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钛合金表面自润滑陶瓷涂层的组织及耐磨性能研究

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表面技术 2018年第12期47卷 173-180页

作者：张年龙王波张红霞戴景杰青岛滨海学院山东省高等学校新金属功能材料及先进表面工程重点实验室山东青岛266555 青岛滨海学院机电工程学院山东青岛266555

目的研究不同成分体系自润滑陶瓷涂层的耐磨性能。方法采用激光表面合金化技术,通过预置B4C和石墨混合合金化粉末的方式,在Ti-6Al-4V合金表面制备具有自润滑功能的Ti B2-Ti C陶瓷涂层,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜+能谱仪、维氏硬... 详细信息

目的研究不同成分体系自润滑陶瓷涂层的耐磨性能。方法采用激光表面合金化技术,通过预置B4C和石墨混合合金化粉末的方式,在Ti-6Al-4V合金表面制备具有自润滑功能的Ti B2-Ti C陶瓷涂层,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜+能谱仪、维氏硬度计、摩擦磨损试验机分别分析涂层物相、组织结构、微区成分、硬度以及摩擦学特性。结果 Ti B2-Ti C自润滑陶瓷涂层无裂纹、孔洞等凝固缺陷,并与基体形成典型的冶金结合。涂层由原位生成的Ti B2和Ti C以及残留的B4C和石墨等物相组成。涂层表层由粗大、相互联结的Ti B2-Ti C联生共晶组织组成;中部和下部则由板片状、四边形、针状的Ti B2,弥散的Ti B2-Ti C联生共晶组织以及树枝状和颗粒状Ti C等组成。由于多相陶瓷的协同作用,涂层的最高硬度可达2167HV,其平均硬度为基体的4.7～5.3倍。由于陶瓷较高的硬度和残留石墨良好的润滑性,涂层的摩擦系数和磨损率分别仅为基体的2/5～1/2和1/20.1～1/25.7。原始合金粉末B4C∶C=2∶1(摩尔比)的涂层(2-1涂层)具有最低的体积磨损率。结论 Ti B2-Ti C自润滑陶瓷涂层具有良好的减摩和耐磨性能。由于高的硬度和良好的减摩性,2-1涂层具有最好的抗磨损性能。

关键词：钛合金激光表面合金化 TiB2-TiC陶瓷涂层自润滑耐磨性能

钛合金表面激光熔覆Ti/Al/B4C/C涂层组织与性能分析

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材料保护 2020年第3期53卷 41-46页

作者：王阿敏张红霞戴景杰青岛滨海学院山东省高等学校新金属功能材料及先进表面工程重点实验室青岛市新金属功能材料工程研究中心机电工程学院山东青岛266555

针对钛合金硬度低和耐磨性差的特点,采用激光熔覆技术在TC4钛合金表面制备Ti/Al/B4C/C熔覆层,利用XRD、SEM、EDS探究熔覆层微观组织,并测试熔覆层对TC4钛合金表面硬度及耐磨性能的影响。结果表明:Ti/Al/B4C/C熔覆层中由于形成Ti B、Ti B... 详细信息

针对钛合金硬度低和耐磨性差的特点,采用激光熔覆技术在TC4钛合金表面制备Ti/Al/B4C/C熔覆层,利用XRD、SEM、EDS探究熔覆层微观组织,并测试熔覆层对TC4钛合金表面硬度及耐磨性能的影响。结果表明:Ti/Al/B4C/C熔覆层中由于形成Ti B、Ti B2、Ti C等硬质陶瓷相及Ti-Al系金属间化合物和Ti3Al C相,相比于基体具有高的硬度和优异的耐磨性。熔覆层硬度在1 100~1 720 HV之间,较基体提升了2~3倍,其体积磨损率约为(2.29~4.18)×10^-6mm^3/(N·mm),较基体降低了14%~53%,其中以Ti∶Al∶B4C∶C=57∶20∶18∶5(质量比)混合粉末形成的熔覆层性能最好。

关键词： TC4 激光熔覆 Ti/Al/B4C/C熔覆层组织性能

占空比对铜/金刚石复合材料表面离子镀AlN膜层组织与性能的影响

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铸造技术 2020年第12期41卷 1176-1179页

作者：王阿敏戴景杰欧永辉忽祥祥青岛滨海学院新金属功能材料及先进表面工程山东省高等学校重点实验室山东青岛266555

采用多弧离子镀技术在铜/金刚石复合材料表面制备AlN薄膜以提高其表面电绝缘性能,并探讨占空比对AlN膜层组织形貌及性能的影响。结果表明:AlN膜层在(220)晶面择优生长,(002)、(101)晶面取向生长。随占空比(20%、40%、60%)增加,AlN膜层... 详细信息

采用多弧离子镀技术在铜/金刚石复合材料表面制备AlN薄膜以提高其表面电绝缘性能,并探讨占空比对AlN膜层组织形貌及性能的影响。结果表明:AlN膜层在(220)晶面择优生长,(002)、(101)晶面取向生长。随占空比(20%、40%、60%)增加,AlN膜层表面颗粒趋于均匀细小、致密化,且亮白色颗粒明显减少,但占空比过高时出现大颗粒及亮白色颗粒明显增多现象。Cu/金刚石复合材料表面镀AlN膜层后,热导率略微降低,但其表面电绝缘性得到较大改善。占空比为40%时所得AlN膜层致密均匀、电绝缘性最优。

关键词：铜/金刚石复合材料氮化铝多弧离子镀占空比电绝缘性

硬脂酸钠改性TiO_(2)/丙烯酸树脂复合涂层制备与性能

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应用化工 2019年第S02期48卷 143-148页

作者：孙彩霞戴景杰张红霞张年龙胡瑞松新金属功能材料及先进表面工程山东省高等学校重点实验室青岛滨海学院机电工程学院山东青岛266555 青岛海信电器股份有限公司山东青岛266555

为了提高碳钢表面自清洁性能和耐污损性能,利用硬脂酸钠对TiO_(2)进行改性,在碳钢表面涂敷一层TiO_(2)/丙烯酸树脂复合涂层,利用XRD和SEM考察了硬脂酸钠对TiO_(2)晶体结构和形貌的影响;同时利用SEM、电化学工作站和接触角测量仪研究了... 详细信息

为了提高碳钢表面自清洁性能和耐污损性能,利用硬脂酸钠对TiO_(2)进行改性,在碳钢表面涂敷一层TiO_(2)/丙烯酸树脂复合涂层,利用XRD和SEM考察了硬脂酸钠对TiO_(2)晶体结构和形貌的影响;同时利用SEM、电化学工作站和接触角测量仪研究了硬脂酸钠浓度对复合涂层表面形貌、涂层在3.5%NaCl溶液中耐腐蚀性能以及涂层表面水接触角的影响,利用10%NaOH溶液浸泡试验考察复合涂层的耐碱性。硬脂酸钠不改变TiO_(2)的晶体结构,也不改变TiO_(2)颗粒的形状,硬脂酸钠可在涂层表面形成“肋骨”状的微米级凸起;经硬脂酸钠改性后的TiO_(2)颗粒制备的复合涂层会使涂层接触角变大。当硬脂酸钠的浓度为9%时,复合涂层表面的水接触角为113°,且复合涂层在3.5%NaCl溶液中的耐蚀性增强,当复合涂层在10 w.t%NaOH溶液中浸泡150 d后仍未见明显的破坏。因此硬脂酸钠可以有效提高涂层的表面水接触角,同时提高了涂层的耐腐蚀性能及耐碱性。

关键词：硬脂酸钠 TiO_(2) 丙烯酸树脂自清洁涂层接触角

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Cu/Ni复合仿生超滑表面耐蚀性能研究

电镀与精饰 2020年第1期42卷 7-11页

作者：肖亚梅孙彩霞刘井坤薛桂连戴景杰青岛滨海学院新金属功能材料及先进表面工程山东省高等学校重点实验室山东青岛266555 青岛滨海学院机电工程学院山东青岛266555 青岛科技大学机电工程学院山东青岛266061

本文针对碳钢在海洋环境中腐蚀严重的问题,采用水热法结合化学气相沉积技术及注入润滑油的三步法在碳钢表面制备了Cu/Ni复合仿生超滑表面。研究了仿生超滑表面对碳钢基体的腐蚀防护性能的影响。通过扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(EDS... 详细信息

本文针对碳钢在海洋环境中腐蚀严重的问题,采用水热法结合化学气相沉积技术及注入润滑油的三步法在碳钢表面制备了Cu/Ni复合仿生超滑表面。研究了仿生超滑表面对碳钢基体的腐蚀防护性能的影响。通过扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(EDS)分析了碳钢表面水热反应2 h后形成的Cu/Ni涂层的形貌及组成成分;通过接触角测试分析了Cu/Ni疏水表面的润湿性;运用动电位极化曲线和交流阻抗谱(EIS)研究了仿生超滑表面在3.5 wt.%NaCl溶液中的耐蚀性能。结果表明,Cu/Ni膜层呈现微纳米级粗糙结构,Cu/Ni膜层疏水涂层与水滴的接触角为127.8±1°,Cu/Ni仿生超滑表面腐蚀电流密度为2.96×10-7A·cm-2,相比于碳钢基体降低了2个数量级,对碳钢基体具有一定腐蚀防护作用。

关键词：疏水涂层水热法耐腐蚀性超滑表面

单分散Ni簇锚定在CN上用于高效光催化析氢

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Chinese Journal of Catalysis 2022年第2期43卷 536-545页

作者：蹇亮张会珍刘冰潘成思董玉明王光丽钟俊郑永杰朱永法江南大学化学与材料工程学院光响应功能分子材料国家级国际联合研究中心江苏无锡214122 苏州大学功能纳米与软材料研究所江苏省碳基功能材料与器件重点实验室江苏苏州215123 中国冶金地质总局青岛地质勘查院山东青岛266109 清华大学化学系北京100084

利用太阳光在常温常压下驱动光催化反应高效进行是解决人类面临的能源、环境问题从而实现绿色化学的理想方案之一.然而,兼顾效率、成本和稳定性的高性能光催化体系的研究依然存在巨大的挑战.石墨氮化碳(g-C_(3)N_(4))基光催化剂由于高... 详细信息

利用太阳光在常温常压下驱动光催化反应高效进行是解决人类面临的能源、环境问题从而实现绿色化学的理想方案之一.然而,兼顾效率、成本和稳定性的高性能光催化体系的研究依然存在巨大的挑战.石墨氮化碳(g-C_(3)N_(4))基光催化剂由于高稳定性、无毒无害和适合的能带结构,在光催化制氢方面存在巨大潜力.然而,表面的慢反应速率导致了光生电子和空穴的快速复合,限制了其实际引用.而助催化剂的负载对光催化反应起着至关重要的作用.首先,助催化剂能降低光催化反应的过电势;其次,能加快界面的电荷分离和迁移并提供更多的活性位点;最后,还可以抑制光腐蚀并且增强光催化剂的稳定性等.因此,开发合适的助催化剂提高表面反应速率对高效光催化制氢极为重要.助催化剂的研究急需新的设计思路,需要同时满足以下条件:(1)助催化剂定向锚定在半导体的电子富集区域捕获电子;(2)与半导体界面形成强且稳定的界面相互作用转移表面电荷;(3)高度分散的非贵金属助催化剂.本文以具有天然表面官能团和空隙的超薄氮化碳纳米片作为载体,设计了光化学还原制备单分散的镍原子簇新策略,可同时满足沉积在电子富集区域、高度分散的非贵金属、界面结合作用强的要求.高角度环形暗场扫描透射电镜、X射线吸收近边缘结构和扩展X射线吸收精细结构结果表明,单分散的过渡金属Ni簇活性位点锚定在石墨氮化碳上.原位光化学还原沉积法制备单分散的Ni簇锚定在石墨氮化碳表面的复合光催化剂,可以实现高效的光催化反应制氢活性,光催化制氢速率达到16.5 mmol·h^(-1)·g^(-1),并且展现出461.14 h^(-1)的总周转频率(TOF(H_(2)))值,说明单分散的Ni簇提供了大量的活性位点和极大地提高了金属原子利用率.Ni-cluster/CN的CK边缘XAS光谱、NK边缘XAS光谱、XPS光谱和理论计算结果表明,基底物质石墨氮化碳可与单分散的Ni簇形成强且稳定的界面相互作用,其中C可充当电子受体,N可充当电子供体.光致发光光谱、荧光寿命、瞬态光电流、表面光电压和电化学阻抗表明,强且稳定的界面相互作用有效地促进了光生电子和空穴的分离和迁移.本文可为原位光沉积法制备单分散稳定的Ni簇助催化剂、研究助催化剂与半导体载体之间稳定的界面相互作用及用于高效光催化反应提供借鉴.

关键词：单分散Ni簇氮化碳界面相互作用光催化析氢

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铝合金表面TiN涂层的干摩擦磨损性能研究

轻金属 2014年第12期 42-44页

作者：庄蕾青岛滨海学院机电工程学院山东青岛266555 太原理工大学材料科学与工程学院山西太原030024

采用多弧离子镀技术在铝合金表面沉积了Ti N薄膜。利用球盘摩擦磨损试验仪研究了载荷和转速对Ti N薄膜的摩擦磨损性能的影响。试验以Si3N4为对磨体,磨损半径为5mm,试验环境为室温。结果表明:存在一临界载荷,使得摩擦系数和磨损量产生突... 详细信息

采用多弧离子镀技术在铝合金表面沉积了Ti N薄膜。利用球盘摩擦磨损试验仪研究了载荷和转速对Ti N薄膜的摩擦磨损性能的影响。试验以Si3N4为对磨体,磨损半径为5mm,试验环境为室温。结果表明:存在一临界载荷,使得摩擦系数和磨损量产生突变;转速增加,摩擦因数基本不变,但磨合时间有所缩短。利用SEM观察磨痕形貌,对磨损机理进行了分析。随着载荷和转速的增加,Ti N薄膜的磨损机制从轻微粘着磨损逐步向磨粒磨损转变。

关键词： TiN薄膜摩擦磨损载荷转速

金属有机框架材料吸附处理苯酚污水机理研究进展

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化工进展 2021年第8期40卷 4525-4539页

作者：蒋博龙史顺杰蒋海林封鑫孙好芬青岛理工大学滨海人居环境学术创新中心山东青岛266000 青岛理工大学环境与市政工程学院山东青岛266000

工业污水的主要成分中,酚类化合物对人类和环境毒害极大,是世界公认的水体中优先控制的污染物。因此,如何高效处理酚类废水是亟待解决的难题。金属有机框架材料(MOFs)及其衍生物是一种高比表面积、活性位点可调、便于化学修饰的新型多... 详细信息

工业污水的主要成分中,酚类化合物对人类和环境毒害极大,是世界公认的水体中优先控制的污染物。因此,如何高效处理酚类废水是亟待解决的难题。金属有机框架材料(MOFs)及其衍生物是一种高比表面积、活性位点可调、便于化学修饰的新型多孔纳米材料,在污水处理等多个领域展示出潜在的应用前景。本文以酚类物质的结构特点和物理化学性质为基础,综述了近几年来MOFs及其衍生材料对酚类物质的吸附方面的最新研究进展。重点介绍了π-π共轭作用、酸碱共轭作用、静电作用、氢键作用、金属配位作用以及疏水作用,并结合上述机理,剖析了MOFs及其功能化改性材料的结构和特性以及对不同酚类化合物吸附性能的影响规律。最后,对MOFs在酚类废水处理方面的前景和今后的研究重点作了展望。

关键词：金属有机骨架材料酚类物质污水处理吸附机理吸附分离

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聚酰胺胺改性纳米二氧化硅的研究进展

材料导报 2019年第17期33卷 2882-2889页

作者：何海峰寇新秀吕海亮白瑞钦刘欣靳涛山东科技大学材料科学与工程学院青岛266590 山东科技大学化学与环境工程学院青岛266590

二氧化硅表面改性是解决其团聚的重要途径,该方法不仅可以提高纳米粒子在水相介质中的分散性,还可改善二氧化硅与有机相的相容性,因此具有重要的理论意义和应用价值。目前,粉体改性的理论依据主要集中于物理吸附理论、化学键理论、配位... 详细信息

二氧化硅表面改性是解决其团聚的重要途径,该方法不仅可以提高纳米粒子在水相介质中的分散性,还可改善二氧化硅与有机相的相容性,因此具有重要的理论意义和应用价值。目前,粉体改性的理论依据主要集中于物理吸附理论、化学键理论、配位理论等。常用的纳米二氧化硅改性剂有离子型聚合物(聚乙烯亚胺、马来酰亚胺丙基三甲基氯化铵、聚甲基丙烯酸钠等)、非离子型聚合物(聚氨酯等)以及偶联剂(钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂等),对应的改性方法有分子自组装、嫁接技术、化学沉积技术、干法改性和湿法改性等。聚酰胺胺(PAMAM)树枝状大分子具有结构规整、分子量可控、枝端有较多功能团等独特性质,其反应活性较高,在纳米粒子制备、分子载体、催化剂、重金属离子的分离与提纯等领域得到了广泛研究和运用。通常,以PAMAM大分子改性二氧化硅时多采用间接方式,即首先在二氧化硅粉体表面引入-NH 2基团,再利用聚合接枝的方式合成聚酰胺胺分子。但在搅拌和加热的作用下,羟基所键合的硅烷片段可能存在断裂的情况(如-CH 2-CH 2-键),合成过程中难以避免副反应的发生,合成产物的分子量、分子链的长短都较难控制,且还存在各种复杂因素的影响,导致这种方法效率不高。笔者提出采用PAMAM大分子直接干法改性二氧化硅的方式,实验过程中避免了水分的参与,二氧化硅表面保持较多的活性点,可直接利用改性剂分子PAMAM(中心核原子、酰胺中心、枝端胺基等)与这些活性点的耦合作用形成配体结构,从而达到改性的目的,同时简化改性工艺,降低操作成本。本文首先介绍了PAMAM对二氧化硅的改性方法,接着从重金属离子的吸附和分离、生物技术、在介质和涂料涂层中的分散性以及催化载体四个方面对PAMAM改性二氧化硅的应用进行了着重分析总结,以期为制备性能更优异、更稳定的改性纳米二氧化硅提供参考。

关键词：聚酰胺胺纳米二氧化硅嫁接技术密度泛函理论干法改性