2015年, 第44卷, 第5期　
刊出日期：2015-05-20

  

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  晶须强化等离子喷涂涂层中的熔滴扁平化及晶须偏转行为的模拟

  李静, 王卫泽, 舒杰

  表面技术. 2015, 44(5): 1-4,37. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.05.001

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  目的 了解等离子喷涂涂层过程中的晶须偏转行为,为提高涂层的抗冲蚀性能提供新思路。方法 分别采用计算力体动力学软件 FLUENT 和有限元分析软件 ANSYS,模拟研究等离子喷涂熔滴碰撞基体后的扁平过程,以及熔滴扁平期间晶须在力矩作用下的偏转行为。 结果 熔滴碰撞基体后,可以观察到熔滴的扁平化过程大约持续 1. 5 μs。 在力矩从 1×10-18 N·m 变化到 3×10-18 N·m 时,最大偏转角度从 23°增长到 70°。 结论 通过研究熔滴形状和最大扁平速度随时间的变化,得到了扁平化完成时间。熔滴沿基体表面的最大铺展速度与碰撞速度有关。 当力矩在一定范围内改变时,晶须发生偏转。
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  纳米镍对高速电镀锌镀层形貌和取向的影响

  顾训雷, 张雨泉, 杨芃, 刘常升

  表面技术. 2015, 44(5): 5-8,47. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.05.002

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  目的 分析连续电镀锌生产线进行纳米镍技术改造的效果,以期进一步提高锌层的表面质量。方法 应用模拟重力法高速电镀锌设备在 IF 钢(无间隙原子钢)表面进行纳米镍试验,探讨纳米镍对钢基板擦划伤部位的修复效果及机理,分析纳米镍时间对电镀锌层形貌和取向的影响。 结果 纳米镍优先沉积在基板的缺陷位置,对基板擦伤位置具有良好的填充作用,且镍层与基板结合良好。 随着纳米镍时间的延长,锌层的结晶尺寸减小,结晶状态趋于致密,(002)基面织构系数明显增加。 结论 纳米镍技术嵌入连续电镀锌生产线,对修复基板缺陷、优化锌层结晶起到了良好的作用。
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  铝合金低乙醇含量硅烷化处理技术的研究

  张琳琳, 王修春, 牛玉超, 伊希斌, 潘喜庆, 王金伟

  表面技术. 2015, 44(5): 9-14,19. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.05.003

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  目的 对硅烷偶联剂 KH-550 硅烷化改性铝合金的工艺进行优化,在不影响膜层性能的前提下,创新性降低乙醇含量,以满足工业化生产中安全、低成本的需求。 方法 采用单因素变量法,研究硅烷溶液中硅烷和乙醇的浓度、固化温度及固化时间等因素对硅烷膜耐蚀性的影响,由此确定最佳配方工艺,并分析硅烷膜的表面形貌、成分及疏水性。 结果 采用硅烷、去离子水、乙醇体积比为 5 ° 55 ° 40 的硅烷溶液,涂膜后,在 180 ℃下加热 40 min,能得到较完整均匀、耐蚀性较好的硅烷膜,膜层由 C,O,Si 等元素组成。 硅烷浓度对硅烷膜的耐蚀性及表面接触角影响较大,在最佳工艺下获得的硅烷膜表面接触角可达70. 2°。 结论 硅烷膜对铝合金基体具有一定的屏障作用,保护基体免受腐蚀。
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  低损耗大芯径能量光纤涂料的配方设计与应用

  宋韬, 鲁钢, 陆宇, 冯述娟, 苏武, 赵霞, 徐红, 刘礼华

  表面技术. 2015, 44(5): 15-19. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.05.004

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  目的 设计低损耗大芯径能量光纤涂料的配方并讨论其应用。 方法 以乙烯基硅油、巯基硅油、甲基丙烯酸三氟乙酯 ( TRIFEMA)、 全氟十一烷基丙烯酸酯 ( FA)、 氟橡胶、 四氢呋喃丙烯酸酯GM61P00(THFA)和聚氨酯丙烯酸酯(PU)为主要组份,设计不同配方的光纤涂料,并考察其折射率、透过率、凝胶含量和光纤损耗等性能,筛选最优配方。 结果 低损耗大芯径能量光纤涂料的最佳配比为 m(乙烯基硅油): m(巯基硅油): m(TRIFEMA)= 27:5:1,其涂层的折射率为 1. 392,透过率为 99. 23% (波长为850 nm 时),制得大芯径能量光纤的抗拉强度为 4392 MPa,传输损耗为 6. 6 dB/ km。 结论 全氟化合物虽然能使涂料的折射率较低,但是其固化时存在缺陷,会导致光纤损耗较大。 氟硅涂料具有优良的润湿性能,涂层附着力强,且各项性能指标均符合光纤使用要求。
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  热喷涂 Mo 及 Mo 基复合涂层研究进展

  杨忠须, 刘贵民, 闫涛, 朱晓莹

  表面技术. 2015, 44(5): 20-30,110. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.05.005

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  热喷涂 Mo 及 Mo 基复合涂层因熔点高、硬度高、耐磨损、耐腐蚀及高温性能稳定等诸多特点,而广泛应用于机械零件生产及表面修复。 随着以资源有效利用和机械产品再制造为一体的可持续发展战略不断推进,此类涂层将拥有更为广阔的应用前景。 首先介绍了国内外在热喷涂 Mo 及 Mo 基复合涂层方面的研究发展和应用现状;随后依据热喷涂技术的发展历程,分别总结论述了不同热喷涂技术,即火焰喷涂(普通火焰喷涂、高速火焰喷涂)、等离子喷涂(普通等离子喷涂、超音速等离子喷涂、微束等离子喷涂、低压等离子喷涂)及电热爆炸喷涂中,Mo 及 Mo 基复合涂层的制备工艺、涂层性能特点及存在的问题;接着指出了热喷涂 Mo 及 Mo 基复合涂层在新概念武器、航空航天等高科技领域的应用前景。 最后,就进一步拓展 Mo 及 Mo 基复合涂层在贫油减摩、高温高速耐磨、高温耐腐蚀及氧化等复杂环境下的应用范围,结合热喷涂技术的研究热点及发展方向,指出了未来热喷涂 Mo 及 Mo 基复合涂层在材料组分设计和工艺优化研究中应重点关注的方面。
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  特征喷涂参数对等离子喷涂纳米 Al2 O3 -13%TiO2涂层微观结构及耐磨性能的影响

  贺毅, 马东林, 金玉山, 钟标钊

  表面技术. 2015, 44(5): 31-37. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.05.006

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  目的 研究等离子喷涂纳米 Al2O3-13% TiO2 的特征喷涂参数(CPSP)对涂层微观结构及耐磨性能的影响,探索更合理的等离子喷涂工艺参数。 方法 采用等离子喷涂,在 Q235 钢表面制备过渡层为NiCrAl、陶瓷层为纳米 Al2O3-13% TiO2 的涂层系统。 对涂层试样进行高温和常温磨损性能测试,并对比分析喷涂粉末、涂层的微观结构和相组成。 结果 纳米涂层为微观双模结构,由部分熔化区和完全熔化区组成,存在裂纹、孔隙等缺陷,其主要物相为 α-Al2O3,γ-Al2O3 和 rutile-TiO2。 纳米涂层磨损失效的主要原因是内部板条的分层剥落和涂层表面材料的塑性变形切削。 结论 随着 CPSP 的增大,纳米涂层的耐磨性能增强,且高温磨损性能较室温磨损性能为差。 纳米 Al2O3-13% TiO2 涂层微观结构中部分熔化区结构和纳米晶粒的存在显著提高了涂层的耐磨性。
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  5052 铝合金表面钛锆基转化膜的制备及耐蚀性

  张贺宏, 张晓丰, 赵旭辉, 唐聿明, 左禹

  表面技术. 2015, 44(5): 38-42. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.05.007

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  目的 研究铝合金表面非铬酸盐高耐蚀性转化膜的制备工艺。 方法 以 K2ZrF6 和 K2TiF6 为主盐,KMnO4 为氧化剂,NaF 为成膜促进剂,在 5052 铝合金表面制备化学转化膜。 采用 SEM,EDS,FT-IR,XPS 对转化膜的形貌、结构以及成分进行分析,通过硫酸铜点滴实验、全浸蚀实验和极化曲线对转化膜的耐蚀性进行研究。 结果 获得了土黄色转化膜,主要由 AlF3·3H2O,AlOx / Al,Al2O3,MnO2 和 TiO2 组成。转化处理后,铝合金的腐蚀电位正移了约 591 mV,腐蚀电流密度由 1. 10 μA/ cm2 降低为 0. 48 μA/ cm2。经过封闭处理后,腐蚀电流密度降低为 0. 04 μA/ cm2,耐蚀性明显提高。 结论 以 K2ZrF6 和 K2TiF6 为主盐在铝合金表面形成的土黄色化学转化膜具有良好的耐蚀性。
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  镁合金表面沉积铜钨复合涂层工艺及涂层性能研究

  贾平平, 马捷, 王晓光, 魏建忠, 范爱玲

  表面技术. 2015, 44(5): 43-47. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.05.008

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  目的 提高镁合金表面的耐蚀耐磨性。 方法 采用冷喷涂与化学气相沉积(CVD)相结合的方法在镁合金表面制备出 Cu/ W 复合涂层,并对复合涂层的结构、成分、组织形貌、耐磨性、耐蚀性、结合力进行分析。 结果 镁合金基体沉积 Cu/ W 复合涂层后,表面硬度提高了 687. 1HV,磨损率从 0. 032% 降到 0. 020% ,腐蚀电位正移了 1. 3 V,临界载荷相比直接化学气相沉积 W 涂层提高了 120. 5 N。 结论Cu/ W 复合涂层显著提高了镁基体的耐磨、耐蚀性,涂层与基体结合力较高。
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  工艺参数对磁控溅射制备 TiO2 薄膜结晶性的影响

  张盼盼, 丁龙先, 张帅拓

  表面技术. 2015, 44(5): 48-52,101. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.05.009

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  目的 探究 TiO2 薄膜结晶性与工艺参数之间的规律。 方法 采用直流反应磁控溅射法,改变工艺条件(样品位置、溅射功率、氧气分压、是否开转架、沉积温度以及是否退火),在普通载玻片基底上制备 TiO2 薄膜,并利用 XRD 和 SEM 对不同工艺参数下获得的 TiO2 薄膜进行分析。 结果 在靶基距固定的情况下,仅改变样品悬挂的上下位置时,薄膜的结晶性差别不大。 随着溅射功率在一定范围内增大,薄膜的结晶性越来越好(趋于锐钛矿晶型)。 与氧气分压为 5% 时相比,10% 时的薄膜结晶性更优;与开转架时相比,不开转架时薄膜的结晶性更优。 沉积温度在 300,350 ℃ 两者之间变化时,对薄膜的结晶性影响不大。 退火后薄膜的结晶性优于未退火薄膜。 结论 样品位置、沉积温度对于 TiO2 薄膜的结晶性影响不大;氧气分压、是否开转架对 TiO2 薄膜的结晶性有一定影响;溅射功率、退火与否对 TiO2 薄膜的结晶性影响较大,并且退火后出现金红石相。
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  超声条件下脉冲电镀 Ni-纳米 Al2 O3 复合镀层及其显微硬度研究

  周言敏, 李建芳

  表面技术. 2015, 44(5): 53-57,82. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.05.010

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  目的 优选脉冲参数,以获得具有较高显微硬度的复合镀层。 方法 超声条件下,采用脉冲电镀方法制备 Ni-纳米 Al2O3 复合镀层。 以显微硬度作为性能指标,对比考察平均电流密度、占空比、频率和施镀时间的影响。 结果 Ni-纳米 Al2O3 复合镀层的显微硬度随着平均电流密度升高,占空比增大,频率升高,均呈现出先增后减的趋势,而随着施镀时间延长,呈现出近似递减的趋势。 结论 在平均电流密度 8 A/ dm2、占空比 0. 6、频率 1. 5 kHz、施镀时间 3 min 的条件下,制备的 Ni-纳米 Al2O3 复合镀层显微硬度最高,约为 427. 1HV。 较高复合量的纳米微粒有效起到了弥散强化和细晶强化作用,改善了复合镀层结构致密程度,进而提高了显微硬度。
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  Ti13Nb13Zr 合金离子氮化层的摩擦磨损性能研究

  田伟红, 郭杨阳, 李轩鹏, 郭亚鑫, 范爱兰, 刘小萍, 唐宾

  表面技术. 2015, 44(5): 58-61,142. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.05.011

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  目的 提高医用钛合金的耐磨损性能。 方法 应用等离子渗氮技术在 Ti13Nb13Zr 基材上制备改性层,并对改性层组织、成分及硬度进行测试。 利用往复磨损试验机研究改性层在干摩擦条件下的摩擦磨损性能,并与未处理的基材进行对比。 结果 Ti13Nb13Zr 合金表面经渗氮后形成致密均匀的改性层,硬度高达 1110HV0. 025,改性层的磨损体积约为基材的 1 /23。 结论 等离子渗氮技术有效地改善了Ti13Nb13Zr 合金的摩擦磨损性能。
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  等离子喷涂 NiCoCrAlY / Al2 O3 涂层的制备及摩擦性能研究

  曹玉霞, 杜令忠, 张伟刚, 兰叶, 黄传兵

  表面技术. 2015, 44(5): 62-66. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.05.012

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  目的 制备等离子喷涂 NiCoCrAlY/ Al2O3 高温固体润滑耐磨涂层,并研究该涂层的摩擦性能和磨损机理 。 方法 采用喷雾造粒、化工冶金包覆和固相合金化技术制备 NiCoCrAlY/ Al2O3 复合粉体,用等离子喷涂技术在 45#钢表面制备 NiCoCrAlY/ Al2O3 复合涂层。 用 SEM 和 XRD 等手段分析粉体和涂层的显微结构和物相组成,研究涂层从室温到 800 ℃ 的摩擦磨损性能,探讨 NiCoCrAlY/ Al2O3 复合涂层在室温和高温下的磨损机理。 结果 Al2O3 颗粒表面均匀包覆着一层致密的 NiCoCrAlY 合金,包覆层厚度大约为 3 ~5 μm;等离子喷涂 NiCoCrAlY/ Al2O3 复合涂层呈典型的层状结构,涂层各层间结合良好,涂层中孔隙率约为 2. 84% ,主晶相为 NiCrAl 合金相和 Al2O3 相。 涂层的摩擦系数随温度的升高逐渐降低,在室温下约为 0. 64,800 ℃时在 0. 4 以下。 高温下,金属氧化物的形成是摩擦系数降低的主要原因。 涂层的磨损率随温度的升高先升高后降低。 涂层在低温下为脆性断裂和磨粒磨损,高温下为氧化磨损、磨粒磨损、塑性变形和金属氧化物的转℃。 结论 等离子喷涂 NiCoCrAlY/ Al2O3 复合涂层是一种性能优良的高温固体润滑耐磨涂层。
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  电泳-电沉积 Ni-PTFE 复合镀层及其摩擦学行为研究

  唐爱贵, 王晓雷

  表面技术. 2015, 44(5): 67-71,135. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.05.013

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  目的 制备具有优良自润滑性能的 Ni-PTFE 复合镀层,同时探究其摩擦学性能。 方法 首先在铜基体表面电泳沉积一层 PTFE 膜,再将覆有 PTFE 膜的基体放入光亮镀镍溶液中进行电沉积(电泳-电沉积法),用 SEM 附带的能谱仪检测复合镀层的 PTFE 复合量,同时在自制的销盘摩擦磨损实验机上进行相关的摩擦学实验,以评价其摩擦学性能。 结果 用电泳-电沉积法制备出了含量(以体积分数计) 达63. 4% 的 Ni-PTFE 复合镀层。 在干摩擦条件下,PTFE 微粒的加入可以降低复合镀层的摩擦系数(最低至0. 067)。 结论 高 PTFE 复合量的复合镀层具有良好的耐磨性能。
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  白云母 / CeO2 复合粉体的制备及其摩擦学性能研究

  王莉, 朱达川, 陈国需

  表面技术. 2015, 44(5): 72-76. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.05.014

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  目的 研究白云母/ CeO2 复合粉体在 500SN 基础油中的抗磨减摩性能和抗磨减摩机理。 方法以白云母、硝酸铈、草酸为原料,通过球磨固相法制备不同配比的白云母/ CeO2 复合粉体,用油酸改性,采用 XRD,SEM 等对粉体的结构特征和表面形貌进行表征,并通过四球磨损实验考察不同油样的摩擦学性能。 结果 添加了白云母/ CeO2 和单一白云母的润滑油,摩擦学性能均比无添加的基础油优越。 其中,添加了白云母/10% CeO2 复合粉体的润滑油抗磨减摩性能最好,摩擦系数比基础油降低了 10. 7% ,磨斑直径比基础油减少了 24. 4% 。 结论 白云母/ CeO2 复合粉体有较好的抗磨减摩能力,对磨损表面有修复作用,合理配比的白云母/ CeO2 能有效提高基础油的抗磨减摩性能。
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  滚筒防冻粘涂层的理论研究

  王春华, 许瀚文, 王仲娴

  表面技术. 2015, 44(5): 77-82. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.05.015

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  我国高寒地区冬季采煤中由于改向滚筒表面冻粘引起的输送带跑偏、撕裂问题严重制约了冬季煤矿的安全和高效生产。 阐述了冻粘产生的机理,介绍了现有的 Young,Wenzel,Cassie 3 种接触角理论模型,简述了超疏水涂层的自清洁原理,总结了近年来国内外超疏水膜研究进展与制备方法,分析了超疏水膜制备的局限性和应用于改向滚筒的可行性,对解决滚筒冻粘问题作出了展望。
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  BiFeO3 多铁薄膜掺杂改性研究进展

  张玉, 雷天宇, 任红, 孙远洋, 蔡苇, 符春林

  表面技术. 2015, 44(5): 83-90,122. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.05.016

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  铁酸铋是目前发现的唯一的室温单相多铁性的材料,其禁带宽度较小,剩余极化强度较大,居里温度较高,在光电器件、自旋电子器件、铁电随机存储器、磁电存储单元等领域有着广阔的应用前景。 但铁酸铋薄膜存在漏电流较大、磁电耦合性较弱等问题,制约了在实际中的应用。 离子掺杂具有操作方便、易于实现薄膜的微结构及性能调控等优点,因而受到广泛关注。 综述了国内外近年来关于铁酸铋薄膜电性能掺杂改性的相关工作,阐述了不同种类的掺杂,包括 A 位(三价镧系元素与二价碱金属元素)、B 位(过渡金属元素等)以及 AB 位共掺杂,同时根据掺杂对铁酸铋薄膜的漏电流、铁电性以及介电性能的影响,对 A 位掺杂和 B 位掺杂中的元素进行了分类,系统总结了各类元素掺杂改性的效果及其机理。 最后,提出了铁酸铋薄膜亟待解决的问题。
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  导电双疏涤纶织物制备与性能研究

  冯磊, 徐壁, 蔡再生

  表面技术. 2015, 44(5): 91-95. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.05.017

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  目的 制备具有良好导电性能的超疏水疏油纺织品。 方法 首先利用化学镀方法在涤纶织物表面镀铜,构筑微米-亚微米粗糙结构,然后利用全氟辛基三甲氧基硅烷(PFTMS)通过化学气相沉积方法在镀铜织物表面覆盖一层低表面能基团,制备导电超疏水疏油织物。 采用电子扫描电镜(SEM)、能量色散 X 射线光谱仪(EDXS)、接触角测试仪和方阻测试仪对其表面形貌、表面元素分布、疏水疏油性、导电性能进行研究。 结果 PFTMS 修饰的镀 Cu 织物导电性能优异,方阻为 230 mΩ 左右,织物抗紫外线指数达到 50+;织物与水滴接触角达 152. 0°,与十六烷油滴接触角达 120. 7°。 结论 将化学镀和化学气相沉积法相结合,在涤纶纤维表面化学镀铜并用 PFTMS 进行低表面能物质修饰,可以成功制备具有导电功能的超疏水疏油纺织品。
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  热丝化学气相沉积法制备钛基 BDD 电极及苯酚降解性能研究

  苑奎, 王婷, 崔锋, 倪晋仁

  表面技术. 2015, 44(5): 96-101. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.05.018

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  目的 研究硼掺杂对改善金刚石膜的电阻率的影响,制备掺硼金刚石膜。 方法 采用热丝化学气相沉积系统,以 CH4,H2,(CH3O)3B 混合气体为反应气,在钛片衬底上沉积制备掺硼金刚石膜电极。对不同生长阶段沉积出的电极进行扫描电镜、EDX 光电子能谱、激光 Raman 光谱、X 射线衍射、电化学性能表征及废水降解应用研究。 结果 制备出的掺硼金刚石膜呈现出均匀的(111)晶面,Raman 光谱图中金刚石特征峰与硼原子特征峰峰型显著,具有较低的背景电流和更宽的电位窗口(3. 5 V),对苯酚废水 COD降解效果显著。 结论 有机污染物的吸附量与电极表面的粗糙度正相关,实验室制备的 BDD/ Ti 电极表面粗糙度小,不利于析氢和析氧等副反应的发生,能降低直接电化学氧化作用,从而得到更宽的电势窗口。
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  本底真空度和残余气体对激光薄膜光学性能影响的研究

  刘旸, 张国同, 崔新军

  表面技术. 2015, 44(5): 102-105,142. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.05.019

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  目的 提高真空镀膜机镀膜时薄膜的抗激光能力,研究镀膜机箱体内本底真空度和残余气体对激光薄膜光学性能的影响程度。 方法 借用一台较高配置的真空镀膜机,为了方便定性和定量的研究,可预先有针对性地设定不同的本底真空度,同时配合不同的残余气体等各种情况,来制备激光薄膜。 通过对各种激光薄膜的检测,分别研究不同的设定条件对制备激光薄膜的具体影响。 结果 油汽在分压强1. 6×10-3 Pa 时对激光薄膜的抗激光损伤阀值最高;水汽的分压强越大,对激光薄膜的抗激光损伤阀值最小;当氧汽分压达到 1. 5×10-2 Pa 时,抗激光损伤阀值开始急剧变小;在压强小于 2. 0×10-4 Pa 的范围内,薄膜的抗激光损伤阀值随本底真空度的增大而增大;压强大于 5. 0×10-5 Pa 时,薄膜的抗激光损伤阀值逐渐减小。 结论 提高真空设备的本底真空度,降低真空系统中残余气体的数量、成分及含量,尤其是 H2O和 O2 是提高激光薄膜光学性能关键。
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  纵-扭复合振动超声深滚加工表面强化研究

  罗傲梅, 郭伟

  表面技术. 2015, 44(5): 106-110. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.05.020

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  目的 基于纵-扭复合振动超声加工和超声深滚加工提出了纵-扭复合振动超声深滚加工工艺,研究各深滚工艺参数对工件表面强度的影响,以验证二维超声振动加工技术在表面强化技术领域的应用效果。 方法 采用单因素试验法对 6061-T651 铝合金轴件分别进行纵-扭复合振动超声深滚与常规深滚加工试验,然后用 MH-5 数显硬度计测试每组参数下的表面显微硬度,研究静压力、工件转速和进给量对工件表面显微硬度的影响,并将两种试验结果进行对比。 结果 在设定工艺参数内,纵-扭复合振动超声深滚工艺所获得的表面显微硬度均高于同等加工条件下常规深滚工艺。 纵-扭复合振动超声深滚加工时,表面显微硬度随静压力和工件转速的增大先增大后减小,随进给量的增大先减小后增大再减小;常规深滚加工时,表面显微硬度与静压力近似呈线性关系,且随工件转速的增大先增大后减小,随进给量的增大一直减小。 结论 纵-扭复合振动超声深滚加工工艺能更有效地实现 6061-T651 铝合金的表面强化处理。
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  基体表面异质材料滚动接触疲劳性能与失效机理的研究进展

  林丽, 李国禄, 王海斗, 康嘉杰

  表面技术. 2015, 44(5): 111-117,128. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.05.021

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  滚动接触疲劳性能是评价膜层性能的重要指标之一。 影响零件滚动接触疲劳性能的因素主要分为膜层自身结构完整性和服役条件两大类。 膜层自身结构完整性又受制于涂覆工艺、材料体系、后处理方式等因素。 在服役工况确定的情况下,膜层自身结构完整性对零件的接触疲劳性能起决定性的作用。 不同的涂覆工艺、材料体系、后处理方式对零件的滚动接触疲劳性能及失效机理的影响不尽相同。本文综述了涂覆工艺、材料体系、后处理方式对基体表面异质材料滚动接触疲劳性能与失效机理的影响,发现对滚动疲劳失效机理也存在作用。 最后,总结了目前关于膜层滚动接触疲劳研究中存在的问题,探讨了解决问题的方法,以期为基体表面膜层的接触疲劳寿命预测奠定良好的基础。
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  镁合金在盐溶液中的腐蚀产物及应用分析

  刘宸旭, 张津, 朱阮利, 高文, 朱晓辉

  表面技术. 2015, 44(5): 118-122. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.05.022

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  目的 研究 EW75,AZ31,AZ91 镁合金在盐水中腐蚀产物的形貌和应用。 方法 分析镁合金在盐水中浸泡不同时间后的腐蚀产物的形貌,并与传统化学合成的纳米氢氧化镁进行比较。 结果 3 种镁合金在 35 ℃ 、5% (质量分数)氯化钠溶液中经过大约 60 h 腐蚀浸泡,可以得到网状、多角星状或松针状的微纳型腐蚀产物。 结论 通过控制腐蚀条件,在镁合金表面实现微纳型氢氧化镁的可控制备,该方法制备简单,应用便捷,绿色环保。
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  基于 ANSYS 的车轮材料特性对轮轨接触应力的影响

  魏康, 何柏林, 杨宜景

  表面技术. 2015, 44(5): 123-128. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.05.023

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  目的 随着我国铁路运输朝着高速、重载、低能耗的方向高速发展,高速列车轮轨承受的载荷显著增加,研究车轮材料特性(弹性模量、泊松比)对 CRH3 型动车组轮轨接触应力的影响,对保证列车安全性、可靠性及舒适性有重要的现实意义和应用价值。 方法 采用 S1002 型磨耗踏面轮对和 60 kg/ m 的标准钢轨,首先对轮轨接触的模型做基本的假设,其次对模型参数、单元选择、网格划分等计算过程进行说明,最后应用弹塑性理论及有限元软件 ANSYS 分析轮轨接触应力。 结果 车轮材料弹性模量 E 分别为124,165,206,247,288 GPa 的情况下, 轮轨接触对应的最大 Mises 应力依次为 315. 451,370. 458,435. 498,500. 274,554. 604 MPa,最大接触压力依次为 669. 264,802. 328,920. 832,1033. 87,1135. 19MPa;在车轮材料泊松比分别为 0. 18,0. 24,0. 30,0. 36,0. 42 的情况下,轮轨接触对应的最大 Mises 应力依次为 468. 035,450. 601,435. 498,422. 587,415. 412 MPa,最大接触压力依次为 903. 068,911. 168,920. 832,936. 339,961. 234 MPa。 结论 车轮材料的弹性模量对轮轨接触应力有显著的影响,最大 Mises应力和最大接触应力的变化与弹性模量的变化呈正比关系;泊松比对轮轨接触应力也有一定的影响。
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  雾化施液抛光硅片位错的化学腐蚀形貌分析

  壮筱凯, 李庆忠

  表面技术. 2015, 44(5): 129-135. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.05.024

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  目的 研究硅片经雾化施液抛光技术加工后存在的位错缺陷。 方法 应用化学腐蚀法、光学方法分析硅片不同部位的位错腐蚀形貌、位错密度及其分布,通过单因素实验研究雾化参数对位错形貌和位错密度的影响规律。 在相同的工艺参数下,和传统抛光进行对比实验。 结果 雾化抛光硅片的平均位错密度为 1. 2×104 / cm2,边沿处的位错密度小于其他区域。 在相同的工艺参数下,雾化施液 CMP 的抛光液消耗量约为传统 CMP 的 1 /10,但硅片的位错腐蚀形貌和位错密度明显好于传统抛光,且蚀坑分布均匀分散,没有出现位错排等严重缺陷。 通过增大雾化器的出雾量能有效改善硅片表层的位错缺陷。 结论相对于传统抛光,雾化施液抛光技术能更加高效地去除硅片的位错缺陷。
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  汽车板表面粗糙度比对试验的评价判据研究

  罗五四

  表面技术. 2015, 44(5): 136-142. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.05.025

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  目的 针对在与国外某汽车材料实验室进行冷轧薄钢板表面粗糙度比对试验中,没有统一评价判据的问题,对交流中提及的相关性和一致性进行系统研究。 方法 对评价方法遴选中涉及的数据,进行相关系数检验和配对 t 检验。 结果 经汽车板表面粗糙度比对试验数据验证,相关系数检验只适合评价两组试验数据是否具有线性相关关系;配对 t 检验,则适用于评价两组试验数据的均值之间是否具有一致性。 通过应用实例,介绍了一种新开发的,在同一界面中既能显示配对 t 检验的定量评价结论,又能通过比对试验数据散点图几何中心点和坐标原点连线与 45°理想位置线夹角的数值小于限制夹角为±1°的标准,直观显示比对试验的评价结果,编写完整结论的比对试验评价软件。 ±1°的评价标准是由大量的汽车板表面粗糙度比对试验数据统计确定的。 结论 由于汽车板表面麻点分布不均匀,所以在汽车板表面粗糙度比对试验中,只能采用一致性评价方法进行判断评定。