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HVAF制备27SiMn钢WC涂层沉积机理研究

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热加工工艺 2020年第6期49卷 106-108,112页

作者：王勇方敏张治民中北大学材料科学与工程学院山西太原030051

以经过喷砂预处理的27SiMn钢为原材料,采用活性燃烧高速空气燃料喷涂技术(AC-HVAF)制备WC-10Co-4Cr涂层。采用SEM与EDS对WC-10Co-4Cr涂层的微观形貌和涂层在基体结合处的沉积机理进行了研究。结果表明,采用HVAF制备的WC涂层十分致密,无... 详细信息

以经过喷砂预处理的27SiMn钢为原材料,采用活性燃烧高速空气燃料喷涂技术(AC-HVAF)制备WC-10Co-4Cr涂层。采用SEM与EDS对WC-10Co-4Cr涂层的微观形貌和涂层在基体结合处的沉积机理进行了研究。结果表明,采用HVAF制备的WC涂层十分致密,无明显的裂纹与孔洞缺陷,涂层整体孔隙率为1.4%左右。在HVAF喷涂超音速的作用下,少量WC颗粒直接进入到基体中并形成明显裂纹。涂层与基体主要以机械结合为主,伴随少量的微区冶金结合和扩散。

关键词： HVAF WC-10Co-4Cr涂层沉积机理

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黄河河床物质层理淤积结构及沉积机理

人民黄河 2010年第8期32卷 32-33页

作者：江恩惠韩其为曹永涛李军华中国水利水电科学研究院北京100044 黄河水利科学研究院水利部黄河泥沙重点实验室河南郑州450003

详细分析了黄河典型的河床物质淤积层理结构,探讨了泥沙成层分布与水沙条件的关系。结果表明：水量年际变化大、水沙异源,且发生高含沙洪水的支流相对比较多、各支流泥沙的粗细不同等为泥沙分层淤积的主要前提条件;河道边界条件进一步... 详细信息

详细分析了黄河典型的河床物质淤积层理结构,探讨了泥沙成层分布与水沙条件的关系。结果表明：水量年际变化大、水沙异源,且发生高含沙洪水的支流相对比较多、各支流泥沙的粗细不同等为泥沙分层淤积的主要前提条件;河道边界条件进一步促进了泥沙分层淤积的形成。

关键词：沉积机理层理淤积胶泥层河床物质黄河

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有关复合电沉积机理研究

武汉大学学报（理学版） 2000年第6期46卷 695-700页

作者：李卫东胡进左正忠周运鸿武汉大学化学与环境科学学院湖北武汉430072

介绍了微粒前处理、电流密度、微粒浓度、搅拌、p H值等工艺参数以及微粒表面电荷对电沉积复合镀层的影响 ,回顾了 Guglielmi模型。

关键词：电沉积复合镀层沉积机理

ZnS薄膜原子层沉积机理的密度泛函理论研究

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分子科学学报 2012年第4期28卷 280-285页

作者：赵卫标任杰河北科技大学理学院河北石家庄050018

使用密度泛函方法研究了以二乙基锌(DEZn)和H2S作为前驱体在硅表面原子层沉积ZnS的初始反应机理.ZnS薄膜的原子层沉积包括2个连续的"半反应":即DEZn与H2S"半反应".研究显示:DEZn与H2S"半反应"都经历了一个C2H6消去过程.通过对比在单硫... 详细信息

使用密度泛函方法研究了以二乙基锌(DEZn)和H2S作为前驱体在硅表面原子层沉积ZnS的初始反应机理.ZnS薄膜的原子层沉积包括2个连续的"半反应":即DEZn与H2S"半反应".研究显示:DEZn与H2S"半反应"都经历了一个C2H6消去过程.通过对比在单硫氢基及双硫氢基硅表面上的反应,发现邻位硫氢基的存在有利于前驱体分子的吸附并能够降低反应活化能,这意味着双硫氢基硅表面上的反应是能量上更有利的反应.另外,也发现DEZn"半反应"比H2S"半反应"更容易进行.

关键词：原子层沉积密度泛函理论硫化锌沉积机理

SiC/Cu导电耐磨电刷镀复合涂层的沉积机理研究及其应用

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SiC/Cu导电耐磨电刷镀复合涂层的沉积机理研究及其应用

作者：李乡亮天津大学

学位级别：硕士

电刷镀复合涂层技术作为表面工程的重要组成部分,是机械零件修复和强化的有效手段。在修复零件尺寸,提高零件表面的耐磨性和减摩性、改善零件的表面性质等领域有着广泛的应用。具有设备轻便、工艺灵活、沉积速度快、镀层种类多、结合强... 详细信息

电刷镀复合涂层技术作为表面工程的重要组成部分,是机械零件修复和强化的有效手段。在修复零件尺寸,提高零件表面的耐磨性和减摩性、改善零件的表面性质等领域有着广泛的应用。具有设备轻便、工艺灵活、沉积速度快、镀层种类多、结合强度高、适用范围广、对环境污染小等一系列优点。在焊接领域中,导电嘴是熔化极气体保护弧焊设备中的一种重要的导电连接件,其磨损性能较差一直是一个较大的问题,特别是机械化和自动化焊接时,其使用寿命直接关系到设备的经济可行性。通过电刷镀技术,在导电嘴上复合一层具有高耐磨性,并维持良好导电性的复合涂层是本文研究的主要内容。本文采用不同的电刷镀工艺,制备了SiC/Cu复合镀层,分析了电流密度、刷镀速度等参数对SiC沉积的影响。得出在刷镀时间为20min,电流密度为3A/dm2,电压为8V,SiC含量达到20g/L时,刷镀沉积速度达到最大,镀层晶粒细化,镀层形貌均匀致密。设计了磨损实验,模拟导电嘴与焊丝的磨损状态,对不同的工艺条件下获得镀层的耐磨损性能进行了测试。得出在0.5kg载荷下,SiC/Cu复合镀层的磨损量比纯铜层的磨损量低了约27%。并根据复合镀层的表面形貌,研究了SiC共沉积的机理。提出了不同SiC尺寸与不同结构的镀层结合时,存在不同的沉积模式,即硬质颗粒可能沉积在铜晶粒内、晶界、或者沉积在镀层表面孔隙中。最后,针对实际情况,在导电嘴内孔上制备了SiC/Cu复合镀层。进行了磨损性能和焊接性能实验对比。从中得出,从焊缝成形上看,内孔刷镀导电嘴和纯铜导电嘴没有明显差异,但耐磨性能相比,复合镀层导电嘴具有明显的优越性。

关键词：电刷镀 SiC/Cu复合镀层沉积机理耐磨性导电嘴

冷气体动力喷涂过程中颗粒的加速性能及沉积机理分析

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冷气体动力喷涂过程中颗粒的加速性能及沉积机理分析

作者：刘陈光南华大学

学位级别：硕士

冷气体动力喷涂技术(简称冷喷涂)是一种基于空气动力学原理的涂层制备技术。相比于热喷涂,冷喷涂具有抗氧化、高沉积率、残余应力小等优点,得到了国内外学者的极大关注。冷喷涂过程包含颗粒在喷管流场中的加速过程以及颗粒在基板上的碰... 详细信息

冷气体动力喷涂技术(简称冷喷涂)是一种基于空气动力学原理的涂层制备技术。相比于热喷涂,冷喷涂具有抗氧化、高沉积率、残余应力小等优点,得到了国内外学者的极大关注。冷喷涂过程包含颗粒在喷管流场中的加速过程以及颗粒在基板上的碰撞沉积过程,由于其过程的复杂性,对涂层沉积机理的影响因素很多。因此,分析研究颗粒在喷管流场中的加速性能及颗粒在基板表面的沉积机理具有重要的意义,能够为实验研究提供一定的理论依据。本文首先使用Fluent软件对喷管进行数值模拟分析,建立喷管的二维物理模型,分析了喷涂温度、喷涂压力对流场的影响,并考虑了不同的载气种类、不同的颗粒材料、不同的颗粒粒径大小及不同的颗粒入射位置对颗粒加速性能的影响。然后使用有限元分析软件ANSYS模拟了颗粒在基板上的沉积过程,分析了不同的颗粒入射速度,不同的入射角度,不同的颗粒粒径大小,不同的颗粒材料和基板材料对沉积效果及塑性变形的影响,并进行了二次沉积和多颗粒群的沉积机理分析。得到主要结论如下:(1)随着喷涂温度的提高,流场的速度逐渐增加,而喷涂压力对于喷管内流场及温度场的影响较小。(2)He和N2相比较,He作为载气时对颗粒的加速性能更好。粒径大的金属和非金属颗粒不易获得较大的速度,粒径小的颗粒由于惯性小容易被加速,但粒径小到1μm以下时容易受气体的影响,运动不稳定。颗粒的材料无论金属还是非金属,密度较小更容易获得较大的速度。(3)颗粒在喷管入口的入射位置对速度大小影响较小,仅对颗粒碰撞基板时的角度有影响。颗粒入射速度和角度的增加,都有利于颗粒沉积,但颗粒入射角度不宜超过200,材料特性中屈服极限是影响沉积机理的重要因素。(4)微米级的颗粒粒径比纳米级的更容易形成涂层,颗粒粒径为20μm相比于10μm和40μm时,涂层效果更好。(5)颗粒与颗粒之间的水平作用使得颗粒与基板间存在间隙,竖直作用可以起到夯实左右,对基板上凹坑的深度没有影响。多颗粒群沉积加剧了接触区域四周的金属激射现象。

关键词：冷喷涂气固两相流数值分析沉积机理

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含硅低温各向同性热解炭沉积机理分析

含硅低温各向同性热解炭沉积机理分析

作者：郑艳真杭州电子科技大学

学位级别：硕士

由于含硅低温各向同性热解炭(Silicon-alloyed Low temperature isotropic pyrocarbon,Si-LTIC)的弹性模量低、弯曲强度大以及断裂形变大于2%,具有良好的硬度、耐磨性、化学惰性和优异的生物相容性,因此在医学领域(如人工机械心瓣等)得... 详细信息

由于含硅低温各向同性热解炭(Silicon-alloyed Low temperature isotropic pyrocarbon,Si-LTIC)的弹性模量低、弯曲强度大以及断裂形变大于2%,具有良好的硬度、耐磨性、化学惰性和优异的生物相容性,因此在医学领域(如人工机械心瓣等)得到了应用。但是目前国内制备的全炭双叶机械瓣膜用Si-LTIC涂层时常出现裂纹、分层、孔洞等缺陷,导致成品率低和生产成本高。为了制备出高性能的Si-LTIC材料,需要研究沉积工艺条件对Si-LTIC微观组织结构和性能的影响,同时探索清楚Si-LTIC材料的沉积过程对工艺条件的选择和控制至关重要。为此,研究Si-LTIC沉积过程、沉积工艺条件对其结构和性能的影响是目前亟待解决的问题。首先采用稳态流化床化学气相沉积工艺(Steady-state Fluidized bed chemical vapor deposition,SFBCVD)在1250450℃的沉积温度和250%的丙烷体积浓度下制备Si-LTIC;然后利用EDS、XRD、SEM和TEM等对不同工艺条件下制备的Si-LTIC进行表征和分析,研究沉积温度和丙烷体积浓度对Si-LTIC微观组织结构的影响;在此基础上,分析SFBCVD均相气相反应和异相表面反应,进而讨论稳态流化床化学气相沉积Si-LTIC的机理,研究沉积温度和丙烷体积浓度对Si-LTIC沉积模型的影响;最后采用Fluent计算流体动力学软件对稳态流化床内稠密气固两相流动特性进行数值模拟,分析沉积炉的锥角和入口气体速度对流动状态的影响,并对稳态流化床化学气相沉积Si-LTIC的沉积机理进行补充和完善。主要的研究内容和结论有:(1)制备得到的Si-LTIC中主要有C、Si两种元素,还有少量O元素,硅含量在5.72.1wt%之间,而O元素含量低,在0.5 wt%左右。不同工艺参数下制备的Si-LTIC的热解炭XRD晶格结构参数不同,总的来说,当沉积温度和丙烷体积浓度上升时,热解炭微晶尺寸变小。(2)随着丙烷体积浓度升高,Si-LTIC微观形貌中片层状炭结构逐渐减少,类球形颗粒数量增多尺寸变大;随着沉积温度升高,Si-LTIC微观形貌中类球形颗粒细化,数量增多且尺寸变小,类球形颗粒逐渐取代片层状炭结构,孔隙增多,且类球形颗粒内包围着炭黑颗粒的炭层织构逐渐降低。Si-LTIC的密度均随着沉积温度和丙烷体积浓度的升高而降低。过高的沉积温度和丙烷体积浓度均会导致Si-LTIC的平均涂层速率降低。(3)Si-LTIC的沉积过程:气相中炭黑颗粒的形成,炭黑颗粒吸附小分子链烃和芳烃等生长形成液滴,液滴与小分子链烃、芳烃、β-SiC颗粒等多种中间产物的共同沉积;(4)提出Si-LTIC的气相形核-表面生长机理:气相形核机理控制类球形颗粒的生长,表面生长机理控制片层状结构的形成;随着沉积温度或丙烷体积浓度升高,Si-LTIC的沉积过程均逐渐由以表面生长机理为主转变为以气相形核机理为主。(5)采用本文实验的操作条件,在锥角为60°的炉体内形成具有“环-核”结构的散式流化床,炉内中心区域的气相体积分数为0.37左右;随着入口气体速度的增加,中心区域的气相和颗粒平均速度均逐渐增加,但是对气相体积分数的影响不大。(6)在稳态流化床数值模拟的基础上,补充和完善了稳态流化床化学气相沉积Si-LTIC的沉积机理;沉积温度和丙烷体积浓度是Si-LTIC形成的内因,而炉体结构和入口气体速度是外因,提供了Si-LTIC形成的空间和时间上的可能性。

关键词：化学气相沉积流化床含硅低温各向同性热解炭沉积条件微观结构气固两相流沉积机理