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活塞用铝合金基体表面耐磨涂层的摩擦学性能研究

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活塞用铝合金基体表面耐磨涂层的摩擦学性能研究

作者：高阳湘潭大学

学位级别：硕士

随着当前发动机的功率密度与爆破压力越来越高，活塞所承受的热与机械负荷也更高，当活塞在进行高速往复运动时受燃气、压力、交变载荷、往复运动惯性力和摩擦作用力等因素的影响，在极端工况下会与缸体接触发生摩擦，而活塞裙部自润滑... 详细信息

随着当前发动机的功率密度与爆破压力越来越高，活塞所承受的热与机械负荷也更高，当活塞在进行高速往复运动时受燃气、压力、交变载荷、往复运动惯性力和摩擦作用力等因素的影响，在极端工况下会与缸体接触发生摩擦，而活塞裙部自润滑涂层作为减少活塞与缸体摩擦的重要手段，可以有效保护活塞基体，因此提升涂层在高温条件下的摩擦学性能对延长活塞服役寿命至关重要。二硫化钼作为一种应用广泛的自润滑粉末，在热固性树脂涂层中的应用非常广泛，是当前的热点研究方向。为了提高发动机活塞裙部涂层的耐磨减摩性能，本文设计了在二硫化钼涂料中添加未改性CF与改性CF两种复合涂层体系，通过印刷涂覆的方式在铝合金基体上制备涂层，通过扫描电子显微镜（ SEM）、高速往复摩擦磨损实验机、超景深显微镜、X射线光电子能谱（XPS）等表征手段对改性粉末的性质、涂层的内部结构、表面磨损形貌、摩擦学性能进行了研究对比。主要工作内容如下:　　1.活塞裙部涂层表面制备技术主要为印刷涂覆与悬浮液喷涂，通过对比不同制备技术下制备涂层的表面质量、结合强度、耐磨性能，发现印刷涂覆方式的各项指标均优于悬浮液喷涂，因此选择印刷涂覆方式作为本实验的涂层制备方式，并确定了实验参数。涂料经过分析最终选择了二硫化钼涂料并在此基础上进行后续实验。　　2.为提升二硫化钼涂料的耐磨、减摩、耐热等性能，选择了碳纤维作为增强材料，在涂料中添加了质量比例分别为0％、0.5％、1％、1.5％、2％的碳纤维，并研究了不同基体温度条件下的摩擦磨损实验，分别为20℃、50℃、100℃、200℃,进行摩擦磨损实验。实验结果表明在20-200℃时，添加比例为1.5％时涂层的磨痕深度、宽度最小;当涂层的温度为200℃时，添加比例为1.5％的涂层的磨损变形面积相比未添加碳纤维的涂层的减小了 21.6％,但仍有部分区域出现明显的磨损变形。　　3.仅添加碳纤维对复合涂层的耐热、耐磨等性能效果不明显，这是由于碳纤维的化学惰性使得纤维在200℃高温下会与树脂分离，为了使两者结合更紧密，本文选择采用氧化石墨烯对碳纤维进行化学改性，使碳纤维表面接枝含氧官能团，与树脂基体进行良好的结合。实验结果表明在基体温度分别为20-200℃时，涂层的磨痕深度、宽度均在添加改性粉末比例为1.5％时最小，与20℃的涂层相比，其磨痕深度、宽度分别减小了 66.1％、29.2％。通过涂层的内部结构以及表面磨损形貌可知，在添加改性粉末比例为1.5％的涂层能够稳定发挥其抗高温变形、耐磨的作用。

关键词：发动机活塞铝合金基体复合涂层二硫化钼碳纤维表面形貌摩擦学性能

电涡流原理在铝合金基体上鍍铬层厚度测量中的应用

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广西大学学报(自然科学版) 1983年第1期 61-68页

作者：金秀石

一、引言 1825年法国人Arego以及LeonFuko发现了电涡流现象,1831年法拉第建立了电磁感应理轮,为电涡流现象奠定了理论基础。1936年德国人***把电涡流理论提高到完善的阶段,为解决与电涡流有关的问题作出

关键词：铝合金基体电感镀层厚度电阻抗厚度测量板材金属板基体金属电涡流法

铝合金基体质量、镀层结构、镀后处理对耐盐雾腐蚀能力的影响

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科技创新与应用 2016年第31期6卷 100-100页

作者：艾勇军海军驻安顺地区某军代室贵州安顺561000

军用产品中许多金属零件需要进行涂覆处理,使其具备一定的耐环境性能,具备相当的耐盐雾环境是海军装备必须具备的性能,文章讨论了铝合金基体质量、镀层结构、及镀后处理对抗盐雾能力的影响。

关键词：铝合金基体镀层镀后处理耐盐雾能力

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500kV液压弹簧机构频繁打压故障的分析

高压电器 2023年第10期59卷 240-246页

作者：张卓李威刘亚林刘团白华颖国网河南省电力公司郑州450000 国网河南省电力公司超高压公司郑州450000

近年来电力系统内出现多起液压弹簧机构闭锁、拒动、频繁打压等问题,文中基于N变电站5113HGIS断路器频繁打压现象,阐述了液压弹簧操动机构的结构、工作原理、油路系统,对应于不同内漏故障现象归纳了可能的故障点。机构解体后发现工作缸... 详细信息

近年来电力系统内出现多起液压弹簧机构闭锁、拒动、频繁打压等问题,文中基于N变电站5113HGIS断路器频繁打压现象,阐述了液压弹簧操动机构的结构、工作原理、油路系统,对应于不同内漏故障现象归纳了可能的故障点。机构解体后发现工作缸高压、低压液压油油路之间的孔壁部位开裂,高压液压油内漏至低压油道,导致断路器合闸位置时无法保压,造成设备频繁打压。对工作缸裂纹部位形貌试验分析,结果证明铝合金基体存在内部缺陷,降低了材料的塑性及承载能力。为防止类似问题再次发生,更换了站内同批次的其他操动机构,并要求制造厂家加强制造过程的工艺管控。

关键词：高压断路器液压弹簧机构打压频繁内漏铝合金基体

基于大气压等离子体射流的飞机蒙皮材料表面漆层清洗技术研究

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基于大气压等离子体射流的飞机蒙皮材料表面漆层清洗技术研究

作者：陈忠文成都大学

学位级别：硕士

飞机在极端环境下经过长期服役,铝合金蒙皮表面油漆层会发生老化、脱落、开裂等现象,因此需要对旧漆层进行除漆清理,喷涂新漆层,以保证飞机运行安全。大气压等离子体射流清洗作为一种新型的清洗技术,相较于传统的清洗技术具有环保无污... 详细信息

飞机在极端环境下经过长期服役,铝合金蒙皮表面油漆层会发生老化、脱落、开裂等现象,因此需要对旧漆层进行除漆清理,喷涂新漆层,以保证飞机运行安全。大气压等离子体射流清洗作为一种新型的清洗技术,相较于传统的清洗技术具有环保无污染、不损伤基体材料、设备简单及可控性强等优点,是近年来国内外在等离子体清洗领域研究的热点之一。本文利用大气压等离子体射流,开展了气流量、清洗间距、时间和温度等参量对除漆特性的影响研究,并基于上述结果提出了优化的等离子体清洗工艺。首先利用高速相机、发射光谱仪等手段研究了脉冲源大气压等离子体射流的放电过程,得到了其射流形态、光谱特征等相关特性参数。实验结果表明,等离子体射流主要由主放电区和余辉区组成。常压空气等离子体射流中除了气体分子外包含有电子、(氮和氧)离子和原子等油漆去除的活性成分,其中电子温度在1e V以内,电子密度在10cm数量级。随后利用此空气等离子体射流清洗铝合金表面的油漆层,主要考察了清洗间距、清洗时间和气流量等因素对等离子体除漆效果的影响。通过对比清洗前后样品漆层表面化学组成以及粗糙度、微观形貌以及漆层截面等物理特性等,探究不同清洗参数对除漆效果的影响规律,进而分析了等离子体除漆过程及相关机理。结果表明:(1)油漆主要由无机金属氧化物以及有机粘结剂组成,等离子体可以与油漆中的有机粘结剂发生反应,通过降低油漆粘结性,达到去除的目的;(2)残留于表面的无机颗粒物无法被等离子体去除,并且在去除有机物后会堆积并阻碍等离子体的进一步清洗;(3)在设备参数范围内,较佳的清洗间距为10mm左右,气流量为2.2m/h,单次清洗时间在60s内除漆效率最高。此外,等离子体在样品表面产生的温度作用也能够促进油漆的去除。最后利用离子体射流直接作用于铝合金基体材料,探究等离子体对基体材料的影响。结果表明,在清洗间距为5mm和8mm的间距下,等离子体放电电弧会对铝合金基体表面的氧化铝膜造成严重损伤。因此,在不破坏基底的基础上,本论文提出了一种间歇性等离子体清洗与物理擦拭相结合的方式,可以在无损基底的情况下有效去除油漆层。该探索研究可为实际飞机蒙皮材料表面漆层的等离子体清洗技术应用提供实验参考。

关键词：大气压等离子体射流射流特性油漆清洗除漆机理铝合金基体

仪表用SiC颗粒增强铝基复合材料的制备及其性能

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材料工程 1992年第S1期20卷 51-53页

作者：朱平丁毅张力宁东南大学

一、前言非连续SiC增强Al基复合材料(SiC/AIMMC),因其具有与Al合金相当的密度,更高的强度、刚度,良好的高温性能和耐靡性能,而受到广泛重视。根据应用目标的不同,可将其分为三类:结构级SiC/AIMMC、仪表级SiC/AIMMC、光学级SiC/AIMMC。... 详细信息

一、前言非连续SiC增强Al基复合材料(SiC/AIMMC),因其具有与Al合金相当的密度,更高的强度、刚度,良好的高温性能和耐靡性能,而受到广泛重视。根据应用目标的不同,可将其分为三类:结构级SiC/AIMMC、仪表级SiC/AIMMC、光学级SiC/AIMMC。仪表级SiC/Al复合材料的特点为:在性能上除具备一般金属基复合材料(MMC)的一系列优点外,还应具有高的尺寸稳定性,低的、可调的热膨胀系数;材料基本上的各向同性;组成上通常为颗粒增强等特性;被作为新一代高级材料用于精密仪器仪表、惯性导航系统元件等。 MMC的制造工艺一直是人们最关心的问题之一,到目前为止已发展了许多种制造方法,由于粉末冶金法(PM法)具有多方面的优越性,目前世界上许多公司都用PM法制造MMC。但是PM法也有不足之处,主要表现在原材料成本较高;生产中要求较复杂的设备,如热等静压、真空热压等。本文拟从简化制备工艺,降低成本,拓宽应用领域的角度出发,探讨采用普通的工业原料,利用一般的粉末冶金压制烧结工艺制备SiC_p/AIMMC的可行性。

关键词：金属基复合材料粉末冶金法热膨胀系数烧结工艺合金相铝合金基体热等静压尺寸稳定性应用目标 SiCp

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铝合金蒙皮表面漆膜去除工艺对比研究

电镀与精饰 2024年第5期46卷 1-10页

作者：杨岭胡宇峰沈玥周强隋泽寰陈亚军中国石油大港油田分公司赵东采油管理区天津300280 中国民航大学中欧航空工程师学院天津300300

为对比不同工艺去除铝合金蒙皮表面漆膜的效果及对基体材料的影响,分别采用机械打磨法、喷砂除漆法以及激光除漆法去除铝合金蒙皮表面的漆层,使用扫描电镜、激光共聚焦显微镜、拉曼光谱仪对除漆效果进行了表征。结果表明,机械打磨所用的... 详细信息

为对比不同工艺去除铝合金蒙皮表面漆膜的效果及对基体材料的影响,分别采用机械打磨法、喷砂除漆法以及激光除漆法去除铝合金蒙皮表面的漆层,使用扫描电镜、激光共聚焦显微镜、拉曼光谱仪对除漆效果进行了表征。结果表明,机械打磨所用的SiC磨粒不仅会嵌入除漆表面,还会破坏漆层聚合物的化学结构,导致Si、N-H、-CH含量显著增大,无法避免基底损伤。喷砂除漆法的喷砂压力从0.1 MPa分别增大至0.3 MPa、0.5 MPa后,除漆表面冲击凹坑直径增大,表面粗糙度由7.89μm分别增大至14.27μm、13.29μm,误差较大,无法保证再喷漆的工艺质量。激光除漆法可以精细化控制除漆进程,将热输入量控制为50.4 J/cm^(2)时,表面漆层几乎完全去除,且基底表面未见明显损伤。本研究证明,激光除漆作为新兴除漆工艺,具备高效、参数可控、可实时监控等优势,在工业领域具有一定应用价值及发展潜力。

关键词：铝合金基体复合漆层除漆工艺表面形貌

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微波固态电路腔体的磁控溅射镀银工艺研究

电镀与精饰 2014年第6期36卷 9-12页

作者：李晓艳仝晓刚中国电子科技集团公司第十研究所四川成都610036

研究了铝合金微波固态电路腔体磁控溅射镀银工艺方法。通过对铝合金微波固态电路腔体进行化学氧化、磷酸阳极氧化前处理,解决铝基材微波固态电路腔体溅射银层的附着力问题;通过保护工装设计,实现腔体选择性溅射,满足微波固态电路组装要求。

关键词：磁控溅射铝合金基体局部镀银微波固态电路腔体

铝合金表面激光熔覆铜基及镍基耐蚀合金涂层的实验研究

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铝合金表面激光熔覆铜基及镍基耐蚀合金涂层的实验研究

作者：谢瑞祥华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

腐蚀是掣肘铝合金在海洋环境中广泛应用的重要因素,而且传统的表面改性技术已经难以满足现代腐蚀防护的需要。凭借结合强度高、适用材料广、节能环保等优势,激光熔覆工艺得到广泛应用。为改善铝合金的耐腐蚀性,研究铝合金与熔覆层结合机... 详细信息

腐蚀是掣肘铝合金在海洋环境中广泛应用的重要因素,而且传统的表面改性技术已经难以满足现代腐蚀防护的需要。凭借结合强度高、适用材料广、节能环保等优势,激光熔覆工艺得到广泛应用。为改善铝合金的耐腐蚀性,研究铝合金与熔覆层结合机理,本文通过激光熔覆技术,在5083铝合金表面制备了 Cu-xNi(x=15\25\35\45 wt.%)合金熔覆层与Cu-xNi/NiCrMo复合熔覆层,研究了熔覆层形貌与物相组成、界面显微组织与成分分布,并进行了一系列性能测试。同时,研究了 Ni含量对熔覆层结合性能、耐腐蚀性能的影响。研究表明,两种熔覆层组织致密,无裂纹气孔等缺陷。Cu-xNi合金熔覆层由CuNi基体、AlNi3树枝晶两相组成。熔覆层形貌随着扩散距离的增加而变化。在熔覆层底部Al元素含量较高,熔覆层由大量灰色粗大树枝组织(AlNi3)与白色基体(CuNi)组成;而熔覆层中心部的灰色树枝组织(AlNi3)则比较细密,呈网格状均匀分布在白色基体上;熔覆层表层灰色组织则大量减少,呈灰色小球分散于白色基体中。NiCrMo合金熔覆层由γ-Ni固溶体组成,熔覆层形貌为等轴晶与富Mo的网格状晶间组织。Cu-xNi合金熔覆层与Al基体间的结合界面由灰白色金属间化合物与黑色α-Al基体组成。随着Ni含量的上升,灰白色金属间化合物尺寸粗大,结合界面平整度下降,缺陷增多。微区成分检测与面扫描证明Cu-xNi合金熔覆层中Ni元素上升,穿过结合界面的Ni越多,故与Al生成的金属间化合物越粗大。在动态极化曲线测试试验与阻抗测试试验中,两种合金熔覆层都表现出了极佳的耐腐蚀性能。Cu-xNi/NiCrMo合金熔覆层不仅极大降低了腐蚀倾向,同时也大幅降低了腐蚀发生后的腐蚀速度。电化学实验测试结果在盐雾实验得到验证。Al表面已经局部剥落,腐蚀产物为Al3Cl与Al2O3的混合物;Cu-xNi合金熔覆层表面产生黄绿色腐蚀产物膜,检测为Cu2O与Cu2(OH)3Cl的混合物;Cu-xNi/NiCrMo复合熔覆层表面光洁度较高,无明显腐蚀痕迹,表面为Cr2O3+NiO保护膜。硬度测试中,NiCrMo合金熔覆层表层由于固溶强化效果,硬度远远大于Al合金基体硬度。剪切实验中,Cu-xNi合金熔覆层与Cu-xNi/NiCrMo复合熔覆层结合界面的剪切强度较高。随着Ni含量上升,熔覆层与基体间结合强度下降。结合区域的剪切断口中含解理面与大量韧窝,判断为混合断裂模式,进一步证实了合金熔覆层与基体间α-Al包裹界面脆性相的界面结合机理。综上,在铝合金表面通过激光熔覆工艺制备Cu-xNi合金熔覆层与Cu-xNi/NiCrMo熔覆层,能够很好地保护铝基体。其中 Cu15Ni/NiCrMo与Cu25Ni/NiCrMo熔覆层在保持极佳结合性能的同时,能大幅提升铝合金的表面性能,具有广阔的应用前景。

关键词：铝合金基体铜基合金熔覆层镍基合金熔覆层结合界面腐蚀性能