简介:针对7050铝合金末端的喷水淬火过程,建立喷水表面某时刻换热系数二维分布的3个模型:喷射面均匀分布模型(H-Model),喷射水柱区均匀分布模型(F-Model)和喷射表面非均匀分布模型(G-Model),通过ABAQUS有限元软件包的用户子程序接口实现换热系数二维分布条件下的温度场模拟。有限元模拟与实测的冷却曲线对比表明,H-Model的平均误差约9%,F-Model的平均误差约7%,预测值的平均误差约4%。由此证明运用一维传热模型测算的换热系数构建其二维非均匀分布的方法简便、可靠,能为研究铝合金材料喷水淬火冷却机理与工艺控制提供更加准确的温度场结果。
简介:以含CrO3的氢氟酸水溶液为电解液,采用阳极氧化法于粉末冶金Ti-Al合金表面制备多孔氧化膜。采用场发射扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱仪(XPS)对多孔氧化膜的形貌和结构进行分析,研究电解液各组份及浓度、阳极氧化电压对多孔氧化膜的影响规律,并利用电化学测试技术探讨多孔氧化膜的成膜机理。结果表明:合金在不含CrO3的HF电解液中阳极氧化不能获得多孔氧化膜,而是发生严重的腐蚀溶解。电解液中HF浓度和电压均影响氧化膜的形貌,在HF含量为0.2%时可获得规则的多孔氧化膜,孔径在50nm左右当氧化电压为10V时形成的多孔氧化膜规则性较好,电压增大时多孔氧化膜结构遭到破坏。氧化膜中主要含有无定型的TiO2、Al2O3以及少量晶态的Ti2O、单质Al。多孔氧化膜的生长过程包括阻挡层的形成、多孔氧化膜的初始形成和多孔氧化膜的稳定生长3个阶段。
简介:用C3H6作为碳源气,Ar作为稀释气体和载气,TaCl5为钽源,采用化学气相沉积法(chemicalvapordeposition,CVD)在高纯石墨表面制备TaC涂层。采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等对涂层进行表征,研究1000℃下稀释气体(Ar)流量对TaC涂层成分、织构及表面形貌的影响。结果表明:随着稀释气体流量增大,表面均匀性和光滑度提高,晶粒尺寸减小,晶体择优取向降低,沉积速率减小,涂层中C含量增多。当稀释气体流量为100mL/min时,TaC涂层晶粒尺寸与沉积速率分别为32.5nm和0.60μm/h;而当稀释气体流量增大到600mL/min时,涂层晶粒尺寸与沉积速率分别下降到21nm和0.25μm/h。
简介:利用WC,Co,(Ti,W)C,Ti(C,N)等原料粉末,采用1步烧结法制备脱β层梯度硬质合金,利用扫描电镜观察合金表层的微观组织结构,采用电子探针微区分析技术(electronprobemicroanalysis,EPMA)定性分析合金表层的金属元素W、Ti、Co及轻元素C、N的分布规律,采用EPMA定量技术分析金属元素尤其是Co的复杂分布规律,并对其形成机制进行深入讨论。定性分析结果表明:脱β层内W元素的含量稍高于合金芯部的平均W含量;所有含Ti相均已完全脱除;脱β层不仅是缺立方相层,同时也是富Co层;脱β层中C元素的含量略有下降;N元素含量并不为零,某些区域甚至高于芯部。定量分析结果表明:脱β层中Ti元素含量基本为零,但在界面靠近芯部一侧Ti元素含量明显高于芯部的平均值;从合金表层至芯部依次存在低钴层、高钴层及贫钴层3个钴含量不同的区域。合金整个表层钴含量的复杂分布情况是由钴原子的空位扩散机制与液相迁移机制联合形成的。
简介:引入“固态扩渗+轧制”的表面改性方式,即在研究镁合金薄板表面改性方法及工艺的基础上,采用固态粉末包覆热扩渗的方法,对AZ31镁合金薄板进行表面改性处理,获得研究目标材料;借助有限元软件Ls—DYNA模拟其冷轧过程,获得最优的轧制工艺参数并进行轧制实验,通过x.射线衍射(xRD)、金相显微镜、布氏硬度测量计、往复式摩擦磨损试验机和CorrTest腐蚀电化学测试系统检测材料表面的组织与性能。结果表明:轧制变形后的表面组织晶粒更加细小、均匀;耐磨性有所改善,表面硬度由HB61.4提高至HB63.5,摩擦因数由0.52变为0.6,表面摩擦磨损质量损失由0.33mg降低至0.26mg;表面耐腐蚀性能显著提高,其开路电位由-1.594V变为-1.574V,自腐蚀电位由-1.574V变为-1.38V,自腐蚀电流密度由6.2×10-3mA/cm2变为7.0×10-4mA/cm2。
简介:将主要含有Mg、Al、O、Si等元素的凹凸棒石按质量分数0.5%添加在柴油机润滑油CD15W/40中,配制成对比油样。分别利用X射线衍射(XRD)与透射电镜(TEM)分析凹凸棒石的物相组成及颗粒形貌,使用环块摩擦磨损试验机进行摩擦实验,借助表面轮廓仪、聚焦离子束扫描电镜(focusion-beamscanningelectronmicroscope,FIBSEM)、能量弥散X射线探测器(energydispersiveX-raydetector,EDX)及TEM分析试样的磨损量及磨损表面的形貌、元素和物相组成,并探讨磨损表面的摩擦改性机理。结果表明:该凹凸棒石属于一维纳米材料,分散在CD15W/40润滑油中使摩擦副的磨损量降低约66%,磨损表面光滑;摩擦过程中,纳米凹凸棒石与摩擦副表面发生复杂的化学反应,形成一层厚度约为10~20nm的摩擦改性层,其物相组成为晶态和非晶态的SiO2和铝硅酸盐,含有Al、Fe、Si、O、C等元素。
简介:在中密度C/C复合材料基体上采用催化化学气相沉积方法生长碳化硅纳米线(SiCnw)及制备碳化硅纳米线/碳化硅(SiCnw/SiC)涂层,研究中密度C/C复合材料基体上加载催化剂后涂层沉积及其抗氧化性能,结果表明:中密度基体上催化制备SiCnw涂层,可改善沉积效率,同时可抑制裂纹扩展,明显改善SiC涂层在1200℃的氧化防护能力。另外,在1500℃的空气中氧化10h后,SiCnw/SiC涂层氧化质量损失率仅为1.34%,明显低于质量损失率为8.67%的单层SiC涂层。
简介:采用多靶磁控溅射技术,制备TiCN、VCN单层膜及一系列调制比为1的不同调制周期的TiCN/VCN多层膜。利用X射线衍射仪、纳米压痕仪、高温摩擦磨损测试仪和扫描电子显微镜,研究各种薄膜的微结构、力学性能及室温和高温摩擦磨损性能。研究表明:不同调制刷期的TiCN/VCN多层膜的硬度围绕混合法则计算的硬度值上下波动,没有出现致硬现象。TiCN和VCN单层薄膜室温下的摩擦因数很低,TiCN/VCN多层膜调制周期较小时摩擦因数较高,调制周期大于10nm时摩擦因数逐渐接近TiCN和VCN单层膜。700℃下,TiCN/VCN多层膜的摩擦因数主要取决于表面生成的TiO2和v205的共同作用,与TiCN相比,TiCN/VCN多层膜的高温摩擦因数较小。
简介:采用等离子喷涂技术,在C/C-Cu复合材料表面制备W涂层,采用氧乙炔焰进行烧蚀考核,通过金相显微镜、扫描电镜及X射线衍射仪对烧蚀前后涂层的显微组织及相组成进行分析,并与没有W涂层的C/C-Cu复合材料进行对比。结果表明,熔蚀后有涂层的C/C-Cu复合材料质量损失仅0.9mg/s,无涂层C/C-Cu试样的质量损失为5.6mg/s。C/C-Cu复合材料表面W涂层较致密,与基体结合良好。烧蚀后C/C-Cu表面W涂层主要生成WO3和CuWO4,能谱分析(EDAX)表明有较多的Cu元素存在,但分布不均匀。W涂层在烧蚀后均较粗糙、疏松,存在孔洞和裂纹等缺陷,成为降低性能的重要因素。
简介:通过第一性原理的密度泛函理论,研究Cl^-离子在Al(100)表面的吸附行为,获得了不同覆盖度下Cl^-离子在Al(100)表面吸附后的能量、结构参数和电子特性。计算结果表明,Cl^-离子在Al(100)表面的顶位(T)和桥位(B)的吸附较稳定,而洞位(H)是能量上最不稳定的吸附位,吸附能随着覆盖度的增大而减小。同时,表面吸附Cl^-离子,还引起靠近表面的多层Al原子发生不同程度的收缩;随着覆盖度的增加,被吸附的Cl^-离子之间的距离变短,使得它们之间的静电排斥和静电能增大,并导致表面吸附能和吸附的Cl^-离子与最外层Al原子间的垂直距离逐渐减小。通过对清洁的Al(100)表面及Cl^-离子在不同位置的吸附表面的态密度分析,得到如下结论:Cl^-离子在Al(100)表面的吸附主要是由于Cl^-的2s和2p轨道与基底金属的3p轨道相互作用的结果。
简介:以六水合硝酸钴(Co(NO3)2·6H2O)和硫脲为原料,采用混合溶剂热法制备硫化钴(COS)纳米晶。利用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对硫化钴纳米晶的组成、粒径及表面形貌进行表征。结果表明,在180℃恒温条件下所得粉末样品为六方相CoS纳米粉末,粉末粒径在40nln左右。粉末的产率随温度升高而增大,当反应温度上升到180℃时产率接近60‰温度进一步升高到200℃时产率基本不变,但晶粒异常长大。加入分散剂PEG能有效控制粉末颗粒的尺寸并抑制粉末的团聚;此外,减少有机溶剂EG的含量可获得更高结晶度的CoS纳米晶,但由于反应速率过快,不利于控制粉末的粒径。
简介:以大通量、大孔径的FeAl金属问化合物多孔材料作支撑体,在其上制备1层小孔径的同质FeAI多孔膜,得到均质FeAl金属间化合物多孔膜材料。采用SEM和孔结构测试,研究膜层厚度对FeAl多孔膜材料最终孔结构参数的影响,并对FeAl膜材料的高温抗氧化性能进行研究。结果表明:所制FeAl多孔膜材料表面平整,无裂纹等缺陷;随膜层厚度的增加,FeAl多孔膜材料的最大孔径、透气度均降低,相对十支撑体,膜厚为120pm时的最大孔径从11.7pm减小至9.3pm,透气度减小幅度为45.2%。FeAl多孔膜材料具有优异的高温抗氧化性能,经550℃循环氧化40h后,膜厚分别为120、180和260pm的试样的质量变化率仅分别为1.87%、1.25%和0.25%。
简介:在经过碱热处理的纯钛表面采用溶胶.凝胶法和提拉涂覆法制备含氟羟基磷灰石(FHA).锶取代羟基磷灰石(SrHA)~相生物陶瓷涂层。采用X射线衍射检测涂层的相组成,采用扫描电镜观察涂层的形貌,采用划痕法测定涂层与基体的结合力。结果表明:所制备的涂层是均匀和致密的FHA—SrHA双相涂层;与单相FHA和SrHA涂层相比,FHA.SrHA双相涂层与钛基体的结合力明显优于SrHA涂层,略低于FHA涂层;TRIS溶液中的溶解性实验结果显示3种涂层均发生溶解和钙磷酸盐的重沉积过程,表现出良好的生物活性,但FHA.SrHA双相涂层的溶解速率远远低于单相FHA及SrHA涂层,这表明可以通过双相涂层设计来提高生物陶瓷涂层材料的植入寿命和稳定一陛。
简介:将空心微珠在HF和NaF的缓冲液中进行粗化处理,然后用75℃热碱液活化,再以甲醛为还原剂,在空心微珠表面化学镀银。通过扫描电镜(SEM),X射线能量色散谱仪(EDS)和X射线衍射(XRD)对所得复合粉体的表面形貌、成分以及镀层与空心微珠的结合强度进行研究与分析,并探讨pH值对沉积效果的影响。结果表明:粗化处理可增大空心微珠的表面粗糙度,从而提高Ag+的形核能力,所得镀层完整、致密。镀液pH升高,包裹层更完整、致密,且银层增厚。在pH=12.9的条件下,可实现银层对空心微珠均匀、致密的包裹,得到镀层结合强度较高、银层较厚、银晶粒尺寸为23.3nm的银包空心微珠复合粉体。