激光粉末定向能量沉积双相FeCoNiCrAlx高熵合金涂层的组织结构及耐磨性
李震;朱建;赵书豪;惠希东;郑宏宇;吴永玲;徐萌萌;张宇;许一;[目的]研究Al含量对双相FeCoNiCrAlx高熵合金(HEAs)涂层耐磨性的影响。[方法]采用激光粉末定向能量沉积(LPDED)技术在Q235钢表面制备了FeCoNiCrAlx(x=0.5、0.7、1.0)涂层。研究了Al含量对FeCoNiCrAlx合金涂层微观结构、显微硬度和耐磨性的影响。[结果]随着Al含量增大，FeCoNiCrAlx涂层的相结构从FCC(面心立方)单相转变为FCC+BCC(体心立方)双相，最终变成单一BCC相。Al含量的增大显著提升了FeCoNiCrAlx合金涂层的显微硬度和耐磨性，这主要与BCC相的高本征硬度、Al元素诱导的晶格畸变强化效应及摩擦过程氧化膜的形成有关。[结论]通过调控Al含量可有效优化FeCoNiCrAlx涂层的相组成，当x=0.7时可获得FCC+BCC双相结构，赋予涂层高硬度和良好的耐磨性。
磁控溅射功率对TiN纳米涂层组织结构及摩擦学性能的影响
王疆瑛;徐欣;张锋;韩亚莉;梁林;赵丹侠;[目的]针对20Cr Mo钢曲轴在高转速工况下磨损严重的问题，采用直流磁控溅射技术在其表面制备TiN纳米涂层以提升其耐磨性。[方法]通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、自动划痕仪和摩擦磨损试验机研究了溅射功率对TiN纳米涂层微观结构、显微硬度、结合力及摩擦学性能的影响。[结果]在80～180 W功率下所得TiN涂层均为(200)晶面择优取向的面心立方纳米晶。溅射功率为160 W时，所得TiN涂层的晶粒尺寸为(32.3±0.5) nm，厚度为1.64μm，结合力为41.45 N，显微硬度为740.61 HV，平均摩擦因数为0.449，比磨损率为52.73×10-10mm3/(N·m)，综合性能最佳。[结论]通过优化溅射功率可有效调控TiN涂层性能，显著提升20Cr Mo钢曲轴的耐磨性，本研究可为高转速发动机关键部件的表面强化提供可靠的方案。
球墨铸铁表面复合微织构在干摩擦条件下的摩擦磨损行为研究
纪成龙;石智慧;王宗申;朱胜旺;王志文;[目的]为了提高球墨铸铁表面的耐摩擦磨损性能，考察了织构化球墨铸铁表面喷涂纯PTFE及以PTFE为主要原材料的复合涂层后的摩擦磨损行为。[方法]采用激光连续扫描的方式在球墨铸铁表面原位诱导生成不规则微织构阵列，并喷涂PTFE涂层和含有氧化铝纳米颗粒等材料的PTFE复合涂层。通过对表面硬度、磨损形貌、摩擦因数、磨损率、摩擦深度等方面的测试，探究球墨铸铁表面复合微织构在干摩擦下的摩擦行为及磨损机理。[结果]氧化铝/PTFE复合涂层较PTFE涂层具有更高的硬度和耐磨性，形成了更耐磨的润滑层。微织构能够储存一定量的涂层材料，在基体与摩擦副持续摩擦的过程中缓慢释放出涂层材料，对表面起到进一步的减摩作用。氧化铝复合涂层和微织构同时对球墨铸铁起到减摩抗磨的作用。相比于无织构的球墨铸铁试样，复合涂层微织构试样在平均摩擦因数和摩擦副磨损率方面分别减小了77%和88%，磨损形貌也大有改善，表面划痕小，只出现轻微的犁沟现象。[结论]表面微织构化及涂覆含氧化铝的PTFE纳米复合涂层可赋予球墨铸铁在干摩擦条件下优异的减摩抗磨性能。
双层织构对20CrMnTi-丁腈橡胶摩擦副摩擦学性能的影响
郑善照;孙天启;姚金阳;赵元亮;[目的]采用皮秒激光在20CrMnTi表面构建具有椭圆轮廓的双层织构，以减少唇形旋转油封中橡胶材料的磨损。[方法]研究了油润滑工况下双层织构的结构参数(包括面积率、织构总深度、上层织构深度)对20CrMnTi-丁腈橡胶摩擦副摩擦学性能的影响。[结果]当织构面积率为3%、总深度为25μm、上层深度为8μm时，20CrMnTi-丁腈橡胶摩擦副摩擦因数为0.08，丁腈橡胶的体积磨损率为1.2×10-3mm3/(N·m)，分别比无织构表面低38%和84%。[结论]双层椭圆织构通过优化流体动压润滑与接触压力分布，显著改善了摩擦副的摩擦学性能，为旋转油封的耐磨设计提供了有效解决方案。
不锈钢表面电泳沉积石墨烯涂层及其摩擦学性能
金涛;郎浩杰;彭倚天;[目的]研究电泳沉积(EPD)电压和时间对石墨烯涂层结构和摩擦学性能的影响，为制备高性能石墨烯润滑涂层提供理论数据。[方法]采用金属离子修饰法制备出稳定的石墨烯悬浮液，基于COMSOL Multiphysics软件有限元仿真构建三维电泳沉积模型，研究了不同电极排布条件下的电场分布对石墨烯沉积均匀性的影响。通过显微形貌观察和摩擦磨损试验对比了不同沉积电压和不同沉积时间所得石墨烯涂层的结构和摩擦学性能。[结果]阴极和阳极尺寸之比为2∶3时可制得较为均匀的石墨烯涂层。电压较低(如5～20 V)时，所得石墨烯涂层结构致密，摩擦学性能较好；电压较高(如50～100 V)时，石墨烯颗粒的迁移速率较高，但容易发生团聚而削弱涂层的自润滑性能。沉积时间对石墨烯涂层摩擦因数的影响较小。[结论]电泳沉积电压是影响石墨烯涂层摩擦学性能的主要因素，在5～20 V的低电压下电泳沉积所得石墨烯涂层具有良好的减摩性能。
双电源分控双阳极对弱酸性锌-镍合金电镀工艺稳定性的影响
秦锐;张骐;鲍其鹏;詹中伟;麦嘉琪;[目的]针对弱酸性电镀Zn–Ni合金工艺中单阳极控制导致的镀液金属离子比例失衡问题，提出采用双电源分控双阳极策略，以提升工艺稳定性。[方法]通过独立控制锌阳极与镍阳极的电流分配比，在总电流密度2.0 A/dm2、温度30℃条件下电镀Zn–Ni合金，对比了不同周期(以120 A·h为1个周期)后镀液和镀层的性能。[结果]在周期性电镀960 A·h期间，镀层的外观、厚度和Ni质量分数，以及镀液的金属盐含量、分散能力和pH基本保持恒定。[结论]使用双电源分控双阳极的方法可有效解决镀液金属离子比例失衡问题，有效提高工艺的稳定性。
温度和pH对0Cr13Ni5Mo不锈钢表面化学镀Ni–P合金镀层组织及性能的影响
刘大庆;农海;邓飞远;李鹏;苗旺;王金宇;杨雨云;王永东;[目的]在0Cr13Ni5Mo不锈钢表面化学镀Ni–P合金，以提高其硬度和耐磨性。[方法]研究了镀液温度和pH对化学镀Ni–P合金沉积速率，镀层宏观和微观形貌及显微硬度的影响。[结果]当温度为80℃、pH为4.2时，所得Ni–P合金镀层最均匀平整，表面胞状结构排列紧密，呈非晶态结构，显微硬度高达824.10 HV。[结论]本研究可为水电装备关键部件表面强化提供参考，但后续应进一步研究Ni–P合金镀层在复杂工况下的长期服役性能及其耐蚀性。
电镀铜起始电流密度对封装基板盲孔微观结构和可靠性的影响
李玉龙;徐嘉伟;薄彦琴;熊佳;张化宇;[目的]随着封装基板朝着高层数和高布线密度方向发展，层间互连盲孔的叠层数增多，盲孔发生失效的概率随之上升。[方法]通过扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射系统(EBSD)、聚焦离子束扫描电镜(FIB-SEM)等分析手段，结合快速拉脱测试，研究了电镀铜起始电流密度和镀后热处理对盲孔底部界面结构和可靠性的影响。[结果]随电镀铜起始阶段电流密度增大，盲孔底部铜晶粒的外延生长逐渐减弱，盲孔的剥离力减小。经200℃氮气氛围热处理2 h后盲孔的剥离力提高。[结论]通过适当降低电镀铜起始电流密度并配合镀后热处理可有效提升盲孔的基底铜/化学铜/电镀铜界面的结合强度，进而提高封装基板的可靠性。
脉冲磁控溅射低温沉积Au薄膜的微观结构和内应力研究
纪建超;颜悦;哈恩华;[目的]研究直流脉冲磁控溅射工艺参数对Au薄膜微观结构及内应力的影响规律，为制备高性能Au薄膜提供理论依据。[方法]采用直流脉冲磁控溅射法在单晶硅片上沉积Au薄膜。研究了气体压强和薄膜厚度对Au薄膜的结构及内应力的影响。通过X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)和探针式表面轮廓分析仪对薄膜进行表征。[结果]磁控溅射所得Au薄膜呈(111)晶面择优取向。随气体压强增大，薄膜的生长速率先增大后减小，晶粒尺寸减小，表面粗糙度增大，内应力先减小后增大。随薄膜厚度增大，晶粒尺寸和表面粗糙度增大，应力状态由张应力转变为压应力，并逐渐减小。[结论]本研究可为优化Au薄膜的沉积工艺提供理论指导。
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