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冷喷涂技术发展历史、趋势与挑战

中国材料进展 2024年第4期43卷 273-280,300页

作者：王婉青熊成涛高建红任潞徐小龙张勤号陈秀勇所新坤宁波大学机械工程与力学学院多维增材制造研究所浙江宁波315000 安徽马钢表面技术股份有限公司安徽马鞍山243000

冷喷涂作为一种新兴的涂层制备技术,具有沉积效率高、涂层孔隙率低、结合强度高等优点,引起了产业界的广泛关注,在航空航天、汽车、能源、海洋工程、石油和化工等领域有着广泛的应用前景。经过30多年的发展,冷喷涂技术的研究已从基础理... 详细信息

冷喷涂作为一种新兴的涂层制备技术,具有沉积效率高、涂层孔隙率低、结合强度高等优点,引起了产业界的广泛关注,在航空航天、汽车、能源、海洋工程、石油和化工等领域有着广泛的应用前景。经过30多年的发展,冷喷涂技术的研究已从基础理论研究转变到产业化应用研究,在简述冷喷涂技术原理的基础上,综述了冷喷涂技术在成形机理、材料体系等方面的研究历程;其次,调研了冷喷涂近年来的发展现状,梳理并提出了未来冷喷涂技术向高性能、低成本、增材制造等方向发展的趋势,包括喷涂系统、粉末、工作气体以及离线编程路径设计等方面的改进提升;最后,提出了冷喷涂技术现存的问题与未来发展展望。

关键词：冷喷涂涂层增材制造发展趋势

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相分离Cu-Zr-Al-Nb非晶合金的塑性变形行为及增韧机理

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中国有色金属学报 2024年第7期34卷 2273-2282页

作者：陈双双崔家乐邢栋边博凯洪泽源程万林苑和锋安徽工业大学材料科学与工程学院马鞍山243032 安徽工业大学教育部先进金属材料绿色制造与表面技术重点实验室马鞍山243002 宁波兴业盛泰集团有限公司宁波315336 南京航空航天大学材料科学与技术学院南京211106

本文采用铜模喷铸法制备Cu_(48-x)Zr_(46.2)Al_(5.8)Nb_(x)(x=0,1.5,3)系列非晶合金,研究了Nb元素的添加对其微观结构和力学性能的影响。结果表明:随着Nb含量的增加,合金成分向两个非晶相的亚稳混溶间隙移动。当Nb含量为3%(摩尔分数)时... 详细信息

本文采用铜模喷铸法制备Cu_(48-x)Zr_(46.2)Al_(5.8)Nb_(x)(x=0,1.5,3)系列非晶合金,研究了Nb元素的添加对其微观结构和力学性能的影响。结果表明:随着Nb含量的增加,合金成分向两个非晶相的亚稳混溶间隙移动。当Nb含量为3%(摩尔分数)时,在快速凝固的过程中发生相分离,形成富Cu和富Zr非晶相。相分离非晶合金表现出良好的力学性能,其抗压强度和塑性应变分别达到(2193±14)MPa和(11.98±2.25)%。相分离非晶合金的塑性变形能力与两个非晶相之间的剪切模量差异(ΔG)大小有关;当ΔG较小时,“剪切转变区”的形成动力学很相似,它们就会往相邻的非晶相扩展,最终使剪切带分布在整个材料表面。

关键词：非晶合金相分离塑性剪切带剪切模量

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8期49卷 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浙江宁波315103 宁波表面工程研究院有限公司浙江宁波315103

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... 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 HV_(0.2)、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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激光熔覆制备WC增强镍基合金涂层研究进展

电加工与模具 2024年第2期 48-55页

作者：徐良杰孙圣元刘子涵黄鹏孙泽虎焦俊科扬州大学机械工程学院江苏扬州225009 宁波劳伦斯汽车内饰件有限公司浙江宁波315722

碳化钨(WC)镍基合金涂层具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损、高硬度等优异性能,利用激光熔覆技术制备WC镍基合金涂层优势明显,已成为国内外研究的热点。通过对激光熔覆制备WC增强镍基合金涂层的研究进展进行综述,首先介绍了WC增强镍基合金涂... 详细信息

碳化钨(WC)镍基合金涂层具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损、高硬度等优异性能,利用激光熔覆技术制备WC镍基合金涂层优势明显,已成为国内外研究的热点。通过对激光熔覆制备WC增强镍基合金涂层的研究进展进行综述,首先介绍了WC增强镍基合金涂层的特性及其激光熔覆制备方法,其次介绍了几种常用的熔覆层性能改善措施和后处理技术,最后对WC增强镍基合金涂层激光熔覆制备技术存在的问题及发展趋势进行了展望。

关键词：碳化钨激光熔覆镍基涂层后处理技术

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洗发液瓶盖倒装式多板点浇口模具设计

塑料 2024年第4期53卷 111-115页

作者：程文秦鹏高宁波职业技术学院浙江宁波315800 宁波远东制模有限公司浙江宁波315499

基于三板模设计了洗发液瓶盖的倒装式点浇口多瓣式模具,模具解决了瓶盖外表面不留浇口痕迹的浇注系统设计难点,也解决了被动式脱螺纹容易导致塑件成型螺纹损伤的问题。首先,将模腔在模具中按倒装方式布置,使点浇口可以设置开设在瓶盖内... 详细信息

基于三板模设计了洗发液瓶盖的倒装式点浇口多瓣式模具,模具解决了瓶盖外表面不留浇口痕迹的浇注系统设计难点,也解决了被动式脱螺纹容易导致塑件成型螺纹损伤的问题。首先,将模腔在模具中按倒装方式布置,使点浇口可以设置开设在瓶盖内部。其次,固定内螺纹型芯不动,利用液压马达驱动的旋转动力驱动型芯镶件转动,带动瓶盖在内螺纹型芯上转动,从而主动脱模,并同步依靠瓶盖外沿推板辅助推动将瓶盖从旋转的型芯镶件上推出而完全脱模。瓶盖通过模具的4次机械开模,达到自动脱模的目的,动作可靠,生产效率较高,能将单模瓶盖生产能力提高到40万件/月的能力。所设计的脱螺纹方法新颖实用,模具多次开模顺序控制件简单可靠,将三板模模具结构进行衍生创新,设计为多板式点浇口模具,满足塑件成型要求。

关键词：洗发液瓶盖三板模具多板模具脱螺纹倒装结构机构设计注塑模具

20MnCrS5真空低压渗碳气淬多场耦合模拟分析

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表面技术 2024年第15期53卷 194-205页

作者：张泽宇邓小虎凡园园王会珍周乐育徐跃明巨东英天津职业技术师范大学机械工程学院天津300222 宁波天安(集团)股份有限公司浙江宁波315700 北京机电研究所有限公司北京100083 埼玉工业大学日本深谷3690293

目的采用试验研究、模拟计算和理论分析相结合的手段,对20MnCrS5齿轮钢真空低压渗碳过程的组织性能演变机理进行研究。方法引入符合真空渗碳强渗、扩散交替进行的扩散边界条件,并修正硬度计算方程,开发真空低压渗碳高压气淬过程仿真模... 详细信息

目的采用试验研究、模拟计算和理论分析相结合的手段,对20MnCrS5齿轮钢真空低压渗碳过程的组织性能演变机理进行研究。方法引入符合真空渗碳强渗、扩散交替进行的扩散边界条件,并修正硬度计算方程,开发真空低压渗碳高压气淬过程仿真模型。分别建立ϕ15mm×100mm圆棒试样二维轴对称和三维实体有限元模型,对20MnCrS5圆棒试样不同工艺参数下真空渗碳过程进行模拟仿真,开展真空渗碳试验与仿真分析化研究。结果二维轴对称模型和三维实体模型计算精度接近,可以代替三维模型,提高计算效率。不同工艺参数真空渗碳过程得到的模拟和试验结果吻合较好,验证了改进模型和方程的可用性,并对不同工艺条件下碳浓度、组织和性能演变规律进行了研究。而后将模型应用到德国FZG(Forschungsstelle für Zahnräder und Getriebebau)标准齿轮样件,对其真空渗碳过程进行了模拟,结果可较好地反映齿轮不同位置碳浓度分布的特点,进一步验证了模型的准确性。结论通过本研究,揭示了20MnCrS5齿轮钢真空低压渗碳过程的组织性能演变机理,并为复杂零部件真空渗碳过程工艺开发提供了新的思路。

关键词：真空渗碳数值仿真 COSMAP 碳含量硬度 20MnCrS5齿轮钢

Si调控Cu-20Sn-15Ti钎料显微组织与性能的演变行为

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金刚石与磨料磨具工程 2024年第3期44卷 309-318页

作者：张黎燕杜全斌毛望军崔冰李昂王蕾纠永涛梁杰河南机电职业学院河南省超硬材料智能制造装备集成重点实验室郑州451191 安徽工业大学教育部先进金属材料绿色制造与表面技术重点实验室安徽马鞍山243002 宁波中机松兰刀具科技有限公司浙江宁波315700

为通过成分调控改善Cu-Sn-Ti钎料的显微组织及性能,采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪及EDS能谱分析等设备,研究了Si对Cu-20Sn-15Ti钎料显微组织与性能的影响规律。结果表明:Cu-20Sn-15Ti钎料的显微组织为大尺寸多边形状CuSn_(3)Ti_(5)... 详细信息

为通过成分调控改善Cu-Sn-Ti钎料的显微组织及性能,采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪及EDS能谱分析等设备,研究了Si对Cu-20Sn-15Ti钎料显微组织与性能的影响规律。结果表明:Cu-20Sn-15Ti钎料的显微组织为大尺寸多边形状CuSn_(3)Ti_(5)相、共晶组织和α-Cu相。添加少量的Si(质量分数≤2.0%)可细化钎料中多边形状CuSn_(3)Ti_(5)相,并生成小尺寸Si_(3)Ti_(5)相,较多的Si(质量分数≥3.0%)会造成多边形状CuSn_(3)Ti_(5)相分化离散、共晶组织粗化减少,Si_(3)Ti_(5)相含量增加且粗化,当Si含量增至5.0%时,钎料不再生成多边形状CuSn_(3)Ti_(5)相和共晶组织,Ti主要用于生成Ti_(5)Si_(3)相,显微组织主要为Ti_(5)Si_(3)相、α-Cu相、Cu41Sn11相和少量条状CuSn_(3)Ti_(5)相;与Cu、Sn相比,Si与Ti具有更强的化学亲和力,Si优先与Ti反应生成Ti_(5)Si_(3)相;Ti_(5)Si_(3)相的三维组织形貌为棱柱状,且呈团聚附生特征,粗条状Ti_(5)Si_(3)相具有中心或侧面孔洞缺陷,孔洞的形成主要与其生长机制有关;随着Si含量的增加,钎料的剪切强度呈“升高-降低-升高”的趋势,断口形貌由准解理断裂和解理断裂的混合形态向解理断裂转变;CuSn_(3)Ti_(5)相易破碎开裂成为起裂源,不同粗大状态CuSn_(3)Ti_(5)相的存在均在一定程度上恶化钎料剪切强度。

关键词： Cu-Sn-Ti钎料金刚石显微组织 CuSn_(3)Ti_(5)相

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轴承钢滚动接触疲劳亚表面夹杂处损伤分析

摩擦学学报（中英文） 2024年第3期44卷 267-279页

作者：陈金华李淑欣鲁思渊曹均金永生宁波大学机械工程与力学学院教育部冲击与安全工程重点实验室浙江宁波315211 浙江省零件轧制成形技术研究重点实验室浙江宁波315211 宁波银球科技股份有限公司浙江宁波315207

轴承钢在滚动接触疲劳(RCF)中失效的主要原因之一是亚表面白蚀区(WEA)的形成.本文中从塑性应变累积引起剪切局域化新的角度对WEA进行了研究.通过耦合晶体塑性和相场损伤理论建立了损伤演化本构模型,研究了非金属夹杂处塑性应变累积和损... 详细信息

轴承钢在滚动接触疲劳(RCF)中失效的主要原因之一是亚表面白蚀区(WEA)的形成.本文中从塑性应变累积引起剪切局域化新的角度对WEA进行了研究.通过耦合晶体塑性和相场损伤理论建立了损伤演化本构模型,研究了非金属夹杂处塑性应变累积和损伤演化.研究表明,接触疲劳载荷引起的塑性应变局域化导致了剪切带的形成.剪切带的形貌、取向和应变与WEA的一致,表明WEA实际上是应变局域化的剪切带.晶体取向对WEA损伤的形成和发展有很大的影响,WEA仅在择优的晶体取向下形成.与软夹杂周围的剪切带和损伤演化不同,硬夹杂处的剪切带与夹杂相切,形成的4条剪切变形带将夹杂“包围”.剪切带内部处于高应变和低应力的状态,带中心处应变达到最大,随带宽两侧急剧减小,而中心处应力却最小,几乎为零,沿带宽两侧增大,这说明裂纹在剪切带内萌生和扩展.该结论阐明了裂纹和WEA形成的关系,即裂纹是在WEA形成过程中因应变不协调产生,而非裂纹先产生,裂纹上下表面相互摩擦导致WEA形成.

关键词：轴承钢滚动接触疲劳白蚀区应变局域化剪切带

喷射沉积超高强铝基复合材料的组织及性能研究

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热加工工艺 2024年第4期53卷 111-114页

作者：韩震龚留奎章国伟杜喜旺陈伟中国兵器科学研究院宁波分院浙江宁波315103 宁波表面工程研究院有限公司浙江宁波315103 宁波工程学院机械工程学院浙江宁波315211

采用喷射沉积技术研制铝基SiC复合材料,通过调整喷射沉积参数(雾化压力、扫描频率)和同轴送粉设备参数,研制出SiC均匀分布的直径为φ255 mm、高度为500 mm的喷射沉积铝基复合材料坯锭。微观组织结果表明,沉积坯锭晶粒均匀细小,无宏观偏... 详细信息

采用喷射沉积技术研制铝基SiC复合材料,通过调整喷射沉积参数(雾化压力、扫描频率)和同轴送粉设备参数,研制出SiC均匀分布的直径为φ255 mm、高度为500 mm的喷射沉积铝基复合材料坯锭。微观组织结果表明,沉积坯锭晶粒均匀细小,无宏观偏析现象,晶粒平均尺寸为(17.3±4.7)μm,但部分晶粒之间存在微孔缺陷。SiC颗粒在基体中没有明显的富集,呈弥散分布,尺寸约5~20μm,且在SiC颗粒附近有微孔缺陷。经挤压处理、双极固溶处理、峰时效处理后,合金的抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、弹性模量分别为650 MPa、600 MPa、6%、85 GPa,并且组织致密无微孔。

关键词：喷射沉积铝基复合材料固溶时效抗拉强度