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医用材料聚醚醚酮等离子喷涂表面改性研究进展 被引量：2
1
作者 胡峰帆 范秀娟 +4 位作者 彭峰 邓春明 刘敏 曾德长 宁成云 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期53-62,共10页
聚醚醚酮材料(PEEK)具有良好的生物相容性、化学稳定性、X射线可穿透性及优异的力学性能,广泛用于创伤、脊柱和关节等生物医疗领域。然而,PEEK属于生物惰性材料,其骨整合性不足,这在一定程度上限制了该材料在骨修复与替换等领域的发展... 聚醚醚酮材料(PEEK)具有良好的生物相容性、化学稳定性、X射线可穿透性及优异的力学性能,广泛用于创伤、脊柱和关节等生物医疗领域。然而,PEEK属于生物惰性材料,其骨整合性不足,这在一定程度上限制了该材料在骨修复与替换等领域的发展和应用。等离子喷涂技术由于工艺简单、经济,喷涂涂层的黏结强度高等特点,是解决聚醚醚酮材料骨整合能力不足的重要表面涂层改性技术。首先,简述了等离子喷涂工艺的涂层沉积机理,并分别对等离子喷涂钛以及羟基磷灰石两种常用涂层进行了介绍;其次,从不同喷涂工艺以及喷涂参数对涂层的影响出发,详细介绍了近几年对PEEK基等离子喷涂涂层的结合强度等机械性能的最新研究进展,并对等离子喷涂过程对PEEK基体的机械强度、疲劳强度、热性能和化学降解等初始性能影响进行了总结与评价,详细介绍了PEEK基等离子喷涂涂层体内外生物性能的最新研究进展;最后,展望了等离子喷涂改性PEEK基材料的临床应用前景,以期为未来设计新型PEEK基生物材料提供理论指导。 展开更多
关键词 聚醚醚酮 等离子喷涂 机械性能 生物性能
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气体温度对ZM6基体表面冷喷涂6061铝合金涂层性能影响 被引量：1
2
作者 吴怡 杨元政 +4 位作者 张科杰 樊家麟 褚欣 谢迎春 邓春明 《热加工工艺》 北大核心 2024年第21期120-124,共5页
使用氮气在高压(5 MPa)条件下,通过调节工作气体温度(400、500、600℃)在ZM6基体上制备了大厚度6061铝合金涂层,再选择最佳温度条件下制备的6061铝合金涂层与块体6061铝合金同时进行摩擦磨损实验。利用光学显微镜、扫描电镜、三维轮廓... 使用氮气在高压(5 MPa)条件下,通过调节工作气体温度(400、500、600℃)在ZM6基体上制备了大厚度6061铝合金涂层,再选择最佳温度条件下制备的6061铝合金涂层与块体6061铝合金同时进行摩擦磨损实验。利用光学显微镜、扫描电镜、三维轮廓仪对涂层以及磨损后磨痕形貌进行表征。结果表明:500℃条件下制备的6061铝合金涂层综合性能最佳,孔隙率1.89%,显微硬度78.18 HV0.1,涂层与ZM6基体的结合强度超过62 MPa。在不添加其他硬质相的情况下,单组分6061涂层仍能保持与块体6061铝合金相近的耐磨性能,既有黏着磨损又有磨粒磨损。 展开更多
关键词 高压冷喷涂 6061涂层 气体温度 显微组织 性能
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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 被引量：1
3
作者 岳术俊 史文玲 +2 位作者 解凤宝 潘超 闫星辰 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期126-135,共10页
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%... 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。 展开更多
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
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N_(2)/Ar流量比对TiZrN/TiN纳米多层薄膜微观结构和性能的影响
4
作者 魏永强 张华森 +5 位作者 张晓晓 顾艳阳 刘畅 吕怿东 韦春贝 钟素娟 《表面技术》 北大核心 2025年第14期92-104,共13页
目的 通过改变N2/Ar流量比,研究TiZrN/TiN纳米多层薄膜微观结构和性能的变化规律。方法采用电弧离子镀(Arc Ion Plating,AIP)和高功率脉冲磁控溅射(High Power Pulsed Magnetron Sputtering,Hi PIMS)复合方法,通过调节N_(2)/Ar流量比,... 目的 通过改变N2/Ar流量比,研究TiZrN/TiN纳米多层薄膜微观结构和性能的变化规律。方法采用电弧离子镀(Arc Ion Plating,AIP)和高功率脉冲磁控溅射(High Power Pulsed Magnetron Sputtering,Hi PIMS)复合方法,通过调节N_(2)/Ar流量比,分别在M2高速钢和单晶硅片(100)上制备TiZrN/TiN纳米多层薄膜。研究N2/Ar流量比对TiZrN/TiN纳米多层薄膜形貌结构、元素成分、相结构、纳米硬度、膜基结合力、摩擦磨损性能和耐腐蚀性能的影响。结果在N2/Ar流量比为35/65时,薄膜表面粗糙度最低达到0.298μm;在N2/Ar流量比为40/60时,薄膜总厚度最高达574 nm;TiZrN/TiN纳米多层薄膜均以(111)晶面为择优取向,硬度在22.95~27.15 GPa。在N2/Ar流量比为25/75时,TiZrN/TiN纳米多层薄膜离子轰击作用最强,Zr/(Ti+Zr)的值较大(0.088),硬度和弹性模量最高分别达到27.15 GPa和271.14 GPa。在N_(2)/Ar流量比为25/75和30/70时,TiZrN/TiN纳米多层薄膜的膜基结合力最好,达到HF1等级。TiZrN/TiN纳米多层薄膜稳定摩擦系数均在0.8左右,磨损率先增大后减小。N_(2)/Ar流量比为25/75时,TiZrN/TiN纳米多层薄膜的自腐蚀电位和自腐蚀电流密度分别为-0.546 V和1.167μA/cm^(2),薄膜对M2高速钢基体的保护率最高达到87.9%。结论采用电弧离子镀和高功率脉冲磁控溅射复合方法,大幅改善了薄膜表面质量;N_(2)/Ar流量比可改变离子轰击强度的强弱,随着N_(2)/Ar流量比的增加,沉积离子轰击强度逐渐减弱,薄膜硬度和耐腐蚀性能逐渐下降;在N_(2)/Ar流量比为25/75时,薄膜综合性能最优。 展开更多
关键词 高功率脉冲磁控溅射 电弧离子镀 TiZrN/TiN纳米多层薄膜 N_(2)/Ar流量比 纳米硬度 耐磨性
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Cu对SLM成形CoCrMoW合金的力学行为及抗菌性能的影响机制
5
作者 张雯 谢文强 +6 位作者 邵龙泉 阿不都沙特·阿不都热西提 刘环 闫星辰 陶宏伟 常成 田晶 《材料科学与工艺》 北大核心 2025年第2期43-50,共8页
为了解决义齿口腔开放环境、血管支架类假体植入后可能带来的术后感染和炎症,本文基于Cu元素作为一种良好的广谱抗菌剂,结合激光选区熔化技术(SLM)的高自由成形度,在CoCrMoW合金中选择添加了不同比例的Cu元素(2%、4%、6%,质量分数),开... 为了解决义齿口腔开放环境、血管支架类假体植入后可能带来的术后感染和炎症,本文基于Cu元素作为一种良好的广谱抗菌剂,结合激光选区熔化技术(SLM)的高自由成形度,在CoCrMoW合金中选择添加了不同比例的Cu元素(2%、4%、6%,质量分数),开发出了力学性能优异且兼具抗菌性能的CoCrMoW-xCu合金。对比了CoCrMoW-xCu合金的显微组织、力学性能及抗菌行为,结果表明:Cu元素的引入对其物相种类影响不大,仍由高温γ-Co相和ε-Co相组成,Cu的引入抑制了高韧γ-Co向硬脆ε-Co相的马氏体转变,导致强硬度提升有限。通过CoCrMoW-xCu合金对金黄色葡萄球菌的抗菌测定,微小的α-Cu相有助于增强抗菌活性。优选综合性能良好的CoCrMoW-2Cu合金(抗拉强度为(1100±21.5)MPa,断后伸长率为9.5%±0.84%,抗菌率为34.75%)成分进行了SLM抗菌牙冠的仿形制造,为临床用SLM成形的抗菌植入体提供了强有力的理论基础和数据支撑。 展开更多
关键词 激光选区熔化 CoCrMoW-xCu合金 力学行为 抗菌性能 生物医用
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AlWCrNiMo高熵涂层的阻扩散性能研究
6
作者 张浩 李小亚 +5 位作者 王禄越 苏一凡 唐鹏 任耀 黄宏军 石倩 《表面技术》 北大核心 2025年第2期127-136,共10页
目的解决NiAlHf涂层和镍基高温合金元素互扩散造成的抗氧化性能衰减问题。方法采用磁控溅射技术在NiAlHf涂层与镍基高温合金N5之间沉积一层AlWCrNiMo高熵涂层作为扩散阻挡层,通过静态高温氧化测试和表征分析来评估涂层性能。结果AlWCrN... 目的解决NiAlHf涂层和镍基高温合金元素互扩散造成的抗氧化性能衰减问题。方法采用磁控溅射技术在NiAlHf涂层与镍基高温合金N5之间沉积一层AlWCrNiMo高熵涂层作为扩散阻挡层,通过静态高温氧化测试和表征分析来评估涂层性能。结果AlWCrNiMo具有单一的面心立方晶体结构,结构致密且与N5基体、NiAlHf面层结合良好。在1100℃恒温氧化25 h后,无扩散障试样(NN)出现了连续的γ'-Ni3Al贫铝区,而有扩散障试样(NAN)的扩散阻挡层较好地抑制了这种扩散现象。NAN试样的互扩散区+二次反应区(IDZ+SRZ)宽度为19.2μm,远小于NN试样的30μm。然而随着氧化时间的延长,NAN试样的阻挡性能发生衰减。50 h之后NAN试样的二次反应区(SRZ)宽度大于NN试样;100 h后扩散障被逐渐消耗变薄,200 h时彻底分解。结论1100℃恒温氧化25 h后,AlWCrNiMo高熵扩散障明显减缓了元素扩散,氧化50 h后,高熵合金中分解的W和Mo元素在一定程度上促进了TCP相的析出。在氧化初期,NAN试样优先实现了暂态氧化铝到稳态氧化铝的转变,为基体提供了良好的保护,其增重明显小于单一NN试样。 展开更多
关键词 抗高温氧化涂层 AlWCrNiMo高熵涂层 阻扩散行为 抗氧化性能 氧化增重 元素互扩散
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铝-氮化硼粉末复合形式对大气等离子喷涂涂层组织及磨损性能的影响研究
7
作者 王玉江 潘王帅 +1 位作者 王旭东 杨焜 《表面技术》 北大核心 2025年第7期247-259,共13页
目的研究团聚型(Al-hBN)、镶嵌型(CuAl-hBN)、hBN包Al型(hBN/Al)和Al包hBN型(Al/hBN)等4种不同复合形式的粉末在焰流中的熔化行为,以及对涂层组织和性能的影响。方法采用胶黏团聚工艺制备粉末,采用XRD进行物相分析,采用SEM对粉体和涂层... 目的研究团聚型(Al-hBN)、镶嵌型(CuAl-hBN)、hBN包Al型(hBN/Al)和Al包hBN型(Al/hBN)等4种不同复合形式的粉末在焰流中的熔化行为,以及对涂层组织和性能的影响。方法采用胶黏团聚工艺制备粉末,采用XRD进行物相分析,采用SEM对粉体和涂层进行微观分析,采用倒置金相显微镜表征孔隙,采用洛氏硬度仪测量涂层的表面硬度,采用氮氧仪测量hBN烧损率,采用高温摩擦磨损试验机对可磨耗性能进行表征。结果Al-hBN粉末粒度较小,流动性较差;CuAl-hBN的粉末粒度较大,松装密度较高,流动性较好;hBN/Al粉末粒度大且均匀,球形度高,流动性极佳;Al/hBN粉末粒度分布范围宽,松装密度低,流动性较差。在喷涂过程中,Al-hBN粉末熔化充分,涂层的孔隙率较低,硬度较高;CuAl-hBN粉末中枝晶状Cu有效保护了hBN,使得涂层中hBN含量增加,且分布均匀;hBN/Al中的hBN烧损率高,含量降低,涂层中的未熔化颗粒较多;Al/hBN粉末中的hBN作为核心被保护,烧损率低,含量高。在可磨耗性能方面,CuAl-hBN涂层以叶片摩擦磨损为主,同时伴随着黏着磨损,其余3种涂层与TC4以黏着磨损为主。结论采用Al/hBN粉末制备的涂层质地软,孔隙率较小,hBN含量较高;在与TC4摩擦销对磨过程中,其黏附量最低,磨痕较平整,可磨耗性能优异。相关结果可为粉末及涂层制备工艺的优化提供有价值的参考,有助于提升涂层的性能和应用效果。 展开更多
关键词 铝-氮化硼 粉末粒径 复合形式 孔隙率 硬度 hBN烧损率 可磨耗性 大气等离子喷涂
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多孔Fe24Cr金属支撑体厚度对SOFC性能的影响 被引量：1
8
作者 王丕 宋琛 +5 位作者 董东东 曾德长 刘太楷 文魁 毛杰 刘敏 《材料导报》 北大核心 2025年第1期115-121,共7页
金属支撑型固体氧化物燃料电池(MS-SOFC)因成本低、力学性能好、可快速启停等优点,有望应用于无人机、便携式、移动式电源领域。为提高MS-SOFC性能与寿命,金属支撑体不仅需要与电解质热膨胀系数匹配以减少应力,还需要高透气性以提高燃... 金属支撑型固体氧化物燃料电池(MS-SOFC)因成本低、力学性能好、可快速启停等优点,有望应用于无人机、便携式、移动式电源领域。为提高MS-SOFC性能与寿命,金属支撑体不仅需要与电解质热膨胀系数匹配以减少应力,还需要高透气性以提高燃料气体的扩散及反应速度。因此,本工作制备了厚度分别为1 mm、0.8 mm、0.5 mm的三种不同Fe24Cr支撑体,对比研究其与传统430支撑体的热膨胀系数,系统探究了厚度对支撑体透气性和SOFC电化学性能的影响。研究结果表明,Fe24Cr支撑体的热膨胀系数为12.74×10^(-6)K^(-1),比传统430支撑体更加适配氧化锆基电解质。0.5 mm厚Fe24Cr支撑体可明显缩短气体传输路径,相较1 mm厚Fe24Cr支撑体透气量提高约5倍,输出性能增长15%以上;800℃下电池的极化阻抗和欧姆阻抗分别降至0.203Ω·cm^(2)和0.118Ω·cm^(2),峰值功率密度达1.215 W/cm^(2)。采用弛豫时间分布(DRT)方法分析的结果表明,支撑体厚度的减薄对SOFC的欧姆阻抗和H_(2)扩散至三相反应界面的速率有较大贡献,可以和电池的电化学性能规律吻合良好。 展开更多
关键词 金属支撑型SOFC 支撑体厚度 热膨胀系数 透气性 电化学性能
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镀铝表面改性7YSZ纳米热障涂层热震性能分析 被引量：7
9
作者 张小锋 周克崧 +3 位作者 刘敏 邓春明 邓畅光 陈焕涛 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期973-979,共7页
为提高7YSZ纳米热障涂层的热震性能,实验中采用超音速火焰喷涂(HVOF)在涡轮叶片模拟工件上制备了粘结层NiCrCrAlYTa,再使用大气等离子喷涂(APS)在粘结层上制备了7YSZ纳米陶瓷层。采用磁控溅射在7YSZ热障涂层样品表面镀铝,并在不同压力下... 为提高7YSZ纳米热障涂层的热震性能,实验中采用超音速火焰喷涂(HVOF)在涡轮叶片模拟工件上制备了粘结层NiCrCrAlYTa,再使用大气等离子喷涂(APS)在粘结层上制备了7YSZ纳米陶瓷层。采用磁控溅射在7YSZ热障涂层样品表面镀铝,并在不同压力下(200、250、300 Pa)对镀铝样品进行热处理表面改性。对喷涂态样品和镀铝改性后样品进行水淬热震实验,1050℃保温10 min+水冷5 min为一个热循环,观察热障涂层镀铝改性前后样品在水淬热循环过程中形貌和结构演变。实验结果表明,镀铝改性后样品表面存在铝薄膜蒸发、凝固后形成的疏松纳米Al晶粒表层以及由Al和ZrO_2原位反应形成的致密α-Al_2O_3底层。在镀铝样品热处理过程中,随着压力升高,疏松层致密度逐渐增加。不同热处理压力下镀铝表面改性后样品经过73次水淬热循环后剥落面积均小于喷涂态样品,显示出良好的抗热震性。 展开更多
关键词 热障涂层 7YSZ 热震性能 镀铝改性
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钛合金表面Ti-TiN-Zr-ZrN多层膜制备及性能 被引量：7
10
作者 林松盛 周克崧 +5 位作者 代明江 石倩 胡芳 侯惠君 韦春贝 刘建武 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期31-35,共5页
采用多靶位真空阴极电弧沉积技术,在TC11钛合金表面制备24周期的Ti-TiN-Zr-ZrN软硬交替多元多层膜。用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、结合力划痕仪、球-盘摩擦磨损试验仪、砂粒冲刷试验仪和3D表面形貌仪,研究多层膜的表面及截面... 采用多靶位真空阴极电弧沉积技术,在TC11钛合金表面制备24周期的Ti-TiN-Zr-ZrN软硬交替多元多层膜。用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、结合力划痕仪、球-盘摩擦磨损试验仪、砂粒冲刷试验仪和3D表面形貌仪,研究多层膜的表面及截面形貌、相结构、厚度、硬度、膜/基结合力、摩擦磨损性能和抗砂粒冲蚀性能。结果表明:所制备TiTiN-Zr-ZrN多层膜厚度约为5.8μm,维氏显微硬度为28.10GPa,膜基结合力为56N;TC11钛合金表面镀多层膜后耐磨性提高了一个数量级,体积磨损率由7.06×10^(-13) m^3·N^(-1)·m^(-1)降低到3.03×10^(-14) m^3·N^(-1)·m^(-1);多层膜软硬层交替的结构,受砂粒冲蚀时裂纹扩展至金属软层时应力的缓冲而出现偏转,对TC11钛合金有良好的抗砂粒冲蚀保护作用。 展开更多
关键词 Ti-TiN-Zr-ZrN多层膜 钛合金 冲蚀 真空阴极电弧沉积
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C/C复合材料高温抗烧蚀涂层的研究进展 被引量：3
11
作者 韩伟 刘敏 +2 位作者 邓春明 毛杰 曾德长 《腐蚀与防护》 CAS 北大核心 2017年第3期163-167,175,共6页
C/C复合材料在高温燃气高速冲刷环境中的严重氧化烧蚀限制了其在航空航天等领域的广泛应用,采用抗烧蚀涂层技术是目前提高该材料高温抗烧蚀性能的有效方法。综述了近年来国内外C/C复合材料高温抗烧蚀涂层在玻璃涂层、金属涂层、陶瓷涂... C/C复合材料在高温燃气高速冲刷环境中的严重氧化烧蚀限制了其在航空航天等领域的广泛应用,采用抗烧蚀涂层技术是目前提高该材料高温抗烧蚀性能的有效方法。综述了近年来国内外C/C复合材料高温抗烧蚀涂层在玻璃涂层、金属涂层、陶瓷涂层等体系方面的研究进展,总结并评价了C/C复合材料抗烧蚀涂层的抗烧蚀性能测试技术及其研究成果,提出了C/C复合材料高温抗烧蚀涂层在未来研究中潜在的重点发展方向。 展开更多
关键词 C/C复合材料 抗烧蚀性能 涂层
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HiPIMS制备Cr/Cr_(x)C_(y)梯度过渡层对DLC薄膜结构及性能的影响
12
作者 滑利强 苏峰华 +1 位作者 李吉 林松盛 《表面技术》 北大核心 2025年第1期62-73,共12页
目的探究高功率脉冲磁控溅射功率制备Cr/Cr_(x)C_(y)梯度过渡层对DLC薄膜性能的影响,以制备具有优良结合强度、摩擦磨损性能和耐腐蚀性能的DLC薄膜。方法利用高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)和直流磁控溅射(DCMS)在304不锈钢和YG6硬质合金... 目的探究高功率脉冲磁控溅射功率制备Cr/Cr_(x)C_(y)梯度过渡层对DLC薄膜性能的影响,以制备具有优良结合强度、摩擦磨损性能和耐腐蚀性能的DLC薄膜。方法利用高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)和直流磁控溅射(DCMS)在304不锈钢和YG6硬质合金表面制备具有Cr/Cr_(x)C_(y)梯度过渡层的DLC薄膜,研究不同HiPIMS电源功率下制备的Cr/Cr_(x)C_(y)过渡层对DLC薄膜的结构和性能的影响。采用SEM、AFM对薄膜的表面、截面形貌进行观察。利用UMT-Tribolab摩擦磨损划痕实验机测试薄膜的膜基结合强度和摩擦磨损性能,利用光学显微镜观察划痕,并测算结合力,分析磨损机制。利用电化学工作站对制备的DLC薄膜进行耐腐蚀试验。结果随着HiPIMS电源功率的提升,Cr/Cr_(x)C_(y)梯度过渡层的厚度随之增加,最厚为200 nm,薄膜的表面粗糙度随之下降,由对照组S1的4.69 nm降至S5的1.15 nm。薄膜的纳米硬度出现逐渐升高的现象,由S1的18.76 GPa升至S5的23.77 GPa。薄膜的膜基结合力表现出先减小后增大的趋势,S5组样品的膜基结合力最大,为22.19 N。薄膜的摩擦因数随着HiPIMS功率的升高而降低,最低为S5组的0.0322,对应薄膜的磨损率为4.2×10^(−7)mm^(3)/(N·m)。电化学试验结果表明,当HiPIMS电源功率为2.4 kW时,所制备的DLC薄膜具有最低的腐蚀电流密度和最高的界面电荷转移电阻,其耐腐蚀性能最优。结论利用高功率脉冲磁控溅射技术制备DLC薄膜的Cr/Cr_(x)C_(y)梯度过渡层可以有效提高薄膜的表面质量,提高薄膜的膜基结合力,降低薄膜的残余应力,同时降低薄膜的摩擦因数,提高薄膜的耐磨性。采用HiPIMS制备的Cr/Cr_(x)C_(y)梯度过渡层DLC薄膜具有较低的腐蚀电流密度和较高的界面电荷转移电阻,其耐腐蚀性能得到提升。 展开更多
关键词 HIPIMS DLC薄膜 摩擦学性能 过渡层 耐磨性 耐腐蚀性能
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渗铬温度对304不锈钢渗铬层组织结构与性能的影响
13
作者 袁梦雨 韦春贝 +3 位作者 代明江 陈玲 林松盛 石倩 《表面技术》 北大核心 2025年第17期202-211,共10页
目的通过渗铬处理改善不锈钢表面的耐磨性能和耐腐蚀性能,重点研究不同渗铬温度对渗铬层结构和性能的影响。方法采用固体包埋粉末渗铬法,在850、900、950、1000℃渗铬温度下进行渗铬处理。通过扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪对渗铬层的... 目的通过渗铬处理改善不锈钢表面的耐磨性能和耐腐蚀性能,重点研究不同渗铬温度对渗铬层结构和性能的影响。方法采用固体包埋粉末渗铬法,在850、900、950、1000℃渗铬温度下进行渗铬处理。通过扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪对渗铬层的化学成分、组织结构进行分析,利用显微硬度计、洛氏压痕仪、摩擦磨损试验机和盐雾腐蚀试验机对渗铬层的力学性能和耐腐蚀性能进行表征。结果渗铬层表面分布着不连续的氮化铬凸起晶粒以及在凸起晶粒周围存在大量的孔隙,随着渗铬温度增加凸起晶粒逐渐长大,渗铬层的主要物相为Cr_(23)C_(6)、Cr_(2)C、Cr_(2)N。渗铬层厚度、表面硬度随着渗铬温度的增加逐渐提高,渗铬层厚度在1.77~6.52μm之间,渗铬层表面硬度受载荷和渗铬层厚度影响较大。900℃以下渗铬处理的渗铬层耐磨性能较差;当渗铬温度达到950℃以上时,渗铬层的耐磨性能明显提高,在1000℃渗铬层的磨损率降低至3.85×10^(-6)mm^(3)/(N·m)。900℃和950℃渗铬层由于适当的渗铬层厚度和良好的渗层致密性,盐雾腐蚀2016 h后渗铬层仍未发生腐蚀,大幅度提高了不锈钢的耐腐蚀性能。结论950℃渗铬温度下渗铬层具有合适的厚度、良好的渗层致密性和力学性能,大幅度提高了不锈钢表面的耐磨性能和耐腐蚀性能。 展开更多
关键词 渗铬温度 硬度 摩擦磨损 盐雾腐蚀
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冷喷涂CoNiCrAlY涂层的高温硬度及摩擦磨损性能研究
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作者 孙训东 孙文 +5 位作者 黄继波 黄仁忠 郑志刚 江柱中 云海涛 汪云程 《热加工工艺》 北大核心 2025年第2期22-27,共6页
研究冷喷涂制备的CoNiCrAlY涂层的显微组织以及高温条件下涂层的硬度和摩檫学性能。采用高压冷喷涂技术,使用氦气制备了CoNiCrAlY涂层,并在1080℃真空环境下热处理4 h。采用光学显微镜、扫描电子显微镜对真空热处理前后涂层组织结构及... 研究冷喷涂制备的CoNiCrAlY涂层的显微组织以及高温条件下涂层的硬度和摩檫学性能。采用高压冷喷涂技术,使用氦气制备了CoNiCrAlY涂层,并在1080℃真空环境下热处理4 h。采用光学显微镜、扫描电子显微镜对真空热处理前后涂层组织结构及孔隙率进行了表征。分析了热处理后涂层的高温硬度和高温摩檫学性能。结果表明:冷喷涂可制备界面结合良好、组织致密的CoNiCrAlY涂层,涂层孔隙率约为0.3%,硬度约为600 HV0.3;真空扩散热处理可以有效降低涂层的孔隙率和显微硬度;随着测试温度的升高(800、900和1000℃),涂层的显微硬度逐渐降低;随着测试温度的升高,涂层的摩擦系数与磨损率也逐渐降低。因此,该涂层具有良好的高温耐磨性。 展开更多
关键词 高压冷喷涂 CoNiCrAlY涂层 显微组织 高温硬度 高温摩擦磨损
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高能大气等离子喷涂功率对固体氧化物燃料电池电解质组织与性能的影响
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作者 赵澳婷 宋琛 +7 位作者 匡同春 张梦婷 杜心海 刘太楷 文魁 毛杰 张小锋 刘敏 《表面技术》 北大核心 2025年第20期217-227,共11页
目的提高GDC电解质的致密度和GDC电池的电化学性能。方法通过配备Metco Triplex Pro-210喷枪的大气等离子喷涂系统(APS)分别在70、75和80 kW的喷涂功率下制备了GDC电解质。利用spray watch 2i、扫描电子显微镜(SEM)、纳米压痕仪和电化... 目的提高GDC电解质的致密度和GDC电池的电化学性能。方法通过配备Metco Triplex Pro-210喷枪的大气等离子喷涂系统(APS)分别在70、75和80 kW的喷涂功率下制备了GDC电解质。利用spray watch 2i、扫描电子显微镜(SEM)、纳米压痕仪和电化学工作站等检测设备对粒子的飞行状态以及涂层微观形貌、力学性能、电化学性能进行表征。系统探究喷涂功率对GDC电解质致密性和电池输出性能的影响。结果80 kW喷涂功率下GDC粒子的沉积效果最好,沉积的涂层中的孔洞和裂纹数目最少,涂层孔隙率为5.26%。此时的GDC涂层具有较好的力学性能,其硬度和弹性模量值分别为(6.93±0.12)、(173.23±17.04)GPa。在600℃下,80 kW电池的开路电压为0.91 V,峰值功率密度为219.86 mW/cm^(2),欧姆阻抗为0.64Ω·cm^(2),电导率为0.0094 S/cm。结论80 kW喷涂功率下GDC粒子的沉积效果最好,涂层的力学性能、组织性能以及电化学性能等综合性能最佳。 展开更多
关键词 金属支撑型固体氧化物燃料电池 大气等离子喷涂 Metco Triplex Pro-210喷枪 喷涂功率 电化学性能
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电弧离子镀AlTiVCrMoSi高熵合金薄膜的制备工艺
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作者 郭佳龙 苏一凡 +3 位作者 张程 唐鹏 蔡伟通 林松盛 《中国表面工程》 北大核心 2025年第2期69-79,共11页
钛合金因其质轻、高强度的特点,在航空、航天和医疗等领域有广泛应用。然而,钛合金在一些高温、高摩擦等恶劣环境下的耐磨性和表面性能仍有限,制约其进一步应用。因此,提升钛合金的表面性能,尤其是耐磨性和硬度,成为材料研究的重要课题... 钛合金因其质轻、高强度的特点,在航空、航天和医疗等领域有广泛应用。然而,钛合金在一些高温、高摩擦等恶劣环境下的耐磨性和表面性能仍有限,制约其进一步应用。因此,提升钛合金的表面性能,尤其是耐磨性和硬度,成为材料研究的重要课题。为改善钛合金的性能,采用电弧离子镀技术在TC4钛合金上制备了AlTiVCrMoSi轻质高熵合金薄膜,并通过正交试验和极差分析的方法对电弧电流、偏压、气压三个主要的工艺参数进行设计探讨。利用SEM、EDS、XRD对薄膜组织形貌、相结构及元素分布进行表征;采用显微硬度计、残余应力测试仪和摩擦磨损试验机对薄膜力学性能和摩擦学性能进行测试。结果表明:电弧电流对表面粗糙度影响较大,较高的电流(如100 A)会形成更加致密和平滑的涂层。偏压主要影响薄膜力学性能,在100 V、2 Pa的工艺下薄膜硬度较高且残余应力较低。薄膜整体沿FCC(211)方向择优生长,过高的电弧电流和偏压会诱使其它相结构的生成(BCC、SCC),这对薄膜硬度有消极的影响。气压对沉积速率以及磨损率影响较大,气压的增高有助于改善薄膜的致密性和表面质量,从而降低摩擦因数和磨损率。经过正交极差分析后优化出的最佳工艺参数为电弧电流100 A,偏压100 V,气压2 Pa。通过控制电弧离子镀的电流、偏压和气压,能够有效调控高熵合金薄膜的晶体结构,获得具有优异力学和摩擦学性能的薄膜。这一研究成果为钛合金表面性能的提升提供了有效的技术手段,对满足不同应用领域对钛合金性能的需求具有重要意义。 展开更多
关键词 电弧离子镀 高熵合金薄膜 电弧电流 偏压 气压
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热障/环境障涂层红外隐身结构设计及性能
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作者 孟子豪 吴健 +2 位作者 张景钦 包启富 张小锋 《中国材料进展》 北大核心 2025年第3期226-234,225,共10页
任何大于绝对零度的物体都会向外辐射能量。在现代军事战争中,战斗机能否取得制空权是左右战争胜负的关键因素,其关键在于隐身技术是否可以有效避免战斗机被探测到。红外探测技术由于抗干扰能力强、检测精度高在战争中的应用日益增加,... 任何大于绝对零度的物体都会向外辐射能量。在现代军事战争中,战斗机能否取得制空权是左右战争胜负的关键因素,其关键在于隐身技术是否可以有效避免战斗机被探测到。红外探测技术由于抗干扰能力强、检测精度高在战争中的应用日益增加,因此对战斗机红外隐身技术的研究日渐迫切。主要通过电弧离子镀技术在热障涂层(主要成分为氧化钇稳定氧化锆,YSZ)表面制备Ag/Pt金属层得到复合涂层YSZ-Ag/Pt,观察复合涂层的微观形貌,对比复合涂层热循环前后的结合强度。结果表明,YSZ-Ag/Pt复合涂层的红外发射率相较于热障涂层有明显的下降,随着温度升高复合涂层的红外发射率均略有上升,其中,YSZ-Ag复合涂层的红外发射率在各温度段表现较好,YSZ-Pt复合涂层的红外发射率上升幅度最小。与YSZ-Ag复合涂层相比,YSZ-Pt复合涂层经过热循环后的结合强度更好。在应用的基础上开展了对环境障涂层在红外隐身领域的部分探索。在Yb2Si2O7(YbDS)涂层基础上制备Ag金属层,YbDS-Ag复合涂层红外隐身能力显著提高,为后续环境障涂层在红外隐身领域的研究提供了参考。 展开更多
关键词 热障涂层 环境障涂层 红外发射率 YSZ-Ag复合涂层 YSZ-Pt复合涂层 YbDS-Ag复合涂层
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固体氧化物燃料电池电堆及相关系统发展现状与展望
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作者 杜柯 林凯生 +5 位作者 宋琛 文魁 刘太楷 杨成浩 刘敏 LIAO Hanlin 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第10期3877-3891,I0026,共16页
固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)作为一种高效、绿色发电装置,推动其应用可为技术创新和经济增长提供关键机遇。当前SOFC发展重点在于高性能电堆组件研发、集成系统配置和使用寿命预测上。该文从多个维度梳理有关电池... 固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)作为一种高效、绿色发电装置,推动其应用可为技术创新和经济增长提供关键机遇。当前SOFC发展重点在于高性能电堆组件研发、集成系统配置和使用寿命预测上。该文从多个维度梳理有关电池单元、电堆组件和发电辅助系统的研究成果和未来发展挑战。基于对电堆失效行为和作用原理的理解,强调运用寿命预测技术对SOFC寿命优化的重要指导意义。现阶段SOFC发展仍面临着多重挑战,相关材料、制备工艺和预测模型还需进一步研究。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 电堆组件 发电辅助系统 寿命预测
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过渡族金属及其化合物碱性电解水析氧催化剂研究进展
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作者 王见 刘太楷 +3 位作者 丁茯 刘红消 邓春明 廖汉林 《太阳能学报》 北大核心 2025年第5期62-72,共11页
该文主要从电解水制氢技术的发展现状、电解水析氧机理以及析氧催化材料等方面进行探讨和分析,通过过渡族金属元素催化材料OER性能的分析,对催化剂设计和制备中存在的不足进行深入地探讨,为低成本、高性能的催化剂材料开发提供依据。
关键词 碱性电解水 析氧反应 OER机理 OER催化剂 过渡族金属
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固体氧化物燃料电池Fe-Cr金属支撑体研究进展
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作者 朱志刚 宋琛 +5 位作者 董东东 刘太楷 文魁 邓畅光 宁洪龙 刘敏 《材料导报》 北大核心 2025年第20期138-147,共10页
金属支撑型固体氧化物燃料电池具有启动速度快、机械强度高、成本低廉等优点,在移动领域和固定式发电系统具有极大的应用前景。Fe-Cr合金因良好适配性和高性价比成为常用的金属支撑体材料,然而其在高温工况下氧化腐蚀、元素互扩散、与... 金属支撑型固体氧化物燃料电池具有启动速度快、机械强度高、成本低廉等优点,在移动领域和固定式发电系统具有极大的应用前景。Fe-Cr合金因良好适配性和高性价比成为常用的金属支撑体材料,然而其在高温工况下氧化腐蚀、元素互扩散、与陶瓷发电层热膨胀系数不匹配等问题影响电池的输出性能和长期稳定性。本综述主要归纳了Fe-Cr支撑体性能的影响因素和改性方法,首先介绍了常用材料的特点以及决定热膨胀系数的关键因素,讨论了金属支撑体的高温力学性能及其调控手段,分析了支撑体结构设计对电池输出性能的影响;然后总结了制备工艺与多孔支撑体微观组织的关系,阐述了Fe-Cr金属支撑体氧化行为和元素扩散问题及其解决措施。最后展望了Fe-Cr金属支撑体存在问题和发展趋势,为高功率、长寿命电池研发优化提供思路。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 Fe-Cr金属支撑体 材料与结构 制备工艺 氧化及元素扩散
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