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Cu含量对激光选区熔化CoCrMoCu合金微观组织及表面摩擦磨损性能的影响

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表面技术 2024年第7期53卷 126-135页

作者：岳术俊史文玲解凤宝潘超闫星辰北京市春立正达医疗器械股份有限公司北京100021 广东省科学院新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广州510651 广东省科学院新材料研究所广东省现代表面工程技术重点实验室广州510651

目的阐明不同Cu含量对激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)制备的CoCrMoCu合金微观组织的影响及其在表面摩擦磨损和腐蚀性能使役行为方面的作用。方法采用CoCrMo合金粉和纯Cu粉通过行星球磨机进行机械混合,制备了Cu质量分数为2%... 详细信息

目的阐明不同Cu含量对激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)制备的CoCrMoCu合金微观组织的影响及其在表面摩擦磨损和腐蚀性能使役行为方面的作用。方法采用CoCrMo合金粉和纯Cu粉通过行星球磨机进行机械混合,制备了Cu质量分数为2%、4%、6%的CoCrMo/Cu混合粉末,并通过SLM技术制备相应的试样。对不同Cu含量的SLM CoCrMoCu的相组成、微观结构、硬度、摩擦磨损和腐蚀性能进行检测和分析。结果Cu含量对SLM CoCrMoCu的相组成和微观组织没有明显影响,在不同Cu含量的试样中,试样的微观组织均主要为胞状等轴晶。在力学性能方面,随着Cu含量的升高,试样的硬度先提升后降低,在含2%Cu的情况下达到最大值(429.2HV0.2),在含6%Cu的情况下达到最小值(367.7HV0.2)。CoCrMoCu的摩擦因数和磨损率随着Cu含量的升高而降低,在4%时摩擦因数和磨损率达到最低(2.7×10^(-5)mm^(3)/(N·m)),摩擦磨损性能最好。随着Cu质量分数进一步增加到6%,由于硬度降低,磨损性能下降,试样表面出现沟壑,影响Cu自润滑层的附着,磨损机制由黏着磨损向磨粒磨损转变,导致摩擦因数和磨损率增加。在腐蚀性能方面,腐蚀电位随着Cu含量的升高而升高,而腐蚀电流随着Cu含量的升高呈现先下降后上升的趋势,在4%时达到最佳的腐蚀性能。结论Cu的引入在一定范围内(2%~4%)可以有效提高CoCrMoCu合金的硬度和腐蚀性能。结合Cu的自润滑效应和类钝化效应,实现CoCrMo合金耐磨性能和腐蚀性能的协同提升。

关键词：激光选区熔化 CoCrMoCu 摩擦磨损性能微观组织自润滑医用金属

原位表面改性的纳米WC/AlSi10Mg合金增强机制

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第1期34卷 50-64页

作者：易江龙廖汉林常成闫星辰刘敏周克崧广东工业大学材料与能源学院广州510006 广东省科学院新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广州510651 ICB UMR 6303 CNRSUniv.Bourgogne Franche-ComtéUTBM90010BelfortFrance

采用静电自组装工艺合成-系列不同纳米WC含量的表面改性Al Si10Mg粉末,并使用激光选区熔化(SLM)技术制备纳米WC/AlSi10Mg复合材料。结果表明,SLM制备的纳米WC/AlSi10Mg材料中形成多种Al-W金属间化合物相,通过(002)(α(Al))//(104)Al_(5)... 详细信息

采用静电自组装工艺合成-系列不同纳米WC含量的表面改性Al Si10Mg粉末,并使用激光选区熔化(SLM)技术制备纳米WC/AlSi10Mg复合材料。结果表明,SLM制备的纳米WC/AlSi10Mg材料中形成多种Al-W金属间化合物相,通过(002)(α(Al))//(104)Al_(5)W的取向关系,证实具有4.7%的低晶格失配度的Al/Al5W可形成良好共格界面。纳米WC颗粒和Al-W相可促使柱状晶转变为等轴晶,获得精细的等轴晶组织。同时,SLM制备的3%(质量分数)纳米WC/Al Si10Mg复合材料具有最优的力学性能,抗拉强度为(464.1±8.68) MPa,伸长率为(5.6±0.95)%。此外,与其他WC/AlSi10Mg复合材料相比,SLM制备的3%WC/AlSi10Mg样品的平均摩擦因数和磨损率最低,分别为0.429和3.842×10^(-5)mm^(3)/(N·m)。力学和磨损性能的提升主要归因于晶粒细化和第二相析出强化作用。

关键词：原位改性激光选区熔化纳米WC AlSi10Mg 力学性能

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《石油勘探与开发》创刊50周年特刊寄语

石油勘探与开发 2024年第4期51卷 F0002-F0002页

作者：李国欣赵文智《石油勘探与开发》编委会《石油勘探与开发》中国工程院

2024年是《石油勘探与开发》创刊50周年。半个世纪以来,《石油勘探与开发》矢志石油科技传播,见证、记录了我国石油工业由弱到强的辉煌历程,也成为了我国石油科技界的一面鲜亮旗帜。

关键词：科技传播我国石油工业辉煌历程科技界石油

引线框架用CuCrSnZnSi铜合金组织与性能

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锻压技术 2024年第08期 205-213页

作者：刘晓彬张延松王若兰冯宏伟邓立勋武峥龚留奎黄伟中国兵器科学研究院宁波分院宁波表面工程研究院有限公司

采用SEM、EBSD、XRD、TEM及力学、电学性能检测手段，研究了Cu-0.2Cr-0.252Sn-0.166Zn-0.014Si合金的微观组织结构与强化机制。结果表明，铸态Cu-0.2Cr-0.252Sn-0.166Zn-0.014Si合金经热轧+水冷、冷轧、时效、冷轧、退火处理后的抗拉强... 详细信息

采用SEM、EBSD、XRD、TEM及力学、电学性能检测手段，研究了Cu-0.2Cr-0.252Sn-0.166Zn-0.014Si合金的微观组织结构与强化机制。结果表明，铸态Cu-0.2Cr-0.252Sn-0.166Zn-0.014Si合金经热轧+水冷、冷轧、时效、冷轧、退火处理后的抗拉强度、屈服强度、显微硬度、断后伸长率、导电率分别为483 MPa、452 MPa、178.0 HV0.2、9%和69.6%IACS。退火处理后合金平均晶粒尺寸约为1.20μm,局部应变较高，晶粒错位角为17.15°,具有较强的择优取向，以Goss织构（{110}）和Copper织构（{112}）为主。Sn、Zn元素以固溶的形式弥散分布于基体中，Cr元素则以纳米相的形式分布于基体中，晶界强化是退火态Cu-0.2Cr-0.252Sn-0.166Zn-0.014Si合金的主要强化机制，Cr元素纳米析出强化与Sn、Zn元素固溶强化、位错强化相对较弱。

关键词： CuCrSnZnSi铜合金抗拉强度导电率微观组织强化机制

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热/冷喷涂典型抗空蚀涂层结构与性能研究

中国材料进展 2024年第4期43卷 281-289,300页

作者：刘伟杰武三栓何春艳褚欣刘敏张楠楠谢迎春沈阳工业大学材料科学与工程学院辽宁沈阳110870 广东省科学院新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510651 中国航发南方工业有限公司湖南株洲412002

冷喷涂作为近年来兴起的涂层固态沉积技术,所制备的涂层具有高结合强度、高硬度、无氧化夹杂等优点,在过流器械表面的空蚀损伤防护方面极具应用潜力。采用冷喷涂技术,在40Cr钢基体表面制备了高致密的CuAl9Fe1铝青铜抗空蚀涂层,利用光镜... 详细信息

冷喷涂作为近年来兴起的涂层固态沉积技术,所制备的涂层具有高结合强度、高硬度、无氧化夹杂等优点,在过流器械表面的空蚀损伤防护方面极具应用潜力。采用冷喷涂技术,在40Cr钢基体表面制备了高致密的CuAl9Fe1铝青铜抗空蚀涂层,利用光镜/扫描电镜、显微硬度计、超声波空蚀试验机、三维轮廓仪等设备,表征了涂层的微观结构、力学性能及抗空蚀性能,分析了涂层的空蚀破坏形貌及机理,并与超音速火焰(high-velocity oxygen-fuel,HVOF)喷涂制备的WC类典型抗空蚀涂层(WC-Co-Cr和WC-Cr_(2)C_(3)-Ni)进行了对比。结果表明,冷喷涂CuAl9Fe1涂层的平均孔隙率为1.4%,平均显微硬度为3126 MPa,平均结合强度为32.3 MPa,空蚀6 h的空蚀深度为4.988μm;与之相比,HVOF喷涂的WC-Co-Cr和WC-Cr_(2)C_(3)-Ni涂层的平均孔隙率分别为0.7%和1.6%,平均显微硬度分别为10 065和10 094 MPa,平均结合强度分别为84.2和73.5 MPa,空蚀6 h的空蚀深度分别为11.901和10.645μm。冷喷涂CuAl9Fe1涂层虽硬度较低,但塑韧性较好,可有效抑制空蚀过程中颗粒结合界面的裂纹萌生、扩展导致的颗粒脱落,因此相比HVOF制备的WC类涂层具有更高的抗空蚀性能。

关键词：冷喷涂铝青铜涂层超音速火焰喷涂 WC基涂层抗空蚀性能

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医用钛表面石墨烯薄膜的PECVD法制备及其性能

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表面技术 2024年第8期53卷 156-162,190页

作者：张宪明蔡丁森钱仕慈溪生物材料表面工程中心浙江宁波315300 中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷与超微结构国家重点实验室上海200050

目的在医用钛表面制备石墨烯薄膜,研究生长时间对石墨烯薄膜理化性能和生物学性能的影响。方法采用等离子体增强化学气相沉积设备,在医用钛表面制备石墨烯薄膜,控制石墨烯薄膜生长时间为5、10、30 min。通过拉曼光谱、扫描电子显微镜、... 详细信息

目的在医用钛表面制备石墨烯薄膜,研究生长时间对石墨烯薄膜理化性能和生物学性能的影响。方法采用等离子体增强化学气相沉积设备,在医用钛表面制备石墨烯薄膜,控制石墨烯薄膜生长时间为5、10、30 min。通过拉曼光谱、扫描电子显微镜、接触角测量仪和电化学工作站对石墨烯薄膜的结构、表面形貌、表面润湿性和耐腐蚀性进行表征,通过小鼠成骨细胞培养评价石墨烯薄膜的细胞相容性。结果薄膜的拉曼结果呈现石墨烯的D、G和2D特征峰。生长时间为10 min和30 min的石墨烯薄膜在医用钛表面呈现垂直纳米片状态。随着生长时间的延长,医用钛表面石墨烯薄膜的水接触角逐渐增大。3组样品中,生长时间为5 min的样品具有最小的腐蚀电流密度(1.822×10^(‒7)A/cm^(2)),生长时间为10 min的样品具有最高的腐蚀电位(‒0.404 V);生长时间为5 min和10 min的样品有利于细胞的黏附与铺展,生长时间为30 min的样品对小鼠成骨细胞活性具有一定的抑制作用。结论石墨烯薄膜可以有效提高医用钛的耐腐蚀性。石墨烯薄膜生长时间影响其形貌,进而改变水接触角。不同生长时间的石墨烯薄膜对小鼠成骨细胞的黏附和铺展表现出明显的差异。

关键词：等离子体增强化学气相沉积医用钛石墨烯耐腐蚀性细胞相容性

电子在电结晶还原过程中的行为与运动路径——兼议工艺和装备的研发与理论探讨的关系

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表面工程与再制造 2024年第2期24卷 11-15页

作者：刘仁志武汉风帆电化科技股份有限公司中国计量大学材料与化学学院中国表面工程协会电子电镀专业委员会中国表面工程协会电镀分会技术委员会中国电子学会电镀专家委员会

0前言在高端电子制造业中,芯片的电镀工艺和微机电制造过程都会涉及到原子级别的增量制造技术,而经典的电极过程动力学还无法详细描述这一过程,因此需要一种新的理论来加以诠释。量子电化学是对电化学的深化和拓展,它将电极过程动力学... 详细信息

0前言在高端电子制造业中,芯片的电镀工艺和微机电制造过程都会涉及到原子级别的增量制造技术,而经典的电极过程动力学还无法详细描述这一过程,因此需要一种新的理论来加以诠释。量子电化学是对电化学的深化和拓展,它将电极过程动力学、表面新功能、电极过程等以量子观串联起来,能够较好地描述现代高端制造中电子在电结晶过程中的行为。这些描述或讨论更多侧重于理论的层面,对实际生产制造的指导作用则比较有限。但在实际高端制造中,人们更需要具有实用价值的经验和革新技术来突破一些技术瓶颈。

关键词：高端制造电子制造业电极过程动力学运动路径电结晶电镀工艺还原过程理论探讨

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Co-Pt改性铝化物涂层的氧化行为

电镀与涂饰 2024年第6期43卷 46-54页

作者：张胜宝德先龙邓鹏尹斌邓春明中国航发哈尔滨东安发动机有限公司黑龙江哈尔滨150060 广东省科学院新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510650

[目的]铝化物涂层的抗氧化性能及高温服役性能亟待提高。[方法]采用电镀和高温气相渗铝的方法,在镍基单晶高温合金表面制备了Co改性铝化物(NiCoAl)涂层、Pt改性铝化物(NiPtAl)涂层和Co/Pt共改性铝化物(NiCoPtAl)涂层,利用扫描电镜(SEM)... 详细信息

[目的]铝化物涂层的抗氧化性能及高温服役性能亟待提高。[方法]采用电镀和高温气相渗铝的方法,在镍基单晶高温合金表面制备了Co改性铝化物(NiCoAl)涂层、Pt改性铝化物(NiPtAl)涂层和Co/Pt共改性铝化物(NiCoPtAl)涂层,利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)及X射线衍射仪(XRD)研究了3种涂层在1 100℃下恒温氧化过程中的氧化行为及组织结构演变,探究Co的添加对铝化物涂层抗氧化性能及涂层/基体界面组织结构演变的影响。[结果]恒温氧化300 h后,NiCoAl涂层表现出最差的抗氧化性能,NiCoPtAl涂层和NiPtAl涂层的抗氧化性能则更优,它们的单位面积质量依次增大了0.426 26、0.342 53和0.296 01 mg/cm^(2)。NiCoPtAl涂层试样互扩散区和二次反应区中的析出相较其他两种涂层少。[结论]适量Co的添加对铝化物涂层表面氧化层的形成有促进作用。在Co和Pt的协同作用下,铝化物涂层/单晶界面组织的稳定性更好。

关键词：镍基单晶高温合金气相渗铝改性铝化物涂层电镀恒温氧化

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NiRe层对NiAl涂层抗氧化性能的影响

中国表面工程 2024年

作者：贺文燮李伟姜肃猛宫骏孙超贵阳航发精密铸造有限公司特种加工中心中国科学院金属研究所材料表面工程研究部

在β-NiAl涂层中添加改性元素仍是目前的研究热点，但关于活性元素（Re）改性β-NiAl的研究较少。为了探究NiRe层对铝化物涂层抗氧化性能的影响，对比评价Al扩散涂层和1Re-NiAl涂层在1 100 ℃时的恒温氧化行为。利用扫描电镜和X射线衍... 详细信息

在β-NiAl涂层中添加改性元素仍是目前的研究热点，但关于活性元素（Re）改性β-NiAl的研究较少。为了探究NiRe层对铝化物涂层抗氧化性能的影响，对比评价Al扩散涂层和1Re-NiAl涂层在1 100 ℃时的恒温氧化行为。利用扫描电镜和X射线衍射对涂层的截面和表面形貌以及组织演变过程进行分析。研究结果表明，Al扩散涂层的Zone 1和Zone 2、1Re-NiAl涂层的Zone 2基本都由β-NiAl相和白色的α-W析出相构成，1Re-NiAl涂层外层的Zone 1则由β-NiAl相和白色的γ-Re析出相构成；恒温氧化300 h后，1Re-NiAl涂层的氧化总增重值为0.62 mg / cm2，低于Al扩散涂层的氧化总增重(2.77 mg / cm2)；Al扩散涂层发生严重的内氧化和氧化膜剥落，1Re-NiAl涂层仅发生轻微的氧化膜剥落；涂层中添加电镀NiRe层后显著提高涂层的抗氧化性能。通过电镀和电弧离子镀相结合的工艺成功引入Re，并研究NiRe层对涂层的抗氧化性能的影响，可为后续深入研究Re及其他元素改性的β-NiAl涂层提供新思路。

关键词： NiRe复合镀电弧离子镀 β-NiAl涂层恒温氧化