2016年, 第45卷, 第4期　
刊出日期：2016-04-20

  

• 全选
  |

材料的表面改性技术与工艺
• Select
  基于二维面探的高温合金 GH4169 残余应力分析

  叶璋, 王婧辰, 陈禹锡, 高玉魁

  表面技术. 2016, 45(4): 1-4. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.04.001

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 通过二维面探 X 射线衍射法测试高温合金 GH4169 的残余应力。 方法 由于 GH4169 是Ni 基高温合金,Ni 合金在 Cr 靶下有较强衍射峰,因此采用 Cr 靶来测试 GH4169 合金的残余应力。 二维面探仪有 500 个探测头,均匀分布在一个面上,根据每一个探测器测得的衍射角变化,就能得到 500 个方向上的应变值,再根据应力与应变之间的关系,就可以计算出材料的残余应力。 结果 GH4169 合金的德拜环只有一个衍射峰,而且衍射峰的强度随着角度 α 的变化而变化。 这说明该材料的应力取向不均匀,存在较为明显的织构。 该材料表面主应力方向上的残余应力测试值为-968 MPa,误差为 62 MPa;切向上的残余应力测试值为 24 MPa,误差为 43 MPa。 由于测试的 GH4169 合金是经过喷丸处理的,主应力方向上受残余压应力,而其测试结果确为负值,说明此次测试结果可信。 结论 通过二维面探 X 射线衍射方法测试材料残余应力从原理和实际操作上都是可行的,并成功测试出 GH4169 合金的残余应力。 经喷丸处理后的 GH4169 材料受残余压应力的作用,且应力分布不均匀,存在较为明显的织构。
• Select
  TC4 钛合金激光冲击强化与喷丸强化的残余应力模拟分析

  蒋聪盈, 黄露, 王婧辰, 高玉魁, 仲政

  表面技术. 2016, 45(4): 5-9,52. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.04.002

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 通过对激光冲击强化和喷丸强化后的试样进行残余应力测试分析,得出两种工艺在残余应力形成机理、残余应力层深以及残余应力均匀性等方面的差异。 方法 一方面采用有限元方法模拟激光冲击强化及喷丸强化的过程,将材料在两种强化冲击下的响应进行对比,研究残余应力的形成过程,并对残余应力场的分布规律进行总结分析。 另一方面,分别用两种强化技术处理 TC4 钛合金的表面,并用剥层 X 射线衍射实验测试材料表层的残余应力。 最后将实验结果与测试结果进行对比,验证有限元模拟的有效性。 结果 当这两种强化效??500 MPa 的表面平均残余应力时,激光冲击强化后的 TC4 钛合金表层残余压应力层深度可达 0. 6 mm 以上,而喷丸强化后的 TC4 钛合金表层残余压应力层深度只有0. 15 mm 左右。 结论 由于诱发材料塑性变形的机制不同,激光冲击强化往往能获得比喷丸强化更好的残余压应力深度,同时激光冲击强化的材料的表面残余应力分布也比喷丸强化的材料更均匀。
• Select
  Ni-P-PTFE 镀层表面黏液形成菌的污垢特性

  徐志明, 姚响, 白文玉, 刘坐东, 王景涛

  表面技术. 2016, 45(4): 10-16,30. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.04.003

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 研究 Ni-P-PTFE 镀层改性换热面对微生物污垢的抑制作用。 方法 调整化学镀工艺,在换热器常用的低碳钢表面制备不同性能的复合镀层,获取镀层厚度、镀速和表面能等参数。 对低碳钢和Ni-P-PTFE 复合镀层进行微观形貌对比,并进行黏液形成菌污垢静置实验,测量菌悬液中的细菌数量变化及试样质量变化。 分析复合镀层表面在黏液形成菌污垢实验前后的宏观和微观形貌,与低碳钢试样进行对比,研究复合镀层试样表面能和镀层表面污垢沉积的关联性。 结果 Ni-P-PTFE 复合镀层改变了换热面的表面性能,接触角明显增大,表面能由改性前的 49. 16 mJ/ m2 降低到 7. 54 mJ/ m2。 与低碳钢的静置结果相比,悬挂复合镀层试样的菌悬液中黏液形成菌数量显著减少,复合镀层试样表面平均污垢沉积量减少到 2. 3 g/ m2(低碳钢表面为 12. 1 g/ m2 )。 结论 Ni-P-PTFE 镀层可以有效抑制黏液形成菌的生长,低表面能有效减少了微生物污垢的沉积,使其表现出良好的耐蚀性和抗垢性。
• Select
  Y2 O3 对粒状贝氏体堆焊金属相变和力学性能的影响

  邢晓磊, 周野飞, 张鹏, 王吉波, 杨育林, 杨庆祥

  表面技术. 2016, 45(4): 17-24,39. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.04.004

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 研究稀土氧化物 Y2O3 对粒状贝氏体堆焊金属相转变以及力学性能的影响。 方法 采用金相显微镜和场发射扫描电镜对堆焊金属的微观组织进行观察,采用金相显微镜观察并统计出奥氏体晶粒度,采用 XRD 对堆焊金属表面物相进行测定,采用显微硬度计和电子万能试验机测量不同 Y2O3 质量分数堆焊金属的硬度和拉伸性能,采用透射电子显微镜对堆焊金属微观结构进行表征。 结果 Y2O3 能够有效细化堆焊金属的初生奥氏体晶粒,尺寸由 51. 2 μm 减小到 40. 1 μm,大块先共析铁素体尺寸明显减小,组织分布均匀,且 M/ A 岛弥散分布。 堆焊金属中残余奥氏体相数量随着 Y2O3 质量分数的增加而逐渐降低,马氏体相体积分数增加。 Y2O3 的加入明显提升堆焊金属的力学性能,显微硬度由(272±13)HV 提升至(312±8)HV;抗拉强度由(764±10) MPa 提升至(885±12) MPa,且延伸率增加了 4% 。 结论Y2O3 的加入能够细化堆焊金属的初生奥氏体晶粒,促进形成均匀细化的粒状贝氏体组织, M/ A 岛的数量逐渐增加,且 M/ A 岛中马氏体相数量增加,粒状贝氏体堆焊金属的力学性能显著提高。
• Select
  等离子合金化 / 热氧化复合技术制备光催化N 掺杂 TiO2 薄膜

  靳晓敏, 高利珍, 王鹤峰

  表面技术. 2016, 45(4): 25-30. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.04.005

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 提高 316L 不锈钢表面的光催化和亲水性能。 方法 通过等离子表面合金化技术在 316L不锈钢表面制备结合良好的 TiN 薄膜,然后对 TiN 薄膜进行热氧化,得到 N 掺杂 TiO2 薄膜。 利用 X 射线衍射仪、X 射线光电子能谱仪、扫描电子显微镜及紫外-可见分光光度仪对制备的 N 掺杂 TiO2 薄膜进行表征,并通过光催化实验和亲水性实验考察其光催化性能和亲水性。 结果 经过空气中 450 ℃ 氧化处理2 h 的薄膜中存在锐钛矿晶型的 TiO2,样品中的 N 元素取代了部分 O。 未掺杂 TiO2 和 N 掺杂 TiO2 的带隙宽度分别为 3. 25、3. 08 eV。 经热氧化处理后,薄膜表面致密,无裂纹和微孔,均匀分布着尺寸相近的微小凸起物。 经可见光照射 150 min 后,N 掺杂 TiO2 薄膜对亚甲基蓝溶液的最终降解率为 20% 。 此外,N掺杂 TiO2 薄膜具有较高的亲水性,可见光照射下,30 min 内接触角降为 8. 5°。 结论 N 掺杂 TiO2 薄膜能有效提高 316L 不锈钢表面的光催化和亲水性能。
• Select
  高温自蔓延合成复合涂层的研究现状

  高海东, 王泽华, 邵佳

  表面技术. 2016, 45(4): 31-39. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.04.006

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  高温自蔓延合成技术因其节约能源、生产效率高、投资少、产品纯度高等特点,已用于制备特种性能陶瓷,是一种潜在的制备高性能涂层的方法。 介绍了由传统高温自蔓延合成技术延伸发展起来的自蔓延铸造涂层技术、自蔓延气相传输涂层技术、自蔓延烧结涂层技术和自蔓延反应喷涂涂层技术,重点分析了各种自蔓延合成涂层技术的基本原理、工艺特点、涂层特点、应用情况、研究现状及存在的主要问题。针对自蔓延合成涂层技术存在的问题,如孔隙率高(一般达 5% ~ 20% )、结合强度差(低于 50 MPa)、反应速度快、过程难以控制等,提出了高温自蔓延合成复合涂层技术的研究方向:优化反应体系组分设计,设法避免低气化点反应生成相的形成,减轻自蔓延合成反应过程中的飞溅;加入添加剂延长液态停留时间和增强液相流动性;选择反应生成相与相之间以及生成相与基体金属都具有良好润湿性的反应体系;优化涂层结构设计,设计复合结构和梯度结构的涂层体系,提高涂层与金属基体的结合质量。
• Select
  304 不锈钢表面 TiN 涂层的耐蚀性能

  李轩鹏, 郭亚鑫, 华帅, 范爱兰, 刘小萍, 唐宾

  表面技术. 2016, 45(4): 40-45. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.04.007

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 提高 304 不锈钢的耐腐蚀性能。 方法 采用磁控溅射技术在 304 不锈钢表面沉积 TiN 涂层,并采用 SEM、XRD 及 GDOES 对涂层的表面形貌、成分进行测试。 通过极化曲线和电化学噪声技术评价 TiN 涂层和基体在 pH = 2. 5 的 3. 5% (质量分数)NaCl 溶液中的腐蚀行为,并研究涂层的失效机制。结果 在 304 不锈钢表面沉积了厚约 1 μm 且均匀、致密的 TiN 涂层。 极化曲线分析表明,基体和 TiN 涂层试样出现了自钝化和点蚀现象,其中 304 不锈钢基体的腐蚀电位为-0. 41 V,腐蚀电流密度为 8. 01×10-6 A/ cm2,与之相比,TiN 涂层的腐蚀电位(-0. 28V)明显增大,腐蚀电流密度(6. 34×10-8 A/ cm2 )显著降低。 电化学噪声分析显示,在浸泡初期,TiN 涂层电极电流暂态峰数量较少,强度较大,噪声电阻较低,而随着浸泡时间的延长,其电流暂态峰数量增加,强度降低,噪声电阻明显大于 304 不锈钢基体。 腐蚀形貌观察表明,304 不锈钢和 TiN 涂层表面均出现了点蚀。 结论 TiN 涂层能够明显改善基体的耐蚀性能。TiN 涂层主要起物理阻碍作用,涂层的主要失效形式是涂层表面的微观缺陷和破裂。
• Select
  铝表面聚苯胺的电化学合成与性能研究

  王华, 宋航

  表面技术. 2016, 45(4): 46-52. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.04.008

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 提高铝在含氯离子介质中的耐腐蚀性能。 方法 在含有 0. 4 mol/ L 苯胺的 1 mol/ L 硫酸中,采用恒电位法和循环伏安法在铝表面电化学合成聚苯胺,用红外光谱、紫外光谱和扫描电镜对聚苯胺的结构和形貌进行表征。 通过动电位极化曲线和电化学交流阻抗测试,研究聚苯胺在 0. 6 mol/ L NaCl、0. 6 mol/ L HCl、0. 3 mol/ L H2SO4 和 0. 3 mol/ L H2SO4+0. 6 mol/ L NaCl 几种腐蚀介质中对铝的防护性能。结果 红外光谱表明,合成的是硫酸掺杂态聚苯胺。 紫外-可见光谱表明,不同电化学方法合成的聚苯胺吸收峰位置相近。 扫描电镜?煜允?恒电位法制备的聚苯胺为纳米短棒状结构,而循环伏安法制备的聚苯胺呈现出颗粒状结构。 聚苯胺涂层铝在各种腐蚀溶液中的自腐蚀电位都比铝正移,在 0. 3 mol/ LH2SO4 中,恒电位法和循环伏安法制备的试样自腐蚀电位分别提高了 769、894 mV。 相比于恒电位法,循环伏安法制备的聚苯胺涂层具有更好的防腐蚀性能,在 0. 3 mol/ L H2SO4+0. 6 mol/ L NaCl 中的保护效率高达 91. 69% ,在 0. 6 mol/ L HCl 和 0. 6 mol/ L NaCl 溶液中的保护效率分别为 80. 40% 和 6. 54% 。结论 聚苯胺涂层在酸性溶液中比在中性溶液中具有更明显的腐蚀防护效果,在 0. 3 mol/ L H2SO4+0. 6mol/ L NaCl 强腐蚀性溶液中能对铝基体起到良好的防腐蚀作用。
• Select
  La2 O3 含量对激光熔覆 TiB / Ti 涂层显微结构的影响

  朱快乐, 张有凤, 何力, 黄赫

  表面技术. 2016, 45(4): 53-56. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.04.009

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 改善钛合金表面激光熔覆复合涂层的组织结构,提高钛合金的硬度,使其在相应领域得到更广泛的应用。 方法 采用激光熔覆快速非平衡合成方法制备原位反应合成 L2O3-TiB 增强钛基复合涂层。 用 L2O3、Ti 和 B 的混合粉末在 Ti-6Al-4V 基体表面激光熔覆制备 L2O3-TiB/ Ti 复合涂层,并对其进行 XRD 物相分析、SEM 显微结构观察及显微硬度分析。结果 添加不同含量的 L2O3 的激光熔覆钛合金复合涂层均与基体较好的结合,涂层中均只有 α-Ti 和 TiB 两种物相。 随 L2O3 含量的增加,激光熔覆复合涂层中的增强相 TiB 的形貌越均匀细小,添加不同含量的 L2O3 的激光熔覆复合涂层的硬度值约为基体材料的 2 ~ 3 倍,添加质量分数为 3% 的 L2O3 的激光熔覆复合涂层硬度最高,其显微硬度值大约为1300HV。 结论 添加稀土氧化物 L2O3 后制备的激光熔覆钛合金复合涂层与基体结合良好,稀土元素的添加使涂层组织细化,硬度得到了明显提高。
• Select
  核电锆管的表面改性技术

  黄小波, 宋俊凯, 高玉魁

  表面技术. 2016, 45(4): 57-64. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.04.010

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  锆合金已被广泛用于核反应堆的堆芯结构材料,但其耐腐蚀性能和耐磨性能制约着使用寿命,采用合适的表面处理技术可以改善其表面完整性。 通过对近几年核用锆合金表面处理的研究进行归纳总结,简单介绍了锆合金的研发进展,并着重对能提高锆合金耐腐蚀性能和耐磨性能的表面处理技术进行了综述,如喷丸处理、超声冲击强化、冷轧、渗氮和渗铝等。 总结了各种表面处理技术对锆合金的微观结构和性能的影响,并介绍了结构和性能之间的联系。 最后对锆合金表面处理技术进行了讨论和展望。
• Select
  300M 钢表面喷丸强化工艺应用研究

  张志刚, 翟甲友, 高玉魁

  表面技术. 2016, 45(4): 65-68,74. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.04.011

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 对比和研究 300M 钢的铸钢丸和陶瓷丸喷丸强化后的效果,选择合适的 300M 钢喷丸强化工艺。 方法 采用铸钢弹丸和陶瓷弹丸以不同喷丸强度对 300M 钢表面进行喷丸强化,研究对 300M钢表面粗糙度、表面残余压应力及疲劳寿命的影响。 结果 随着喷丸强度的增大,300M 钢表面粗糙度增大,但在相同或相当的喷丸强度下,采用陶瓷弹丸喷丸强化可获得更小的表面粗糙度;试样表面残余压应力均为先增大后减小,分别在喷丸强度为 0. 25A 和 0. 2A 时达到最大值。 在大应力水平试验条件下,两种弹丸不同喷丸强度下的 300M 钢中值疲劳寿命增℃均不明显;在小应力水平试验条件下,两种弹丸不同喷丸强度下的 300M 钢中值疲劳寿命增℃差异显著,铸钢弹丸喷丸强化最大值达到 22,陶瓷弹丸喷丸强化最大值达到 38。 结论 铸钢丸和陶瓷丸喷丸均可以提高 300M 钢的疲劳寿命。 相对于铸钢丸喷丸,300M 钢的陶瓷丸喷丸后的粗糙度水平更低,疲劳寿命更长。
• Select
  钛合金薄壁叶片喷丸变形的研究

  徐鲲濠, 张超, 高玉魁, 黄小波, 王瑞

  表面技术. 2016, 45(4): 69-74. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.04.012

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 研究喷丸工艺对钛合金薄壁叶片变形的影响,找到解决喷丸变形的方法。 方法 对钛合金薄壁叶片进行喷丸强化,采用三坐标测定喷丸前后叶片的尺寸变化情况。 结果 在喷丸强度和覆盖率一致的前提下,采用不同的路径对叶片进行喷丸后,叶片的变形趋势和变形量没有很大差异。 叶片进行喷丸后,采用相同的喷丸强度对叶片进行二次喷丸,叶片几乎不发生变形,需要采用更高的喷丸强度进行二次喷丸才可以使叶片发生变形。 在喷丸之前对叶片进行真空去应力,虽然叶片表面的残余应力有相应减少,但与不进行真空去应力的叶片相比,喷丸变形情况没有发生太大的改变。 结论 可采用喷丸前预变形和喷丸校正的方法解决喷丸变形的问题,使得叶片喷丸后的尺寸达到图纸的要求。
• Select
  残余应力测试分析技术

  宋俊凯, 黄小波, 高玉魁

  表面技术. 2016, 45(4): 75-82. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.04.013

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  对残余应力的测试在学术研究和工程应用中越来越重要,是获取零件服役条件以及工艺制造的应力状态的重要方法,可以为零件寿命的预测和制造工艺的控制等提供重要的参考。 目前,残余应力的测试方法多样。 介绍了残余应力的测试方法及其所能达到的测试层深,以及几种新型的残余应力的测试方法及其适用的范围;阐述了残余应力的定义和形成机理,并对引入残余应力的常见表面形变强化工艺进行了分析,介绍了不同的工艺下形成的残余应力的特征;最后,指出了对目前残余应力测试和研究中存在的问题和发展趋势,提出了三维原位无损分析、残余应力和模拟相结合的跨学科系统研究以及形成相关的大数据库平台系统将是未来发展的方向。
• Select
  化学镀 Ni-W-P 薄膜的制备及其耐蚀性能的研究

  卢洁琴, 张晓莉, 卫国英, 余云丹

  表面技术. 2016, 45(4): 83-88,104. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.04.014

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 制备 Ni-W-P 合金薄膜并研究其耐蚀性。 方法 在碱性镀液(pH = 11)中,以次亚磷酸钠为还原剂,柠檬酸钠为络合剂,以铜锌合金为基材,采用化学镀制备 Ni-W-P 薄膜。 通过 X 射线荧光仪、SEM、电化学极化曲线等方法,研究还原剂次亚磷酸钠浓度、络合剂柠檬酸钠浓度以及反应时间对薄膜厚度、表面形貌和耐蚀性的影响。 结果 固定其他参数不变的条件下,在还原剂浓度为 0. 2 mol/ L 及络合剂浓度为 0. 26 mol/ L 时薄膜厚度最大,分别为 0. 2975、0. 1978 μm。 随着次亚磷酸钠浓度的增大,Ni-W-P薄膜表面致密度增加,孔隙率减少。 当次亚磷酸钠的浓度为 0. 1 mol/ L 时,薄膜表面的颗粒较细小,孔隙较多;当次亚磷酸钠的浓度为 0. 4 mol/ L 时,薄膜表面的孔隙明显减少,表面更加均匀且致密度变好;络合剂和还原剂的改变对薄膜腐蚀电位没有明显影响,腐蚀电流密度在还原剂浓度为 0. 4 mol/ L、络合剂浓度为 0. 28 mol/ L 时达到最小,分别为 2. 38×10-6、2. 23×10-6 A/ cm2;随着络合剂和还原剂浓度的增大,薄膜表面趋于致密;随着反应时间的增加,膜层厚度明显增大,腐蚀电流密度随着时间的增加而减小,化学镀 4 h 薄膜腐蚀电流密度最小,为1. 679 ×10-6 A/ cm2。 Ni-W-P 薄膜厚度可达到4. 14 μm。 结论 还原剂浓度为 0. 4 mol/ L,络合剂浓度为 0. 28 mol/ L 时,薄膜的耐蚀性最好,反应时间的延长有利于薄膜耐蚀性能的优化。
• Select
  电热载荷对碳纤维表面物化性质的影响

  王志平, 赵夏智梓, 路鹏程, 李娜

  表面技术. 2016, 45(4): 89-94. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.04.015

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 探索用低强度电流(毫安级)处理碳纤维单丝的实验方法,讨论电热载荷对碳纤维表面物化性质的影响,为碳纤维复合材料电热损伤机制研究提供理论基础。 方法 采用直流恒流精密电源对T300 碳纤维单丝以不同强度的电流通电,利用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)测试手段分析碳纤维表面形貌和粗糙度的变化,利用 X 射线光电子能谱(XPS)对电热处理后的碳纤维表面的化学性质进行分析,并得出纤维表面活性的变化。 结果 经过不同电流强度处理的碳纤维表面发生了明显的变化,2 mA 和 4 mA 处理的纤维表面出现了很多裂纹,且粗糙度随着电流的升高而降低,6 mA 处理的纤维表面沟壑被填充且粗糙度稍有上升;随着电流的升高,纤维表面的 C 含量随之升高,O 含量则呈现相反趋势,C—C 稍有降低,C—O 键降低明显。 结论 电热载荷对纤维表面的浆料有烧蚀作用,未反应的浆料残留在碳纤维表面,并且使凹槽变浅,粗糙度也有所降低;电热产生的高温反应掉了很多上浆剂成分,使更多的纤维本体裸露出来,更多的羟基转化成了羰基和羧基,而纤维表面活性则稍有增强。
• Select
  304 不锈钢双活性屏离子渗氮

  缪跃琼, 高玉新, 郑少梅

  表面技术. 2016, 45(4): 95-98,115. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.04.016

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 考察 304 不锈钢双活性屏离子渗氮技术的可行性及处理效果。 方法 利用双活性屏离子渗氮(DASPN)和普通直流离子渗氮(DCPN)两种技术对 304 不锈钢进行低温(420 ℃ )硬化处理,对比分析两种工艺所得渗层的组织,对比研究两种工艺所得渗层的相结构、硬度和耐蚀性能。 结果 采用DASPN 技术可获得比采用 DCPN 技术更为均匀、致密的渗层,渗层为单一 S 相层,硬度为 763HV0. 25。电化学测试表明,两种渗氮技术相比,DASPN 处理获得的渗层耐蚀性能更优。 结论 采用 DASPN 技术对 304 不锈钢进行低温硬化处理,在试样距双屏的距离为 70 mm 时能够获得比 DCPN 更好的渗氮效果。该技术适于工业化推广应用。
• Select
  激光熔覆原位生成增强相强化铁基涂层性能研究

  尹泉, 彭如恕, 朱红梅

  表面技术. 2016, 45(4): 99-104. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.04.017

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 采用激光熔覆技术在 304 不锈钢表面制备含有碳铬、硼钛化合物及氧化钛等增强相的铁基熔覆层,并对涂层的微观组织及其性能进行研究分析,以期为以后工业化应用提供理论基础。 方法 对钛铁(钛质量分数 70% )+硼铁(硼质量分数 70% )+石墨(纯度 99. 9% )复合粉末质量分数分别为 5% 、10% 、20% 、30%的 4 种熔覆层(其余熔覆材料为 304 不锈钢粉末)进行了实验研究,利用扫描电镜(SEM)、X 射线衍射对激光熔覆层的微观组织形貌和增强粒子的成分进行研究分析,用光学显微硬度计对激光熔覆层的显微硬度进行测试,用电化学工作站对熔覆层的耐蚀性能进行测试。 结果 熔覆层无明显裂纹、气孔等缺陷,与基材结合良好;加入的石墨与钛铁、硼铁在激光熔覆过程中发生了反应,原位生成了 Cr23C6、Cr3C2、TiO2、Ti1. 8B50等硬质增强相;随着钛铁、硼铁和石墨所占的质量分数增加,熔覆层中生成的硬质增强相含量增加,熔覆层的显微硬度值也随之得到明显提高,其中质量分数为 30% 的复合粉末熔覆层硬度是基材的 3. 6 倍;激光熔覆试样较基材的耐腐蚀性也随着复合粉末质量分数的增加而提高,其中质量分数为 30% 的复合粉末熔覆层的耐蚀性是基材的 1. 58 倍。 结论 激光熔覆制备含有碳铬、硼钛化合物及氧化钛等增强相的铁基熔覆层较基材性能有明显提高。
• Select
  钛合金表面激光熔覆 Ti / Ni+Si3 N4 / ZrO2 复合涂层组织与性能研究

  余娟娟, 张晓玉, 马玲玲, 李涵, 邹龙江, 张维平

  表面技术. 2016, 45(4): 105-109,174. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.04.018

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 提高 TA15 合金的表面硬度,改善其耐磨性能。 方法 以 Ti/ Ni+Si3N4 / ZrO2 混合粉末为原料,利用激光熔覆技术,在 TA15 钛合金表面制备出以 ZrO2 颗粒和原位生成 Ti5Si3、TiN 为增强相,以金属化合物 TiNi、Ti2Ni 为基体的复合涂层。 采用 X 射线衍射仪、扫描电镜及能谱仪等手段分析激光熔覆涂层的显微组织及磨损表面,通过硬度测试、摩擦磨损实验,对熔覆层的显微硬度和耐磨性进行评估。 结果熔覆层与基体形成了良好的冶金结合,熔覆层组织中 TiNi 和 Ti2Ni 金属化合物基体上弥散分布着 Ti5Si3、TiN 树枝晶和 ZrO2 颗粒;与不含 ZrO2 熔覆层相比,含有 ZrO2 熔覆层组织的晶粒得到细化;熔覆层中原位生成的 TiN 桥接在裂纹上,具有增韧的作用;熔覆层的显微硬度分布在 835 ~ 1050HV 区间内,约为基体硬度的 3 倍左右;在干滑动摩擦磨损下,熔覆层的磨损量约为钛合金基体磨损量的 1 /6,其主要磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损。 结论 熔覆层中高硬度、耐磨陶瓷相和高韧性相的共同配合,显著提高了钛合金表面的硬度和耐磨性。
• Select
  表面再结晶晶粒对涡轮叶片 DZ4 合金疲劳性能的影响

  马显锋, 施惠基

  表面技术. 2016, 45(4): 110-115. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.04.019

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 了解表面再结晶晶粒影响涡轮叶片 DZ4 合金疲劳失效的机制,从而找出提高疲劳寿命的途径。 方法 采用我国自主研发的涡轮叶片用定向凝固合金 DZ4。 对合金表面采用不同压力(0. 1、0. 3、0. 5 MPa)进行喷丸处理,随后进行 1220 ℃的热处理,合金表面塑性变形层发生再结晶形成再结晶晶粒。通过扫描电子显微镜等对不同条件下获得的再结晶微观组织进行?旆治觥?对于含表面再结晶层的DZ4 试样和原始 DZ4 试样分别开展低周疲劳测试,以获得其循环变形行为和低周疲劳寿命。 结果 在较低的喷丸压力下(如 0. 1 MPa),表层再结晶组织以离散的再结晶晶粒出现。 在较高喷丸压力下(0. 3 MPa和 0. 5 MPa),获得了完全的表面再结晶层,而且随喷丸压力的增大,再结晶层厚度增加。 疲劳试验结果显示,在较低喷丸压力(0. 1 MPa)下获得的再结晶试样,其疲劳寿命比原始 DZ4 合金的明显降低;在 0. 5MPa 下获得的含再结晶层的 DZ4 试样,具有比原始 DZ4 合金更高的疲劳寿命。 结论 定向凝固合金DZ4 表面的再结晶层并不一定会降低其疲劳寿命。 在较低喷丸压力(如 0. 1 MPa)及退火条件下形成的离散状再结晶晶粒对疲劳性能有害,疲劳寿命降低明显。 在较高喷丸压力(如 0. 5 MPa)和退火条件下形成的致密细晶再结晶层,可提高 DZ4 合金的低周疲劳性能。 晶体塑性模型有助于理解和预测再结晶层对疲劳性能的影响。
• Select
  等离子喷涂铝电解可湿润 TiB2 阴极涂层研究进展

  彭如振, 李荣兴, 俞小花, 侯彦青, 谢刚

  表面技术. 2016, 45(4): 116-123,161. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.04.020

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  铝电解工业越来越多的采用石墨阴极,石墨阴极具有良好的导电性能,但石墨不被铝液湿润且和铝液形成 Al4C3,导致铝电解槽运行寿命短。 可湿润 TiB2 涂层阴极因节能和延长槽寿命能够给铝电解工业带来显著效℃。 等离子喷涂是一种高效、灵活的沉积涂层的方法,能够在形状复杂或大表面积的基体上沉积金属间化合物、陶瓷或复合材料,涂层厚度可从数微米到数毫米。 等离子喷涂制备可湿润性TiB2 涂层阴极是可行有效的方法,本文评述了等离子喷涂制备可湿润 TiB2 阴极涂层的研究进展,简述了等离子喷涂工艺受到的影响因素(包括粉末性质、基体表面形貌和焰流性质)和涂层与基体材料结合的机制(包括机械结合、冶金结合和物理结合),分析和讨论了 TiB2 粉末制备、基体预处理、等离子喷涂工艺参数、涂层显微结构和性能等。 最后,指出了等离子喷涂制备可湿润性 TiB2 涂层阴极工艺将来研究需要解决的几个关键问题。
• Select
  镁合金表面改性技术现状研究

  林锐, 刘朝辉, 王飞, 贾艺凡, 丁逸栋, 班国东, 李振强

  表面技术. 2016, 45(4): 124-131. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.04.021

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  镁在自然界中含量丰富,在地壳金属元素中储量排名第三位,是最轻的金属结构材料之一。 镁合金的密度为 1. 74 g/ cm3,比强度高达 134,兼具韧性好、减震性强、热容量低、压铸性能好以及切削加工性能优良等优点,在军工、航天航空以及汽车等领域上有广泛应用。 由于镁的电负性极强,稳定性不好,易被腐蚀,因而需要对镁合金表面进行处理才能适应实际应用的要求。 镁合金表面改性是改善镁及其合金耐蚀性、提高使用寿命、扩大应用领域的重要技术手段之一。 综述了镁合金表面改性技术的研究现状,介绍了化学转化处理(化学氧化处理)、电镀和化学镀、阳极氧化和微弧氧化、激光表面处理、热喷涂以及有机涂层等方法的原理、优点以及存在的问题,并简要介绍气相沉积、离子注入、达克罗涂层等表面改性技术,最后分析了镁合金表面改性的发展趋势,认为镁合金表面改性技术应朝着低污染、低成本、高效率、多技术复合的方向发展。
• Select
  十二烷基硫酸钠对碳纤维表面镍镀层电沉积行为的影响研究

  杨斌, 刘敬萱, 齐亮, 肖翔鹏, 谢义高

  表面技术. 2016, 45(4): 132-136,155. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.04.022

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 研究十二烷基硫酸钠(SDS)对碳纤维表面镍镀层电沉积行为及镀层质量的影响。 方法 用线性伏安法测定不同质量浓度的 SDS 镀液电沉积镍的析出电位,用扫描电镜分析镍镀层表面形貌及镍在电沉积初期的微观状态。 结果 未加入 SDS 的溶液中,镍的析出电位为-0. 829 V;在 0. 1 ~ 0. 5 g/ L SDS的镀液中,镍的析出电位为-0. 792 ~ -0. 745 V;当 SDS 质量浓度为 0. 3 g/ L 时,镍的析出电位最大为-0. 745 V。 结论 镀液中添加少量 SDS 时有利于提高镍的析出电位,有利于镍在碳纤维表面形核析出,镍镀层表面均匀致密,由细小的角锥状结构构成;过量的 SDS 会影响碳纤维表面吸附-脱吸附的平衡,碳纤维表面存在未脱吸附的 SDS 微区,镍在此区域的形核析出受到影响,镍镀层表面质量较差,由不均匀分布的角锥状结构和垂直于基底的片层结构构成。 在实验溶液体系中 SDS 最优添加量为 0. 3 g/ L。
• Select
  气压对离子源增强磁控溅射制备氮化铝薄膜的影响

  李鹏飞, 陈俊芳, 符斯列

  表面技术. 2016, 45(4): 137-143. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.04.023

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 制备性能优异的氮化铝薄膜。 方法 采用射频感应耦合离子源辅助直流磁控溅射的方法制备氮化铝薄膜,在不同的气压下,在 Si(100)基片和普通玻璃上生长了不同晶面取向的氮化铝薄膜。使用 X 射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)分析氮化铝薄膜的结构、晶面取向、表面形貌及薄膜表面粗糙度,使用紫外可见分光光度计测定薄膜的透过率,并计算薄膜的禁带宽度。 研究气压的大小对磁控溅射制备氮化铝薄膜微观结构的影响。 结果 在各气压下,薄膜生长以(100)面取向为主。 在 0. 7 Pa 前,(100)面的衍射峰强度逐渐增强,0. 7 Pa 之后减弱。 (002)面衍射峰强度在 0. 6 Pa 之前较大,0. 6 Pa 之后变小。 各气压下薄膜表面均方根粗糙度均小于 3 nm,且随着气压的增大先增大后减小,0. 7 Pa 时最大达到 2. 678 nm。 各气压下所制备薄膜的透过率均大于 60% ,0. 7 Pa 时薄膜的禁带宽度为 5. 4 eV。 结论 较高气压有利于(100)晶面的生长,较低气压有利于(002)晶面的生长;(100)面衍射峰强度在 0. 7 Pa 时达到最大;随气压的增大,薄膜表面粗糙度先增大后减小;所制备的薄膜为直接带隙半导体薄膜。
• Select
  合金盘条高压磨料水射流除鳞系统实验研究

  成鹏飞, 周向红, 唐勇

  表面技术. 2016, 45(4): 144-148,188. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.04.024

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 对合金盘条高压磨料水射流除鳞系统进行优化。 方法 建立一条合金盘条高压磨料水射流除鳞系统实验装置,研究材质、工作压力、喷嘴数量、移动速度、磨料浓度、靶距等参数对除鳞效果的影响;应用图像处理技术对除鳞效果量化为除净率并加以分析,采用 MATLAB 软件对系统压力、喷嘴数、移动速度、磨料浓度及靶距对除鳞效果进行拟合分析。 结果 设计了年产 5000 吨合金盘条高压磨料水射流除鳞系统,参数为:额定压力 45 MPa、额定流量 10 m3 / h、最大除鳞速度 40 m/ min、磨料质量分数35% 、靶距 20 mm、喷嘴 12 个。 结论 高压磨料水射流除鳞系统能满足合金盘条除鳞的设计要求,应用前景广阔。
• Select
  电泳共沉积 NiCoCrAlY 粘结层制备及抗高温氧化研究

  戚哮啸, 王伟, 王莉莉

  表面技术. 2016, 45(4): 149-155. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.04.025

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 分析研究 Ni 基合金与粘结层之间的扩散和界面反应规律,以及其对热障涂层的抗高温氧化性能和工作寿命的影响。 方法 采用电泳共沉积、真空致密化处理,在 K17 镍基高温合金表面制备NiCoCrAlY 粘结涂层,并进行 1000 ℃ ×100 h 抗高温氧化实验,采用 XRD、 SEM、 EDS 分析 NiCoCrAlY 粘结涂层在高温氧化过程中合金元素的扩散规律。 结果 高温氧化动力学曲线表明,氧化 100 h 制备的NiCoCrAlY 粘结涂层的氧化速率为 17. 2134 mg/ cm2,远低于 K17 镍基高温合金的。 Ni 由涂层向基体内扩散,Cr 和 Co 向外扩散,Al 向界面处扩散。 电泳沉积制备的 NiCoCrAlY 粘结层经真空致密化处理后,涂层均匀、致密,粘结层主要由 Ni3Al、Al3Y5O12、Cr23C6 以及 α-Al2O3 等组成。 结论 NiCoCrAlY 粘结涂层的抗高温氧化性高于 K17 镍基高温合金,在高温氧化过程中,α-Al2O3 氧化膜提高了 NiCoCrAlY 粘结涂层的高温抗氧化性。 Ti 主要来自基体的缺陷中,随着高温氧化作用,获得了由基体向外扩散所需要的能量,并且同时与氧反应生成 TiO,TiO 容易在粘结层表面形成泡状物质,Ti 的扩散对粘结层的致密度与均匀度造成一定的影响。
• Select
  凹凸棒土-CeO2 对舰船高温排烟管表面复合镀层组织和抗氧化性能的影响

  沈雁, 王红星

  表面技术. 2016, 45(4): 156-161. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.04.026

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 提高舰船高温排烟管表面的抗氧化性能。 方法 采用电沉积和化学镀技术,在舰船高温排烟管用 16Mn 表面制备纳米复合镀层。 通过抗高温氧化性试验,研究凹凸棒土、稀土氧化物 CeO2 对复合镀层抗氧化性能的影响,并通过扫描电子显微镜和光学显微镜对复合镀层的微观形貌、组织结构进行分析。 结果 当镀液中纳米凹凸棒土颗粒的质量浓度小于 1. 5 g/ L 时,随凹凸棒土浓度的增加,复合镀层晶粒细化,镀层致密,且随着镀液中纳米 CeO2 颗粒浓度的增加,镀层表面平整、致密;当镀液中凹凸棒土的质量浓度为 0. 5 g/ L 时,氧化增重最小,复合镀层的抗氧化性最好;复合镀层的氧化增重随镀液中的CeO2 浓度先降低后增加,当镀液中 CeO2 的质量浓度为1. 5 g/ L 时,复合镀层的抗氧化性最好。 结论 镀液中添加凹凸棒土和纳米 CeO2 对复合镀层氧化物形貌和抗氧化性产生了明显的影响。
• Select
  负向电压对海洋平台铝合金钻探管表面微弧氧化膜组织和耐蚀性影响

  沈雁, 王红星

  表面技术. 2016, 45(4): 162-168. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.04.027

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 提高海洋平台铝合金钻探管的耐腐蚀性能。 方法 采用微弧氧化技术,在海洋平台钻探管用 2A12 铝合金表面制备氧化铝陶瓷膜。 通过盐雾试验,研究负向电压对微弧氧化膜耐腐蚀性的影响,并通过扫描电子显微镜和光学显微镜对微弧氧化膜的微观形貌、组织结构进行分析。 结果 在微弧氧化处理过程中,随着负电压的升高,微弧氧化膜表面的孔径先增大后减小,膜表面变光滑。 在一定负电压范围内,Al2O3 相的含量随负电压的升高先增加,当负电压达到一极限值后,Al2O3 相随负电压的升高而减少。 负电压的增大能提高微弧氧化膜的耐腐蚀性,当负电压由 8 V 升高至 24 V 时,腐蚀速率由 0. 005 68g/ (dm2·h)降低至 0. 000 28 g/ (dm2·h),前者是后者的 20 倍;当负电压为 4 V 时,部分膜层剥落,腐蚀严重;当负电压增至 24 V 时,有效延缓了微弧氧化膜的腐蚀程度。 结论 在微弧氧化处理过程中,负电压对微弧氧化膜的制备有较大影响,增大负电压能有效提高微弧氧化膜的耐腐蚀性,此外基体本身所含的 Fe、S 等杂质是影响微弧氧化膜的主要因素。
• Select
  Ni-Zn-P 合金镀层在人工模拟海水中腐蚀行为的研究

  赵丹, 徐旭仲, 徐博

  表面技术. 2016, 45(4): 169-174. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.04.028

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 提高金属材料在海洋环境中的耐腐蚀性和使用寿命。 方法 采用碱式化学镀方法在 Q235碳钢表面施镀 Ni-P 镀层和 Ni-Zn-P 合金镀层,镀液配方 NiSO4·6H2O 20 ~25 g/ L,C6H5O7Na3 ·2H2O 50 ~70 g/ L,NH4Cl 25 ~ 30 g/ L,NaH2PO2 ·H2O 15 ~ 25 g/ L。 制备 Ni-Zn-P 合金镀层时,在以上配方中加入0. 4 ~0. 8 g/ L ZnSO4·7H2O。 采用金相显微镜和扫描电子显微镜(SEM)观察镀层在人工模拟海水中腐蚀前后的组织形貌,用能谱分析仪(EDS)分析镀层腐蚀前后表面成分。 结果 Ni-P 镀层和 Ni-Zn-P 合金镀层中的 P 质量分数分别为 11. 26% 和 9. 97% 。 从 P 含量和镀层组织形貌,可以确定得到的两种镀层是连续致密的非晶镀层。 Ni-Zn-P 合金镀层比 Ni-P 镀层的胞状组织更加均匀平滑,胞与胞的边界结合更加连续致密。 在人工模拟海水中腐蚀 144 h 后,Ni-P 镀层出现明显的点蚀坑,Ni-Zn-P 合金镀层仍然连续完整。 Ni-Zn-P 合金镀层腐蚀后,Zn 含量明显下降,并出现少量的 Fe 和 O,表明合金镀层腐蚀过程是 Zn 优先被腐蚀,然后镀层逐渐被腐蚀破坏,最后基体发生腐蚀。 Ni-Zn-P 合金镀层的腐蚀速率明显低于 Ni-P镀层的。 结论 Ni-Zn-P 合金镀层的胞状组织比 Ni-P 镀层的更加均匀平滑,胞与胞的边界结合更加连续致密,Ni-Zn-P 合金镀层腐蚀速率明显低于 Ni-P 镀层。
• Select
  电子束抛光技术的研究进展

  魏德强, 李新凯, 王晓冰

  表面技术. 2016, 45(4): 175-182. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.04.029

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  随着现代制造业的发展,人们对于工件表面的精密性和质量提出了更高层次的要求,而抛光工艺不但影响产品的使用性能而且也影响产品的档次。 传统的抛光工艺存在一些难以克服的问题,已很难满足当前对高质量工件表面性能的需求,作为新型非接触式抛光工艺的一种— — —电子束抛光,在目前的研究领域展现出显著的优势。 本文概述了几种抛光技术的优缺点,并重点介绍了一种新型材料表面处理技术— — —电子束抛光,阐述了电子束表面抛光的基本原理及国内外电子束抛光的发展。 介绍了电子束抛光作为一种新型表面抛光方法在研究领域中的应用,并综述了近年来电子束抛光研究的发展动态,简述了国内外相关领域的主要研究成果及取得的进展,包括电子束抛光机理的研究、不同材料电子束工艺参数的确定、入射角度对抛光效果的影响、物理模型的建立以及电子束抛光产生的熔坑、裂纹研究,并对电子束抛光技术未来的发展方向和前景做出了展望。 电子束抛光技术作为一种极具优势的高能束表面改性技术将占据无法替代的地位。
• Select
  2205 双相不锈钢包埋粉末渗硼性能研究

  刘凯, 周芳, 罗宏, 林修洲, 陈雪丹

  表面技术. 2016, 45(4): 183-188. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.04.030

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 提高 2205 双相不锈钢的硬度和耐蚀性能。 方法 2205 双相不锈钢采用固体包埋粉末渗硼,于马沸炉中分别在 830、860、890 ℃下保温 5 h;在 860 ℃下保温 3、5、7 h,随炉冷却到室温。 用金相显微镜、扫描电镜观察渗硼层的形貌和测定渗硼层的厚度,用维氏硬度计测定渗硼层的硬度,用纳米压痕仪测定渗硼层不同深度的硬度,用 X 射线衍射仪分析渗硼层的物相组成,评定渗硼层与基体的结合力,做不同介质下耐蚀性对比试验。 结果 渗硼层与基体结合牢固,破坏等级评为一级,渗硼层主要由 Fe2B 单相组成。 在860 ℃下保温不同时间,渗硼层的厚度及硬度均随时间的增长而逐渐增大;在不同温度下保温5h 时,渗硼层的厚度及硬度随温度的升高而逐渐增大。 渗硼后试样在质量分数都为 10% 的 HCl 和 NaCl溶液中耐蚀性提高,在质量分数均为 10% 的 H2SO4、NaOH 和 HNO3 溶液中耐蚀性变差。 结论 固体粉末包埋法渗硼工艺改善了 2205 双相不锈钢的表面组织和性能,有效提高了其硬度及耐蚀性。
• Select
  2011 型除雪车滚刷焊接齿轮热处理及其表面镀锌

  曾锐, 林振荣, 王超, 王建武

  表面技术. 2016, 45(4): 189-192,207. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.04.031

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 提高 2011 型除雪车滚刷焊接齿轮的综合力学性能和镀锌层质量。 方法 热处理前齿面预留 0. 4 mm 的磨削量,硬度调质到 230 ~270HBW。 焊接完成后,立即在井式炉中消除焊接产生的热应力,900 ℃高温入炉快速加热,860 ℃保温淬火,并及时回火。 该焊接齿轮的电镀工艺分为预处理、活化、电镀、钝化和烘干五个步骤,采用亚苄基丙酮作为主光亮剂的新型镀锌溶液进行电镀。 结果 焊接齿轮进行整体调质热处理后,焊缝区组织主要是细小均匀的回火索氏体,力学性能优良稳定,避免了 HAZ 区的软化、脆化、硬化,预堆低碳钢后综合力学性能最好,按此工艺生产的齿轮经检测全部合格。 焊接齿轮电镀层主要成分为 Zn,少部分为 Fe,Zn 的质量分数沿着基体金属向镀层方向递增,而 Fe 递减。 电镀层的厚度约为 6 ~8 μm,镀锌层与基体附着紧密,镀层无粗糙、起泡、裂纹、孔隙或局部无镀层的情况。 结论焊接齿轮齿面预留磨削量,采用最小变形热处理工艺,确保了尺寸精度,降低了加工难度,利于批量多规格工件的生产。 采用堆焊过渡层焊后调质工艺,可显著提高焊接齿轮的焊缝区域的综合力学性能。 对焊接齿轮镀锌层进行国标检验的结果表明,本文采用的镀锌溶液配方和电镀工艺效果良好,电镀层厚度均匀,分布合理,致密度、附着力良好,耐腐蚀性优良,具有较大的推广应用价值。
• Select
  稀土镧不同化合物对渗锌层耐蚀性能的影响

  东晓林, 时小军, 黄燕滨, 刘谦, 邓艳军

  表面技术. 2016, 45(4): 193-197. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.04.032

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 研究稀土元素镧的不同化合物对渗锌层耐蚀性的影响。 方法 在渗锌剂中不添加稀土元素及分别添加氧化镧、硫酸镧、氯化镧和硝酸镧,采用包埋法制备相关的渗锌层。 通过使用 TT260 覆层测厚仪测量渗层厚度,利用 SEM 对渗锌层的表面形貌进行观察。 配制质量分数为 5% 的 NaCl 溶液,进行全浸腐蚀试验,使用 TG-328A 分析天平测量浸泡 75 h 和 150 h 的腐蚀失重,计算腐蚀失重速率,使用数码显微镜观察渗锌层腐蚀形貌。 结果 与未添加稀土元素制备渗锌层的厚度 33. 0 μm 相比,在渗锌剂中添加稀土元素镧能够有效提高渗层厚度,添加氧化镧的渗层厚度上升至 45. 7 μm,添加硫酸镧的渗层厚度上升至 41. 7 μm,添加氯化镧的渗层厚度上升至 36. 1 μm,添加硝酸镧的渗层厚度上升至 43. 1 μm。 观察不同渗锌剂制备渗锌层的表面形貌,添加氧化镧制备的渗锌层表面最均匀、致密,但渗层表面出现少许微裂纹。 在盐水浸泡实验中,添加硝酸镧制备渗锌层的腐蚀失重速率在浸泡75 h 和150 h 时都是最小的,分别为0. 0441 g/ (m2·h)和 0. 0625 g/ (m2 ·h),表现出十分优异的耐蚀性能。 结论 在渗锌剂中添加稀土元素镧,能够提高渗锌的效率,改善渗锌层的表面质量,使得渗层更加均匀、致密,但渗层表面会出现少许不同程度的微裂纹。 氧化镧、硫酸镧和硝酸镧的催渗作用十分明显,氯化镧的催渗效果最差。 在耐盐水环境的腐蚀中,添加氯化镧制备的渗锌层的耐蚀性最不理想,而添加硝酸镧制备的渗锌层的耐蚀性最好。
• Select
  安全阀阀座与阀瓣研磨工艺的实验研究

  邓俊秀, 朱海清

  表面技术. 2016, 45(4): 198-202,212. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.04.033

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 提高安全阀阀座与阀瓣的研磨维修质量和工作效率。 方法 以砂纸为研磨介质,研究砂纸的细度、研磨压力、研磨机转速、研磨时间、研磨路径对阀座与阀瓣材料去除率与表面粗糙度的影响。通过正交实验,综合考虑各个工艺参数对材料去除率和表面粗糙度的影响,选择最佳工艺。 结果 最佳工艺下,安全阀关闭件的材料去除率为 26. 2 μm/ min,表面粗糙度为 0. 028 μm,研磨修复效率提高到90% 。 结论 研磨维修的最佳工艺为:砂纸目数 1500 目,研磨压力 30 N,研磨机转速 50 r/ min,研磨时间20 min,研磨路径 8 字形。
• Select
  60Si2Mn 化学氧化的机理分析与工艺改进研究

  杨文茂, 吴志勇, 李雪源, 杜东兴

  表面技术. 2016, 45(4): 203-207. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.04.034

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 解决 60Si2Mn 合金钢在化学氧化时生成的化学氧化膜颜色差异问题。 方法 采用辉光放电光谱(GDS)分析不同氧化温度下制备的 60Si2Mn 化学氧化膜层成分及化学氧化膜的厚度,采用扫描电镜(SEM)观测氧化膜表面形貌,分析合金元素对化学氧化的影响,以及化学氧化温度对化学氧化膜厚度、成分含量及颜色的影响,改进 60Si2Mn 化学氧化工艺。 结果 不同化学氧化温度对 60Si2Mn 化学氧化膜厚度及膜层中合金成分的含量有较大影响。 不同化学氧化温度导致化学氧化膜厚度差异,化学氧化膜中合金成分 Si、Mn 氧化物含量差异导致 60Si2Mn 化学氧化膜颜色的差异。 结论 相对于普通钢,化学氧化温度为 (142±1) ℃时,可以保证化学氧化膜厚度及 Fe3O4 含量的稳定,进而有效确保氧化膜的颜色一致性。
• Select
  航空发动机钛合金叶片喷丸强化残余应力研究

  张彩珍, 杨健, 魏磊, 李跃辉, 吕建勋, 陈林洪

  表面技术. 2016, 45(4): 208-212. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.04.035

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 研究航空发动机钛合金叶片残余应力场,掌握叶片喷丸后和使用后的残余应力分布规律,为评估叶片的安全性和可靠性提供±据,为预测叶片剩余寿命提供数据支持。 方法 利用 X 射线衍射技术测试并研究航空发动机钛合金风扇叶片和压气机叶片喷丸后表面残余应力场、喷丸后残余应力沿层深的分布规律和使用后的残余应力衰减规律。 结果 喷丸后风扇叶片残余应力的 90% 分布在-600 ~-800 MPa,其残余应力均值为-682 MPa;压气机叶片残余应力的 90% 分布在-500 ~ -700 MPa,其残余应力均值为-603 MPa。 喷丸后风扇叶片和压气机叶片的表面残余应力约为-610 MPa,在次表面层 11 μm和 13 μm 处存在一个最大残余压应力,分别为-739 MPa 和-683 MPa,随后残余压应力随着深度的增加而逐渐减小。 风扇叶片使用 300 h 后应力分布在-460 ~ -720 MPa,使用 600 h 后应力分布在-430 ~ -700MPa;压气机叶片使用 300 h 后应力分布在-470 ~ -670 MPa,使用 600 h 后应力分布在-360 ~ -620 MPa。结论 喷丸后钛合金叶片表面存在较大的残余压应力且分布较为均匀;喷丸后钛合金叶片残余压应力随层深的增加先增大后减小,残余应力场深度约为 50 μm;使用后的钛合金叶片残余应力有衰减趋势,而且随着使用时间的增加,残余压应力衰减量逐渐增加。
• Select
  氯化亚锡和纳米二氧化硅对 PET 材料表面亲水性影响

  周圣文, 方亮, 赵欢, 吕晓璇, 王力

  表面技术. 2016, 45(4): 213-217,231. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.04.036

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 提高 PET 材料的表面亲水性。 方法 氯化亚锡与 PET 共混成膜后,采用共混接枝法,在共混膜表面接枝氨基化改性的纳米二氧化硅,制备出强亲水的 PET 材料。 采用静态接触角、傅里叶变换红外光谱仪、原子力显微镜测试手段对 PET 材料表面进行表征。 结果 氨基化改性的纳米二氧化硅能够成功接枝在氯化亚锡与 PET 共混材料表面。 当氯化亚锡质量分数为 0. 3% 时,共混膜接触角由 98°下降到 74. 5°。 共混膜接枝氨基化改性的纳米二氧化硅溶液 20 h 时,PET 材料表面接触角由 74. 5°下降到7. 8°,亲水性得到了极大提高。 接枝膜浸泡于蒸馏水 10 d 后,PET 材料表面接触角由 7. 8°上升至 34. 9°。结论 氯化亚锡与 PET 材料共混,接枝氨基化改性的纳米二氧化硅后极大地提高了 PET 材料表面的亲水性。
• Select
  金属及表面强化层氩弧重熔工艺研究进展

  马力, 张亚明

  表面技术. 2016, 45(4): 218-225,231. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.04.037

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  作为一种应用十分广泛的金属材料表面后处理工艺,氩弧重熔技术具有均匀金属材料的表层组织、减缓焊接接头的残余应力、改善金属基体与强化层之间的界面结合状态等优点,在一定程度上可以提高金属及表面强化层的性能。 综述了氩弧重熔工艺的原理、特点及工艺参数(重熔电流、移动速度、氩气流量和电弧长度)对重熔效果的影响,着重介绍了氩弧重熔技术在金属表面(铸铁、钢和合金)及其表面强化层(涂层、热浸镀层、渗层和堆焊层)后处理过程中的应用进展。 最后探讨了金属及表面强化层氩弧重熔工艺的发展方向:1)强化内在机理研究及界面反应状态研究;2)完善快速凝固理论和界面结构研究;3)提升强化层的结构设计与氩弧重熔工艺条件的契合度;4)加强相关的数值模拟研究。
• Select
  Ni60 合金粉末炉内重熔工艺及耐磨性研究

  樊巧芳, 张波, 林瑛

  表面技术. 2016, 45(4): 226-231. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.04.038

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 获得 45 钢表面重熔 Ni60 粉末的最佳重熔工艺,以期提高涂层的耐磨性能。 方法 在Ni60 合金粉末中加入 A 型、B 型两种胶,滴入适量酒精,制作 Ni60 预制涂层;采用预粘接法+炉内重熔二步法工艺,在 45 钢表面重熔镍基合金涂层,通过金相组织实验、显微硬度实验,分别研究重熔温度对所得试样基体至涂层组织形貌和显微硬度的影响,讨论温度对所获试样基体至涂层组织与耐磨性的影响。 结果 重熔温度达到 1000 ℃ 、1100 ℃时,基体与涂层形成机械咬合的组织形态;1200 ℃ 时,基体与涂层形成机械咬合与冶金结合相结合的组织形态,涂层中硬化相数量增多,大小、分布均匀,缺陷最少。 1100 ℃重熔所得涂层的平均显微硬度最高,达到 496HV;1200 ℃ 重熔所得试样分界线处的平均显微硬度最好,达到 389. 7HV,且该温度下所得试样的硬度曲线分布最有规律。 结论 45 钢基体表面重熔 Ni60 合金粉末,重熔温度为 1200 ℃时,可有效改善涂层与基体的结合方式,获得机械结合与冶金结合的组织形态;此温度下,涂层组织均匀、细密,试样硬度分布有规律、波动不大,耐磨性最好。