1 大连理工大学材料科学与工程学院辽宁省激光3D打印装备及应用专业技术创新中心，辽宁 大连 116024
2 沈阳鼓风机集团股份有限公司，辽宁 沈阳 110869
为增强304不锈钢表面性能，利用激光熔覆技术在其表面制备了TiC颗粒增强Fe基复合涂层，研究了激光功率对涂层几何特征、组织特征及硬度的影响规律和原因，引入灰关联分析综合表征熔覆层的组织特征，并推测出激光熔覆过程中TiC颗粒的熔解机制。结果表明，随激光功率的增加，熔覆层高度、气孔率、未熔TiC颗粒含量降低，宽度、深度、稀释率、析出TiC的二次枝晶臂间距增加，析出TiC含量先增加后降低、基体的二次枝晶臂间距先降低后升高且在1800 W时分别达到最高和最低。当激光功率为1800 W时，熔覆层表面成形良好，其组织特征均衡发展且灰关联度达到最大，平均硬度为801.5 HV0.5，达到基体的4.5倍左右。另外，TiC颗粒在激光熔覆中共有两种熔解机制，其特征分别为由外向内和整体分解，两种机制共同作用导致TiC颗粒的完全熔解。
激光技术 激光熔覆 Fe-TiC复合涂层 激光功率 微观组织 硬度 灰关联分析 激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1914002
1 1.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 上海 200050
2 2.上海大学 材料科学与工程学院, 上海 200072
等离子喷涂TiC涂层具有良好的综合性能, 在极端环境能起到较好的耐磨保护作用, 而石墨是一种优异的自润滑材料。通过喷雾干燥与真空烧结技术制备不同石墨添加量(1.25%、2.5%、5%和10%, 质量分数)的TiC-Graphite球形粉体, 并采用大气等离子喷涂技术制备TiC-Graphite复合涂层。对涂层的相组成、显微结构和力学性能进行了表征, 并对涂层的摩擦磨损性能进行了比较研究。结果发现, TiC-Graphite涂层主要由TiC和石墨相组成。随石墨添加量增大, TiC-Graphite涂层截面微裂纹增多, 表面粗糙度增大, 硬度下降。石墨对TiC涂层在高载荷的磨损性能影响更显著。在50 N高载荷条件, 随石墨添加量增大, TiC-Graphite涂层磨损率降低后急剧增大, 而摩擦系数持续减小。当石墨添加量为2.5%时, 涂层获得最低的磨损率为0.67×10-5 mm3/(N·m), 同时具有较低的摩擦系数(0.35), 与不添加石墨的TiC涂层相比, 分别降低了72.4%和27.8%。
TiC-Graphite复合涂层 磨损性能 大气等离子喷涂 显微结构 力学性能 TiC-Graphite composite coatings tribological property atmospheric plasma spray microstructure mechanical property
滁州学院材料与化学工程学院, 安徽 滁州 239000
以聚二甲基硅氧烷(PDMS)改性环氧树脂(HYSZ)为粘合剂, Sm2O3为功能颜料, 纳米SiO2为微纳结构改性剂, 制备得到了一种同时具有良好疏水性能和附着力的近红外吸收涂层。 系统分析了PDMS和HYSZ质量比、 邻苯二甲酸二辛酯(DOP)添加量、 总填料添加量、 Sm2O3和纳米SiO2质量比对涂层性能的影响。 结果表明: PDMS改性可明显降低涂层的表面能, 从而使涂层的疏水性得到明显增强。 利用DOP强化涂层韧性和微观搭桥作用可增强涂层整体性, 从而可明显提高涂层的附着力和近红外吸收性能。 涂层的表面粗糙度可随总填料添加量的增加而明显升高, 进而可使涂层表现出更优的疏水性能。 当涂层中PDMS和HYSZ质量比、 DOP添加量、 总填料添加量、 Sm2O3和纳米SiO2质量比分别为1∶9, 20%, 50%和5.5∶4.5时, 涂层同时具有良好的近红外低反射率(59.1%)、 疏水性能(水接触角为137°)及附着力(2级)。
复合涂层 近红外吸收 疏水性 力学性能 Composite coatings Near-infrared absorption Hydrophobicity Mechanical properties 光谱学与光谱分析
2022, 42(9): 2855
1 江苏城乡建设职业学院, 江苏 常州 213147
2 同济大学航空航天与力学学院, 上海 200092
3 中南林业科技大学材料表界面科学与技术湖南省重点实验室, 湖南 长沙 410004
本文综述了目前激光熔覆自润滑复合涂层中以软金属、硫化物、氟化物、石墨、无机含氧酸盐等材料作为涂层固体润滑剂的研究进展; 总结了润滑材料的性质、润滑机制、适用范围及其对激光熔覆制备涂层摩擦学性能的影响, 概括了固体润滑材料包覆技术、纳米技术、协同润滑技术在激光熔覆应用中的现状及发展前景, 以期为激光熔覆自润滑耐磨涂层材料的发展提供参考借鉴。
激光熔覆 固体润滑 复合涂层 摩擦学性能 laser cladding solid lubrication composite coatings tribological performance
1 长春理工大学机电工程学院， 吉林 长春 130022
2 长春理工大学国家国际科技合作基地(光学)， 吉林 长春 130022
采用激光沉积技术，在304不锈钢表面制备了Fe106+5%Ni/WC复合涂层,研究了不同磁场转速下涂层的宏观形貌、微观组织、显微硬度及摩擦磨损性能的变化。结果表明，当磁感应强度为70 mT，磁场转速为100~400 r·min-1时,旋转磁场对沉积层表面粗糙度影响较小；当磁场转速继续增大时，沉积层表面粗糙度逐渐减小，熔宽逐渐增大，润湿角逐渐减小，表面质量明显提升。随着磁场转速的增大，沉积层的显微硬度逐渐增大。当磁场转速为600 r·min-1时，沉积层的平均显微硬度达到825 HV，约为无磁场沉积层的1.178倍；同时，沉积层的磨损质量逐渐减小，最小磨损平均失重仅为2.2 mg，比无磁场沉积层的耐磨性提高了1.33倍。
激光技术 激光沉积 旋转磁场 显微组织 复合涂层 摩擦磨损 中国激光
2018, 45(11): 1102009
1 滁州学院材料与化学工程学院，安徽滁州 239000
2 南京航空航天大学材料科学与技术学院，江苏南京 211106
以 Sm2O3为颜料，环氧改性有机硅为粘合剂，采用喷涂法制备了环氧改性有机硅/Sm2O3复合涂层。系统研究了热处理温度及热处理时间对所制备涂层微结构、近红外吸收性能及力学性能的影响。结果表明：环氧改性有机硅 /Sm2O3复合涂层最高可耐受温度可达到 300℃，在 300℃下热处理 5h后，涂层微结构保持不变，对 1.06 .m近红外光的反射率可低至 47.7%，涂层的硬度可达到 4H，附着力 2级，耐冲击强度 40 kg.cm。所制备涂层在 250℃下可长时间使用，在 250℃下热处理 100 h后，涂层微结构仍然保持不变，对 1.06 .m近红外光的反射率可低至 49.7%，涂层的硬度、附着力和耐冲击强度可分别保持在 4 H、2级和 40 kg.cm。
复合涂层 环氧改性有机硅 近红外吸收 耐温性能 composite coatings epoxy-modified silicone Sm2O3 Sm2O3 near-infrared absorption heat resistance
1 滁州学院 材料与化学工程学院，安徽 滁州 239000
2 南京航空航天大学 材料科学与技术学院，江苏 南京 211106
以聚氨酯（PU）为粘合剂，Sm2O3 为颜料，采用刮涂法制备了PU/Sm2O3 复合涂层。采用近红外反射光谱及涂层力学性能测试方法系统研究了涂层的近红外吸收性能与力学性能。结果表明，Sm2O3 可使涂层具备对1.06 μm 与1.54 μm 特殊近红外光的强吸收特性，PU 可使涂层具备优良的力学性能。当涂层处于最佳条件（Sm2O3 含量40%(w)，涂层厚度96 μm）时，涂层的附着力可以达到1 级，耐冲击强度可以达到40 kg?cm，对1.06 μm 与1.54 μm 特殊近红外光的反射率分别可以低至58.7%和34.7%。所制备的PU/Sm2O3 复合涂层有望成为一种新型的具备优良力学性能的近红外吸收材料。
复合涂层 近红外吸收 力学性能 反射光谱 composite coatings near-infrared absorption mechanical properties reflection spectra
昆明理工大学材料科学与工程学院, 云南 昆明 650093
以WC、TiC、Co 和Co50 合金粉末为原料，通过设计不同的成分配比，在40Cr 刀具钢表面激光熔覆了WC/Co、WC/Co50和WC-TiC/Co50钴基碳化物复合涂层。借助XRD、OM、SEM 和EDS等表征手段分析了粉末成分配比和激光熔覆工艺参数对刀具表面复合涂层物相结构、宏观形貌和微观组织的影响。结果表明，当激光功率为4.2 kW，扫描速度为350 mm/min 时，制备的WC/Co50 和WC-TiC/Co50 复合涂层表面形貌良好，平整连续且无宏观裂纹。硬度测试和摩擦磨损试验表明，复合涂层具有高的硬度和良好的耐磨性，最高显微硬度达到1211 HV0.2，最低磨损失重2.1 mg，分别为基材的3.03 倍和34.4%。熔覆层中大量存在的WC、TiC 以及原位自生的W2C、Fe3W3C 等碳化物增强相对提高复合涂层的硬度和耐磨性起到了主要作用。
激光技术 激光熔覆 陶瓷复合涂层 40Cr钢 显微组织 磨损性能 中国激光
2015, 42(11): 1103002
1 苏州大学机电工程学院，江苏 苏州 215006
2 中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室，甘肃 兰州 730000
3 苏州工业职业技术学院，江苏 苏州 215104
以Ni80Cr20-Al-Si复合合金粉末为原料，在Ti6Al4V合金表面激光熔覆制备新型金属间化合物耐磨复合涂层。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)表征了涂层的组织结构、硬度和摩擦学性能并分析了其相关机理。结果表明，涂层由硬质相Ti5Si3/Al3Ni2和基体Al3Ti/NiTi组成，与Ti6Al4V基体为良好的冶金结合，涂层的平均硬度约为Ti6Al4V合金(350 HV0.5)的2.5至3.0倍。其中涂层N2(质量分数为Ni80Cr20-40%Al-20%Si)具有较好的耐磨性，约为钛合金的2倍，而涂层N1(质量分数为Ni80Cr20-40%Al-10%Si)中的Al3Ni2脆性颗粒增多，基体含量随之减少，涂层的耐磨性能下降。Ti6Al4V合金的室温磨损机理为严重的粘着磨损和磨粒磨损，复合涂层的室温磨损机理为脆性断裂和粘着磨损。
激光熔覆 钛合金 复合涂层 摩擦学性能 laser cladding titanium alloy composite coatings wear resistance
1 滁州学院 材料与化学工程学院, 安徽 滁州 239000
2 南京航空航天大学 材料科学与技术学院, 江苏 南京 211106
低红外发射率材料是目前公认的可实现飞行器红外隐身的特种功能材料.现已报道了纳米复合薄膜、单层(多层)膜结构材料、树脂/金属复合涂层、树脂/半导体复合涂层、核壳结构材料等多种类型的低红外发射率材料.介绍了上述低红外发射率材料的优缺点及最新研究进展,指出低红外发射率涂层的理论研究、红外与激光兼容隐身材料、树脂/半导体复合涂层及红外光谱选择性低发射率涂层是未来的重点研究方向.
低红外发射率材料 纳米复合薄膜 单层(多层)膜结构材料 树脂/金属复合涂层 树脂/半导体复合涂层 核壳结构材料 low infrared emissivity materials nanocomposite films mono(multi) layer structural materials resin/metal composite coatings resin/semiconductor composite coatings core-shell structural materials
