【摘 要】
：
硬质涂层具备高硬度和优异的耐磨性能,但因其与基体间力学性能差异大,膜基间应力分布复杂且结合强度不足,易产生早期脱落失效从而影响模具的使用寿命。多元多层涂层通过调控涂层元素、结构和力学性质匹配,避免了应力突变,实现了涂层综合性能的提升。因此,本文结合了激光微织构技术和表面涂层技术,利用两者的协同作用来改善膜基结合情况,提高多元多层硬质涂层的综合性能,从而延长模具钢基体的使用寿命。本文的主要研究结果如
论文部分内容阅读
硬质涂层具备高硬度和优异的耐磨性能,但因其与基体间力学性能差异大,膜基间应力分布复杂且结合强度不足,易产生早期脱落失效从而影响模具的使用寿命。多元多层涂层通过调控涂层元素、结构和力学性质匹配,避免了应力突变,实现了涂层综合性能的提升。因此,本文结合了激光微织构技术和表面涂层技术,利用两者的协同作用来改善膜基结合情况,提高多元多层硬质涂层的综合性能,从而延长模具钢基体的使用寿命。本文的主要研究结果如下:（1）探究了激光扫描速度、扫描次数对微织构形貌的影响规律,得到了最佳激光加工工艺方案:激光频率50 kHz,脉冲宽度1000 ns,标刻次数1次,离焦量0 mm,扫描速度2500～3000 mm/s。（2）设计和制备了CrAlN/TiAlN/VN和N-DLC/WC/Cr两类多元多层硬质涂层,发现两种涂层均能有效提升三种模具钢基体的力学性能和耐磨性能。不同基体的CrAlN/TiAlN/VN涂层结合力均达到80 N以上,而N-DLC/WC/Cr涂层的摩擦系数和磨损量都最低,耐磨性能最优异。（3）研究了CrAlN/TiAlN/VN涂层的高温氧化特性,发现其在800℃下具备优异的抗高温氧化性能,建立了涂层的氧化机理模型。现场实际应用考核表明,CrAlN/TiAlN/VN涂层可使得热精锻模具的平均使用寿命提升近2倍。（4）基体表面激光加工微米级的织构阵列能有效提升CrAlN/TiAlN/VN多层涂层的硬度、结合强度和耐磨性能。当织构密度为20%时,涂层结合力最大可达到95N。分析微织构提升涂层结合力机理得到:微织构可提升基体与涂层间力学性能的匹配度,增大基体和涂层的接触面积,并且能释放和调控涂层内部和界面处的残余应力,从而抑制微裂纹的扩展。此外,合适的织构密度能提升CrAlN/TiAlN/VN涂层的耐磨损性能,分析了微织构增强涂层耐磨性的作用机理,其中织构密度为10%时效果最佳。
其他文献
熔盐电解法是一种环境友好的材料制备方法,通过改变电解参数可以调控产物的形貌和化学组成,获得不同的功能材料。本文首先在熔融碳酸盐中电解制备了含氧功能碳材料,并详细研究了材料的二电子氧还原性能。然而,在熔融碳酸盐中电解制备应用广泛的均相金属碳化物材料尚未被报道。鉴于在熔融碳酸盐中制备金属碳化物往往伴随大量碳沉积,使得所制备材料的物相不均匀,产物通常为碳与金属碳化合物的混合物。为了有效防止电解过程中的大
二维硫属半导体具有强的光-物质相互作用、层数依赖的可调带隙、高迁移率等优异的光电性质,有望应用于下一代新型光电子器件领域,从而备受科研工作者的关注。然而,P型二维硫属半导体的相对稀缺限制了其进一步的研究与发展。由于二维材料高温稳定性不足和脆弱的晶格结构,传统半导体掺杂方法（离子注入和高温扩散）会对二维材料晶格产生破坏并引入缺陷,因此对二维材料不再适用。而当前已报道的二维材料掺杂方法都存在着一些不可
随着物联网的发展,越来越多的传感器被应用到生活的方方面面,而这些传感器会产生巨大的、未经处理的原始数据。但由于传感器与信号处理系统的分离,传感器产生的原始数据都需要先转换为数字信号,再传递至本地或者云端的信号处理系统。此外,目前的信号处理系统都采用了存储与运算分离的冯·诺依曼架构。这样的感知、存储与运算分离的架构会带来额外的功耗,较长的响应时间,大量的数据存取,以及数据安全等问题。生物感官系统把感
具有天然量子阱结构的二维（2D）杂化钙钛矿由于具备较大的激子结合能,其光致发光（PL）光谱通常表现为伴随着大斯托克斯位移的宽带发射,因此被视作一种大有前途的单组份白光材料。然而目前其光致发光量子产率（PLQY）普遍低于10%,更重要的是,含有有毒的铅元素限制其进一步得到实际应用。为了解决以上两点问题,本文利用过渡金属锌替代有毒的铅元素制备了具有本征宽带白光的非铅2D杂化钙钛矿PEA2ZnCl4,并
在锂离子电池首圈充电过程中,负极表面形成的固态电解质界面（SEI膜）会不可逆消耗电池体系内活性锂,导致电池能量密度下降、循环寿命缩短。预锂化技术被认为是解决电池活性锂损失问题的有效方案。从工艺角度出发,预锂化技术主要分为负极预锂化与正极预锂化,其中正极预锂化因其安全性高且工艺简单而受到广泛关注。草酸锂（Li2C2O4）因其低理论氧化分解电位（3.0 V）、高化学稳定性以及高比容量等优势而成为一种优
氢能是一种绿色可再生能源,在缓解环境和能源危机问题方面具有巨大潜力。电催化析氢因其工艺简单,无污染,所得氢气纯度高等优点而在诸多制氢工艺中备受关注。Pt和Ru优越的本征催化活性使其成为析氢反应（Hydrogen Evolution Reaction,HER）催化剂的首选材料,且采用各种非金属对其HER催化性能进行优化的研究也层出不穷,然而使用富勒烯C60调控Pt/Ru HER催化性能的工作却鲜见报
正极材料是影响锂离子电池性能的关键因素之一。磷酸钒锂（Li3V2（PO4）3）因理论容量大（197 mAh/g）、工作电压高（4.6 V）、稳定性强等优点,被认为是锂离子电池的重要候选正极材料之一。然而,与其它聚阴离子型磷酸盐正极材料类似,Li3V2（PO4）3本征电子导电性较低,这严重影响了该材料的实际应用。本论文系统研究了磷酸钒锂的碳包覆制备工艺参数对Li3V2（PO4）3/C的结构形貌、电化
作为无机固态电解质之一的卤化物固态电解质具有室温离子电导率较高、对高电压正极稳定、制备简易等优势而被研究者所关注,但是卤化物固态电解质的离子电导率(10-4～10-3 S cm-1)相对于硫化物固态电解质和有机液态电解质(10-2 S cm-1)仍有一定的差距,同时卤化物固态电解质普遍对锂负极不稳定,本文针对这两个问题做出如下研究:（1）针对卤化物固态电解质Li3YCl6的离子电导率相对较低的问题
自愈合材料能够在受损部位产生可逆动态交联反应,自行修复损伤,保证器件结构和功能的完整性。发展可自愈合的水凝胶基热电材料,不仅可以赋予热电材料柔性,还有望提升其可靠性和使用寿命。基于此,本论文研究了三种水凝胶基自愈合热电材料:聚丙烯酰胺/硒化银（PAAm/Ag2Se）、聚丙烯酸/黄原胶/硒化银（PAAc/XG/Ag2Se）和聚丙烯酸/黄原胶/碲化铋(PAAc/XG/Bi2Se0.3Te2.7)的制备
固态电解质有效避免了商用锂离子电池漏液、易燃、易爆等问题。聚氧化乙烯（PEO）基固态电解质因低成本、易加工等优点,被普遍认为是固态电解质商业化应用的首选,但循环稳定性较差、离子电导率较低、电化学窗口较窄,现有研究主要采用共混、共聚等方法改善这些问题。本论文向PEO基体中引入Mg-MOF-74（以下简称Mg-MOF）,制备PEO/Mg-MOF复合固态电解质,并进行紫外光束辐照,具体研究如下:（1）溶