吴军
,
金杰
,
周兆忠
,
张元祥
机械工程材料
基于纳米压痕试验,利用Oliver和Pharr法求解氮化钛(TiN)镀膜的弹性模量和刚度,采用DEFORM有限元分析软件,通过量纲分析及曲线拟合法确定了TiN镀膜的屈服强度;针对不同膜厚,取镀膜上7个特征点进行力学性能有限元分析,通过膜基分离试验进行了验证.结果表明:压头压入点P0所受应力最大,其值为4 230 MPa,膜基结合处Ps点出现应力集中,所受切应力最大,其值随膜厚增大(1～2.5μm)而由3 150 MPa降低至2 260 MPa,该位置为镀膜最易剥落处;膜基分离试验证实镀膜分离区就在Ps点附近;随着镀膜厚度增加,基底对镀膜的影响程度逐渐减小.
关键词:
压痕试验
,
TiN镀膜
,
曲线拟合
,
有限元
,
应力
刘峰斌
,
李景林
,
金杰
,
周刚
,
邱维维
,
卿涛
稀有金属材料与工程
针对9Cr18Mo马氏体不锈钢,检测了氮离子注入前后表面纳米硬度和摩擦磨损性能,分析了注入后9Cr18Mo钢的表面组织结构和化学组成.结果显示,氮离子注入有效提高了材料的表面硬度,降低了摩擦系数和磨损的同时,没有改变材料表面形貌和粗糙度.表面氮注入层分为两层:表面20 nm深度内除金属氮化物及氮过饱和固溶体强化相外,还富集大量碳原子,其主要存在方式为CrxCy相；次表面层主要为金属氮化物.氮离子注入后9Cr18Mo不锈钢表面形成的新的组织结构是其具有良好力学性能的根本原因.
关键词:
9Cr18Mo
,
离子注入
,
强化相
吴雪静
,
金杰
,
颜炜
,
肖华
,
樊柳荫
,
曹成喜
色谱
doi:10.3724/SP.J.1123.2016.04029
在甲酸（α相）和氢氧化钠（γ相）缓冲液形成的移动反应界面的基础上，提出了一种衍生移动反应界面模型。模型表明在α相和γ相之间会形成一个新的β相，β相和α相形成衍生移动反应界面，β相和γ相形成移动界面。为了验证该模型的有效性，该文给出了相关理论及数值推导过程。此外，基于毛细管电泳和自制装置进行了相关实验。结果表明，若使用以前的移动反应界面，实验结果与理论计算存在较大误差，而采用该文提出的衍生移动反应界面，实验数据与理论计算结果高度一致。该文提出的衍生移动反应界面理论及模型对于电泳，特别是毛细管电泳中样品的分离与富集具有重要的意义。
关键词:
电迁移
,
电泳
,
数值计算
,
移动反应界面
,
堆积
金杰
,
韩岁伍
,
安腾
,
马君杰
,
张伟
材料工程
doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2016.10.005
用闭合场非平衡磁控溅射离子镀在304不锈钢表面沉积CrN和CrNiN涂层。采用X射线衍射和场发射扫描电镜表征涂层的结构和形貌。采用电化学测试、界面接触电阻测试以及疏水性测试等方法，研究两种不同涂层在模拟质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell ，PEMFC）环境下的电化学腐蚀性能、界面接触电阻以及疏水性能。结果表明：CrN涂层主要包含CrN和Cr2 N相，CrNiN涂层中CrN和Cr2 N相较少，Ni在CrNiN涂层中以单质形式存在；动态极化测试表明涂层的耐蚀性能较好，其中CrNiN涂层的耐蚀性能较CrN涂层差，恒电位极化测试表明CrN和CrNiN涂层的电流密度相当；CrN和CrNiN涂层都显著降低了304不锈钢的界面接触电阻，其中CrN涂层的接触电阻最小；CrNiN涂层疏水性能优于CrN涂层，更有利于质子交换膜燃料电池中的水管理。
关键词:
质子交换膜燃料电池双极板
,
PVD涂层
,
耐腐蚀性能
,
接触电阻
,
水接触角
金杰
,
黄晓林
,
邱维维
,
崔华威
,
孟祥宇
中国表面工程
doi:10.11933/j.issn.1007-9289.2016.03.004
为了研究固体润滑膜的耐候性失效行为,利用考夫曼离子源与磁控溅射相结合的离子束辅助沉积(IBAD)技术在9310基底材料上制备Ag掺杂WS2固体润滑膜.通过海南湿热环境挂片、摩擦磨损性能测试以及Pro-XPS、XRD和FESEM检测技术,检测膜层的耐候性能、摩擦磨损性能并表征测试前后的化学态、物相与表面形貌等,分析膜层在海南湿热环境下的失效机理.研究结果表明:制备的WS2-Ag固体润滑膜实现了纳米级Ag颗粒的掺杂,WS2与Ag皆为六方层状晶体结构,维持0.05摩擦因数的时间超过600 min.挂片试验后复合膜表层生成WO3和AgO2,内部形成非晶AgO2,WO3含量降低甚至消失;氧化物的形成影响了转移膜的形成与磨粒磨损过程,进而导致复合膜的润滑性能降低,使其维持低摩擦因数(0.09)的时间降至30 min.
关键词:
固体润滑膜
,
湿热
,
WS2-Ag复合膜
,
挂片试验
,
氧化
黄晓林
,
金杰
,
邱维维
,
孟祥宇
,
孟晖
中国表面工程
doi:10.11933/j.issn.1007-9289.20170207004
为提高Inconel 718零件的抗磨损性能,采用直线式高能离子注入机对Inconel 718材料进行表面强化.利用X射线衍射仪、电子背散射衍射、X射线光电子谱、俄歇电子能谱等表征材料的组织结构、相组成和元素浓度-深度分布,采用纳米压痕仪、摩擦磨损试验机检测材料的纳米硬度和摩擦磨损性能.结果表明,不同离子注入工艺对Inconel 718抗磨损性能提升具有不同效果,(N+Ti)组合注入可提升基体抗磨损性能达2.5倍以上,纳米硬度提升幅度达到36％.(N+Ti)组合注入工艺在Inconel 718表层形成非晶以及纳米级TiNx析出相,随注入深度增加,注入原子主要以间隙或置换形式存在于基体晶格中.
关键词:
离子注入
,
Inconel718
,
摩擦磨损
,
纳米硬度
金杰
,
安腾
,
韩岁伍
稀有金属材料与工程
在经过离子渗氮(PN)处理的冷作模具钢Cr12MoV基体上,采用闭合场非平衡磁控溅射离子镀法制备CrNiTiN镀层,与未渗氮的试样进行了膜/基结合力、耐磨性和表面能的对比.研究表明,CrNiTiN膜层具有较低的表面能,但是膜层和基体的结合力较差.Cr12MoV钢经离子氮化后,CrNiTiN膜层与氮化层间结合紧密,提高了膜与基体的承载能力;离子氮化处理使膜层的摩擦系数和磨损率明显降低;离子氮化会提高CrNiTiN膜层总表面能,但不会影响表面的抗粘性能.
关键词:
CrNiTiN膜层
,
离子氮化
,
结合强度
,
耐磨性
,
表面自由能
金杰
,
李欢
,
李晓涵
稀有金属材料与工程
在硅酸盐和磷酸盐复合电解液体系下,通过微弧氧化技术在AZ91D镁合金表面制备一层陶瓷涂层.利用XRD、SEM、激光共聚焦显微镜(LSCM)分别对涂层物相、涂层表面、截面和磨痕形貌进行观察分析.采用UMT-3高温摩擦磨损试验机研究涂层在150℃范围内的摩擦磨损性能.结果表明:涂层的平均摩擦系数随温度的变化先逐渐升高,当环境温度高于100℃时涂层平均摩擦系数开始降低.涂层磨损率远远低于镁合金基体磨损率并且涂层磨损率随温度的升高而降低,这说明微弧氧化涂层具有良好的耐磨损性能,尤其在高温条件下耐磨损性能更好.通过分析载荷为2N作用时的磨痕微观形貌可知不同温度条件下涂层的磨损机理都主要为磨粒磨损.
关键词:
镁合金
,
微弧氧化
,
高温
,
摩擦磨损性能
