首页期刊导航|表面技术
期刊信息/Journal information
表面技术
中国兵器工业第五九研究所；中国兵工学会防腐包装分会；中国兵器工业防腐包装情报网
表面技术

中国兵器工业第五九研究所；中国兵工学会防腐包装分会；中国兵器工业防腐包装情报网

吴护林（兼）

双月刊

1001-3660

wjqkbm@vip.163.com

023-68792193

400039

重庆市2331信箱（重庆市九龙破区石桥铺渝州路33号）

表面技术/Journal Surface TechnologyCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊主要报道金属、非金属表面技术方面的最新科学研究成果及新技术应用成果等方面的内容。
正式出版
收录年代

    H13 钢表面激光熔覆NbC/Ni60 复合涂层组织及高温耐磨损性能

    常倾城任利兵刘英谢咏馨...
    108-114页
    查看更多>>摘要：目的 研究NbC颗粒的加入量对H13 钢表面激光熔覆NbC/Ni60复合涂层的组织、硬度和耐磨性的影响.方法 将Ni60 合金粉末与NbC碳化物粉末球磨混合,采用激光熔覆技术,在H13 钢基体表面制备不同NbC含量(质量分数分别为 0%、10%、20%、30%)增强的NbC/Ni60 合金复合涂层.采用电子扫描显微镜(SEM)、X射线衍射仪对复合涂层的微观组织和物相进行分析.借助显微硬度计,研究复合涂层的截面显微硬度分布规律.采用高温摩擦磨损试验机测试复合涂层在真空 400℃下的摩擦磨损性能.结果 在激光熔覆NbC/Ni60复合涂层中,物相主要由γ-(Ni,Fe)固溶体、Ni2Si、CrB、Cr23C6、NbC组成;熔覆层以胞晶和枝晶为主,NbC含量对复合熔覆层组织及形态具有显著影响,加入少量NbC可使熔覆层组织细化;在NbC的质量分数为 20%时,大量弥散的NbC颗粒在枝晶间呈聚集趋势;在NbC的质量分数为30%时,熔覆层中NbC相呈现块状、花瓣状形貌.NbC/Ni60 复合涂层的硬度显著高于H13 钢基体,随着NbC含量的增加,NbC/Ni60 复合熔覆层的显微硬度逐渐升高,NbC的质量分数为 30%的NbC/Ni60 复合熔覆层的平均硬度高达 848HV.在真空400℃、压力 100 N、转速100 r/min、时间7 200 s磨损工况下,NbC质量分数为 20%的NbC/Ni60复合涂层的磨损量最小,因此其高温耐磨性最好.NbC质量分数为10%的NbC/Ni60 复合涂层的摩擦因数最小.随着NbC含量的增加,复合涂层的摩擦因数反而升高.结论 NbC/Ni60 复合涂层与H13钢基体具有很好的冶金结合,显著提高了高温耐磨性能;NbC 颗粒硬质相具有较好的增强作用,能够明显提高NbC/Ni60 复合涂层的硬度和耐磨性;粗大NbC相不利于复合涂层耐磨性的进一步提高.NbC/Ni60复合涂层的磨损机制主要为磨粒磨损、疲劳剥落磨损.

    激光熔覆NbC/Ni60复合涂层微观组织显微硬度高温耐磨性能

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    超音速激光沉积Cu-Al2O3-石墨复合涂层微观结构及耐磨损性能

    孙启帆林钟卫刘博章钢...
    115-125页
    查看更多>>摘要：目的 研究不同石墨含量对超音速激光沉积Cu-Al2O3-石墨复合涂层的微观组织、显微硬度、耐磨损性能的影响.方法 利用扫描电子显微镜、能量色谱仪、维氏硬度计、激光共聚焦扫描显微系统、X射线衍射仪、摩擦磨损测试对复合涂层的微观组织、显微硬度、耐磨损性能及磨损机制进行分析.结果 随着原始粉末中镀铜石墨质量占比的增加,Cu-Al2O3-石墨复合涂层的沉积效率逐渐降低.基于 Al2O3 颗粒的原位喷丸效应及激光辐照的加热软化效应,复合涂层具有致密的微观组织,且复合涂层与基体界面结合良好.单一添加Al2O3 颗粒可以将Cu涂层的硬度从 108.19HV0.2 提高至 121.82HV0.2.随着石墨含量的增大,涂层的显微硬度逐渐降低,镀铜石墨在原始粉末中的质量分数从 5%增至 15%,Cu-Al2O3-石墨复合涂层的硬度从116.09HV0.2 降至94.17HV0.2.添加石墨能够在复合涂层表面形成固体润滑层,降低复合涂层的摩擦因数,提升涂层的耐磨损性能.CuAlGr10 复合涂层具有最优的耐磨损性能,磨损率为0.7×10-4 mm3/(N·m).此外,由于激光辐照促进了复合涂层内部颗粒间的界面结合,均匀分散在石墨润滑相中的Al2O3颗粒作为负载支撑和耐磨相,可进一步降低复合涂层的磨损率.结论 Cu-Al2O3-石墨复合涂层优异的耐磨性能是润滑相石墨颗粒和硬质增强相Al2O3颗粒共同作用的结果,石墨的添加能够降低复合涂层的摩擦因数,提升涂层的耐磨损性能,但过量的石墨颗粒会对涂层产生割裂作用,导致增强相Al2O3颗粒脱离涂层,从而加剧涂层的磨损.

    超音速激光沉积Cu-Al2O3-石墨复合涂层微观组织显微硬度耐磨损性能磨损机制

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    斜面多道熔覆涂层平整度的数值模拟与试验研究

    练国富李益褚梦雅陈昌荣...
    126-136页
    查看更多>>摘要：目的 揭示扫描方式、基材倾角、搭接率对斜面熔池成形的影响规律,提高斜面多道搭接涂层的平整度.方法 采用数值模拟探究激光扫描方式、基材倾斜角度、搭接率对倾斜基材表面熔覆涂层平整度的影响机理,并结合正交试验进行验证.结果 模拟所得平整度随扫描方式、倾斜角度、搭接率变化规律与试验一致.激光扫描方式对水平基材的多道搭接平整度无明显影响,但对倾斜基材表面的多道平整度影响显著.相同扫描方式下,不同倾斜角度的基材适应的搭接率不同.结论 相比其他扫描方式,扫描方式 1(SM1)和扫描方式5(SM5)得到的熔覆层平整度和熔覆效率相对较高.平整度和熔覆效率随基材倾斜角度的增大而逐渐减小.以扫描方式 5 进行熔覆时,水平基材最佳搭接率为 30%,基材倾斜 40°时最合适的搭接率为15%～20%.显然,倾斜角度和搭接率的交互作用对平整度影响显著.

    激光熔覆倾斜基材数值模拟扫描方式熔池演变平整度

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    超声纳米晶表面改性对选区激光熔化 316L不锈钢微观结构和力学性能的影响

    彭兰张宇高乐叶一璇...
    137-148页
    查看更多>>摘要：目的 改善选区激光熔化(Selective laser melting,SLM)316L不锈钢的表面完整性和力学性能.方法 采用超声纳米晶表面改性(Ultrasonic Nanocrystal Surface Modification,UNSM)这一新兴表面塑性变形方法对SLM 316L不锈钢进行超声冲击强化,利用维氏硬度计、扫描电镜、白光干涉仪、EBSD、XRD等对处理前后材料的表面完整性、微观组织演变和塑性变形行为进行表征和分析.结果 经过UNSM处理后,SLM 316L不锈钢的微观缺陷明显减少,初始未熔合孔隙发生闭合,表面粗糙度Ra由5.374 μm降至 0.510 μm,表面硬度从230HV增至461.16HV;同时,材料表层发生了剧烈的塑性变形,形变诱导材料微观组织从γ相向 α 相转变,微观结构由初始不规则柱状粗晶转变为等轴状细晶.从 EBSD表征结果可知,在材料表面形成了深度约为 20 μm的梯度纳米晶,材料内部存在明显的不均匀变形;与初始SLM试样相比,通过UNSM处理在材料表面引入了最大为 932 MPa的残余压应力.结论 超声纳米晶表面改性能够显著改善SLM 316L不锈钢的表面完整性,形成较深的晶粒细化层和残余应力硬化层,从而有效提高其耐腐蚀性和疲劳抗性,是一项有前景的SLM后处理技术.

    超声纳米晶表面改性SLM316L不锈钢微观结构残余应力塑性变形机理

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    热辅助超声滚压温度场参数影响激光熔覆涂层表面粗糙度研究

    张常胜沈学会罗辉姜永泉...
    149-155页
    查看更多>>摘要：目的 降低激光熔覆涂层的表面粗糙度.方法 采用激光熔覆技术制备铁基激光熔覆涂层,采用超声温滚压耦合热处理工艺对熔覆层进行熔覆后强化加工,重点研究温度场参数对成形表面粗糙度的影响,通过方差分析(ANOVA)确立参数显著性,同时利用响应曲面法(RSM)构建温度场参数影响铁基涂层表面粗糙度的预测模型,并进行参数优化.结果 加热温度和保温时间对成形试样表面粗糙度的影响显著.在实验参数范围内,试样的表面粗糙度与加热温度呈正相关,与保温时间呈负相关.实验结果表明,在相同保温时间下,在加热温度 100、250、400℃条件下试样的表面粗糙度Ra分别为0.237、0.158、0.096 μm;在相同加热温度下,在保温时间为0.5、1、2 h条件下试样的表面粗糙度Ra分别为0.156、0.164、0.170 μm.可见与保温时间相比,加热温度对涂层表面粗糙度的影响更显著.参数优化分析结果表明,在实验参数范围内,在400℃加热温度和 0.5 h保温时间条件下,试样具有最小的表面粗糙度Ra(0.089 μm).结论 相较于车削及常温滚压工艺,采用超声温滚压耦合热处理工艺可进一步降低激光熔覆涂层的表面粗糙度,在实验参数范围内,加热温度 400℃和保温时间 0.5 h是最优的温度场参数组合.

    超声滚压温塑性增材制造表面粗糙度热处理铁基合金

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    超声滚压GCr15 表面性能模型建立及工艺参数优化

    黄鹏程王燕霜程勇杰王高峰...
    156-165页
    查看更多>>摘要：目的 基于超声滚压后GCr15试样表面粗糙度和表面硬度与工艺参数之间的数学模型,获取超声滚压GCr15的最佳工艺参数.方法 首先,通过单因素试验筛选 4个工艺参数的取值范围;其次,建立基于响应曲面的超声滚压GCr15 表面硬度及表面粗糙度预测模型;再次,基于遗传算法对 2 个预测模型进行多目标复合优化,得到最佳工艺参数;最后,针对多目标优化结果进行试验验证.结果 在超声滚压处理GCr15时,滚压静压力及滚压次数对试样表面硬度及表面粗糙度的影响极显著,转速的影响不显著;进给量对表面硬度有显著影响,对表面粗糙度的影响不显著.粗糙度模型受到静压力和滚压次数双因子交互作用的影响,硬度模型不受交互作用的影响.基于遗传算法进行多目标优化得到的最佳工艺参数如下:转速为 207 r/min,进给量为 0.34 mm/r,静压力为0.49 MPa,滚压次数为 3.在最佳工艺参数下得到试样的最低表面粗糙度为0.34 μm、最高硬度为 60.5HRC.结论 基于响应曲面法的GCr15 超声滚压表面性能预测模型准确有效.采用最优工艺参数能够获得最优表面质量.

    超声滚压轴承钢响应曲面法Box-Behnken设计遗传算法工艺参数优化

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    激光表面处理对工业级锆基块体非晶合金塑性变形能力的影响

    程杨洋钟勇张星陈辰...
    166-173,183页
    查看更多>>摘要：目的 针对工业级Zr49.7Ti2Cu37.8Al10Er0.5 块体非晶合金受到原材料中杂质元素和制备环境中氧元素的影响,其本征塑性变形能力较差的问题,研究激光表面处理对工业级Zr49.7Ti2Cu37.8Al10Er0.5 块体非晶合金在压缩和拉伸条件下塑性变形能力的影响.方法 采用低纯原料制备工业级母合金锭子,利用铜模铸造法在低真空环境下制备工业级非晶合金试样,采用激光法对试样进行表面处理,利用万能试验机对激光处理试样的压缩和拉伸力学性能进行测试.通过 X 射线衍射仪和电子探针对试样的微观组织结构进行表征,采用扫描电镜对力学测试失效后试样的形貌进行微尺度观察.结果 经激光表面处理后影响区的深度约为 150 μm,在影响区内铜元素的含量有所降低,但依然为非晶结构.在压缩条件下,未经激光表面处理的工业级Zr49.7Ti2Cu37.8Al10Er0.5块体非晶合金的塑性应变为 0,断裂强度为1 534 MPa.经过激光表面处理后,试样具有 1%的塑性应变,屈服强度为1 337 MPa,断裂强度为 1 562 MPa.在拉伸条件下,激光表面处理前后工业级块体非晶合金的塑性应变均为0,断裂强度也无明显变化,其平均值为1 379 MPa.结论 通过激光表面处理在工业级Zr49.7Ti2Cu37.8Al10Er0.5 块体非晶合金试样表面引起的成分变化和引入的残余应力状态,能够有效促使压缩载荷作用下剪切带的萌生,提高其压缩塑性变形能力.

    工业级块体非晶合金激光表面处理塑性变形断裂强度剪切带

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    高温对含氢DLC涂层的微观结构及力学性能的影响

    贾伟飞梁灿棉胡锋
    174-183页
    查看更多>>摘要：目的 针对含氢DLC涂层热稳定性很差的问题,探究高温下含氢DLC涂层的微观组织变化特征,以及高温对其力学性能的影响.方法 采用等离子体强化化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,PECVD)在S136 模具不锈钢表面沉积以Si为过渡层的含氢DLC复合涂层,利用光学显微镜、扫描电镜、拉曼光谱、X射线电子衍射仪、三维轮廓仪研究DLC涂层的微观结构,采用划痕测试仪、往复式摩擦磨损试验机、纳米压痕仪研究DLC涂层的力学性能,并通过LAMMPS软件,利用液相淬火法建立含氢DLC模型,模拟分析经高温处理后涂层的组织变化特征和纳米压痕行为.结果 在 400℃、2 h的退火条件下,拉曼谱峰强度ID/IG由未退火的0.7 增至1.5,涂层发生了石墨化转变,同时基线斜率下降,H元素析出;XPS结果表明,在此条件下涂层中sp2杂化组织相对增加,氧元素增多,涂层粗糙度增大;在600℃、2 h退火条件下,DLC发生了严重氧化,LAMMPS模拟结果表明,在400℃高温下涂层的分子键长变短,表明sp3 杂化组织在高温下吸收能量,并向sp2杂化转变.纳米压痕模拟结果显示,在 400℃下退火后,涂层的硬度下降.结论 在400℃下退火处理后,涂层中的H元素释放,涂层内应力减小,保证了涂层的强度;在 600℃退火条件下,过渡层的Si和DLC在高温下形成了C—Si键,使得DLC薄膜部分被保留;LAMMPS模拟结果表明,在高温下涂层发生了石墨化转变,涂层的硬度减小.

    含氢DLC涂层退火处理微观组织力学性能LAMMPS模拟

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    基于赫兹接触模型的发动机封严涂层碰磨力计算与优化

    丁坤英裴祥忠刘子剑王梦潇...
    184-193页
    查看更多>>摘要：目的 提高航空发动机的推进效率,在压气机机匣上喷涂可以减少叶尖径向间隙的封严涂层.叶尖与涂层之间的碰磨力会导致涂层脱落,且会击伤叶片,需要对碰磨力进行分析.方法 采用大气等离子喷涂技术制备4种不同硬度的AlSi-PHB(聚苯酯)封严涂层,通过表面硬度测试、弹性模量测试和高速碰磨试验,分别评价封严涂层的硬度、弹性模量,以及在高速碰磨过程中不同工况下涂层受到的碰磨力;基于赫兹接触模型对叶尖与涂层之间的碰磨力进行计算,通过激光共聚焦显微镜和扫描电子显微镜对碰磨后的涂层和叶尖进行分析,同时根据接触面形态特征和温度特征对赫兹模型进行优化.结果 碰磨力与涂层的硬度、叶尖转速、叶尖切入速率有关,复杂的接触表面形貌和摩擦升温会导致理论计算值与实验值之间出现偏差.结论 通过优化叶尖和涂层的接触系数,同时考虑摩擦升温对涂层弹性模量的影响,可将不同工况下碰磨力计算值与测量值之间的偏差控制在1%～11%,这项研究对于指导航空发动机封严涂层的设计具有重要意义.

    封严涂层大气等离子喷涂高速碰磨赫兹模型摩擦升温优化系数

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    冷喷涂参数对 7050 高强铝合金轴箱体修复层组织和性能的影响

    韩晓辉姚小春曹金山管益辉...
    194-204页
    查看更多>>摘要：目的 解决热加工技术修复高强铝合金存在的基材易开裂、沉积层易氧化、强度性能下降等问题,针对高速列车7050铝合金轴箱体修复需求,利用高压冷喷涂技术的低温固态沉积特性完成轴箱体同质修复.方法 采用 7050 铝合金轴箱体样件为基材,在其表面采用高压冷喷涂技术喷涂同质粉末制备出试样,通过SEM、TEM、显微硬度计、球盘摩擦磨损试验机、万能试验机,以及电化学测试等,分别研究喷涂压力、温度对修复层显微组织、硬度、剪切强度、耐蚀耐磨性能的影响规律.结果 修复层组织致密,孔隙率小于0.6%,随着喷涂压力、温度的升高,可进一步降低孔隙率;修复层的平均硬度可达 133.1HV0.05,低于基体平均硬度(165.6HV0.05);耐磨性与基体相当,磨损机理为塑性犁削;修复层与基体的剪切强度达到96 MPa以上;修复层的腐蚀电位(-0.77 V,vs.SCE)略低于基体(-0.70 V,vs.SCE),修复层与基体无电偶腐蚀倾向.结论 通过高压冷喷涂技术制备了组织致密、结合良好、与基体性能相当的修复层,并采用优化的工艺参数完成了损伤轴箱体的再制造修复,经台架试验证明满足服役工况要求.

    冷喷涂铝合金显微组织剪切强度耐磨性耐蚀性

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据