比传统化学镀镍层更优良的硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能。本研究采用化学复合镀技术在GH4169高温合金表面制备Ni-Mo-P/(h)BN复合镀层。通过优化酸洗工艺提高了膜基结合力,(h)BN颗粒的添加提高了镀层的耐磨性能,复合镀层在室温至700℃范围内具有优良的耐磨性能。

关键词：化学复合镀 Ni-Mo-P/(h)BN镀层摩擦学性能宽温域

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中间合金粉对激光选区熔化TMZF合金电化学性能的影响

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中国表面工程 2020年第6期33卷 128-135页

作者：褚清坤邓朝阳闫星辰马文有胡永俊刘敏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州510650

为了探究激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)Ti-12Mo-6Zr-2Fe(TMZF)β钛合金的腐蚀电化学行为,采用纯Mo粉末和Mo-Fe中间合金合金粉两种不同的Mo元素添加形式分别组成混合粉末进行激光增材制造,研究了中间合金粉末对TMZF合金试... 详细信息

为了探究激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)Ti-12Mo-6Zr-2Fe(TMZF)β钛合金的腐蚀电化学行为,采用纯Mo粉末和Mo-Fe中间合金合金粉两种不同的Mo元素添加形式分别组成混合粉末进行激光增材制造,研究了中间合金粉末对TMZF合金试样组织与电化学性能的影响。结合X射线衍射仪(XRD),金相显微镜(OM),扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)及腐蚀电化学等材料表征手段对SLM TMZF试样的物相分布、微观组织结构、元素分布及耐腐蚀性能进行了对比分析。结果表明,单质混粉制备的SLM-β-1试样与中间合金混粉制备的SLM-β-2试样的组织中都含有大量的β-Ti组织,SLM-β-1试样在Bode图中显示出更高的阻抗,Nyquist图中SLM-β-1试样的容抗弧半径要大于SLM-β-2试样,动电位极化曲线中SLM-β-1试样的钝化膜击破电位要高于SLM-β-2试样。综合对比发现单质混合粉末SLM-β-1试样的耐腐蚀性能要优于中间合金混合粉末SLM-β-2试样的耐腐蚀性能。

关键词：激光选区熔化混合粉末 Ti-12Mo-6Zr-2Fe 微观组织耐腐蚀性能

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医用纯钽激光选区熔化制备工艺及力学性能研究

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热加工工艺 2021年第20期50卷 76-81页

作者：邓朝阳闫星辰董东东王岳亮马文有刘敏中南大学材料科学与工程学院湖南长沙410083 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现代材料表面工程技术国家工程实验室广东广州510651

为得到高性能纯钽零件以满足医学需要,对使用激光选区熔化技术制备具有优良力学性能的纯钽试样进行探究。采用OM、SEM、XRD对所制备的纯钽试样微观组织进行研究,使用显微硬度计及拉伸试验机对所制备纯钽试样的力学性能进行评估。结果表... 详细信息

为得到高性能纯钽零件以满足医学需要,对使用激光选区熔化技术制备具有优良力学性能的纯钽试样进行探究。采用OM、SEM、XRD对所制备的纯钽试样微观组织进行研究,使用显微硬度计及拉伸试验机对所制备纯钽试样的力学性能进行评估。结果表明,使用SLM技术所制备的纯钽试样宏观表面良好,孔隙率低,其微观组织结构主要由细小等轴晶构成,主要物相为BCC-Ta相;采用最优工艺制备的纯钽试样硬度达220 HV0.2、屈服强度551 MPa、抗拉强度618 MPa、伸长率13.2%,均优于铸态纯钽。因此,该研究证明了采用SLM技术制备高性能纯钽零件是一项极具研究价值的工作。

关键词：钽激光选区熔化技术显微硬度力学性能

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电弧离子镀NiAlHf涂层的抗高温氧化性能

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表面技术 2020年第4期49卷 292-298页

作者：陈旋旋石倩林松盛汪唯刘志义代明江杨洪志许中湛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

目的通过电弧离子镀技术,获得抗氧化性能优良的NiAl涂层。方法采用电弧离子镀技术,在弧流为110 A,偏压为-50 V的参数下沉积NiAlHf涂层。通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对涂层的物相结构和形貌进行分析,通过能谱仪(EDS)分析... 详细信息

目的通过电弧离子镀技术,获得抗氧化性能优良的NiAl涂层。方法采用电弧离子镀技术,在弧流为110 A,偏压为-50 V的参数下沉积NiAlHf涂层。通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对涂层的物相结构和形貌进行分析,通过能谱仪(EDS)分析涂层的成分。采用恒温氧化增重实验对涂层的氧化动力学进行分析。结果由电弧离子镀技术制备的NiAl涂层致密均匀,无大颗粒、孔洞等缺陷。涂层主要由β-NiAl相组成,活性元素Hf固溶在主相中。NiAlHf涂层表现出良好的抗高温氧化性能,动力学曲线符合抛物线规律,在1150℃下恒温氧化200h的平均氧化速率为0.0841g/(m^2×h),远优于传统MCrAlY涂层体系。NiAlHf涂层在氧化初期形成保护性的α-Al2O3氧化皮以及少量亚稳态的θ-Al2O3,随后θ-Al2O3逐渐转变为稳态的α-Al2O3。Hf在涂层表面富集从而形成HfO2,对氧化皮形成了钉扎作用,增强了氧化皮的粘附性,提高了涂层的抗氧化性能。随着氧化的进行,涂层中的β-NiAl相逐渐转变为γ'-Ni3Al相。结论 NiAlHf涂层在1150℃下仍具备优良的抗高温氧化性能,对下一代耐更高温度涂层开发,电弧离子镀NiAl涂层的技术推广及工业化应用有一定的指导作用。

关键词：电弧离子镀镍基高温合金防护涂层 NiAlHf涂层氧化动力学抗高温氧化性能

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