一种新型耐磨涂层的组织和性能研究

CVD TiC―TiN多层涂层与TiC及TiN单层涂层摩擦学性能的比较CVD TiC-TiN多层涂层是一种具有很高应力和优良耐磨性能的表面涂层，以其超越传统单层涂层的摩擦学性能而备受青睐。

本文旨在比较CVD TiC-TiN多层涂层与TiC及TiN单层涂层的摩擦学性能，以探究其优劣之处。

实验采用球-板式滑动试验机对三种不同涂层进行了摩擦学性能测试。

实验采用固定负载和流体润滑的方式，测试三种涂层在相同试验条件下的摩擦力和磨损率。

实验结果表明，在相同负载和润滑条件下，CVD TiC-TiN多层涂层比TiC单层涂层表现出更低的摩擦力和更小的磨损率。

这是由于CVD TiC-TiN多层涂层的多层结构可以分布应力，降低了涂层的内应力，使其更加耐磨损、抗氧化，提高了表面的抗锈蚀性能。

同时，CVD TiC-TiN多层涂层具有更高的硬度和强度，从而使其更加抗磨损。

与此相比，TiN单层涂层表现出了很差的摩擦学性能，其摩擦力更高且磨损率更大。

这是由于TiN单层涂层具有较大的内应力和低硬度，容易受到表面破坏，并且在滑动试验中，往往产生大量的热量，使其表面更容易被氧化和失效。

综合来看，CVD TiC-TiN多层涂层因其多层结构、高硬度和抗磨损、抗氧化的性能表现出了明显的优势，比单层涂层更适用于高摩擦、高磨损和高温工作环境下的表面保护和涂层装备制造应用。

因此，本研究的实验结论有望为未来涂层和摩擦学领域的进一步研究提供有价值的参考。

除了在表现出更好的摩擦学性能方面，CVD TiC-TiN多层涂层还具有其他不同的优势。

首先，由于CVD TiC-TiN多层涂层的多层结构，它的厚度和组成可以在一定范围内进行控制，这使得它的应用范围更广泛，能够适应不同的使用环境和涂层需求。

其次，CVD TiC-TiN多层涂层可以通过控制合金成分、温度和气氛等参数得到优良的性能，因此在区别于TiC和TiN单层涂层的同类复合涂层中也有很高的应用前景。

此外，CVD TiC-TiN多层涂层还具有一定的生产成本优势，因为其采用化学气相沉积技术（CVD）进行制备，可以在一定程度上降低制备成本。

新型碳化铬涂层通常指的是采用先进技术或材料改进传统碳化铬涂层，以提高其性能，如硬度、耐磨性、耐腐蚀性和抗氧化性等。

这些涂层通常应用于工业领域，如航空航天、汽车制造、石油化工和金属加工等，用于提高材料的耐用性和性能。

制备新型碳化铬涂层的方法可能包括以下几种：
1. 物理气相沉积（PVD）：通过物理方法，如蒸发或溅射，将碳化铬材料沉积在基底材料上形成涂层。

PVD方法可以产生高质量的涂层，具有良好的附着力和均匀性。

2. 化学气相沉积（CVD）：在高温下，通过化学反应将碳和铬的化合物转化为碳化铬沉积在基底上。

CVD方法可以精确控制涂层成分和结构。

3. 溶胶-凝胶法：通过溶胶-凝胶过程制备碳化铬前驱体，随后通过热处理转化为碳化铬涂层。

这种方法可以实现复杂形状的涂层。

4. 激光熔覆：使用高能量激光束将碳化铬粉末熔化并沉积在基底材料上，形成涂层。

这种方法可以实现快速制备和局部涂层。

5. 热喷涂：将碳化铬粉末加热至熔点，然后喷涂到基底材料上，形成涂层。

这种方法适用于大型部件的涂层。

6. 电化学沉积：通过电化学反应在基底材料表面沉积碳化铬，这种方法适用于复杂形状的基底。

新型碳化铬涂层的具体制备方法取决于所需涂层性能、基底材料、成本和生产规模等因素。

研究人员和技术人员会根据特定应用需求选择最合适的制备方法。

随着材料科学和表面工程技术的进步，新型碳化铬涂层的制备方法和技术也在不断发展和改进。

激光熔覆金刚石−金属耐磨涂层的组织和性能*庞爱红1， 孙贵乾2， 董俊言2， 庞诚宇1， 郭　宇2， 董书山2（1. 河南厚德钻石科技有限公司, 河南 商丘 476200）（2. 吉林大学, 超硬材料国家重点实验室, 长春 130012）摘要　在10～30 μm 的细颗粒金刚石表面进行镀Cr 处理，并将其与Ni-Cr-B-Si 粉末混合置于碳钢表面，采用激光热源将预置粉末熔覆于碳钢表面制备耐磨涂层。

结果表明：金刚石表面的增厚镀Cr 层在激光高温热场中可有效保护金刚石，避免金刚石在高温下发生氧化及石墨化，且可使金刚石与金属基体间实现冶金结合。

对涂层的金相、物相及形貌进行分析，发现金刚石可显著提升涂层的冷却速率，同时细化冷凝组织，提高其硬度并增强其耐磨性。

添加质量分数为20%镀Cr 金刚石的熔覆涂层的耐磨性较未添加镀Cr 金刚石时的提升了4.6倍，摩擦系数降低近50%。

关键词　金刚石；表面金属化；耐磨涂层；激光熔覆中图分类号　TQ164; TG58; TG74　文献标志码　A 文章编号　1006-852X(2023)04-0514-09DOI 码　10.13394/ki.jgszz.2023.0127收稿日期　2023-06-11　修回日期　2023-07-05金属材料制品是全球应用最广泛的一类装备构件，年均消费额超过数万亿美元。

许多金属装备构件需经受冲击、磨损、腐蚀等多种破坏作用，而磨损是其最常见、最基本的失效方式。

国外统计资料显示[1]，摩擦消耗掉全世界30%的一次性能源，约有80%的机器构件因磨损而失效。

发达国家每年因摩擦磨损造成的损失占其GDP 的5%～7%，损失高达上万亿美元。

我国是制造大国，因此造成的损失比例更高。

据不完全统计，我国每年由于摩擦磨损造成的经济损失达上万亿元[2]。

而且，随着机械设备的工作环境越来越苛刻（高温、高湿、高速、重载、高盐雾环境等），金属构件表面因快速磨损而导致装备系统失效的问题亦愈加突出[3]。

新型热障涂层材料的研发与性能优化随着航空、航天、能源等领域的不断发展，热障涂层材料越来越重要。

它们是一种用于减少高温环境下材料热损失的涂层，广泛应用于航空发动机叶片、燃烧室内衬、热交换器和燃气轮机叶片等部件上。

但是，随着现代工业和科技的不断进步，对热障涂层材料的性能要求也越来越高。

因此，新型热障涂层材料的研发和性能优化变得尤为重要。

第一，研发新型热障涂层材料的需求热障涂层材料在航空、航天、能源等领域中，有着不可替代的重要作用。

但随着现代科技的不断发展，更高的性能要求也在不断提出，例如高温抗氧化性、高温低热传递、高韧性、高耐磨性等等。

而传统的热障涂层材料已经无法满足这些要求，因此需要研发新型热障涂层材料。

第二，新型热障涂层材料的分类新型热障涂层材料包括光子晶体、纳米材料、复合材料、金属基材料、氧化物材料等。

这些材料都具有较高的性能，但它们的应用和实践还需要与传统材料进行比较和研究，以确定其性能和适用性。

第三，对新型热障涂层材料的性能优化针对新型热障涂层材料的缺点和优点，可以通过以下方式进行性能优化：1. 不断进行材料的研究和测试，以保证热障涂层材料的稳定性、热慢变性等性能。

2. 提高材料的抗氧化性和耐热性能，以保证热障涂层材料的长期使用寿命。

3. 研究和发展新的热障涂层材料的生产、制备和加工工艺，以降低成本、提高热障涂层材料的质量和性能。

4. 增强热障涂层材料的损伤诊断和评估技术，以预测和评估热障涂层材料的损伤和寿命，提升使用可靠性。

第四，新型热障涂层材料的应用新型热障涂层材料不仅能够应用于航空发动机叶片、燃烧室内衬、热交换器和燃气轮机叶片等部件上，还能应用于其他领域，例如石油化工、电力设备、医疗和船舶等领域。

这些材料可在高温和极端环境下发挥重要的作用，使机械设备能够更加可靠和稳定地运行，从而提高生产效率和使用安全性。

总结新型热障涂层材料的研发和性能优化是一个重要的课题，需要不断地进行材料的研究、测试和开发。

《Cr-Al双层复合镀层的性能研究》Cr-Al双层复合镀层的性能研究一、引言随着现代工业的快速发展，对材料表面性能的要求日益提高。

Cr/Al双层复合镀层因其优异的耐腐蚀性、高硬度和良好的装饰性，在众多领域得到了广泛应用。

本文旨在研究Cr/Al双层复合镀层的性能，包括其结构、耐腐蚀性、耐磨性以及硬度等，以期为实际应用提供理论依据。

二、实验材料与方法1. 实验材料本实验采用的材料主要包括基体材料、铬镀层和铝镀层。

基体材料选用常见的钢铁材料，铬镀层和铝镀层通过电镀法在基体表面形成。

2. 实验方法（1）镀层制备：采用电镀法在基体表面制备Cr/Al双层复合镀层。

首先制备铬镀层，再在其上制备铝镀层。

（2）性能测试：通过扫描电子显微镜（SEM）观察镀层的微观结构；利用X射线衍射（XRD）分析镀层的物相组成；通过盐雾试验、划痕试验等测试镀层的耐腐蚀性、耐磨性和硬度。

三、结果与讨论1. 镀层结构与物相分析通过SEM观察，Cr/Al双层复合镀层具有致密、均匀的表面形态，铬镀层与铝镀层之间结合紧密，无明显缺陷。

XRD分析表明，镀层主要由Cr和Al的氧化物组成，具有较高的结晶度。

2. 耐腐蚀性盐雾试验结果表明，Cr/Al双层复合镀层具有优异的耐腐蚀性。

在盐雾环境中，镀层表面仅出现轻微锈蚀，且锈蚀面积较小。

这主要归因于铬镀层具有较高的化学稳定性，能有效地阻挡腐蚀介质对基体的侵蚀。

铝镀层则起到了进一步提高耐腐蚀性的作用，其表面形成的致密氧化膜有效隔离了腐蚀介质与基体。

3. 耐磨性划痕试验和摩擦磨损试验表明，Cr/Al双层复合镀层具有较好的耐磨性。

在摩擦过程中，铬镀层的硬度较高，能有效抵抗磨损；而铝镀层的塑性较好，能在一定程度上吸收摩擦能量，降低磨损率。

因此，Cr/Al双层复合镀层的耐磨性能得到了显著提高。

4. 硬度硬度测试结果表明，Cr/Al双层复合镀层的硬度高于基体材料。

铬镀层具有较高的硬度，为镀层提供了主要的硬度支撑；而铝镀层的存在则进一步提高了镀层的硬度。