汤金钢
,
刘道新
,
唐长斌
,
于首明
,
张晓化
稀有金属材料与工程
为了改善钛合金的高温耐磨性能,采用锆-氮离子共渗与异步渗(渗锆后再氮化处理)两种工艺技术分别在Ti6A14V钛合金表面制备致密的锆-氮合金化改性层,对比研究了合金化层的组织结构特征和高温摩擦磨损性能.结果表明,两种工艺制各的Zr-N合金层表面均由ZrN相组成,异步渗改性层的内层则包含较厚的Zr-Ti固溶体,两种等离子表面合金化层均使钛合金表面硬度显著提高.同样温度和处理时间条件下,异步渗合金化层的厚度约为锆-氮共渗合金化层厚度的6倍,且氮化物层也较厚,原因归于前者处理过程中Zr与Ti之间良好固溶特性的充分发挥及ZrN相的扩散障作用的有效抑制.300℃高温下球盘摩擦磨损试验结果表明,由于锆-氮共渗合金化层深度较小,因而改善钛合金基材耐磨性能的效果相对较低.锆-氮异步渗处理则使Ti6A14V钛合金耐磨性能显著提高,摩擦因数降低50％以上,比磨损率降低2个数量级,原因归于该类合金化层高的表面硬度、大的层深、良好的高温抗氧化性能及优异表面承载能力的有机匹配.
关键词:
钛合金
,
离子渗锆
,
离子氮化
,
高温磨损
谢安琦
,
刘道新
,
刘明霞
,
张海存
,
张晓化
航空材料学报
doi:10.11868/j.issn.1005-5053.2015.2.006
为对比研究表面处理对17-4PH不锈钢抗固体粒子冲蚀性能的影响,在17-4PH不锈钢表面进行了多弧离子镀陶瓷/金属多层膜制备、激光表面合金化(LSA)处理和超音速火焰喷涂(HVOF)硬质合金层处理,利用划痕仪、自组装的不锈钢抗固体粒子冲蚀(SPE)装置、多冲疲劳试验机对上述三种表面处理试样的小攻角和大攻角SPE失效行为和机理进行了研究.结果表明,微切削是17-4PH不锈钢及其表面改性试样小攻角下固体粒子冲蚀破坏的主要失效机制,多冲型疲劳破坏是17-4PH不锈钢及其表面改性试样大攻角下固体粒子冲蚀的主要失效机制.HVOFWC-17Co涂层可显著提高17-4PH不锈钢30°小攻角和90°大攻角下SPE抗力.激光表面合金化层能够改善17-4PH不锈钢抗30°小攻角和90°大攻角下SPE性能,但SPE性能改善效果弱于HVOF喷涂涂层.TiAlN/Ti多层膜不能显著提高17-4PH不锈钢抗30°小攻角和90°大攻角的SPE性能.
关键词:
固体粒子冲蚀
,
17-4PH不锈钢
,
陶瓷/金属多层膜
,
激光表面合金化
,
超音速火焰喷涂
任亮
,
刘道新
,
张晓化
,
田林海
,
唐宾
中国有色金属学报
采用Mo电极分别在空气和硅油中对Ti811钛合金表面进行电火花强化处理(ESS),探讨消除强化层中裂纹缺陷的途径.将ESS与喷丸强化复合,拟使Ti合金微动疲劳(FF)抗力得到显著改善.结果表明:Mo电极在空气中电火花强化处理Ti811钛合金表面后,强化层出现明显的微裂纹缺陷,由此导致其微动疲劳抗力降低.在硅油中用Mo电极电火花处理Ti811合金不仅消除了表面裂纹缺陷,而且使钛合金表面具有良好的减摩润滑作用,显著改善了钛合金基材的耐磨性能;再经喷丸强化处理,使钛合金基材的微动疲劳抗力显著提高.
关键词:
钛合金
,
微动疲劳
,
电火花表面强化
,
喷丸
,
摩擦磨损
刘道新
,
张晓化
,
谭宏斌
,
王小锋
,
奚运涛
稀有金属材料与工程
为提高钛合金高温微动疲劳抗力,利用离子辅助电弧沉积技术在TC17钛合金表面制各了TiN/Ti复合膜层,研究了膜层的剖面成分分布、膜基结合强度、膜层显微硬度、韧性、常规摩擦学性能以及抗高温微动疲劳性能.结果表明:利用离子辅助电弧沉积技术可以获得硬度高、韧性好、膜基结合强度和承载能力优异的TiN/Ti复合膜层,该膜层具有良好的抗磨和减摩性能,能够显著地提高TC17钛合金在350℃高温环境下的常规磨损和微动疲劳抗力.然而,TC17钛合金表面喷丸强化后进行离子辅助沉积TiN/Ti复合膜,由于喷丸层残余压应力的显著松弛以及膜层易于开裂和脱落的缘故,微动疲劳抗力则不及喷丸强化或TiN/Ti复合膜单独作用.
关键词:
钛合金
,
微动疲劳
,
离子辅助沉积
,
喷丸强化
,
高温
张晓化
,
刘道新
,
唐长斌
,
高广睿
中国有色金属学报
研究了Ti 811(Ti8Al1Mo1V)钛合金表面离子束增强沉积(IBED)0Cr18Ni9膜层的膜基界面成分分布、膜基结合强度、膜层硬度和摩擦学行为. 利用喷丸形变强化对IBED膜层进行后处理,拟达到联合提高钛合金高温微动疲劳抗力的目的. 结果表明:离子束增强沉积技术可以获得致密度高,晶粒细化,孔隙率低,膜基结合强度高的0Cr18Ni9膜层,从而显著提高了钛合金表面硬度和耐磨性能;离子束增强沉积0Cr18Ni9膜层的耐磨性能与喷丸形变强化引入的表层残余压应力协同作用,使Ti811合金在350℃高温下的微动疲劳抗力显著提高,并且高于喷丸强化或IBED膜层的单独作用.
关键词:
钛合金
,
微动疲劳
,
复合表面改性
,
高温
,
喷丸强化
,
离子束增强沉积
杜东兴
,
刘道新
,
孟保利
,
张晓化
航空材料学报
doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2013.5.003
为了探讨喷丸、喷砂与HVOF WC-17Co涂层表面完整性对Ti5A15Mo5V1Cr1Fe(TC18)钛合金疲劳性能的影响规律和作用机制,利用X射线衍射仪(XRD)、表面粗糙度仪、显微硬度计、扫描电子显微镜(SEM)以及X射线应力测试仪等分析了喷丸、喷砂及其复合超音速火焰喷涂(HVOF)WC-17Co涂层的表面完整性,利用旋转弯曲疲劳试验机研究了上述表面处理对TC18钛合金疲劳性能的影响规律.结果表明,喷丸预处理比喷砂预处理能够使TC18钛合金表面获得更好的表面完整性,因而显著提高了TC18钛合金的疲劳抗力,而喷砂处理对TC18钛合金疲劳抗力无明显影响.喷丸后进行HVOF WC-17Co涂层处理使TC18钛合金疲劳寿命提高6倍,原因归于喷丸层内仍保留数值较大、分布较深的残余压应力,有效延缓疲劳裂纹的萌生和早期扩展.喷砂后进行HVOF WC-17Co涂层处理使TC18钛合金疲劳抗力显著降低,原因是HVOF过程的高温效应使喷砂层内残余压应力场松弛,使喷砂表面缺口效应和损伤的不利影响作用突显,加之WC-17Co涂层韧性低、表面粗糙度大、存在孔洞型缺陷,不利于抗疲劳性能.
关键词:
TC18钛合金
,
表面完整性
,
超音速火焰喷涂(HVOF)
,
疲劳性能
张晓化
,
刘道新
,
谭宏斌
,
王小锋
,
奚运涛
,
唐宾
航空材料学报
doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2008.04.011
为提高Ti811钛合金高温微动疲劳抗力,利用离子辅助沉积技术在Ti811钛合金表面制备Al膜层.对比研究多弧离子镀(MIP)和离子辅助多弧沉积(IAD)Al膜层的膜基界面成分分布、膜基结合强度、显微硬度、摩擦学性能.探讨IAD 铝膜层对Ti811合金微动疲劳抗力的影响.结果表明,利用离子辅助多弧沉积技术可以获得膜基结合强度高、硬度低、减摩润滑性能好的Al膜层,该膜层能够显著提高Ti811钛合金350℃时的微动疲劳抗力.
关键词:
离子辅助沉积
,
Ti811钛合金
,
微动疲劳
,
铝膜层
,
高温
张晓化
,
刘道新
,
刘国华
,
王振亚
,
唐宾
稀有金属材料与工程
在Ti811钛合金表面利用离子辅助磁控溅射沉积技术制备20～1200 nm不同调制周期的Cu/Ni金属多层膜,分析多层膜的结构,测试膜基结合强度、膜层显微硬度和韧性,对比研究不同调制周期的Cu/Ni多层膜对钛合金基材常温下微动磨损性能和微动疲劳(FF)抗力的影响.结果表明:利用离子辅助磁控溅射技术可以获得致密度高、晶粒细化、膜基结合强度高的Cu/Ni多层膜,该类多层膜具有良好的减摩润滑作用,因而改善了Ti811钛合金常温下抗微动磨损和微动疲劳性能;Cu/Ni多层膜对钛合金FF抗力的改善程度随膜层调制周期呈现非单调变化趋势,调制周期为200 nm的Cu/Ni多层膜对钛合金FF抗力的提高程度最大,因为归于该膜层具有良好的强韧和润滑综合性能.
关键词:
微动疲劳
,
微动磨损
,
纳米多层膜
,
磁控溅射
,
钛合金
