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改善钢铁材料摩擦学行为的表面织构研究现状

刘强 , 林乃明 , 邹娇娟 , 谢瑞珍 , 王振霞 , 马永 , 王志华 , 唐宾

表面技术 doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.05.006

钢铁材料广泛应用于诸多工程领域，但其耐磨性差，源于材料表面的摩擦会引起磨损损伤、阻力大、噪声污染等问题，从而导致材料损伤或失效，影响部件局部或整体的正常使用。在材料表面形成表面织构可有效实现减摩/抗磨、减阻、降噪的效果，从而达到改善钢铁材料摩擦学行为的目的。综述了表面织构在改善钢铁材料摩擦学行为方面的研究现状，对钢铁材料表面减摩/抗磨、减阻和降噪表面织构的设计与研究进行了分析与比较，简要阐述了相关机理。干摩擦和润滑条件下，表面织构通过发挥捕捉磨屑、储存润滑剂、流体动压润滑的作用来实现减摩/抗磨；与流体和空气摩擦时，表面织构通过产生二次涡达到减小表面与流体/空气接触面积等作用实现减阻和降噪。最后，展望了能够改善钢铁材料摩擦学行为的表面织构的相关研究思路和方法。

关键词: 钢铁 , 摩擦学 , 表面织构 , 减摩 , 抗磨 , 减阻 , 降噪

热氧化温度对Ti6Al4V耐磨性的影响

林乃明 , 王娅婷 , 邹娇娟 , 马永 , 王振霞 , 田伟 , 姚小飞 , 唐宾

稀有金属

在873～1023 K保温10 h条件下对Ti6Al4V进行热氧化处理.采用X射线衍射仪,辉光光谱分析仪和光学显微镜分析热氧化层的特征.借助MFT-R4000往复式摩擦磨损试验机研究热氧化温度对Ti6Al4V耐磨性的影响.结果表明:Ti6Al4V表面的热氧化层均匀、连续;热氧化温度对氧化层的形成、表面硬度和耐磨性有显著影响;973 K获得的氧化层表面硬度最高,磨损失重最低,磨痕宽度最小,耐磨性能最好.

关键词: 热氧化 , Ti6Al4V , 耐磨性

固相萃取法纯化制备水飞蓟宾和异水飞蓟宾

赵晓舒 , 张娜珍 , 刘敏 , 邓付美 , 吴明火

色谱 doi:10.3724/SP.J.1123.2016.08046

水飞蓟宾和异水飞蓟宾是水飞蓟素中的主要有效成分，其纯化制备主要借助柱色谱法，制备量大，纯化效果好，但过程非常费时。该研究的主要目的是利用更为快速高效的固相萃取（ SPE）法从水飞蓟粗提物中分离纯化水飞蓟宾和异水飞蓟宾。建立了用于分析水飞蓟宾和异水飞蓟宾的高相液相色谱法，通过优化洗脱梯度，实现了水飞蓟宾、异水飞蓟宾与其他组分的分离。试用了3种保留机理不同的SPE填料，包括亲水亲脂（ HLB）填料、亲水色谱（ HILIC）填料及反相C18硅胶填料。通过对比发现C18硅胶对目标化合物的选择性最佳。进一步控制SPE的淋洗及洗脱条件，收集相应的洗脱液，经氮吹干燥后得到纯化的样品。提纯后的水飞蓟宾和异水飞蓟宾混合物的纯度可达94％以上。水飞蓟宾和异水飞蓟宾的平均回收率分别为70?5％～81?7％和66?7％～81?8％，相对标准偏差分别为2?7％～9?4％和1?5％～6?1％。该方法简单、高效，免去传统分离纯化过程中长时间的柱色谱分离过程，适合制备纯度较高的水飞蓟宾和异水飞蓟宾的二元混合标准样品。

关键词: 固相萃取 , 液相色谱 , 分离纯化 , 水飞蓟宾 , 异水飞蓟宾

Ti13 Nb13 Zr合金离子氮化层的摩擦磨损性能研究

田伟红 , 郭杨阳 , 李轩鹏 , 郭亚鑫 , 范爱兰 , 刘小萍 , 唐宾

表面技术 doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.05.011

目的：提高医用钛合金的耐磨损性能。方法应用等离子渗氮技术在Ti13 Nb13 Zr基材上制备改性层,并对改性层组织、成分及硬度进行测试。利用往复磨损试验机研究改性层在干摩擦条件下的摩擦磨损性能,并与未处理的基材进行对比。结果 Ti13 Nb13 Zr合金表面经渗氮后形成致密均匀的改性层,硬度高达1110 HV0.025,改性层的磨损体积约为基材的1/23。结论等离子渗氮技术有效地改善了Ti13 Nb13 Zr合金的摩擦磨损性能。

关键词: Ti13 Nb13 Zr , 等离子渗氮 , 硬度 , 摩擦性能

Ti6Al4V 表面 Ti-Cu-N 纳米薄膜溅射沉积及其抗菌性能研究

张慧桥 , 黄晓波 , 田伟红 , 郭杨阳 , 李娟 , 范爱兰 , 唐宾

表面技术

目的：提高医用钛合金的抗菌性能。方法应用直流磁控溅射在 Ti6Al4V 基体上沉积 Ti-Cu-N薄膜，通过平板计数法和细菌活死染色对比研究薄膜和基材的抗菌性能。采用扫描电子显微镜、X 射线衍射仪和辉光放电光谱分析仪研究薄膜的微观组织、化学成分分布。结果 Ti-Cu-N 薄膜对大肠杆菌展现了优良抗菌性能。结论 Ti-Cu-N 薄膜能够很好地改善 Ti6Al4V 合金的抗菌性能。

关键词: 磁控溅射 , Ti-Cu-N 薄膜 , 抗菌性能

Ag-TiO2纳米棒阵列的抗菌性和光催化性能研究

李萌 , 贺晓静 , 王会珍 , 杭瑞强 , 黄晓波 , 张翔宇 , 唐宾

表面技术 doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.05.028

目的：制备一种高抗菌性和高光催化活性的Ag掺杂TiO2（Ag-TiO2）纳米棒阵列。方法通过磁控溅射与水热复合处理法，在钛箔片表面制备出Ag掺杂TiO2（Ag-TiO2）纳米棒阵列，酸化处理过的试样在500℃下煅烧2 h。采用X射线衍射（XRD）进行物相分析，利用场发射扫描电子显微镜（SEM）、场发射透射电子显微镜（TEM）、能量分散谱仪(EDS)观察试样的表面、截面形貌、微观结构和组成，并探究其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀菌性能和对亚甲基蓝的光催化降解能力。结果该工艺下制备的 Ag-TiO2纳米棒大小均匀，取向明显，主要由锐钛矿型 TiO2相组成。Ag-TiO2纳米棒对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有优异的杀菌效果，杀菌率几乎达到100%。Ag-TiO2纳米棒能有效地提高亚甲基蓝的降解率。结论磁控溅射与水热复合处理法在钛箔片表面成功制备出Ag-TiO2纳米棒阵列，此阵列具有优异的杀菌能力、高抗菌和光催化降解性能。

关键词: 磁控溅射 , 二氧化钛 , 纳米棒 , 水热法 , 抗菌性 , 光催化

热氧化提高钛及钛合金表面性能的研究进展

秦建峰 , 王馨舶 , 邹娇娟 , 林乃明 , 马永 , 王志华 , 唐宾

表面技术 doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.01.001

热氧化作为一种引起广泛关注的钛及钛合金表面改性技术,具有工艺简单、原位生长、薄膜厚度大以及性价比高等特点.通过热氧化表面处理技术能够在钛及钛合金表面形成较厚的由钛氧化层和氧的扩散层组成的硬质氧化膜,氧化膜对材料起到有效的保护作用,提高了材料单一耐磨性、耐蚀性以及生物活性或综合表面性能.从热氧化工艺原理及其对钛及钛合金表面性能影响的角度,综述了热氧化对钛及钛合金表面硬度、耐磨性、耐蚀性、生物相容性等性能影响的研究进展,并对其以后的研究方向进行了展望.通过合理控制氧化温度、氧化时间、氧化气氛及冷却方式等工艺条件,从而得到连续、致密且疲劳性能较好的金红石型TiO2和氧的扩散层是改善钛及钛合金性能的关键.将热氧化处理与其他工艺相结合,针对性地提高膜层厚度及材料的耐磨性、耐蚀性、生物性能等,以实现复合涂层的制备将是热氧化在钛及钛合金性能改善方面的研究方向.

关键词: 钛及钛合金 , 热氧化 , 耐磨性 , 耐蚀性 , 生物相容性

AZ31镁合金表面改性交叉轧制组织性能演变

楚志兵 , 杨彦龙 , 黄庆学 , 林乃明 , 唐宾 , 马立峰 , 杨小容

材料热处理学报

采用固体粉末包埋渗铝法对AZ31镁合金薄板表面进行改性处理,增置富铝系改性层,选用常规的四辊轧机对表面改性后的AZ31镁合金薄板进行室温交叉轧制处理.利用XRD、SEM、光学显微镜和CorrTest腐蚀电化学测试系统等分析测试手段研究基体、轧制前和轧制后的渗铝试样表面的组织、性能演变情况.结果表明:轧制处理后富铝系改性层组织晶粒明显细小、均匀;轧制变形后富铝系改性层的耐磨性能略有提高,其表面显微硬度为63.5 HB,表面摩擦系数平均值约为0.6,表面摩擦磨损质量损失为0.26 mg;轧制变形后的富铝系改性层的耐腐蚀性能有较大的提高,其开路电位增加为-1.574 V,自腐蚀电位为-1.38 V,而自腐蚀电流密度提高一个数量级,为7.0×10-4 mA/cm2.

关键词: AZ31镁合金 , 富铝系改性层 , 交叉轧制 , 自腐蚀电流 , 腐蚀电位

中子辐照金刚石生成卡宾碳

郑辙 , 郭延军 , 冯有利 , 高翔 , 高秀清

新型炭材料 doi:10.3969/j.issn.1007-8827.2003.02.012

金刚石在中子辐照下发生相转变,得到了线性结构的卡宾碳.所得产物为覆盖金刚石表面的黑色薄膜状物质,其拉曼光谱在2191cm-1处有强峰,归属于C≡C伸缩振动;同时,其俄歇电子谱的峰位与金刚石相比有5eV的位移,证实了卡宾碳的存在.在中子辐照条件下,金刚石向卡宾碳的转化可能是通过碳原子堆垛形式发生变化而实现的.

关键词: 卡宾碳 , 金刚石 , 中子辐照 , 相转变 , 拉曼光谱