王传琦
,
刘洪喜
,
周荣
,
张晓伟
,
曾维华
,
蒋业华
材料热处理学报
利用6 kW多模横流CO2激光器在45钢表面熔覆了Ni60CuMoW合金粉末,并对熔覆涂层进行了回火处理。通过OM、XRD、SEM、EDS和电化学综合测试系统等手段分析了激光功率和回火复合处理对熔覆层组织和耐蚀性能的影响。结果表明：熔覆层与基体呈良好的冶金结合,熔覆层组织致密。熔覆层主要由富含Ni的基体相γ（Ni,Fe）、固溶体（Ni,Cu）、化合物Ni31Si12、BCr、Cr5 B3、BNi3、FeNi3和M23 C6（M=Cr、Ni、Fe）等组成。随着激光功率的增加,熔覆层与基体间的过渡区域更加平滑。试样耐蚀性随激光功率的降低而增强,腐蚀电位明显正移,腐蚀电流密度降低近2个数量级。对单道涂层试样,回火处理后的耐蚀性好于回火前,而多道熔覆层的耐腐蚀性又优于单道。
关键词:
激光熔覆
,
回火处理
,
多道涂层
,
微观组织
,
耐蚀性能
王铁旦
,
刘洪喜
,
林波
,
孟春蕾
,
蒋业华
,
周荣锋
材料热处理学报
为改善AZ91镁合金的耐蚀性能,对其表面进行了固溶时效和氮铝(N+Al)双离子注入复合改性处理.通过X射线衍射(XRD)、俄歇电子能谱(AES)、电化学综合测试系统、显微硬度计分析比较了处理前后试样的表面结构、元素浓度-深度分布、抗腐蚀性能和显微硬度.XRD结果表明,双离子共注后AZ91镁合金表面改性层由Mg、Al12Mg17、MgAl2O4、AlN等物相组成,且Mg和Al12Mg17衍射峰位和强度发生了明显改变.AES分析发现,表面存在约30 nm由Mg、Al、O等元素组成的改性层,注入层深度达到130/nm.双离子共注后试样的显微硬度较基体和固溶时效时分别提高了27.1%和10.4%.在3.5%饱和NaCl溶液中,双离子共注入试样的极化电阻分别为基体和固溶时效试样的21.7倍和9.1倍,腐蚀电流密度降为基体的1/10.相同腐蚀条件下的双离子共注入试样表面只产生了少量腐蚀斑,而基体和固溶时效试样表面却出现了大量的腐蚀坑.
关键词:
AZ91镁合金
,
双离子注入
,
固溶时效
,
耐蚀性能
刘洪喜
,
蒋业华
,
周荣
,
周荣锋
,
金青林
,
汤宝寅
金属学报
用等离子体浸没离子注入与沉积（PIII&D）技术在AISI52100轴承钢表面成功合成了高硬耐磨的氮化钛（TiN）薄膜。膜层元素分布、化学组成和表面形貌分别用X射线衍射（XRD）、X光电子能谱（XPS）和原子力显微镜 （AFM）表征。合成薄膜前后试样的滚动接触疲劳寿命和摩擦磨损性能分别由球棒疲劳磨损试验机和球-盘磨损试验机测定；疲劳破坏后的微观形貌通过扫描电镜（SEM）观察；薄膜力学性能经纳米压痕和纳米划痕试验评价。结果表明，表面膜层中主要存在TiN相，同时含有少量的TO2和钛氮氧的化合物；在优化条件下，氮化钛膜层致密均匀，与基体结合良好，具有很高的硬度和杨氏模量，分别达到25 GPa 和350 GPa；最低摩擦系数由基体的0.92下降到0.2。被处理薄膜试件在90%置信区间下的最大L10、L50、La和L寿命较基体分别提高了5.5倍、2.8倍、2.3倍和2.2倍，疲劳寿命的分散性得到了显著改善.
关键词:
等离子体浸没离子注入与沉积
,
titanium nitride (TiN) film
曾维华
,
刘洪喜
,
王传琦
,
张晓伟
,
蒋业华
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2012.08.006
利用6kW横流CO2激光器在1Cr18Ni9Ti不锈钢表面进行了不同工艺参数下单道Ni25WC35合金粉末熔覆.分析了熔覆层的物相组成,研究了不同工艺参数对熔覆层耐腐蚀性能的影响.结果表明:熔覆层主要由(Fe,Ni)固溶体和WC原位自生成的W2C组成,同时含有CrNiFeC,Cu3.8Ni化合物和FeW3C,Ni2Si,Fe3Ni3B等硬质相.光学显微观察显示熔覆层组织均匀、致密,与基体结合良好.在5.0％NaCl饱和溶液中电化学腐蚀测量分析结果得出,随着激光功率的增加,熔覆层的耐腐蚀性能降低；随着扫描速率增加,耐腐蚀性能先增加,后降低.最高自腐蚀电位为-554.70mY,最低腐蚀电流密度为0.55μA·cm-2.综合得出,P=3.0kW,ν=500mm·min-1的试样熔覆层耐腐蚀性能最好.
关键词:
激光熔覆
,
镍基涂层
,
不锈钢
,
显微组织
,
耐腐蚀性能
刘洪喜
,
汤宝寅
,
王浪平
,
王小峰
,
王宇航
,
于永澔
航空材料学报
doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2005.02.007
对2Cr13不锈钢表面进行了等离子体浸没离子注入(PIII)与离子束增强沉积(IBED)复合强化处理.对强化后的试样进行了俄歇电子能谱(AES)、X光电子能谱(XPS)分析及显微硬度、摩擦磨损和耐腐蚀性能测试.结果表明,处理后的试样表面层中含有强化相TiN和CrN;与基体相比,被处理试样的显微硬度显著增大,最大增幅达80.4%;摩擦系数降至0.2～0.3,磨痕宽度最大减少了近4倍;腐蚀电位最大提高了5倍,腐蚀电流密度减少了26倍.磨损中粘着现象大大减轻,耐磨耐蚀性能得到了显著改善.
关键词:
全方位离子注入(PIII)
,
离子束增强沉积(IBED)
,
2Cr13不锈钢
,
耐磨耐蚀性能
刘洪喜
,
蒋业华
,
周荣
,
詹肇麟
,
杨天武
,
汤宝寅
稀有金属材料与工程
为改善TC4合金表面的耐磨性能和抗腐蚀性能,用等离子体浸没离子注入(PIII)技术在合金表面注入不同剂量的金属银.采用XRD、XPS、AES等方法分析改性层的元素浓度分布和化学组成,研究Ag离子注入后试样表面的耐摩擦磨损性能、抗腐蚀性能、纳米硬度和弹性模量.结果表明,表面改性层中主要存在Ag相,同时含有少量的TiAg;处理后注入剂量为1×10~(17) ions/cm~2试样的纳米硬度和弹性模量分别提高62.5%和54.5%;磨损面积减小57.6%;摩擦系数由基体合金的0.78下降到0.2.在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电位升高,腐蚀电流密度明显减小,耐蚀性得到了显著改善.
关键词:
等离子体浸没离子注入(PIII)
,
TC4合金
,
Ag
,
耐摩擦磨损
,
抗腐蚀性能
刘洪喜
,
蒋业华
,
周荣
,
汤宝寅
材料热处理学报
用等离子体浸没离子注入与沉积(PIIID)复合强化新技术在AISI440C不锈钢表面制备了类金刚石(DLC)碳膜.膜层表面的原子力显微镜(AFM)形貌显示出DLC膜结构致密均匀.Raman光谱分析结果表明,制备的DLC主要是由金刚石键(sp~3)和石墨键(sp~2)组成的混合无定形碳膜,且sp~3键含量大于10%.以纯石墨棒做阴极,C_2H_2为工作气体条件下合成的DLC薄膜中,sp~3键含量总体上较单纯用石墨作阴极而无工作气体条件下合成的DLC薄膜中sp~3键含量高.与基体相比,薄膜试样的显微硬度和摩擦磨损性能均得到了较大改善,最大硬度提高88.7%,磨损寿命延长超过4倍.
关键词:
类金刚石碳膜(DLC)
,
等离子体浸没离子注入与沉积(PIIID)
,
Raman光谱
,
AISI440C不锈钢
刘洪喜
,
孟春蕾
,
林波
,
蒋业华
,
周荣锋
材料热处理学报
利用金属蒸汽真空弧（MEVVA）离子源在AZ31镁合金表面进行了氮钛（N/Ti）双离子共注入。通过俄歇电子能谱（AES）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、电化学测试系统和显微硬度计,分析比较了双离子共注入前后试样表面的相组成、原子浓度-深度分布、抗腐蚀性能和显微硬度。结果表明：基体合金表面改性层主要由Mg、MgO、Ti、TiO2、TiN等相组成;改性层厚约180 nm;处理后试样显微硬度较基体提高了50%;在3.5%饱和NaCl溶液中的腐蚀电位提高600 mV,腐蚀电流密度下降110μA.cm2,极化电阻增加了67.9倍。
关键词:
离子注入
,
AZ31镁合金
,
抗腐蚀性能
,
力学性能
许发红
,
刘洪喜
,
张晓伟
,
蒋业华
材料热处理学报
采用高碳高铬铸铁药芯焊丝,通过自改装的自动搅拌式明弧堆焊机在Q235钢表面堆焊了Fe-Cr-C系耐磨高铬铸铁焊层.借助XRD、SEM、EDS和光学显微镜(OM)分析了堆焊层的物相组成,观察了堆焊层的宏观和微观组织形貌.运用洛氏硬度计和动载冲击磨料磨损试验机测试了堆焊层的表面硬度和磨损性能.结果表明,机械搅拌作用下的明弧堆焊层中裂纹明显减少,焊层内部奥氏体和碳化物更加混乱、细小,局部区域出现了波纹状组织.搅拌作用下的明弧堆焊层最高硬度达57 HRC,相对耐磨性是一般明弧堆焊层的2倍.磨损机制表现为金属的塑性变形和磨料对堆焊层的短距离切削.
关键词:
明弧堆焊
,
机械搅拌
,
高铬铸铁
,
显微组织
,
耐磨性能
刘洪喜
,
王浪平
,
王小峰
,
黄
,
磊
,
汤宝寅
金属学报
摘要 利用等离子体浸没离子注入与沉积（PIII&D）技术在AISI52100轴承钢基体表面合成了碳化钛（TiC）薄膜.测试了合成薄膜后试样表面的化学组成、摩擦磨损性能、纳米硬度、弹性模量和滚动接触疲劳寿命，观察了疲劳破坏后试样断面的光学形貌.XRD结果表明处理后试样表面形成了TiC相.光学显微镜下疲劳裂纹的萌生和扩展形貌揭示出疲劳破坏可能存在表面磨损和膜层剥离两种形式.在赫兹接触应力为5.1GPa，90%置信区间条件下的疲劳寿命延长了5.5倍；最大微观硬度和弹性模量分别增加了28.4% 和 12.1%；相同磨损条件下的摩擦系数从0.95下降到0.15.因此，PIII&D技术能有效的提高轴承钢的滚动接触疲劳寿命和改善其表面的综合机械性能.
关键词:
等离子浸没离子注入与沉积
,
Titanium carbide film
,
Rolling contact fatigue (RCF)
