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利用X射线测定小半径圆弧面切向残余应力的方法

赵升升 , 尧燕 , 钟健 , 李家宝

材料科学与工程学报

在小半径圆弧面切向残余应力的X射线衍射测量中,对于每个名义Ψ0角,X射线照射区域各点的实际Ψ0角是连续变化的.为了便于分析,本文建议采用X射线吸收因子恒定的侧倾法进行测量.在此条件下,本文的推导结果表明,当入射线X射线束的中心与试件待测区域的中心重合时,能够测得的各名义Ψ0角的平均衍射角2θ与sin2Ψ0之间存在线性关系,并且可以利用测定平板试样残余应力同样的公式计算切向残余应力σφ.在实际测量中,上述两个中心不可能完全重合.为此,可以利用本文推荐的成对正、负Ψ0线性拟合和双侧取点抛物线拟合两种方法来选择名义Ψ0角,并进行数据处理.半径分别等于1.5、2.5和5.0mm的三根圆柱形喷丸试样的试验结果说明,上述两种方法都可以给出正确的切向残余应力测量结果.

关键词: X射线应力测定 , 小半径圆弧面 , 切向残余应力

AlSiY扩散涂层的高温氧化及热腐蚀行为

赵升升 , 姜肃猛

材料科学与工程学报

采用电弧离子镀技术和后续扩散处理,制备了AlSiY扩散涂层。同时研究了AlSiY扩散涂层在1000℃下的高温氧化行为和900℃下Na2SO4＋NaCl混合盐中的热腐蚀行为。实验结果表明：AlSiY扩散涂层主要由β-NiAl相以及一些弥散分布的α-W、CoWSi相组成。氧化和腐蚀过程中涂层中β-NiAl相提供Al源在表面形成了连续致密的Al2O3膜,使涂层具有很好的抗高温氧化和抗热腐蚀能力。

关键词: AlSiY , 扩散涂层 , 高温氧化 , 热腐蚀 , 电弧离子镀

一种测量硬质薄膜残余应力的新方法

赵升升 , 华伟刚 , 杜昊 , 宫骏 , 孙超 , 李家宝

金属学报

提出了一种测量硬质薄膜残余应力的新方法——剥层曲率半径法， 并设计了一套光杠杆系统，可以精确测量 镀膜样品因薄膜存在残余应力而造成试片弯曲的曲率半径， 从而计算出薄膜的残余应力. 通过对 仪器测量误差的考察和电弧离子镀(Ti, Al)N 薄膜残余应力的测定，证明了该方法的有效性.

关键词: 硬质薄膜 , null , null

脉冲偏压对(Ti,Al)N涂层应力分布及其力学性能的影响

赵升升

材料科学与工程学报

利用电弧离子镀技术在不锈钢基体上制备了(Ti,A1)N涂层,研究了脉冲偏压对涂层残余应力沿层深分布及相关力学性能的影响.结果表明,(Ti,Al)N涂层残余应力沿层深呈“钟罩型”分布,且随脉冲偏压的增大应力值明显增加；通过对涂层生长结构及微观成分分析,初步探讨了应力分布机理.随脉冲偏压的增加,涂层硬度会显著增加,而膜/基结合力则先增加后减小；采用改变脉冲偏压的工艺制备(Ti,Al)N涂层,可有效调整涂层残余应力沿层深分布趋势,改善其力学性能.

关键词: (Ti,Al)N , 硬质涂层 , 应力分布 , 脉冲偏压

大厚度TiAlN涂层力学性能的研究

赵升升 , 梅海娟 , 程律莎 , 丁继成 , 王启民

材料研究学报 doi:10.11901/1005.3093.2016.050

采用电弧离子镀技术在不锈钢基体上制备了大厚度TiAlN涂层,并对大厚度涂层的力学性能进行了系统的研究.结果表明:梯度增加和循环增加N2流量制备大厚度涂层的厚度分别达到68.79μm和64.48 μm,且涂层力学性能良好;大厚度涂层残余应力沿层深的分布,总体趋势从膜基界面向表面逐渐增大,全膜厚平均压应力低于1 GPa,表面硬度近2000 HV,循环大厚度涂层的膜基结合好于梯度大厚度涂层,而梯度大厚度涂层展现出更低的摩擦系数与磨损率.

关键词: 材料表面与界面 , TiAlN , 电弧离子镀 , N2流量 , 大厚度 , 力学性能

一种测量硬质薄膜残余应力的新方法

赵升升 , 华伟刚 , 杜昊 , 宫骏 , 孙超 , 李家宝

金属学报 doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2008.01.023

提出了一种测量硬质薄膜残余应力的新方法--剥层曲率半径法,并设计了一套光杠杆系统,可以精确测量镀膜洋品因薄膜存在残余应力而造成试片弯曲的曲率半径,从而计算出薄膜的残余应力.通过对仪器测量误差的考察和电弧离子镀(Ti,Al)N薄膜残余应力的测定,证明了该方法的有效性.

关键词: 硬质薄膜 , 残余应力 , 测量方法 , 剥层曲率半径法

(Ti,Al)N/Ti2AlN涂层的制备

董瑜亮 , 闫旭波 , 赵升升 , 宫骏 , 孙超

金属学报 doi:10.3724/SP.J.1037.2009.00754

利用电弧离子镀技术在不锈钢基体上沉积了Ti-Al-N涂层,研究了沉积工艺参数对沉积态涂层的成分及相组成的影响,以及在不同退火处理条件下各涂层组织的变化.XRD结果表明,通过改变沉积工艺参数可以控制沉积态涂层的成分,使涂层经退火后生成Ti2AlN相.适当成分的沉积态涂层退火生成Ti2AlN相所需的最低退火温度为650℃,其它沉积态涂层在700℃或更高温度下退火才能生成Ti2AlN相;退火过程中可能发生的化学反应为:AlTi3N+5Al→TiN+2Al3Ti和AlTi3N+3Al→Ti2AlN+Al3Ti.此外,延长退火时间可使相同工艺下的沉积涂层生成的Ti2AlN相含量略有增加.利用SEM对涂层进行了分析,测量了涂层的摩擦系数.

关键词: 电弧离子镀 , Ti2AlN涂层 , 高温退火 , 摩擦系数

(Ti,Al)N涂层应力沿层深分布的调整及大厚度涂层的制备

赵升升 , 程毓 , 常正凯 , 王铁钢 , 孙超

金属学报 doi:10.3724/SP.J.1037.2011.00504

利用电弧离子镀技术在不锈钢基体上制备了(Ti,Al)N涂层,研究了N2分压改变对涂层残余应力沿层深分布及相关力学性能的影响.结果表明,低N2分压下,(Ti,Al)N涂层残余应力沿层深分布较均匀,随N2分压的增加,涂层应力沿层深呈“钟罩型”分布,且全膜厚的应力值也明显增大；通过对涂层生长结构及微观成分分析,初步探讨了应力分布机理.随N2分压的增加,涂层硬度会显著增加,而膜/基结合力则大幅下降；采用改变N2分压工艺制备(Ti,Al)N涂层,可有效调整涂层残余应力沿层深分布趋势,改善其力学性能,并可成功制备厚度在130 μm以上的硬质涂层.

关键词: (Ti,Al)N , 硬质涂层 , 应力分布 , 调整应力 , N2分压

硬质多元氮化物薄膜研究进展

赵彦辉 , 徐丽 , 于海涛 , 赵升升 , 刘占奇 , 于宝海

表面技术 doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.06.016

综述了硬质多元氮化物薄膜的研究进展,主要是从硬质薄膜的发展历程上,介绍了每一代薄膜的产生及其特点.同时介绍了硬质多元氮化物薄膜的结构及其性能特点.着重从如何提高薄膜硬度和韧性方面进行了详细介绍,对几种硬化机制进行了论述,包括晶粒细化、晶界强化、固溶强化及离子轰击/应力硬化.同时还介绍了提高薄膜韧性的方法,包括引入一个韧性相(包括金属相)、利用相变韧化、引入压应力韧化、优化涂层结构等.同时还指出,硬度和韧性都是硬质薄膜获得实际应用的重要指标.单纯追求高硬度或高韧性是不可取的,因为硬质薄膜一般脆性较大,而韧性好的薄膜却缺乏足够的硬度.从工程应用的角度来说,既要得到较高的硬度,而且韧性不能损失太多.最后指出,今后的发展方向要将硬化和韧性的研究集中在纳米尺度上,即如何在纳米尺度上进一步理解薄膜的变形.

关键词: 硬质多元氮化物薄膜 , 组织结构 , 硬度 , 韧性 , 强韧化机制

赵连城院士简介

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