中国表面工程

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华迪斯乌瓦夫·霍辛斯基

中国表面工程. 2009, 22(4): 1-4.

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研究了面向再制造的环境友好型连接技术,讨论了摩擦焊、扩散焊、钎焊以及陶瓷薄片焊的方法.提出金属和弹性材料(如Al2O3)之间可以通过摩擦焊进行连接,考虑了压力、应变和温度在连接面的不均分布,确定了连接中Al扩散到Al2O3对自身应力状态的影响.Al扩散到Al2O3的系数约为1.8×1013(m/s),扩散引起的应力范围为0.2～0.8MPa.扩散焊连接金属合金(如Fe-Al)与结构钢可以得到高抗拉性,应力范围为304～362 MPa.Al2O3与添加钛的金属合金通过扩散焊进行连接,该方法适用于旋转设备上的轴类连接.上述连接方法不仅适用于实验室研究,还可用于工业生产.

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中国冷喷涂研究进展

李长久

中国表面工程. 2009, 22(4): 5-14.

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冷喷涂是通过高速固态颗粒依次与固态基体碰撞后、经过适当的变形牢固结合在基体表面而依次沉积形成沉积层的方法.其关键技术是控制不同材料粒子的速度超过其相应的临界速度.文中总结了中国冷喷涂研究的进展.10年来,中国对冷喷涂的研究有了长足进展,发表的论文数量从2000年1篇增加到2007年的28篇.在冷喷涂设备系统研究的基础上,研究工作的基本方法包括数值模拟和试验研究两个方面.当前中国冷喷涂涂层沉积研究基本处于国际前沿,实现了多种金属合金材料、金属间化合物、金属陶瓷与陶瓷涂层的沉积.涂层不仅可以用作保护涂层,还可以用作功能涂层,具有钎料功能的涂层可以通过冷喷涂预制钎料而为钎焊作准备,关于涂层的结合、涂层内颗粒之间的结合、涂层沉积过程规律与组织结构的控制等相关的基础研究还有待于深入开展.

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电沉积Zn-Ni合金镀层的组织及电化学性能

惠文华,Dennis J K,Ma Geng,Lim Geok-Hian

中国表面工程. 2009, 22(4): 15-19.

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研究了Zn-Ni合金镀层的组成、相结构及其电化学性能之间的相互关系.采用X射线衍射仪和X射线能谱分析仪分别测定了Zn-Ni合金镀层的结构及成分组成.采用传统的中性盐雾试验和电化学溶出试验研究了系列Zn-Ni合金镀层的电化学行为.试验结果表明,Ni含量为13%～18%时的Zn-Ni合金镀层对钢基体具有最优的保护性能,这是由于此时的镀层具有单一的相结构,使其具有较低的自由能和较好的热力学稳定性所致.

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Cu颗粒和条纹表面织构的协同作用对摩擦副摩擦磨损性能的影响

周吉,邵天敏

中国表面工程. 2009, 22(4): 20-25.

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利用电加工的方法在45钢表面制备了宽度为15μm,深度为30 μm的条纹织构,在SRV往复式摩擦磨损试验机上对具有不同织构面积率的试样进行了摩擦磨损性能试验,分别考察了在纯液体石蜡和添加Cu颗粒液体石蜡润滑条件下摩擦副的摩擦因数和磨损情况,并结合扫描电镜观察和能谱分析研究了表面织构与Cu颗粒协同作用对摩擦磨损行为的影响.结果表明:在摩擦过程中,Cu颗粒能够改善摩擦磨损性能,而条纹织构的存在一方面增大了摩擦,但同时也起到了容纳磨屑的作用.条纹织构对摩擦因数的影响和织构面积率以及施加的载荷有关.在较大载荷下,二者的协同作用能有效的降低摩擦因数.在实验初期,添加0.2%Cu颗粒液体石蜡润滑条件下,当载荷为300 N时,织构面积率为15%的表面平均摩擦因数比原始表面降低约13.5%;而当载荷为500 N时,织构面积率为30%的表面的平均摩擦因数比原始表面降低约11.8%.

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靶功率和基体偏压对BCN薄膜成分及结构的影响

徐淑艳,马欣新,唐光泽,孙明仁

中国表面工程. 2009, 22(4): 26-30.

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利用直流磁控溅射技术制备了三元硼碳氮(BCN)薄膜,通过改变靶功率(70 W和210 W)和基体偏压(-50 V～-400 V)得到不同成分和组织结构的薄膜.采用X射线光电子能谱仪和傅立叶红外光谱仪分析了薄膜的成分和结构.结果表明:靶功率增加使得薄膜成分发生改变,而基体偏压改变对薄膜中各元素的原子百分含量几乎没有影响;基体偏压的增加会引起高能粒子对基体的轰击作用增强,有利于薄膜中B-N键的形成,而且轰击能量越高越有利于sp3杂化的B-N键形成.

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化学镀纳米金刚石/Ni复合镀层制备及其摩擦学性能

朱昌洪,朱永伟,邵建兵,陈拥军

中国表面工程. 2009, 22(4): 31-35.

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研究了金刚石含量、表面活性剂及热处理温度等工艺因素对Ni-P-纳米金刚石灰粉复合镀层的摩擦磨损性能的影响,并对复合镀层的表面形貌及组织结构进行了分析.结果表明:添加爆轰纳米金刚石灰粉能提高复合镀层的耐磨性能.热处理温度与表面活性剂种类对金刚石灰粉复合镀层耐磨性能的影响最大,复合镀层耐磨性能最佳时的工艺参数为:金刚石灰粉含量为4 g/L,热处理温度为400℃,表面活性剂采用SHP,其含量为1:20.

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ICMS传感器防护技术及加速耐久性试验方法研究

刘健光,陈群志,吕志刚,崔常京,刘马宝,席慧智

中国表面工程. 2009, 22(4): 36-39.

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简要介绍了一种新型的结构健康状态监测系统(ICMS),针对该系统中最关键的元器件一智能涂层传感器自身耐环境腐蚀(老化)性能较差的特点,提出了在现役飞机典型涂层基础上喷涂IMR21纳米复合面漆对传感器进行保护的方法.根据飞机结构传感器安装位置的环境因素,提出了加速耐久性试验方法对模拟试验件进行考核,并与只喷涂现役飞机典型涂层的试样进行了对比试验.5周期加速试验的结果表明,涂装IMR21纳米涂层后能够有效地保护传感器在恶劣的环境条件下正常工作.

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电弧喷涂Ti6Al4V涂层组织与耐磨损性能

曹先启,刘荣祥

中国表面工程. 2009, 22(4): 40-43.

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采用ZPGD-400型电弧喷涂机在Q235钢基体上喷涂Ti6Al4V涂层,并借助扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计及滑动磨损试验机对喷涂涂层的显微组织、结合状态、硬度以及磨损表面进行分析.结果表明,Ti6Al4V涂层组织呈典型的层状特征,孔隙少,涂层与基体结合紧密,涂层平均显微硬度1013 HV0.2其耐磨损性能为Q235钢的20倍,磨损机制主要为剥层磨损和粘着磨损.

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微束等离子粉末熔覆金属零件直接快速成形研究

向永华,徐滨士,吕耀辉,姜祎,刘存龙,夏丹

中国表面工程. 2009, 22(4): 44-48.

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对微束等离子熔覆金属零件直接快速成形技术进行了初步研究.构建了该成形系统的软、硬件实施.利用该系统制造了一个由80层熔覆层堆积而成的简单空心筒状零件,其直径误差小于5%,高度和垂直度误差小于2%.对成形件的组织分析表明,成形件中部典型组织表现为短小枝晶,层与层结合处可看到明显的组织分界,结合处组织向等轴晶转变.熔覆率为132 g/h,粉末利用率为85%～90%.硬度测试表明,成形件硬度主要分布在200～260 HV,上部和底部硬度值略高于中部,硬度值为260～320 HV.

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高速电弧喷涂含非晶相Fe基涂层的摩擦磨损特性

高振,郭金花,李德仁,倪晓俊,卢志超

中国表面工程. 2009, 22(4): 49-52.

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采用高速双丝电弧喷涂技术制备了含有非晶相的铁基涂层.对Fe55Cr12Mo10Cu2Y2B6C13涂层的摩擦磨损特性及相关的力学性能:涂层显微硬度,与基体的结合强度和进行了测试分析.结果表明:①涂层摩擦因数低于基体材料Q235,磨损量也显著降低,涂层的磨损机理主要表现为剥离磨损.②涂层的显微硬度高于1 000 HV,属于硬质涂层,涂层与基体的结合方式主要以机械结合为主.③涂层的力学性能随组织结构变化有起伏.

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表面内氧化Al₂O₃/Cu-(Ce+Y)弥散铜薄板带的组织和性能

杨争,田保红,刘勇,贾淑果,任凤章

中国表面工程. 2009, 22(4): 53-56.

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采用内氧化工艺,在950℃以工业N2中的余氧为内氧化介质对试样进行表面内氧化,成功制备了Al2O3/Cu复合材料,并对其组织和性能进行了分析.结果表明:Cu-Al-RE合金经950℃×2 h内氧化后,表面内氧化层厚度随着混合稀土含量的增加而增加,当超过0.1%(Ce+Y)时,表面内氧化层厚度略有降低;内氧化法制备的Al2O3/Cu-(Ce+Y)复合材料中弥散分布着大量纳米级的Al2O3颗粒;添加适量的混合稀土能改善Cu-Al合金的导电性,提高合金的硬度.

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K417材料激光冲击强化残余应力松弛预测

周留成,陈东林,汪诚,王文兵

中国表面工程. 2009, 22(4): 57-60.

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针对某型发动机涡轮叶片材料K417激光冲击强化后残余应力在高温下松弛的现象,分析了残余应力松弛的机理,并运用灰色理论建立了温度作用下残余应力松弛的灰色预测模型.该模型的计算结果和实验结果吻合良好,精度较高,为激光冲击强化后残余应力松弛的预测提供一种可行的方法.

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7A52铝合金表面微弧氧化陶瓷层摩擦学特性

索相波,邱骥,张建辉

中国表面工程. 2009, 22(4): 61-65.

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利用微弧氧化技术在7A52装甲铝合金表面原位生成了陶瓷层,通过SEM、XRD等手段分析了陶瓷层的表面形貌和物相组成,并在MS-T3000往复式摩擦磨损试验机上考察了陶瓷层在干摩擦条件下的摩擦学行为,分析了陶瓷层的磨损失效机制.结果表明,徼弧氧化陶瓷层由α-Al2O3和γ-Al2O3陶瓷相组成,高硬度的陶瓷层提高了7A52铝合金表面接触载荷承载能力和耐磨性,耐磨性最大提高幅度达到了100倍以上.陶瓷层的磨损机制以磨粒磨损失效为主.

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电化学加工1Cr18Ni9Ti的表面几何形貌特性研究

庞桂兵,陈丹,腾飞,魏泽飞,徐文骥

中国表面工程. 2009, 22(4): 66-70.

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零件具有预期表面形貌特性,可提高其使用性能,掌握表面形貌在加工过程中的变化规律是实现预期表面形貌获取的基础.提出采用电化学加工方法实现预期表面形貌获取,以Ra、Sm和tp分别反映表面轮廓的高度特性、宽度特性和形状特性,研究1Cr18Ni9Ti材料在电化学加工过程中表面形貌的变化特征.结果表明,电化学加工能显著改变试件表面微观几何形貌特征,不同加工时间能获得的不同的表面形貌,表面形貌各参数的变化规律也不相同.研究结果为预期表面形貌特性获取提供了新途径.

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李金桂研究员谈腐蚀控制系统工程

中国表面工程. 2009, 22(4): 71-72.

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材料腐蚀由表面开始,控制腐蚀与表面工程互为一项重要内容.疏于腐蚀控制会造成巨大损失,严于腐蚀控制将会带来巨大的效益.为了宣传腐蚀控制系统工程学的内涵,本刊记者于2009年6月5日采访了中国航空工业集团公司北京航空材料研究院前副总工程师、<中国表面工程>编委李金桂研究员.

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2009年, 第22卷, 第4期　刊出日期：2009-04-19

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