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Pt改性梯度NiCrAlY涂层的热腐蚀行为研究
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作者 孙日 王铁钢 +3 位作者 李伟 尹霜 刘艳梅 姜肃猛 《材料保护》 CAS CSCD 2024年第3期28-37,49,共11页
为了进一步提高NiCrAlY涂层的抗热腐蚀性能,利用电弧离子镀技术在DZ125合金表面分别沉积NiCrAlY/NiAl/Al涂层(coating A)、NiCrAlY/Pt/NiAl/Al涂层(coating B),再经真空扩散退火处理形成成分渐变的梯度涂层结构。在涂层中引入改性元素P... 为了进一步提高NiCrAlY涂层的抗热腐蚀性能,利用电弧离子镀技术在DZ125合金表面分别沉积NiCrAlY/NiAl/Al涂层(coating A)、NiCrAlY/Pt/NiAl/Al涂层(coating B),再经真空扩散退火处理形成成分渐变的梯度涂层结构。在涂层中引入改性元素Pt以改善涂层的抗热腐蚀能力,对比研究了2种涂层体系在900℃不同混合盐中的热腐蚀行为;利用SEM、EDS、XRD以及EPMA分析了涂层经过热腐蚀后的微观形貌、物相组成和元素分布。结果表明:在900℃的K_(2)SO_(4)+Na_(2)SO_(4)混合盐中,coating A表面的氧化膜发生了大面积的剥落,coating B中的Pt抑制了S在涂层/氧化膜界面处的偏析,增强了氧化膜的黏附性。在900℃的NaCl+Na_(2)SO_(4)混合盐中,coating A的Cr元素和O元素分别发生了外扩散和内扩散,Cr外扩散易与S反应生成有害相Cr_(x)S_(y)。coating B中的Pt抑制了Cr、O元素的外扩散和内扩散。在NiCrAlY层和NiAl层之间增加Pt层,显著提升了NiCrAlY涂层在混合盐中的抗热腐蚀能力。 展开更多
关键词 电弧离子镀 梯度NiCrAlY涂层 α-Cr Pt改性 热腐蚀
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Zr-Ti-B-N刀具涂层在600℃恒温过程的演变研究
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作者 欧阳柳 刘艳梅 +4 位作者 许人仁 王重阳 范其香 曹凤婷 王铁钢 《工具技术》 北大核心 2024年第4期31-36,共6页
评估Zr-Ti-B-N刀具涂层在600℃下的耐热能力,研究不同热处理时间对涂层结构和性能的影响规律。采用高功率脉冲磁控溅射和脉冲直流磁控溅射复合技术制备Zr-Ti-B-N涂层,利用高温马弗炉对涂层进行热处理,借助纳米压痕仪、高温摩擦磨损试验... 评估Zr-Ti-B-N刀具涂层在600℃下的耐热能力,研究不同热处理时间对涂层结构和性能的影响规律。采用高功率脉冲磁控溅射和脉冲直流磁控溅射复合技术制备Zr-Ti-B-N涂层,利用高温马弗炉对涂层进行热处理,借助纳米压痕仪、高温摩擦磨损试验机测试热处理后Zr-Ti-B-N涂层的力学性能、摩擦学性能。采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对热处理前后Zr-Ti-B-N涂层的微观结构进行表征,在高温环境下,不同热处理时间对涂层的力学性能、摩擦学性能和微观结构有显著影响。结果证明,在600℃的大气环境下,经1h热处理后,涂层的综合性能稳定,涂层硬度为23.7GPa,临界载荷为31.7N;经2h热处理后,晶粒尺寸逐渐增大,柱状晶结构变得明显,涂层硬度开始下降;经3h热处理后,涂层表面出现明显的氧化膜,晶粒尺寸增大了27.0%,摩擦系数降到最低,为0.66,临界载荷未发生明显变化。 展开更多
关键词 Zr-Ti-B-N涂层 耐热能力 力学性能 摩擦学性能
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脉冲偏压占空比对电弧离子镀AlCrSiN涂层结构和性能的影响
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作者 白乌力吉 刘艳梅 +4 位作者 张蕊 王重阳 许梦娇 尹霜 王铁钢 《天津职业技术师范大学学报》 2024年第1期1-7,共7页
为优化电弧离子镀AlCrSiN涂层的制备工艺,获得最佳的脉冲偏压占空比,采用全自动脉冲电弧离子镀技术,在不同脉冲偏压占空比下分别制备AlCrSiN涂层,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、划痕仪、球-盘式摩擦磨损试验机等对涂层物... 为优化电弧离子镀AlCrSiN涂层的制备工艺,获得最佳的脉冲偏压占空比,采用全自动脉冲电弧离子镀技术,在不同脉冲偏压占空比下分别制备AlCrSiN涂层,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、划痕仪、球-盘式摩擦磨损试验机等对涂层物相组成、表面形貌、力学性能及摩擦学行为进行表征。结果表明:当脉冲偏压占空比从60%上升到80%时,制备的AlCrSiN涂层表面微坑缺陷和大颗粒数量逐渐减少,涂层结构变得更加致密;当脉冲偏压占空比增大到90%时,涂层表面粗糙度增加。当脉冲偏压占空比为70%时,AlCrSiN涂层硬度最高,约为11.35 GPa;当脉冲偏压占空比为80%时,涂层临界载荷Lc3达最大值98.5 N。当脉冲偏压占空比为80%时,涂层摩擦系数最低,约为0.50。涂层磨损率随脉冲偏压占空比增加,先上升后下降,当脉冲偏压占空比为60%时,制备的AlCrSiN涂层磨损率最低,约3.21×10^(-3)μm^(3)/(N·μm)。经比较,当脉冲偏压占空比为70%时,制备的涂层具有最佳的综合性能。 展开更多
关键词 全自动电弧离子镀 AlCrSiN涂层 脉冲偏压占空比 微观结构 力学性能 摩擦性能
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沉积温度对电弧离子镀AlCrSiN涂层的影响
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作者 刘艳梅 张蕊 +5 位作者 朱强 王重阳 白乌力吉 曹凤婷 范其香 王铁钢 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期149-157,共9页
目的优化涂层制备工艺,改善AlCrSiN涂层的力学及摩擦性能。方法采用可调节磁场强度的新型电弧离子镀技术,在不同沉积温度下研制AlCrSiN涂层。利用XRD及SEM分析AlCrSiN涂层的相结构、截面形貌,借助纳米压痕仪、划痕测试仪、高温摩擦磨损... 目的优化涂层制备工艺,改善AlCrSiN涂层的力学及摩擦性能。方法采用可调节磁场强度的新型电弧离子镀技术,在不同沉积温度下研制AlCrSiN涂层。利用XRD及SEM分析AlCrSiN涂层的相结构、截面形貌,借助纳米压痕仪、划痕测试仪、高温摩擦磨损试验机以及台阶仪测试AlCrSiN涂层硬度、膜/基结合强度以及摩擦磨损性能。系统分析沉积温度对AlCrSiN涂层的成分分布、微观结构演变、力学性能的影响,并研究沉积温度对AlCrSiN涂层摩擦磨损性能的影响规律及磨损机制。结果随着沉积温度逐渐升高,涂层吸附原子的活性增强,涂层沉积速率出现先上升、再下降的趋势。随着沉积温度升高,涂层中的Cr2N相逐渐替代CrN相,且hcp-AlN相沿(11■0)晶面择优生长。各沉积温度下,AlCrSiN涂层均与单晶硅片基体表面结合良好,且具有良好的致密性。沉积温度的升高,增强了原子的扩散能力,致使晶粒尺寸增大。随着沉积温度升高,涂层的硬度及弹性模量均呈上升趋势,而H/E、H3/E*2均先升高、后降低,涂层膜/基结合强度逐渐增大。当沉积温度为350℃时,所制备的AlCrSiN涂层特征值H/E、H3/E*2最高,此时涂层的耐磨性能最佳;当沉积温度升至450℃时,涂层的纳米硬度最大,约为25.59 GPa,弹性模量也最大,为501.76 GPa,涂层的结合强度最高,为121.9 N。结论通过改变沉积温度,调控AlCrSiN涂层的微观结构,制备的AlCrSiN涂层均较为致密,无明显孔洞等缺陷。AlCrSiN涂层结合强度整体上处于较高水平,并表现出较好的耐磨性能。当沉积温度为350℃时,涂层摩擦系数最低,H/E和H3/E*2均达到最大值,此时涂层的耐磨损性能最佳。 展开更多
关键词 电弧离子镀 AlCrSiN涂层 沉积温度 摩擦磨损 力学性能
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金属表面有机防腐涂层研究进展 被引量:5
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作者 杲广尧 曹凤婷 +5 位作者 高雅 王铁钢 范其香 刘艳梅 陶建涛 贺泽权 《材料研究与应用》 CAS 2023年第2期251-264,共14页
环氧涂层是一种重要的有机涂层,因其优异的绝缘特性和粘附力,被广泛应用于金属构件的腐蚀防护中。为了提高有机涂层的耐蚀性能,通过添加填料对其进行改性。根据金属表面有机涂层的防护机理将其分为物理屏障涂层、自修复涂层,以及兼具物... 环氧涂层是一种重要的有机涂层,因其优异的绝缘特性和粘附力,被广泛应用于金属构件的腐蚀防护中。为了提高有机涂层的耐蚀性能,通过添加填料对其进行改性。根据金属表面有机涂层的防护机理将其分为物理屏障涂层、自修复涂层,以及兼具物理阻隔作用和自修复性的双功能涂层,并且对其发展现状进行了总结,详细阐述了每类涂层的防护机制、研究进展及优劣势,最后指出研发双功能环氧涂层是大幅度提升涂层服役寿命的潜在途径,也是防腐涂层未来的发展趋势和前沿课题。 展开更多
关键词 腐蚀防护 有机涂层 物理屏障 自修复 双功能
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NaCl溶液中20SiMn钢表面耐蚀性对硅酸钠浓度的响应机制研究
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作者 贺泽权 曹凤婷 +5 位作者 王铁钢 李涛 杲广尧 刘艳梅 范其香 徐栋 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期197-207,共11页
目的研究20SiMn低合金钢表面对3.5%NaCl溶液中不同硅酸钠浓度的响应机制,揭示硅酸钠作用下金属表面的缓蚀机理。方法采用开路电位、动电位极化曲线、电化学阻抗谱和Mott-Shottky曲线测试样品表面的耐蚀性能和硅酸钠的吸附行为,并通过SE... 目的研究20SiMn低合金钢表面对3.5%NaCl溶液中不同硅酸钠浓度的响应机制,揭示硅酸钠作用下金属表面的缓蚀机理。方法采用开路电位、动电位极化曲线、电化学阻抗谱和Mott-Shottky曲线测试样品表面的耐蚀性能和硅酸钠的吸附行为,并通过SEM观察浸泡后的样品表面形貌,使用EDS和XPS分析腐蚀产物的元素和成分。结果随硅酸钠浓度的增加,20SiMn钢存在从活性溶解向表面钝化的演变过程,在所研究的浓度范围内,缓蚀效率在含有0.0125 mol/L硅酸钠的氯化钠溶液中到达最高值(95.92%)。当添加硅酸钠缓蚀剂后,20SiMn钢表面可形成一层由铁氧化物和SiO_(2)组成的复合膜层,其中Si O_(2)的吸附方式以物理吸附为主导,且随着硅酸钠浓度的增大,表面产物中Si含量逐渐降低。XPS分析表明,样品表面产物逐渐从单一的FeOOH转变为Fe3O4和Fe OOH的混合物,而Fe OOH对Si O_(2)具有更强的亲和力,Fe3O4则相对较弱,因此高硅酸钠浓度下的产物不利于Si O_(2)的吸附。此外,高浓度硅酸根离子的水解引发了溶液中OH–浓度的升高,水解产生的不溶性硅醇结构相互之间形成了交联结构,致使发挥缓蚀作用的吸附态Si O_(2)的量降低,复合膜层的致密性降低。结论硅酸钠对3.5%NaCl溶液中20SiMn低合金钢的腐蚀存在缓蚀作用,但由于腐蚀产物的组成变化和缓蚀剂本身的水解作用,在形成钝化的前提下,硅酸钠浓度不宜过高。 展开更多
关键词 缓蚀剂 XPS 硅酸钠 动电位极化曲线 EIS
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沉积温度对AlTiN/AlTiSiN多层复合涂层的影响
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作者 张雅倩 刘艳梅 +4 位作者 王重阳 黄美东 范其香 曹凤婷 王铁钢 《天津师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2023年第3期19-25,共7页
为了优化AlTiN和AlTiSiN的沉积温度,兼顾2种涂层的性能,采用电弧离子镀膜技术,在不同沉积温度下,制备一系列AlTiN/AlTiSiN多层复合涂层,并采用SEM、XRD、EDS、纳米压痕仪、划痕仪、摩擦磨损试验机和轮廓仪等仪器对复合涂层的微观结构、... 为了优化AlTiN和AlTiSiN的沉积温度,兼顾2种涂层的性能,采用电弧离子镀膜技术,在不同沉积温度下,制备一系列AlTiN/AlTiSiN多层复合涂层,并采用SEM、XRD、EDS、纳米压痕仪、划痕仪、摩擦磨损试验机和轮廓仪等仪器对复合涂层的微观结构、力学性能以及摩擦学性能进行表征和测试,探究沉积温度对AlTiN/AlTiSiN多层复合涂层的影响.结果表明:(1)随着沉积温度升高,多层复合涂层的表面质量逐渐改善,组织结构更加致密;(2)随着沉积温度升高,涂层的纳米硬度和膜基结合强度先增大后减小,摩擦系数和磨损率先减小后增大;(3)当沉积温度为430℃时,涂层综合性能最好,硬度为30.9GPa,临界载荷为89N,摩擦系数为0.72,磨损率为7.1×10^(-3)μm^(3)/(N·μm). 展开更多
关键词 AlTiN/AlTiSiN多层复合涂层 沉积温度 微观结构 力学性能 摩擦学性能
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AlCrON扩散阻挡层对NiCrAlYSi涂层高温防护性能的影响 被引量:1
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作者 郭桦帅 刘艳梅 +2 位作者 王瑜 张雅倩 王铁钢 《天津职业技术师范大学学报》 2023年第1期8-14,共7页
为进一步提升航空发动机涡轮叶片的高温防护性能和服役寿命,利用电弧离子镀技术在NiCrAlYSi涂层和高温合金基体之间加入AlCrON扩散阻挡层,解决高温防护涂层与基体间因元素互扩散而导致快速失效的难题,以提高涂层耐热能力。采用SEM、XRD... 为进一步提升航空发动机涡轮叶片的高温防护性能和服役寿命,利用电弧离子镀技术在NiCrAlYSi涂层和高温合金基体之间加入AlCrON扩散阻挡层,解决高温防护涂层与基体间因元素互扩散而导致快速失效的难题,以提高涂层耐热能力。采用SEM、XRD、EDS等研究扩散阻挡层对NiCrAlYSi涂层恒温氧化后的微观形貌、化学成分和物相组成的影响,并探讨AlCrON扩散阻挡层的作用机理和涂层体系的抗氧化能力。研究表明:NiCrAlYSi高温防护涂层经1 000℃恒温氧化后,含扩散阻挡层体系氧化增重明显低于无扩散阻挡层体系;涂层表面以α-Al_(2)O_(3)相为主,但不含扩散阻挡层的涂层表面还存在NiCr_(2)O_(4)尖晶石相与TiO_(2)相;高温氧化100 h后,含扩散阻挡层的涂层表面Al元素和Cr元素含量分别为37.23 wt%和0.70 wt%,无扩散阻挡层的涂层表面Al元素和Cr元素含量分别为33.96 wt%和0.29 wt%,扩散阻挡层的引入改变了涂层内部Al、Cr含量梯度分布,利于涂层表面生成连续致密的Al_(2)O_(3)保护膜,且增强了涂层与高温合金基体的结合。研制的AlCrON扩散阻挡层能有效抑制NiCrAlYSi涂层与高温合金基体间的元素互扩散,提升航空发动机涡轮叶片的高温防护性能。 展开更多
关键词 电弧离子镀 AlCrON扩散阻挡层 NiCrAlYSi高温防护涂层 抗氧化性能 元素扩散阻挡能力
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沉积偏压对AlCrTiN纳米复合涂层力学与抗高温氧化性能的影响
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作者 张硕 范其香 +4 位作者 郝雪卉 吴正环 马德政 曹凤婷 王铁钢 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期104-113,共10页
沉积偏压对涂层的结构与性能具有重要影响,为研究其对AlCrTiN纳米复合涂层成分、组织结构、力学与抗高温氧化性能的影响规律,采用磁控溅射技术,改变沉积偏压(-30、-60、-90、-120 V)制备四种AlCrTiN纳米复合涂层。利用X射线衍射仪、扫... 沉积偏压对涂层的结构与性能具有重要影响,为研究其对AlCrTiN纳米复合涂层成分、组织结构、力学与抗高温氧化性能的影响规律,采用磁控溅射技术,改变沉积偏压(-30、-60、-90、-120 V)制备四种AlCrTiN纳米复合涂层。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、纳米压痕仪等仪器表征涂层的组织结构、成分、力学性能和抗高温氧化性能。研究结果表明:不同偏压下制备的AlCrTiN纳米复合涂层均为NaCl型fcc-(Al,Cr,Ti)N相结构。随着沉积偏压增大,涂层由沿(111)晶面择优生长转变为无明显的择优生长取向,晶粒尺寸降低,残余应力和硬度增大。偏压为-90 V与-120 V时,涂层表面更加致密,具有更高的硬度和弹性模量。在800℃与900℃氧化1 h后,所有涂层表面均生成一层连续致密的Al_(2)O_(3)膜。随着沉积偏压增加,氧化膜厚度逐渐降低,表明抗高温氧化性能逐渐增强,这是因为高偏压下涂层组织更致密,且晶粒更细小。研究成果对AlCrTiN纳米复合涂层的综合性能提升与工程化应用具有一定指导意义。 展开更多
关键词 磁控溅射 负偏压 组织结构 力学性能 抗氧化性能
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CrAlSiN纳米复合涂层的最新研究进展
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作者 郭明璐 范其香 王铁钢 《材料保护》 CAS CSCD 2023年第12期125-139,共15页
随着工业对切削精度和效率的要求不断提高以及钛合金等难加工材料的出现,具有优异综合性能的新型硬质涂层材料的开发与改性成为研究热点。CrAlSiN涂层因其具有纳米复合结构而表现出超高的硬度,同时具有优异的抗高温氧化和耐磨性能,获得... 随着工业对切削精度和效率的要求不断提高以及钛合金等难加工材料的出现,具有优异综合性能的新型硬质涂层材料的开发与改性成为研究热点。CrAlSiN涂层因其具有纳米复合结构而表现出超高的硬度,同时具有优异的抗高温氧化和耐磨性能,获得了研究者的广泛关注。本文归纳了CrAlSiN涂层的微观结构、力学性能、耐磨性能、高温抗氧化性、高温热稳定性、耐蚀性和切削性能的特点及相关机制;阐述了涂层中Al和Si含量对其微观结构和性能的影响规律及作用机理;综述了元素掺杂(掺Ti、V、O、Mo等)与微观结构设计(添加过渡层、多层和梯度结构)对CrAlSiN涂层微观结构与性能的影响和作用机制;最后对CrAlSiN涂层的发展与研究方向进行了展望。 展开更多
关键词 CrAlSiN涂层 微观结构 力学性能 掺杂元素 结构设计
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调制比对AlCrSiN/AlCrMoSiN多层复合涂层结构的影响及涂层刀具的切削性能
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作者 朱建博 刘艳梅 +4 位作者 王瑜 王欢 王重阳 党钰钦 王铁钢 《材料保护》 CAS CSCD 2023年第4期10-21,共12页
为解决硬质合金刀具切削淬硬钢时面临易磨损、寿命短的难题,在刀具表面涂覆硬度高、耐磨损的防护涂层是一种经济实用的方法。利用高功率脉冲磁控溅射与脉冲直流磁控溅射复合技术制备了不同调制比的AlCrSiN/AlCrMoSiN多层复合涂层,利用... 为解决硬质合金刀具切削淬硬钢时面临易磨损、寿命短的难题,在刀具表面涂覆硬度高、耐磨损的防护涂层是一种经济实用的方法。利用高功率脉冲磁控溅射与脉冲直流磁控溅射复合技术制备了不同调制比的AlCrSiN/AlCrMoSiN多层复合涂层,利用扫描电镜、纳米压痕仪、白光干涉仪等对多层膜的微观结构、力学性能以及涂层刀具的切削性能进行表征和分析。研究表明,当调制比为3∶1时,多层膜择优生长取向由(111)晶面转为(200)晶面,多层膜的表面致密度得到改善,层状结构明显,晶粒得到细化。此时,涂层硬度达25.7 GPa,临界载荷为79.6 N,耐磨性最强,磨损率为0.74×10^(-6)mm^(3)/(N·m),摩擦系数最低约0.45。将后刀面磨损带宽度0.3 mm作为磨钝标准,干切削淬火C1045中碳钢,AlCrSiN/AlCrMoSiN多层复合涂层刀具的寿命比AlCrSiN涂层刀具寿命提高1.2倍,比无涂层刀具寿命提高3.2倍。切削过程中多层复合涂层内部分Mo元素被氧化成层状MoO3,起到润滑作用,有效降低了切削力和摩擦产生的切削热,延长了刀具使用寿命。无涂层刀具、AlCrSiN涂层刀具、AlCrSiN/AlCrMoSiN多层复合涂层刀具连续切削25 min后,切屑颜色越来越浅,切削温度越来越低。经观察与计算,AlCrSiN/AlCrMoSiN多层复合涂层刀具所产生的切屑锯齿化程度最高,约为0.36,易于自动断屑,更有利于切削的持续进行。 展开更多
关键词 AlCrSiN/AlCrMoSiN多层复合涂层 调制比 自润滑涂层 切削性能
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N_(2)流量比对AlCrMoSiN涂层组织结构和性能的影响
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作者 葛敏 刘艳梅 +3 位作者 李壮 王重阳 张蕊 王铁钢 《装备环境工程》 CAS 2023年第3期108-116,共9页
目的 减少硬质合金刀具在干式切削时产生的切削热,降低切削温度,从而提高刀具使用寿命。向AlCrSiN涂层中掺杂Mo元素,在涂层服役过程中易生成层状MoO_(3)润滑膜,降低刀面与切屑和工件间的摩擦,实现涂层刀具的自润滑功能。方法 利用高功... 目的 减少硬质合金刀具在干式切削时产生的切削热,降低切削温度,从而提高刀具使用寿命。向AlCrSiN涂层中掺杂Mo元素,在涂层服役过程中易生成层状MoO_(3)润滑膜,降低刀面与切屑和工件间的摩擦,实现涂层刀具的自润滑功能。方法 利用高功率脉冲磁控溅射和脉冲直流磁控溅射复合技术制备AlCrMoSiN涂层,改变反应气体N_(2)流量,调节涂层的成分和结构。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜分析AlCrMoSiN涂层的物相成分和微观结构,利用纳米压痕仪、划痕仪和摩擦试验机分别测试涂层的力学性能和摩擦学行为。结果 当N_(2)流量比增大,AlCrMoSiN涂层沿(111)晶面择优生长,衍射峰变得尖锐,(111)和(200)晶面衍射峰向小角度偏移。当N_(2)流量比为16%时,涂层的硬度和弹性模量最大,分别为17.56 GPa和292.31 GPa。当N_(2)流量比为18%时,涂层的临界载荷最高,约为70.6 N,摩擦系数最低达0.54,磨损率为1.3×10^(–3)μm^(3)/(N·μm),此时涂层最耐磨。结论 N_(2)流量比对涂层组织结构有重要影响,随着N_(2)流量比增大,涂层的力学性能与摩擦磨损性能逐渐改善。 展开更多
关键词 复合磁控溅射 AlCrMoSiN涂层 N_(2)流量比 自润滑 微观结构 力学性能 摩擦磨损性能
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爆炸喷涂WC-Co/MoS_2-Ni多层复合自润滑涂层的摩擦学行为 被引量:10
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作者 王铁钢 李柏松 +4 位作者 阎兵 范其香 刘艳梅 宫骏 孙超 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期73-79,共7页
采用爆炸喷涂技术研制WC-Co/MoS_2-Ni多层复合自润滑涂层,系统研究涂层的微观结构、元素分布、结合强度和摩擦磨损性能。结果表明:在高温爆炸喷涂过程中,少量MoS_2发生氧化分解,生成SO_2气体,残留在涂层内的SO_2气体可使局部形成微小孔... 采用爆炸喷涂技术研制WC-Co/MoS_2-Ni多层复合自润滑涂层,系统研究涂层的微观结构、元素分布、结合强度和摩擦磨损性能。结果表明:在高温爆炸喷涂过程中,少量MoS_2发生氧化分解,生成SO_2气体,残留在涂层内的SO_2气体可使局部形成微小孔洞。在摩擦测试中,WC-Co涂层在预磨阶段摩擦因数迅速上升,进入稳定阶段后,摩擦因数缓慢增加;而多层复合涂层的摩擦因数在经历预磨阶段迅速上升后,很快进入稳定阶段,直至表层WC-Co涂层被磨穿后,摩擦因数开始逐渐下降。添加自润滑涂层MoS_2-Ni后,WC-Co涂层的内聚结合强度略有下降,但减摩效果显著,摩擦因数下降了约40%,耐磨性能略有提升。 展开更多
关键词 WC-Co/MoS2-Ni涂层 自润滑涂层 爆炸喷涂 摩擦磨损
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三靶共溅射纳米复合Cr-Al-Si-N涂层的制备及摩擦学性能研究 被引量:6
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作者 王铁钢 蒙德强 +3 位作者 李柏松 赵彦辉 刘艳梅 姜肃猛 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期78-86,共9页
目的利用高功率脉冲磁控溅射技术离化率高、溅射离子能量高等优点,在Cr-Al-N涂层中添加Si元素研制a-Si3N4包裹nc-(Cr,Al)N的纳米复合涂层,通过改变反应沉积时的N2/Ar比来调控涂层成分与结构,实现纳米复合Cr-Al-Si-N涂层性能优化。方法... 目的利用高功率脉冲磁控溅射技术离化率高、溅射离子能量高等优点,在Cr-Al-N涂层中添加Si元素研制a-Si3N4包裹nc-(Cr,Al)N的纳米复合涂层,通过改变反应沉积时的N2/Ar比来调控涂层成分与结构,实现纳米复合Cr-Al-Si-N涂层性能优化。方法采用高功率脉冲与脉冲直流复合磁控溅射技术制备Cr-Al-Si-N涂层。利用扫描电镜、X射线衍射仪、能谱仪、应力仪、纳米压痕仪、划痕测试仪和摩擦试验机,研究N2/Ar比对涂层成分、结构、力学性能以及摩擦学行为的影响。结果涂层主要由面心立方结构的CrN与AlN相组成,且沿(200)晶面择优生长。当N2/Ar流量比为3∶1时,涂层与基体结合最好,临界载荷约为36.5N;摩擦系数和内应力较低,分别为0.5和-0.48GPa。当N2/Ar流量比为4∶1时,H/E值和H^3/E^*2值升至最高,分别为0.11和0.24GPa,磨损率最低,约为1.9×10^-4μm^3/(N·μm)。结论当N2/Ar流量比为4∶1时,三靶共溅射制备的Cr-Al-Si-N涂层硬度较高,耐磨性能最好。 展开更多
关键词 高功率脉冲磁控溅射 脉冲直流磁控溅射 三靶共溅射 纳米复合涂层 Cr-Al-Si-N涂层 N2/Ar流量比 临界载荷 摩擦系数 磨损率
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气相色谱法快速定量检测丙烯腈的生物催化产物 被引量:7
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作者 王铁钢 罗晖 +3 位作者 朱燕勤 于慧敏 杨慧芬 沈忠耀 《分析试验室》 CAS CSCD 北大核心 2007年第1期54-57,共4页
利用微生物催化丙烯腈生产丙烯酰胺在工业上已经得到了广泛的应用。生产中反应液同时含有底物丙烯腈、产物丙烯酰胺以及副产物丙烯酸。为了控制产品质量,需快速定量检测反应液中各组分。采用毛细管柱PEG-20M(30 m×0.25 mm i.d.,2μ... 利用微生物催化丙烯腈生产丙烯酰胺在工业上已经得到了广泛的应用。生产中反应液同时含有底物丙烯腈、产物丙烯酰胺以及副产物丙烯酸。为了控制产品质量,需快速定量检测反应液中各组分。采用毛细管柱PEG-20M(30 m×0.25 mm i.d.,2μm),以20 g/L的乙酰胺作为内标物对反应液进行气相色谱分析,优化分析条件为:进样口为SPL,温度260℃;FID检测器,温度260℃;柱温190℃;载气为氮气,流速25 cm/min;分流进样,进样量0.4μL,分流比为50∶1。在4 min内,3个组分得到完全分离,该方法具有良好的重现性和线性关系,回收率分别为98.5%、102.1%、105.0%,相对标准偏差分别为9.1%、5.3%、1.7%。该方法分析速度快,适合实验室与工厂生产中大量快速定量检测样品。 展开更多
关键词 气相色谱法 快速定量检测 丙烯腈 丙烯酸 丙烯酰胺
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刀具涂层的研究进展及最新制备技术 被引量:22
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作者 王铁钢 张姣姣 阎兵 《真空科学与技术学报》 CSCD 北大核心 2017年第7期727-738,共12页
刀具涂层是机械加工行业实现高效率、高精度、高柔性和绿色制造的有效途径,其优异的综合性能不仅可延长刀具的使用寿命,而且能大幅度提升机械加工效率和零件的表面加工质量,尤其针对钛合金、高温合金等难加工材料的切削,极大降低了加工... 刀具涂层是机械加工行业实现高效率、高精度、高柔性和绿色制造的有效途径,其优异的综合性能不仅可延长刀具的使用寿命,而且能大幅度提升机械加工效率和零件的表面加工质量,尤其针对钛合金、高温合金等难加工材料的切削,极大降低了加工成本。文章概述了刀具涂层的特点、类别及刀具涂层材料的应用,总结了化学气相沉积技术、物理气相沉积技术、物理化学气相沉积技术的原理及优缺点。阐述了刀具涂层的发展历程,即从常用涂层到纳米复合涂层、功能梯度涂层等新型涂层,并对新型刀具涂层和最新制备技术的发展做了简单的分析与介绍。 展开更多
关键词 刀具涂层 磁控溅射 电弧离子镀 离子束辅助沉积 切削性能
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N_2流量比对复合磁控溅射Zr-B-N薄膜结构和性能的影响 被引量:5
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作者 王铁钢 郭玉垚 +3 位作者 唐宽瑜 刘艳梅 林伟 姜肃猛 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期210-217,共8页
目的在反应沉积时补充金属离子,增加薄膜中金属氮化物硬质相的数量,优化复合磁控溅射Zr-B-N薄膜的制备工艺,揭示N_2流量比(N_2/(N_2+Ar))对Zr-B-N薄膜结构和性能的影响规律,进一步强化Zr-B-N纳米复合薄膜。方法采用高功率脉冲磁控溅射... 目的在反应沉积时补充金属离子,增加薄膜中金属氮化物硬质相的数量,优化复合磁控溅射Zr-B-N薄膜的制备工艺,揭示N_2流量比(N_2/(N_2+Ar))对Zr-B-N薄膜结构和性能的影响规律,进一步强化Zr-B-N纳米复合薄膜。方法采用高功率脉冲磁控溅射和脉冲直流磁控溅射复合镀膜技术沉积Zr-B-N薄膜,借助X射线衍射仪、能谱仪、扫描电镜、纳米压痕仪、划痕测试仪和摩擦试验机,研究N_2流量比对Zr-B-N薄膜成分、微观结构、力学性能和摩擦性能的影响。结果Zr-B-N薄膜具有典型的纳米复合结构,即BN非晶层包裹着ZrB_2、Zr_3N_4、Zr_2N、Zr N等纳米晶,所有Zr-B-N薄膜均沿(100)晶面择优生长。随着N_2流量的增加,(100)晶面的衍射峰宽化加剧;薄膜硬度由36.2 GPa下降到21.0 GPa;膜/基结合力逐渐增强,临界载荷从34.8 N增加到55.8 N;摩擦系数逐渐增大。当N_2流量比为42.9%时,摩擦系数相对较低,约为0.48,归因于薄膜内形成了沿(220)晶面生长的ZrN相,从而起到了良好的减摩作用。结论当N_2流量比为42.9%时,Zr-B-N薄膜具有纳米复合结构和良好的各项性能。 展开更多
关键词 纳米复合薄膜 Zr-B-N薄膜 显微硬度 膜/基结合力 摩擦系数
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产腈水解酶菌株的诱变及培养优化 被引量:4
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作者 王铁钢 罗晖 +2 位作者 于慧敏 杨慧芬 沈忠耀 《生物加工过程》 CAS CSCD 2007年第1期41-44,共4页
对实验室保存的1株产腈水解酶的Rhodococcus rhodochrous菌株采用氯化锂进行诱变处理,筛选得到了1株产酶活力较高的菌株tg1-A6。经过优化得到培养基的配方为(g.L-1):葡萄糖10,谷氨酸钠10,酵母膏3,己内酰胺7,MgSO40.5,K2HPO40.75,KH2PO40... 对实验室保存的1株产腈水解酶的Rhodococcus rhodochrous菌株采用氯化锂进行诱变处理,筛选得到了1株产酶活力较高的菌株tg1-A6。经过优化得到培养基的配方为(g.L-1):葡萄糖10,谷氨酸钠10,酵母膏3,己内酰胺7,MgSO40.5,K2HPO40.75,KH2PO40.75。当培养温度28℃,摇床转速200 r.min-1,初始pH值7.0,通过补加葡萄糖,该菌的腈水解酶酶活可达到26.77 U.mL-1。 展开更多
关键词 腈水解酶 诱变 优化
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AlCrO扩散阻挡层对NiCrAlYSi涂层高温防护性能的影响
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作者 王瑜 王重阳 +3 位作者 尹霜 张士勇 姜肃猛 王铁钢 《天津职业技术师范大学学报》 2023年第2期20-26,共7页
针对发动机的关键零件涡轮叶片长期处于高温高压的工作环境中,易造成MCrAlY涂层与基体间的元素互扩散严重降低涡轮叶片的服役寿命问题。利用电弧离子镀技术在NiCrAlYSi涂层和高温合金基体之间加入AlCrO扩散阻挡层,可保护基体并抑制元素... 针对发动机的关键零件涡轮叶片长期处于高温高压的工作环境中,易造成MCrAlY涂层与基体间的元素互扩散严重降低涡轮叶片的服役寿命问题。利用电弧离子镀技术在NiCrAlYSi涂层和高温合金基体之间加入AlCrO扩散阻挡层,可保护基体并抑制元素互扩散行为,从而提升涂层的耐高温性能。采用SEM、XRD、EDS等方法研究扩散阻挡层对NiCrAlYSi涂层恒温氧化后的微观形貌、化学成分和物相组成的影响,并探讨AlCrO扩散阻挡层的作用机理和涂层体系的抗氧化能力。研究表明:NiCrAlYSi高温防护涂层经1000℃恒温氧化后,无扩散阻挡层体系氧化增重明显高于含扩散阻挡层体系:NiCrAlYSi涂层表面,主要成分为γ/γ′-Ni相,不含扩散阻挡层的涂层表面检测出少量非保护性NiCr2O4尖晶石相与TiO2相:通过AlCrO扩散阻挡层增加了涂层中的Al等有益元素,从而形成连续致密、隔热能力好、抗氧化能力强、力学性能优异的α-Al2O3保护层。通过第三元素作用添加Cr元素,降低了涂层形成Al2O3膜所需要的临界Al含量。 展开更多
关键词 电弧离子镀 AlCrO扩散阻挡层 NiCrAlYSi高温防护涂层 抗氧化性能 元素扩散阻挡能力
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