检索结果-南通市图书馆

合金元素对电弧沉积铜/钢界面渗透裂纹的影响及机理研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

合金元素对电弧沉积铜/钢界面渗透裂纹的影响及机理研究

作者：芮云鹏东南大学

学位级别：硕士

锡青铜具有优良的耐磨性、耐腐蚀性能,同时加工性能和力学性能也比较优异,因此被广泛应用于汽车、船舶作为滑动轴承、齿轮、轴瓦等耐磨部件。作为轴瓦材料,锡青铜通常与钢复合制备锡青铜/钢复合材料,但传统铸造、粉末冶金制备的锡青铜/... 详细信息

锡青铜具有优良的耐磨性、耐腐蚀性能,同时加工性能和力学性能也比较优异,因此被广泛应用于汽车、船舶作为滑动轴承、齿轮、轴瓦等耐磨部件。作为轴瓦材料,锡青铜通常与钢复合制备锡青铜/钢复合材料,但传统铸造、粉末冶金制备的锡青铜/钢双金属材料往往存在着成分不均匀、结合相对较差等问题。通过电弧沉积制备的锡青铜/钢双金属具有较高的结合强度,而且沉积层致密度高,提高了锡青铜/钢双金属的综合性能。但是通过这种液固复合方式在薄钢板上制备锡青铜/钢双金属时,铜合金元素会沿钢基板晶界渗透,对钢基板的性能造成影响,进而影响薄壁轴瓦双金属的可靠性。本文主要研究电弧沉积锡青铜过程中不同合金元素的渗透行为和渗透裂纹形成机理,并通过对比各元素对晶界的作用,提出和验证抑制渗透裂纹的方法,制备出消除了渗透裂纹的锡青铜/钢双金属材料。首先对低碳钢基板上电弧沉积S213锡青铜后的渗透裂纹形貌、分布以及渗透裂纹对钢基板力学性能的影响进行研究。结果表明,锡青铜渗透裂纹起源于铜/钢界面处,沿着钢晶界渗透,Cu、Sn元素在晶界中富集会导致晶界脆化,降低钢基板的力学性能,并且渗透裂纹的严重情况与电弧沉积热输入量成正比。通过第一性原理计算锡青铜中常见原子(Cu、Sn、Zn、Ni、Al)对钢渗透晶界的作用,结果表明这五种原子在进入钢晶界后都会对晶界造成弱化,其中Sn、Zn原子对晶界的弱化较为严重,而Ni、Al原子虽然也会造成一定的弱化,但对晶界的危害较小。因此在Cu、Sn原子的共同作用下会导致晶界在较小的应力下就被拉开,降低了渗透原子通过的能垒,从而可以快速渗透,形成大量的渗透裂纹。而Ni、Al原子与Cu原子共同作用时,对晶界的弱化较低,能够在一定程度上阻止渗透原子在晶界上的快速扩散,抑制渗透裂纹的产生。基于第一性原理研究结果,提出通过降低液态锡青铜中Sn元素的含量,并提高Ni元素或Al元素含量的方式抑制渗透裂纹。采用Sn含量更低的S212锡青铜作为沉积层合金来验证Sn含量对渗透裂纹的影响可以发现,Sn含量的降低在一定程度上减少了渗透裂纹的数量,但渗透裂纹的情况依旧很严重。Sn元素在Fe晶界的快速扩散会降低晶界强度,且Sn元素在晶界中的富集会降低液态Cu-Sn金属的熔点,增加液态锡青铜在晶界中的扩散时长,导致渗透裂纹的加剧。为进一步验证第一性原理的分析结果,在钢基板上制备Zn、Ni、Al镀层后再电弧沉积锡青铜沉积层。镀Zn层只在低热输入的情况下对渗透裂纹的形成有削弱作用,而且并不能完全抑制住渗透裂纹的形成,在热输入量增加后,渗透裂纹的严重情况快速加剧。在镀Ni钢基板上电弧沉积锡青铜后,会在锡青铜/钢界面处形成一层2μm左右富Ni的过渡层,并且在一定的工艺区间内消除了渗透裂纹的产生。在镀Al钢基板上电弧沉积锡青铜后会在锡青铜/钢界面上方形成30-40μm的Al元素富集区,该富集区可以分为两层,其中靠近铜/钢界面的是Al、Cu、Fe混合形成的6-7μm过渡层,过渡层上方是Al元素向锡青铜沉积层扩散形成的Al、Cu、Sn混合区域,整个Al元素富集区中Al元素含量要低于Ni元素富集区中Ni的含量。与镀Ni层作用相似,镀Al层也可以在低热输入量下消除渗透裂纹,但当热输入量增加后,镀Ni和镀Al钢基板上还是会产生渗透裂纹。

关键词：电弧沉积锡青铜渗透裂纹合金元素晶界脆化

H13钢电弧沉积铝膜及强流脉冲电子束后处理的复合改性研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

真空科学与技术 2003年第2期23卷 91-95页

作者：邹建新吴爱民刘振民李茂原董闯大连理工大学三束材料改性国家重点实验室大连116023

本文介绍电弧沉积与强流脉冲电子束后处理相结合的表面复合处理工艺 ,并应用在H13钢的表面快速合金化。我们首先采用电弧离子镀的方法在H13钢表面沉积了约 10 μm厚的纯铝层 ,然后用强流脉冲电子束对铝膜进行后处理 ,Al在电子束瞬间加... 详细信息

本文介绍电弧沉积与强流脉冲电子束后处理相结合的表面复合处理工艺 ,并应用在H13钢的表面快速合金化。我们首先采用电弧离子镀的方法在H13钢表面沉积了约 10 μm厚的纯铝层 ,然后用强流脉冲电子束对铝膜进行后处理 ,Al在电子束瞬间加热作用下 ,熔入基体表面中 ,实现了表面快速合金化。对处理前后的样品进行了氧化性能对比测试 ,结果表明。

关键词：电弧沉积强流脉冲电子束后处理表面复合处理工艺 H13钢复合改性表面合金化抗氧化性能

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

膜式水冷壁单面电弧沉积的数值模拟

膜式水冷壁单面电弧沉积的数值模拟

作者：魏明震东南大学

学位级别：硕士

膜式水冷壁的使用不仅可以提高锅炉的密封性和燃料的利用率,还可以降低炉墙的厚度和重量等,因而被广泛地应用于大型锅炉容器的内壁。但是膜式水冷壁在工作条件下会受到火焰的高温加热和气流的压力等作用,极易产生高温腐蚀,缩短其使用寿... 详细信息

膜式水冷壁的使用不仅可以提高锅炉的密封性和燃料的利用率,还可以降低炉墙的厚度和重量等,因而被广泛地应用于大型锅炉容器的内壁。但是膜式水冷壁在工作条件下会受到火焰的高温加热和气流的压力等作用,极易产生高温腐蚀,缩短其使用寿命。因此,国外逐步采用在膜式水冷壁的单面堆焊镍基合金的方法来解决其高温腐蚀问题。本文基于ANSYS软件模拟分析了三种不同热输入量及三点约束条件对膜式水冷壁堆焊过程中的瞬态温度场和残余应力应变场分布的影响。并且利用试验结果和模拟结果相互验证和指导,最终形成能够有效控制膜式水冷壁单面堆焊残余变形的焊接方法。温度场模拟结果表明,加热过程中热源所到达的位置温度迅速达到熔点,热源离开后温度迅速降低到600℃左右,然后缓慢冷却,且升温速度明显大于冷却速度。热源加热10秒后温度场开始呈准稳态分布。随着热输入的增加,熔池的最高温度逐渐增加,温差达到100℃以上,而冷却速度逐渐变慢,使得熔池变深,焊缝热影响区宽度变大。组织中铁素体含量增多,珠光体含量降低,并出现了魏氏组织。应力应变场模拟分析结果表明,三种不同热输入得到的残余应力分布云图形状类似,但是随着热输入的增加,膜式水冷壁中残余应力的分布区域逐渐变大,而最大应力值却稍有降低。随着热输入的增大,膜式水冷壁堆焊的残余变形量也逐渐增大,但变化不明显,从5.4mm增大到6.2mm,增加了约12.9%。当膜式水冷壁在堆焊前施加三点约束时,膜式水冷壁的残余应力主要集中在约束位置,呈现拉应力集中,而其他位置的应力相对较小。此时,堆焊后的残余变形量得到了明显的降低,最大变形量发生在宽度方向,为0.8mm,说明提前施加约束可以有效地控制堆焊后的宏观变形量。对比发现,数值模拟得到的残余变形量和实际焊接实验得到的残余变形量基本吻合,数据偏差最大为14.8%,说明了数值模拟的准确性较高。通过CMT控制热输入量外加约束的方法可以有效地控制膜式水冷壁的焊后残余变形,得到的焊缝成型良好,稀释率较低,满足应用要求。

关键词：膜式水冷壁电弧沉积数值模拟残余变形稀释度

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

真空阴极电弧沉积TiN超硬膜的研究

广东有色金属学报 1993年第1期3卷 44-49页

作者：袁镇海罗广南谢致薇戴达煌广州有色金属研究院广州510651

研究了真空阴极电弧法沉积 TiN 超硬膜的工艺和应用.结果表明,氮气分压强和负偏压对膜层的结构和性能有很大影响,在氮气分压强为1.30Pa,负偏压为—300V 时沉积的膜层表面"钛滴"少,膜层致密,为细柱状晶和粒状晶结构,具有(220)和(111)织构... 详细信息

研究了真空阴极电弧法沉积 TiN 超硬膜的工艺和应用.结果表明,氮气分压强和负偏压对膜层的结构和性能有很大影响,在氮气分压强为1.30Pa,负偏压为—300V 时沉积的膜层表面"钛滴"少,膜层致密,为细柱状晶和粒状晶结构,具有(220)和(111)织构,硬度可达到 Hv2100以上,涂层钻头寿命达到了未涂覆涂层钻头的6.7倍.

关键词：真空阴极电弧沉积氮化钛超硬膜

Si含量对电弧沉积TiAlSiN薄膜性能的影响

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

电镀与涂饰 2006年第6期25卷 15-17页

作者：秦聪祥曾鹏胡社军汝强吴键广东工业大学材料与能源学院广州510643

利用等离子体辅助电弧沉积技术制备了不同成分的TiAlSiN多元薄膜,并研究了Si含量对薄膜组织结构、显微硬度和耐磨性的影响。XRD物相分析表明:薄膜主要由AlN和TiN组成。随着膜层中Si含量的增加,薄膜的结构由明显的柱状晶转变为致密的玻... 详细信息

利用等离子体辅助电弧沉积技术制备了不同成分的TiAlSiN多元薄膜,并研究了Si含量对薄膜组织结构、显微硬度和耐磨性的影响。XRD物相分析表明:薄膜主要由AlN和TiN组成。随着膜层中Si含量的增加,薄膜的结构由明显的柱状晶转变为致密的玻璃态结构,显微硬度逐渐提高,耐磨性能得到明显改善。

关键词： TiAlSiN 电弧沉积显微硬度耐磨性

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

耐磨梯度材料电弧增材制造工艺及性能研究

耐磨梯度材料电弧增材制造工艺及性能研究

作者：张雪梅东南大学

学位级别：硕士

为了突破我国在高承载薄壁轴瓦材料方面的技术瓶颈,本论文针对我国铜/钢双金属采用固相复合存在的问题,以及借鉴国外铸轧工艺等液相复合技术的优势,首次采用了电弧沉积技术制备“钢背/铜合金/锡基合金”的多层耐磨材料。论文首先研究了S... 详细信息

为了突破我国在高承载薄壁轴瓦材料方面的技术瓶颈,本论文针对我国铜/钢双金属采用固相复合存在的问题,以及借鉴国外铸轧工艺等液相复合技术的优势,首次采用了电弧沉积技术制备“钢背/铜合金/锡基合金”的多层耐磨材料。论文首先研究了S215铝青铜,SCu5210锡青铜和CuSn8Al0.5锡青铜三种合金冷金属过渡(CMT)及短路过渡两种熔化极惰性气体保护电弧沉积的基本工艺方法,在获得沉积层组织演变规律的基础上,选用CMT技术在薄板上电弧沉积锡青铜以获得铜/钢双金属带材,解决了大宽厚比沉积层熔覆的稀释率和气孔等问题。最后在铜合金上CMT沉积了锡基合金,制备了“钢背/铜合金/锡基合金”的多层耐磨材料。主要研究结果如下:CMT工艺下,由于热输入量低,Fe的稀释现象不明显。但采用短路过渡工艺沉积时,各成分沉积层都有明显的Fe元素稀释现象。由于Fe在铜中的溶解度较低,在沉积层中以颗粒形式析出。三种成分的沉积层中,Fe在CuSn8Al0.5中扩散的速度最快,形成的颗粒相最多。在厚板上沉积铜合金时,S215铝青铜由于流动性好,沉积层不会产生气孔。SCu5210锡青铜在采用CMT工艺时,由于热输入小,冷却速度快,形成少量气孔,增大热输入会导致大量气孔形成,少量Al的加入有效改善了锡青铜中形成气孔倾向。一般情况下,热输入增大有利于提高双金属层间结合强度,S215铝青铜/45钢层间结合强度均高于400MPa。只有在沉积层中出现较多气孔的情况下,结合强度偏低,主要是因为此时铜沉积层的抗拉强度下降明显。制备铜/钢双金属带材需要获得具有大宽径比和表面平整的沉积层,CMT工艺的成型性能比短路过渡更具优势。此外,CMT工艺降低了热输入,对于缩短沉积层凝固时间、抑制气孔、降低Fe的稀释都有良好的效果,是更适宜在钢表面进行铜层电弧沉积的优选方案。在沉积电流较低时(60-90A),SCu5210和CuSn8Al0.5沉积层均获得了树枝晶组织,SCu5210为α-Cu树枝晶间偏析的(α+δ)+CuP和α+CuP组织,CuSn8Al0.5为α树枝晶间偏析的(α+δ)组织。随着电流的增大(100-110A),SCu5210及CuSn8Al0.5的树枝晶形貌逐步消失。随着沉积电流的增加,35钢钢背靠近沉积层的组织铁素体含量减小,珠光体含量增加,硬度相应增加,钢板的拉伸强度和屈服强度升高,伸长率下降。当电流过大(110A)时,奥氏体晶粒长大,高冷却速率和粗大的晶粒促使铁素体从晶界处形成侧板条,从而形成魏氏体组织,其拉伸强度、屈服强度和伸长率的值急剧下降并且显示出显著的脆性断裂。对于Sn90.5Sb9.5的沉积层组织,在电流较低(50-90A)时,均为单相α-Sn晶粒;随着电流的增大(100A),组织为黑色α-Sn基体上分布着针状及星状的CuSn相,CuSn相的存在使沉积层硬度得到提升。

关键词：电弧沉积 CMT 滑动轴承材料铜/钢双金属带梯度耐磨材料

不同制备工艺对MoSi_2涂层抗氧化性能的影响

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

宇航材料工艺 2007年第1期37卷 58-60页

作者：张中伟王俊山许正辉李承新航天材料及工艺研究所先进功能复合材料技术国防科技重点实验室北京100076

为解决MoSi2和SiC线膨胀系数差异,在带有SiC外涂层的C/C复合材料表面采用等离子喷涂、电弧沉积和固渗等工艺制备MoSi2涂层。涂层表面形貌分析发现,等离子喷涂MoSi2涂层多孔不致密,电弧沉积MoSi2涂层易开裂剥落;而固渗MoSi2涂层致密均匀... 详细信息

为解决MoSi2和SiC线膨胀系数差异,在带有SiC外涂层的C/C复合材料表面采用等离子喷涂、电弧沉积和固渗等工艺制备MoSi2涂层。涂层表面形貌分析发现,等离子喷涂MoSi2涂层多孔不致密,电弧沉积MoSi2涂层易开裂剥落;而固渗MoSi2涂层致密均匀,且界面结合力好。氧化试验也表明,固渗MoSi2涂层性能较好。

关键词： C/C复合材料 MoSi2涂层等离子喷涂电弧沉积固渗

W-C-S-Mo复合薄膜的制备及力学和摩擦学性能

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

润滑与密封 2015年第12期40卷 71-78页

作者：杨旭红周晖杨拉毛草郑军万志华张延帅兰州空间技术物理研究所表面工程技术重点实验室甘肃兰州730000

利用磁控溅射与磁过滤阴极真空电弧(MS/FCVA)复合沉积法,在不同偏压下在单晶Si基体上制备W-CS-Mo四元复合薄膜;分析沉积偏压对薄膜纳米硬度、弹性模量和膜基结合力等力学性能的影响;在潮湿大气、真空环境下研究偏压对薄膜摩擦学性能的... 详细信息

利用磁控溅射与磁过滤阴极真空电弧(MS/FCVA)复合沉积法,在不同偏压下在单晶Si基体上制备W-CS-Mo四元复合薄膜;分析沉积偏压对薄膜纳米硬度、弹性模量和膜基结合力等力学性能的影响;在潮湿大气、真空环境下研究偏压对薄膜摩擦学性能的影响。结果表明,薄膜硬度、弹性模量和附着力随着沉积负偏压的增大呈现先增大后减小的趋势,在偏压-100 V时薄膜力学性能最好;负偏压-100 V下制备的W-C-S-Mo四元复合薄膜样品在潮湿大气和真空环境下均具有较好的摩擦学性能,拉曼测试发现,W-C-S-Mo复合薄膜在潮湿大气环境中的润滑作用主要由DLC提供,而在真空环境中薄膜中的软质相Mo S2晶粒起润滑作用。

关键词：磁控溅射电弧沉积复合薄膜力学性能摩擦学性能

氮化钛—金(Tin-Au)双镀层在笔类金属零件上的应用

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

中国制笔 1994年第3期 12-17页

作者：王荣泉上海英雄股份公司

Tin-Au 双镀层工艺是八十年代末期发展起来的一种表面装饰高新技术.我厂于1990年初引进美国VAC-Tec公司的ATC-400设备,初期仅作仿金Tin加工,应用于一般产品,产值及经济效益不高.但经过近几年来的反复试验,不断摸索,已成功地做TiN-Au双... 详细信息

Tin-Au 双镀层工艺是八十年代末期发展起来的一种表面装饰高新技术.我厂于1990年初引进美国VAC-Tec公司的ATC-400设备,初期仅作仿金Tin加工,应用于一般产品,产值及经济效益不高.但经过近几年来的反复试验,不断摸索,已成功地做TiN-Au双镀层加工,并应用于我厂高档产品的不锈钢基体的镀镍。

关键词：真空室金属零件电弧沉积氮化钛电弧触发辉光放电溅射沉积真空镀膜供给装置靶材