弓满锋
,
隋广洲
,
连海山
,
李明圣
,
莫德云
,
陈健
,
伍尚华
材料导报
doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2017.08.012
采用两步法烧结工艺制备了表面富Co-layers硬质合金和表面富Ti基硬质相层硬质合金,对比研究了氮化处理前后硬质合金表面微观形貌、生成相和力学性能的差异.研究表明:真空条件下烧结可在试样表层生成约20 μm 厚的Co-layers,该层中不含立方碳化物相,微观结构分析发现试样表面呈现山丘形貌且具有金属亮银色光泽,可用于修复试样表面缺陷,如微观裂纹、孔洞等,并且改善硬质合金表面韧性和提高涂层与基体之间的界面结合强度.氮化处理可在合金表面原位生成富含细晶粒的TiN相层,层厚约1 μm,微观结构分析发现该层呈金色或棕色,表面较为平整.通过性能对比分析发现渗氮虽然导致试样密度小幅降低,但是可显著改善晶粒尺寸分布不均和增加表层硬质相中的微应变,能够在提高表面硬度的同时依然保持较高韧性,同时可有效改善硬质合金的刀具耐磨性和使用寿命.
关键词:
硬质合金
,
硬质相
,
渗氮
,
微观结构
,
力学性能
弓满锋
,
乔生儒
,
梅芳
,
袁月清
材料导报
假设薄膜和基体界面处于理想结合状态,基于应变协调理论,采用有限元软件(ANSYS 8.0)分析了不同膜基比(hc/hs)和开孔对氧化铝薄膜/铝合金基体系统热屈曲变形、热应力的影响.结果表明,当矩形薄板发生热屈曲时,曲率和热应力均随膜基比非线性变化.随着膜基比的增加,曲率不断减小,而薄膜和基体中的热应力表现出不同的变化趋势,基体中的热应力随膜基比的增加而增加,薄膜中的热应力随膜基比的增加而减小.当hc/hs<0.005时,曲率受膜基比的影响非常大且曲线较陡;当hc/hs>0.005时,曲率随膜基比的增加而缓慢减小.开孔能在一定程度上缓解系统的热屈曲变形,但是这种缓解程度相对较小.无孔时系统中的热残余应力在面内基本上都是均匀分布的,而开孔时系统中的热残余应力分布不再均匀,特别是在小孔附近产生了严重的应力集中现象,膜基比越小则应力集中现象越严重.
关键词:
氧化铝薄膜
,
铝合金
,
热屈曲
,
变形
,
应力
,
有限元
弓满锋
,
乔生儒
,
卢国锋
,
姬浩
材料科学与工艺
采用多弧离子镀在AISI M2高速钢(HSS)上沉积了TiN硬涂层,试样中基体厚度为1 mm,涂层厚度分别为3.0、5.0、7.0、9.0和11.0μm.应用X射线衍射(XRD)分析了TiN涂层中残余应力,测量了TiN(220)衍射晶面在五种不同倾斜角(ψ=0°,20.7°,30°,37.8°和45°)下的X射线衍射蜂.结果表明:在3-11μm涂层厚度范围内,TiN涂层中均表现出残余压应力且残余压应力值较大.TiN涂层中残余应力大致分布在-3.22～-2.04 GPa之间,本征应力分布在-1.32～-0.14 GPa,热应力约为-1.86～-1.75 GPa.TiN涂层中残余应力值随涂层厚度变化是非线性增加的,随厚度增加表现出先增大后减小的变化趋势,多项式拟合后发现约在8.5μm厚时残余应力达到最大值.
关键词:
TiN
,
涂层
,
多弧离子镀
,
残余应力
,
XRD
,
涂层厚度
陈健
,
弓满锋
,
刘伟
,
曾俊杰
,
伍尚华
人工晶体学报
在WC-8Co硬质合金中添加不同含量的TiC和Cr3C2,用X射线衍射、扫描电镜分析了添加微量的TiC与Cr3C2对WC-8Co硬质合金微观结构的影响,通过硬度和断裂韧性测试,研究了TiC与Cr3C2含量对材料力学性能的影响.实验结果表明:添加适量TiC和Cr3C2能使超细硬质合金中WC晶粒尺寸细小且晶粒分布更为均匀,微观结构得以优化,从而改善硬质合金力学性能.此外,添加微量TiC能起到细化WC晶粒的作用,提高合金硬度,而添加Cr3C2能够显著抑制硬质合金中硬脆C06 W6C相的形成,从而改善合金的断裂韧性.
关键词:
WC-8Co
,
TiC
,
Cr3C2
,
微观结构
,
力学性能
弓满锋
,
乔生儒
,
梅芳
,
吴振献
机械工程材料
通过X射线衍射仪分析了一种高强度电瓷瓷套分别经金刚石锯片切割、金刚石砂轮磨削和油石抛光三种不同方法机加工后的残余应力.结果表明:机加工后电瓷瓷套表面残余应力相对较小,且均为拉应力;磨削过程产生的残余应力最大,而抛光可以有效降低电瓷瓷套表面残余应力;由于电瓷瓷套表面因为机加工产生的残余应力值往往达到其断裂强度的30%～50%,所以常会导致电瓷瓷套表面出现裂纹、崩边或豁口.
关键词:
电瓷瓷套
,
金刚石砂轮
,
机械加工
,
残余应力
梅芳
,
弓满锋
表面技术
欲改善电镀氧化铝薄膜/铝合金基体体系的服役寿命,需从整体上掌握其力学性能.为此,分别制备了特殊的铝合金热残余应力试样和沉积夹具,采用硫酸阳极氧化法在铝合金基体上制备了10～60 μm厚电镀硬质氧化铝,通过曲率法测试了试样的热残余应力,并分析了薄膜厚度与其热残余应力之间的关系.结果表明:10 ～60 μm厚的电镀硬质氧化铝薄膜热残余应力为较小的拉应力,且随着厚度的增加,应力值呈线性下降趋势.
关键词:
氧化铝薄膜
,
热残余应力
,
曲率法
弓满锋
,
乔生儒
,
张程煜
,
姬浩
稀有金属材料与工程
基于应变协调理论模型推导出薄膜弹性模量和泊松比表达式,对普通拉伸试验法进行了改进,即采用分区不同膜厚拉伸法分别研究了氧化铝薄膜/铝合金基体系统和氮化钛薄膜/高速钢基体系统上不同厚度薄膜的弹性模量和泊松比.结果表明:该方法可有效地减少薄膜制备、拉伸试验中偶然因素以及基体材料等对所测薄膜弹性性能的影响.通过不同厚度薄膜弹性模量的对比,可知2种体系薄膜的弹性模量随膜厚的增加而提高.分析认为薄膜内应力的状态、大小以及在薄膜厚度方向的重新分配等因素对薄膜弹性模量有很大影响.
关键词:
拉伸法
,
薄膜
,
弹性模量
,
泊松比
,
厚度
陈健
,
弓满锋
,
伍尚华
,
蒋强国
材料导报
doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2014.19.005
介绍了钴、镍、硅等结合剂在硬质合金生产中的应用及对其烧结工艺的影响,系统论述了钒、铬、妮、钽、钼、铱等10余种元素及其化合物的掺杂种类、掺杂方式、掺杂数量对硬质合金微观结构和性能的影响,在综合大量文献的基础上,阐述了各种晶粒生长抑制剂对WC晶粒生长、晶粒尺寸的抑制效果差异及作用机理的不同,以及各种晶粒生长抑制剂合理的掺杂量.这些研究内容将对硬质合金生产,特别是制备新型硬质合金材料有着重要的参考价值.
关键词:
硬质合金
,
掺杂
,
抑制剂
,
晶粒
梅芳
,
弓满锋
,
李玲
材料导报
假设涂层和基体界面处于理想结合状态下,且不考虑涂层中缺陷的影响,采用有限元软件(ANSYS8.0)分析了5～30μm厚碳化硅涂层中的热变形和热应力.结果表明,在平面法线方向(z方向)上,涂层/基体系统在热应力作用下发生热屈曲,圆心处z方向热变形为0.05mm,而在边缘处2方向热变形为-0.08mm;热变形呈现轴对称的特点,其危险区域在上下表面的圆心部位,该处的热变形最大,也最容易造成该处涂层胀裂失效;对于不同直径的圆板,发生热屈曲时均存在一个类似的z方向零位移环,并且该z方向零位移环的位置与圆盘半径有关,而与涂层厚度无关;计算得出5～30μm厚碳化硅涂层中的热应力约为2.45～11.00GPa,该值远高于1mm厚4043铝合金基体中产生的热应力(24.68MPa);圆板热屈曲后拱起高度和热应力均随涂层厚度的增加而增加.
关键词:
热应力
,
有限元
,
碳化硅
,
铝合金
梅芳
,
弓满锋
,
李玲
表面技术
doi:10.3969/j.issn.1001-3660.2008.02.027
近年来,国内外SiC薄膜材料制备工艺研究迅速发展,由此带来SiC薄膜性能方面的研究也获得长足的进步,新技术、新工艺、新性能不断涌现.溅射SiC技术相对于其它沉积技术(CVD、PIP等)有许多独特的优点:沉积温度低、结合性和致密性好、表面平整、硬度高、光电性能优异以及工艺安全环保等,因此越来越受到重视,且已经成为沉积高性能SiC薄膜的重要技术方法.主要论述了几种不同溅射技术,着重介绍了溅射技术在SiC薄膜制备中的研究进展及SiC薄膜性能方面的研究进展和应用,并且展望了溅射技术制备SiC薄膜的发展前景和当前热点研究领域.
关键词:
溅射技术
,
SiC薄膜
,
进展
