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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。
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    激光增材制造沉淀强化镍基高温合金热裂纹研究进展

    李尧寇浩南李梦阳张阔...
    1-14页
    查看更多>>摘要：针对沉淀强化镍基高温合金中的裂纹现象,对比了 2类热裂纹(即凝固裂纹和液化裂纹)的典型特征、形成位置和条件.从枝晶生长、元素偏析、强化相析出、固态相变和残余应力应变等角度,系统综述了热裂纹的形成机理和热裂纹敏感性影响因素.在此基础上,从合金成分调控、工艺参数优化、基板预热以及热等静压处理等方面,概述了增材制造高温合金热裂纹调控和抑制的主要措施.最后,针对激光增材制造沉淀强化镍基高温合金热裂纹研究中存在的问题,提出了进一步研究和发展的建议,为实现无裂纹镍基高温合金的增材制造提供了参考.

    激光增材制造沉淀强化镍基高温合金开裂机理热裂纹敏感性裂纹抑制

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    医用可降解镁合金应用及表面改性研究进展

    王国庆李广芳刘宏芳
    15-30页
    查看更多>>摘要：镁及其合金作为新一代生物医用可降解材料,具有良好的经济性、力学性能、生物相容性、可降解性能,在骨科、心血管科、消化科等领域具有广阔的应用前景.镁合金具有较高的化学活性,因此其降解速率较快,力学性能的维持受限,植入时可能发生的细菌感染会引发炎症和腐蚀加速等问题,因此需要通过表面改性来制备多功能一体化的涂层.综述了医用可降解镁合金作为接骨板、螺钉、血管支架、胃肠吻合器、胆管支架等植入材料的应用现状及最新研究成果.讨论了医用可降解镁合金在植入生物体时面临的析氢、pH升高、腐蚀加速、力学性能衰减、稀土元素毒性及内膜增生等具体问题,在此基础上,考察了化学转化、等离子喷涂、微弧氧化、聚合物涂层等4种镁合金表面改性技术的最新研究动态.结合体内试验和体外试验,概述了表面改性对镁合金安全性、耐蚀性、抗菌性、生物相容性等方面的影响,并简要对比了几种表面改性技术的优缺点.最后展望了医用可降解镁合金表面改性技术的发展方向.

    镁合金可降解植入材料表面改性耐蚀性

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    MCrAlY涂层的研究进展

    门引妮李进卢金文徐研...
    31-39页
    查看更多>>摘要：随着发动机的服役温度日益升高,工作环境日益恶劣,涡轮叶片极易在高温环境中氧化,大大降低了叶片的使用寿命.如何在低成本下制备保护性能好的高温防护涂层,是当前国内外研究的重点.MCrAlY包覆涂层可分为NiCrAlY涂层、CoCrAlY涂层和NiCoCrAlY涂层,这3类涂层的抗氧化性能和抗腐蚀性能较好,又有很好的塑韧性和抗热疲劳性能,因此可作为涂层或热障涂层的黏结层材料.综述了涂层中主要元素(Al、Cr、Co、Y)、掺杂合金元素(Ta、Re、Si、Pt)、涂层制备工艺和预处理工艺对MCrAlY涂层性能的研究进展.结果表明,可以通过调节MCrAlY涂层的成分来实现涂层性能的调控.向MCrAlY涂层中掺入Si、Ta和Re等活性元素,可显著提高涂层的抗高温氧化性能,以进一步提高发动机的工作效率和满足高温的工作环境需求.总结了采用细化涂层晶粒、掺杂纳米颗粒和制备梯度复合涂层等方法来提高MCrAlY涂层的抗氧化性能和抗腐蚀性能的研究现状,对MCrAlY涂层的发展趋势进行了展望.

    MCrAlY涂层活性元素制备工艺抗氧化性能抗腐蚀性能

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    基于激光熔覆的缸套表面梯度材料制备及其摩擦学性能研究

    刘永琪袁成清饶响郭智威...
    40-47页
    查看更多>>摘要：目的 研究功能梯度材料对缸套表面的抗磨减摩作用,提升缸套-活塞环配副的摩擦学性能.方法 通过激光打标机在缸套表面制备具有30°角规则纹理排布的凹槽,在凹槽内采用同轴送粉的方式熔覆镍含量不同的铁基粉末,分析熔覆合金层的金相组织,并利用往复式摩擦磨损试验机研究在一定载荷压力下功能梯度材料缸套的摩擦学性能.结果 熔覆层金相组织呈现梯度排布,熔覆层与基体材料分子原子交互扩散形成良好的冶金结合.牌号为350、镍质量分数为4.2％、铁质量分数80％的粉末所制备的功能梯度材料,减摩效果最为明显,相比未经处理的对照组,平均摩擦因数降幅为25.4％,且该组在试验中接触电阻的平均值最大,相比对照组提升了 63.45％.牌号为330、镍质量分数为9％、铁质量分数为70％的粉末制备的缸套,表面支撑指数最高为0.78,相比于未处理的对照组,增幅达到35％,且试验组活塞环经摩擦后,磨损量均小于对照组.结论 制备了 30°角分布的功能梯度材料,能使得缸套-活塞环摩擦学系统在工作过程中摩擦副的润滑油膜厚度更厚,且在运行过程中更稳定,以减少摩擦力和降低摩擦因数.同时,增强其支撑能力和储存润滑油的能力,使所制备的缸套摩擦因数显著降低.牌号为350的材料,改善摩擦学性能的效果最优.

    功能梯度材料缸套-活塞环激光熔覆摩擦特性金相组织

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    GCr15SiMo钢中贝氏体含量对力学性能及干摩擦磨损性能的影响

    毛艳珊杜三明傅丽华张永振...
    48-56页
    查看更多>>摘要：目的 通过控制等温淬火时间,在GCr15SiMo轴承钢中获得不同含量的贝氏体组织,并研究不同含量的贝氏体组织对材料力学性能和干摩擦磨损性能的影响.方法 采用SEM、3D morphology、TEM、EDS、XRD、洛氏硬度计、冲击试验机等仪器观测GCr15SiMo轴承钢经不同等温淬火时间后的微观组织、物相含量和力学性能,并使用HL-R7000重载往复摩擦磨损试验机对不同贝氏体组织含量的试样进行摩擦磨损性能检测.结果 当等温淬火时间由2 h延长至72 h时,材料中贝氏体的体积分数由14.5％增至83.5％.随着GCr15SiMo轴承钢材料中韧性贝氏体含量的增多、脆性马氏体含量的减少,其硬度逐渐降低,冲击功逐渐增大,磨损率呈现先降低再升高的趋势.材料的磨损机制主要为黏着磨损和磨粒磨损,随着等温淬火时间的延长,基于韧性贝氏体含量的增加,材料的磨粒磨损减弱、黏着磨损增强.结论 在等温淬火温度为210 ℃、等温淬火时间为8 h时,材料中贝氏体的体积分数约为55.6％,马氏体的体积分数为33.2％,此时马氏体和贝氏体复相组织具有良好的强韧性匹配,材料的耐磨性能较好.

    等温淬火工艺贝氏体力学性能摩擦磨损

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    17-4PH不锈钢激光气体渗氮层显微组织与摩擦学性能

    刘礼邵磊孙岩茹崔梓烁...
    57-63页
    查看更多>>摘要：目的 提高17-4PH马氏体沉淀硬化不锈钢的表面硬度及耐磨性.方法 采用光纤激光器对17-4PH不锈钢进行激光气体氮化,采用不同激光功率在其表面制备渗氮层.利用光学显微镜(OM)、电子扫描显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)等设备分析渗氮层的显微组织和相组成;借助显微硬度仪测试渗氮层截面深度方向的硬度;采用多功能摩擦磨损试验机测试基体、渗氮层的摩擦学性能,并通过SEM分析磨痕形貌,揭示基体与渗氮层的磨损机制.结果 在渗氮前样品组织为回火马氏体,经激光渗氮后样品表面形成了由板条马氏体组成的熔化区和回火马氏体组成的热影响区构成的渗氮层.经渗氮后,样品的硬度均得到提高.在激光功率3 000 W下,渗氮层的表面硬度最高,达到了 415HV0.2,约是基体硬度的1.2倍,渗氮层的硬度随着深度的增加呈下降趋势,在深度为2.6 mm处其硬度与基体一致.在回火马氏体向板条马氏体转变的相变强化,以及氮原子(以固溶方式进入基体)的固溶强化作用下,提高了渗氮层的硬度.经渗氮后,样品的摩擦因数均高于基体,但渗氮后其磨损量相较于基体有所减少,在激光功率3 000W下,其磨损体积最小,相较于基体减少了 62％.在激光功率2 500W下马氏体转变不完全,在激光功率3 500 W下渗氮层出现了裂纹,都降低了渗氮层的硬度,其耐磨性也随之减小,且都略低于在3 000W下.磨损机制由渗氮前的以黏着磨损为主,转变为渗氮后的以磨粒磨损为主.结论 在17-4PH马氏体沉淀硬化不锈钢表面进行激光渗氮后,其表面硬度和耐磨性均得到提高,在激光功率3 000W下制备的渗氮层具有较高的表面硬度和优异的耐磨性.

    激光气体渗氮17-4PH马氏体沉淀硬化不锈钢显微组织表面硬度摩擦学性能

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    宽温域环境环氧/聚氨酯复合材料摩擦学性能研究

    雷雪梅齐慧敏谷建臻余家欣...
    64-75页
    查看更多>>摘要：目的 考察环氧/聚氨酯(EP/PU)互穿网络复合材料在宽温域环境中的摩擦学性能,以及氧化石墨烯(GO)的添加对其摩擦学性能的影响.方法 制备EP、EP/GO、EP/PU、EP/PU/GO等4种材料,其中EP和PU的质量配比为3∶1,GO的质量分数为1.0％.分别研究4种材料的热力学性能,并采用高低温摩擦试验机对比研究常温和-100、-50、50、100 ℃下GO对EP/PU互穿网络材料摩擦磨损的影响.结果 热力学性能结果表明,PU的加入降低了起始分解温度,而加入GO,热分解起始温度有所提升,EP的拉伸强度最高约为90 MPa.室温条件下,200 r/min时,样品的摩擦因数和磨损率要优于400、500 r/min,其中,EP/PU/GO在200 r/min时的摩擦因数最低,为0.03.同样地,在-50、50、100 ℃时,相对于EP、EP/GO和EP/PU,EP/PU/GO也表现出优异的润滑性和耐磨性.SEM及XPS结果表明,摩擦氧化和螯合反应促进了转移膜的生长,形成了均匀结构的转移膜,可避免摩擦副的直接接触,有利于润滑作用.结论 添加GO可以有效改善材料的力学性能,提高EP/PU的摩擦学性能.

    环氧/聚氨酯互穿网络氧化石墨烯高低温摩擦学性能转移膜

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    基于硬质WC涂层的不同摩擦副间的摩擦磨损特性及损伤机制研究

    王晓霞陈杰郝恩康刘光...
    76-84,115页
    查看更多>>摘要：目的 探究硬质WC-12Co涂层与摩擦副间的力学性能、摩擦磨损特性的对应关系.方法 采用超音速火焰喷涂(HVOF)技术制备WC-12Co硬质涂层,利用SEM、XRD、EDS等分析涂层的微观形貌、物相组成和元素分布规律等,研究该涂层与不同对偶配副的摩擦学性能及摩擦磨损机理等.结果 采用HVOF技术制备的WC-12Co涂层中各元素及物相分布均匀,涂层的显微硬度约为1 103.8HV0.3,纳米硬度约为20.47 GPa.涂层和不同对偶配副的干摩擦因数均在0.80以上,磨损率在10-6mm3/(N·m)量级,其中与Al2O3对偶球配副时摩擦因数(约0.81)最低,与WC-6Co对偶球配副时摩擦因数(约0.85)最大,在与Al2O3配副时磨损率最大,约为11.09×10-6 mm3/(N·m),与GCr15配副时磨损率最小,约为1.60×10-6 mm3/(N·m).结论 硬质WC-12Co涂层致密均匀,其力学性能优异,与不同材质对偶球配副时其磨损机制有所不同,导致摩擦副间的摩擦因数和磨损率略有差异,但其耐磨性均良好,可以根据实际应用工况特点选择不同的摩擦副,以保证硬质碳化钨涂层的安全稳定长效服役.

    WC-12Co涂层超音速火焰喷涂摩擦副力学性能摩擦学性能

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    阿拉尔耕地沙土与65Mn摩擦行为的研究

    姚强韩晓蕊郭展宏潘鹏...
    85-95页
    查看更多>>摘要：目的 探究阿拉尔耕地沙土与65Mn的摩擦学行为,为高速犁结构设计、优化和材料选择提供理论基础.方法 采用摩擦磨损试验机,选择土壤含水率、平均粒径、载荷、转速和摩擦时间等5个参数进行单因素多水平试验,研究沙土对65Mn的摩擦行为,并对各因素水平下金属磨损形貌进行分析.结果 随着含水率的增加,土壤黏附力和润滑水膜的厚度增大,摩擦因数减小,磨损量呈二阶抛物线规律;随着平均粒径的增加,微观接触面积减小,摩擦因数、磨损量与粒径呈负相关;随着载荷的增加,磨料挤压嵌入金属表面,使得微观切削量增加,摩擦因数呈小幅上升趋势,磨损量呈大幅上升趋势;随着转速的增加,摩擦因数、磨损量变化较缓和;随着摩擦时间的增加,因热量的累积,摩擦因数和磨损量呈上升趋势,土壤与金属的摩擦逐渐演变为土壤之间的摩擦.分析磨损形貌发现,65Mn金属磨损表面始终伴随着磨料磨损造成的犁沟、疲劳和剥落,还发现了腐蚀磨损造成的裂纹,表面金属材料被腐蚀成金属盐结晶体,2种形式的磨损交互影响,加剧了 65Mn的磨损.结论 方差分析表明,与土壤含水率、载荷、转速相比,平均粒径和摩擦时间对沙土与65Mn的摩擦因数的影响较大,平均粒径对65Mn的磨损的影响最大.

    沙土65Mn摩擦因数磨料磨损单因素方差分析

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    Mg-9Gd-3.5Y-2Zn-0.5Zr合金材料喷丸强化工艺及摩擦磨损性能研究

    贺帅张治民
    96-106页
    查看更多>>摘要：目的 提高Mg-9Gd-3.5Y-2Zn-0.5Zr合金的耐磨性能.方法 通过喷丸强化工艺对Mg-9Gd-3.5Y-2Zn-0.5Zr合金表面进行处理,在合金表面制备出纳米强化层,随后进行干滑动摩擦磨损试验,探究其喷丸强化后耐磨性能的改变.利用OM、SEM研究合金表层至内部晶粒尺寸及组织特征的变化.利用电子天平秤测量摩擦磨损试验前后质量的损失量.利用维氏显微硬度计测量合金强化层深度方向的硬度分布.利用SEM研究了合金摩擦磨损后的形貌特征,探究其磨损机制.结果 对Mg-9Gd-3.5Y-2Zn-0.5Zr合金进行表面喷丸处理后,表面分别出现了 200～370 μm厚的晶粒细化层,其中喷丸气压为0.4 MPa、时间为40s的试样的细晶强化层厚约为250 µm,硬度约为155HV,较原始试样提高了 50％左右.结论 经喷丸强化后,镁合金表面发生塑性变形,获得纳米晶.晶粒尺寸从表层到内部逐渐变大,呈现梯度变化,喷丸处理后试样磨损质量普遍降低,耐磨性能得到提高,其中气压为0.4 MPa、喷丸时间为40 s的试样的耐磨性最好.铸态试样的摩擦磨损中,磨粒磨损和黏着磨损发挥主要作用,喷丸强化工艺后,磨损机制发生改变,喷丸时间为60 s时,氧化磨损起主导作用.另外,随着喷丸气压的增大,疲劳磨损由辅助作用逐渐变为主导作用.

    喷丸强化耐磨性能Mg-9Gd-3.5Y-2Zn-0.5Zr合金纳米晶

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