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面向铝基发动机气门座圈的激光熔覆铜基合金工艺及性能研究

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表面技术 2022年第7期51卷 397-409页

作者：刘伊白瑞兴李长久李成新西安交通大学西安710049 西安航天发动机有限公司西安710100

目的为了提升发动机气门座圈耐磨耐冲蚀性能,延长发动机寿命。方法针对铝基发动机气门座圈,采用激光熔覆制备铜基合金覆层,对激光熔覆工艺与熔覆层性能之间的关系进行研究。以稀释率、覆层接触角为衡量标准优化参数,研究激光扫描速度、... 详细信息

目的为了提升发动机气门座圈耐磨耐冲蚀性能,延长发动机寿命。方法针对铝基发动机气门座圈,采用激光熔覆制备铜基合金覆层,对激光熔覆工艺与熔覆层性能之间的关系进行研究。以稀释率、覆层接触角为衡量标准优化参数,研究激光扫描速度、送粉率、激光重熔参数与熔覆层组织形貌的关系。结果熔覆层的表层组织随扫描速度的增加而细化,同时,熔覆层的稀释率和覆层接触角均增大,而熔覆层的稀释率和覆层接触角随送粉率的增加呈下降趋势。通过改变激光重熔参数,可改变强化相在熔覆层中的分布情况,从而改变熔覆层硬度。通过对剪切断面进行分析,结果表明,结合界面的剪切强度随着扫描速度的增加先增加后降低,在扫描速度为8 mm/s时,剪切强度最大,为142.31 MPa。在最优参数下,熔覆层的平均硬度为392HV0.05,相当于ZL104铝合金基体硬度(约85HV0.05)的4.6倍。结论熔覆层冲蚀磨损和销盘磨损试验表明,铜基涂层具有最低的摩擦因数和最低的冲蚀质量损失,印证了铜基覆层可以提升发动机气门原材料的耐磨耐冲蚀性能,并在一定程度上提升发动机缸体寿命,为实际应用提供一定的指导。

关键词：激光熔覆汽车发动机 ZL104铝合金铜基合金耐磨性

Cu_(13)、Cu_(12)Zr和Cu_(12)Zn团簇上CO_(2)还原反应的密度泛函理论研究

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燃料化学学报（中英文） 2023年第3期51卷 314-319页

作者：李杰李慧太原理工大学材料科学与工程学院山西太原030024

本研究采用密度泛函理论研究了Cu_(13)、Cu_(12)Zn和Cu_(12)Zr团簇的CO_(2)还原反应的吸附和活化能力,计算结果表明相比于Cu_(13)团簇,Cu_(12)Zr增强了对反应物和中间体的吸附能力,而Cu_(12)Zn团簇降低了对反应物和中间体的吸附能力。... 详细信息

本研究采用密度泛函理论研究了Cu_(13)、Cu_(12)Zn和Cu_(12)Zr团簇的CO_(2)还原反应的吸附和活化能力,计算结果表明相比于Cu_(13)团簇,Cu_(12)Zr增强了对反应物和中间体的吸附能力,而Cu_(12)Zn团簇降低了对反应物和中间体的吸附能力。计算了Cu_(13)、Cu_(12)Zr和Cu_(12)Zn团簇上CO_(2)还原为CO的能垒为分别为0.65、0.35和0.58 eV,CO_(2)加氢生成HCOO的能垒为0.87、0.77和0.49 eV,而CO_(2)加氢生成COOH的能垒为1.67、1.89和0.99 eV。Zn和Zr元素的掺杂提高了铜团簇的CO_(2)催化还原能力,其中,表现为Cu_(12)Zr团簇有利于CO_(2)解离生成CO,Cu_(12)Zn团簇有利于CO_(2)加氢生成HCOO。

关键词：密度泛函理论二氧化碳还原反应铜基合金吸附和活化

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铜基耐蚀合金熔覆层的制备及耐蚀特性

稀有金属材料与工程 2021年第8期50卷 2694-2699页

作者：孔耀刘宗德李斌华北电力大学电站能量传递转化与系统教育部重点实验室北京102206

采用光纤激光器,在不同功率下在Q235钢表面制备了铜基合金熔覆层。利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和电化学工作站分别对熔覆层的显微结构、相组成及耐蚀性能进行表征。结果表明,熔覆层与基体冶金结合。熔覆层底部为胞状组织,中部为... 详细信息

采用光纤激光器,在不同功率下在Q235钢表面制备了铜基合金熔覆层。利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和电化学工作站分别对熔覆层的显微结构、相组成及耐蚀性能进行表征。结果表明,熔覆层与基体冶金结合。熔覆层底部为胞状组织,中部为树枝晶和柱状晶。熔覆层主要包含富铜Cu(Ni,Fe)固溶体和富铁Ni(Cr,Mo,Fe)固溶体。由于其最高的自腐蚀电位和最低的自腐蚀电流,2000 W功率下所制备的熔覆层表现出最好的耐蚀性能。

关键词：铜基合金激光熔覆显微结构耐蚀性能

铜含量对316L激光熔覆钴基涂层组织与性能影响

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激光技术 2023年

作者：何启浪张益豪师文庆王文华广东海洋大学电子与信息工程学院广东海洋大学材料科学与工程学院

为了探究添加不同质量分数铜对铜钴合金复合涂层显微组织、物相组成、硬度及耐腐蚀性影响的目的，采用光纤激光器在316L不锈钢基体上利用激光熔覆技术制备铜钴合金复合涂层，通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、... 详细信息

为了探究添加不同质量分数铜对铜钴合金复合涂层显微组织、物相组成、硬度及耐腐蚀性影响的目的，采用光纤激光器在316L不锈钢基体上利用激光熔覆技术制备铜钴合金复合涂层，通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、能谱分析(EDS)、电化学工作站等方法，对铜钴复合涂层进行了理论分析和实验验证，取得了铜钴复合涂层显微组织、硬度、耐腐蚀性等相关数据。结果表明，铜钴合金复合涂层晶粒类型主要有树枝晶和柱状晶，添加1%铜基合金时熔覆层晶粒组织最为致密且晶粒尺寸最小，随着铜质量分数的提升熔覆层晶粒尺寸逐渐增大，当添加铜质量分数为10%时出现明显气孔及富集颗粒。铜钴合金复合涂层的显微硬度较基体均得到明显提高，当添加质量分数1%的铜时，熔覆层维氏硬度达到最优，可达540.4 HV，约为基体平均硬度203.5 HV的2.65倍；对铜钴合金复合涂层进行X射线衍射仪分析后发现复合涂层中的物相主要有CoCx、Co0.52Cu0.48、Cr2Fe14C等物相。对铜钴合金复合涂层进行能谱分析后发现复合涂层中的Co、Cu、Fe与Cr 等元素在基材316L不锈钢与复合涂层之间出现明显的扩散现象，添加铜基合金质量分数增大后，Fe元素、Ni元素的沉降现象愈发明显;随着铜的质量分数提升，合金涂层的耐腐蚀性呈现先增强后减弱的趋势，在1%时获得最优耐腐蚀性。该研究对扩展铜钴合金复合涂层实际应用范围具有一定意义。

关键词：激光技术铜基合金钴基合金 316L 微观组织耐腐蚀性

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铜基合金衬套端面镀铬质量的改善

电镀与环保 2017年第6期37卷 74-76页

作者：李博中航飞机起落架有限责任公司燎原分公司陕西汉中723200

0前言铜及铜基合金具有优良的导热性、导电性、可塑性及一定的机械强度,在航空、航天等领域有着广泛的用途。镀铬能提高铜合金零件的硬度、耐磨性及装饰性,大大扩宽了其应用范围。但铜及铜基合金长期裸露,其表面会生成一层薄而致密的钝... 详细信息

0前言铜及铜基合金具有优良的导热性、导电性、可塑性及一定的机械强度,在航空、航天等领域有着广泛的用途。镀铬能提高铜合金零件的硬度、耐磨性及装饰性,大大扩宽了其应用范围。但铜及铜基合金长期裸露,其表面会生成一层薄而致密的钝化膜。如果钝化膜去除不彻底,则会影响镀层的结合力。

关键词：铜基合金镀铬质量端面衬套铜合金零件机械强度钝化膜导热性

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铜基合金熔覆层的耐蚀性能研究

铜基合金熔覆层的耐蚀性能研究

作者：李雅丽华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

为解决普通钢材在海洋环境中易腐蚀和易污损的问题,激光熔覆技术作为一种功率高、冷却快的新型表面改性技术,具有广阔的应用前景。本文采用大功率半导体激光熔覆技术在Q235钢基体上成功制备了三种铜基合金熔覆层:有C22打底层(厚约1400... 详细信息

为解决普通钢材在海洋环境中易腐蚀和易污损的问题,激光熔覆技术作为一种功率高、冷却快的新型表面改性技术,具有广阔的应用前景。本文采用大功率半导体激光熔覆技术在Q235钢基体上成功制备了三种铜基合金熔覆层:有C22打底层(厚约1400μm)和无打底层(厚约6000μm)的1#和2#合金熔覆层;无打底层的(厚约6000μm)3#合金熔覆层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)分析了熔覆层的物相组成和显微组织结构;利用显微维氏硬度计测试了熔覆层的显微硬度;利用电化学测试技术检测了熔覆层的耐海水腐蚀性能。此外,还对2#合金熔覆层和铸造硅黄铜(ZCu,对比样)在模拟海水中的铜离子渗出率进行测定和计算,对其耐海生物污损性能进行了评价。三种铜基合金熔覆层与基体形成良好的冶金结合,主要物相均为铜基固溶体。其中,1#和2#合金熔覆层含有Cr、Mo等元素固溶进入Ni中形成的镍基固溶体,显微组织由富铜的基底和富Cr、Mo的硬质析出相组成;3#合金熔覆层由均匀的铜基固溶体组成。Fe元素对1#和3#合金熔覆层的稀释作用可有效避免,而2#合金熔覆层,有打底层的熔覆层表面含有极少量的Fe,无打底层的熔覆层表面含有较高含量Fe。三种铜基合金熔覆层样品在3.5wt.%NaCl溶液中的耐蚀性能均优于ZCu,且有稳定钝化区的1#和2#的耐蚀性能优于无稳定钝化区的3#和ZCu,并且1#优于2#,3#优于ZCu。在测试时间31天内,2#合金熔覆层的铜离子渗出率呈逐渐上升的趋势,在浸泡第24天之后,理论上可有效抑制所有海生物生长。

关键词：激光熔覆铜基合金耐蚀性能耐污损性能

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铜基粉末冶金摩擦材料的应用及展望

粉末冶金技术 2020年第4期38卷 313-318页

作者：方小亮郑合静合肥波林新材料股份有限公司合肥230088

铜基粉末冶金摩擦材料以其在制动方面的优越性能获得了广泛地应用。本文阐述了铜基粉末冶金摩擦材料的使用要求,系统地介绍了铜基粉末冶金摩擦材料在飞机、高速列车、风力发电和汽车等领域的应用现状,并对铜基粉末冶金摩擦材料的未来发... 详细信息

铜基粉末冶金摩擦材料以其在制动方面的优越性能获得了广泛地应用。本文阐述了铜基粉末冶金摩擦材料的使用要求,系统地介绍了铜基粉末冶金摩擦材料在飞机、高速列车、风力发电和汽车等领域的应用现状,并对铜基粉末冶金摩擦材料的未来发展进行了展望,为铜基粉末冶金摩擦材料的进一步的发展提供参考。

关键词：铜基合金粉末冶金摩擦材料摩擦因数

铜基金属表面处理及其在电解水和锂电池中的应用

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铜基金属表面处理及其在电解水和锂电池中的应用

作者：陈红磊哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

铜及铜基合金(黄铜、磷铜和白铜等)因具有良好的导热性、导电性等性质,被广泛地应用于机械、轻工、新兴产业等领域,在我国有色金属材料的消费中仅次于铝。近年来,铜及铜基合金还被广泛的应用到新能源领域,例如锂电的集流体和各种催化剂... 详细信息

铜及铜基合金(黄铜、磷铜和白铜等)因具有良好的导热性、导电性等性质,被广泛地应用于机械、轻工、新兴产业等领域,在我国有色金属材料的消费中仅次于铝。近年来,铜及铜基合金还被广泛的应用到新能源领域,例如锂电的集流体和各种催化剂。但商业化铜及铜基合金作为催化剂或集流体的时候,比表面积小,不利于催化反应和活性物质的附着是一个严重影响电极性能和循环稳定性的问题。本论文聚焦铜基合金的表面处理问题,发展了一种简单、安全的溶液氧化-还原方法,在铜基金属表面原位构筑微纳米纤维金属,并将处理后的铜基金属应用于电解水和锂电领域,提高了电极的电化学性能。以商业化泡沫铜为母体材料,过硫酸铵作为氧化剂,二甲胺基甲硼烷(DMAB)作为还原剂,对泡沫铜进行氧化-还原处理,最终得到具有微纳米纤维结构的泡沫铜,并将其作为电解水自支撑电极。重点研究了氧化时间对微纳米纤维结构及最终电化学性能的影响,研究表明氧化20 min还原10 min的泡沫铜具有最佳形貌和电化学性能,在10 m Acm下,与未处理的泡沫铜相比,析氢反应的过电势降低了274 m V,析氧反应的过电势降低了120 m V。为了充分发挥微纳米纤维泡沫铜高电导率,大比表面的优势,将微纳米纤维泡沫铜作集流体,在其表面电沉积Co(OH)制备复合电极。通过优化处理和电沉积时间,得到优化后的复合电极,在10 m Acm下对应的过电位为175 m V,相比未处理的降低了122 m V。探究具有微纳米纤维结构的铜作为锂电集流体时的性能。锂-铜半电池研究表明无论是泡沫铜前驱体还是铜箔前驱体,氧化-还原处理都可以明显提高集流体的比表面积,进而在一定程度上起到抑制锂枝晶,提高电极稳定性的作用。在锂-铜半电池中,处理后的泡沫铜循环至572圈时,库伦效率依旧能够达到90%,相比未处理的泡沫铜多循环了182圈。组装成全电池时,处理后的泡沫铜在高倍率5 C时仍具有较高的比容量116 m Ahg。铜箔经过氧化100s还原5 min处理后,在锂-铜半电池中,过电势仅为未处理铜箔的三分之一,循环280圈,库伦效率仍保持96.9%。而相同循环圈数下未处理的铜箔库伦效率仅为66.5%。组装成全电池时,循环性能和倍率性能都有所提高。为了探究氧化-还原方法是否具有普适性,本论文还选择黄铜和磷铜为例进行氧化-还原处理。研究表明此氧化-还原方法也可以明显的增加此类金属的比表面积。其中双电层电容测试表明处理后的黄铜比表面是未处理的提高8.94倍,磷铜处理后,比表面积提高了9.54倍。

关键词：溶液法氧化-还原铜基合金微纳米纤维铜析氢反应析氧反应锂离子电池

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冷喷涂制备铜基合金涂层研究进展

材料保护 2022年第7期55卷 165-176页

作者：孙澄川卢静解路吴应东陈东但幸东季华实验室广东佛山528200

系统介绍了近年来冷喷涂制备铜基合金涂层的现状,总结了青铜、Cu-Zn、Cu-Cr等体系铜基合金在喷涂过程中所采用的工艺方法,并从涂层微观结构、力学性能及耐磨防腐等方面进行了阐述,最后对冷喷涂技术在铜基合金涂层的研究发展方向进行了展望.

关键词：冷喷涂铜基合金腐蚀性能磨损性能力学性能