SBIR Phase I: Wear and Corrosion Resistant Engineered Surfaces for Lightweight Metals
SBIR 第一阶段:轻质金属的耐磨、耐腐蚀工程表面
基本信息
- 批准号:2026026
- 负责人:
- 金额:$ 25.6万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2020
- 资助国家:美国
- 起止时间:2020-08-01 至 2022-03-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The broader impact/commercial potential of this Small Business Innovation Research (SBIR) Phase I project is the ability to improve fuel efficiency and reduce carbon dioxide emissions in transportation. Lightweight metals, such as aluminum, magnesium, and titanium, are particularly desirable for alloys used in automotive and aerospace components, as they could reduce the weight of components by 30%-70%. However, it is difficult to coat these materials because the high temperatures required for the coating processes weaken the alloys. This project will develop a new process to conduct the coating process at lower temperatures, offering high load capacity and enhanced wear and corrosion resistance.This Small Business Innovation Research (SBIR) Phase I project utilizes a high-pressure gas nitriding medium to enable surface reactions for coating lightweight metals, allowing for lower treatment temperatures at or below 450C. Traditional engineered surfaces are often incompatible with lightweight metals because of cracking that destroys the functional properties. Furthermore, coating these alloys presents challenges because they distort at relatively low temperatures. This novel approach of nitriding at high pressures provides a chemically converted surface layer that prepares the surface for a secondary surface treatment, such as diamond-like carbon coatings or metal oxides, that typically fail on lightweight metals. The multi-layer approach also provides enhanced corrosion resistance by disrupting diffusion pathways of corrosive media. Combining a hard and stiff sublayer with a softer top layer with lower elastic modulus provides a multi-layer surface for lightweight metals.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
这个小型企业创新研究(SBIR)第一阶段项目的更广泛的影响/商业潜力是提高燃料效率和减少运输中的二氧化碳排放的能力。铝、镁和钛等轻质金属尤其适用于汽车和航空航天部件中使用的合金,因为它们可以将部件的重量减轻30%-70%。然而,很难对这些材料进行涂层,因为涂层过程所需的高温会削弱合金。该项目将开发一种在较低温度下进行涂层工艺的新工艺,提供高承载能力和增强的耐磨性和耐腐蚀性。该小型企业创新研究(SBIR)第一阶段项目利用高压气体氮化介质来实现轻质金属涂层的表面反应,从而允许在450℃或以下进行较低的处理温度。传统的工程表面通常与轻质金属不兼容,因为开裂会破坏功能特性。此外,涂覆这些合金带来了挑战,因为它们在相对较低的温度下会变形。这种在高压下渗氮的新方法提供了一层化学转化的表面层,为二次表面处理做好准备,例如类金刚石碳涂层或金属氧化物,这些涂层通常在轻质金属上失败。多层方法还通过破坏腐蚀性介质的扩散路径来增强耐腐蚀性。将坚硬的下层与弹性模数较低的较软的顶层相结合,为轻质金属提供了多层表面。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的智力优势和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。
项目成果
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