45钢表面激光熔覆铁基和镍基合金涂层的比较研究

采用激光熔覆工艺45钢表面分别制备铁基和镍基合金涂层,利用扫描电镜、硬度计等分析了熔覆层的显微组织和硬度指标。结果表明:在相同的激光功率及送粉量的条件下,得到的镍基合金熔覆层的厚度远远高于铁基;铁基合金熔覆层中呈现明显的树枝晶形貌,镍基合金熔覆层中存在胞状晶形貌,并存在较多的裂纹缺陷。镍基合金涂层的硬度较高。     

光束反应合成碳化物增强的镍基合金堆焊层

以镍基合金粉Ni35、铬粉和石墨为堆焊材料,用光束反应合成的方法制备了碳化物增强的镍基合金堆焊层,研究了堆焊材料组成对堆焊层显微组织及宏观硬度的影响规律.结果表明,在镍基合金粉中加入铬粉和石墨,堆焊层中析出了一次碳化物,可显著提高堆焊层的宏观硬度;随铬粉和石墨加入量的增加,堆焊层中一次碳化物的析出量随之增加,堆焊层的宏观硬度相应提高,最高可达62 HRC,是镍基合金粉光束堆焊层的2.8倍;但加入过多的铬粉和石墨将恶化堆焊层的成形.     

不同砂轮磨削热喷焊镍基合金的效果

随着热喷涂技术的推广应用,热喷焊镍基合金的零部件越来越多。热喷焊镍基合金作为一种难磨材料,国内外许多科技工作者对其可磨加工性进行了研究。我们在热喷焊镍基合金磨削中,对如何提高磨削效率、砂轮耐用度、改善工件表面粗糙度的问题,进行了试验研究。 试件 镍基合金随着硬度值增加,其磨削难度愈大,我们选择了较难磨削的HRC55以上高硬度热喷焊镍基合金试件。试件表面喷焊一层硬度HRC55～58牌号Ni55的镍基合金,喷焊层     

氧乙炔火焰喷焊合金层组织与性能的试验研究

利用火焰喷焊法在16Mn钢表面得到铁基合金喷焊层和镍基合金喷焊层，并对两种合金层进行了显微组织，X射线衍射，硬度和腐蚀介质下的耐磨性以及热疲劳性能试验。结果表明，上述两种合金层组织都具有亚共晶型枝晶生长特征，但铁基合金层枝晶发达，镍基合金层枝晶细小均匀，合金喷焊层均由γ固溶体和各种化合物硬质相所组成，焊态时镍基合金层比铁基合金层的硬度和耐磨性高，时效处理后铁基合金层的硬度和耐磨性都明显增加，镍基合金层却略有降低；合金喷焊层在HCl介质中的耐磨性小于在中性水中的耐磨性，镍基合金层比铁基合金层具有较好的抗热疲劳性能；时效处理能改善合金层的抗热疲劳性能。     

镍基合金油管实物性能试样焊接工艺研究

油井管实物性能检测是油井管产品使用的前提.本文针对镍基合金油管实物制备装配工艺进行研究,通过焊接方式将镍基合金油管与密封堵头进行连接,采用双相不锈钢焊条进行打底焊、抗拉强度高的不锈钢焊条进行填充盖面焊,焊后对其接头的显微组织、力学性能及全尺寸实物性能进行试验与分析.结果表明,焊接接头在靠近密封堵头侧为回火索氏体组织及上贝氏体组织,在镍基合金侧为奥氏体组织,焊缝组织为奥氏体和铁素体双相组织及少量碳化物.焊接接头的抗拉强度达到725MPa,断裂发生在镍基合金热影响区.焊缝具有较高的塑性,弯曲试验中焊缝未出现裂纹.焊缝区硬度最高,其次是镍基合金热影响区,镍基合金及密封堵头母材硬度分布均匀,镍基合金基体出现低硬度区,而在密封堵头侧熔合线附近靠近焊缝侧出现低硬度峰值.对采用焊接工艺制备的镍基合金油管进行全尺寸复合载荷实物性能检测试验,结果表明焊缝性能能够满足实物性能检测要求,未出现裂纹、泄漏、断裂等现象.     

铌元素含量对等离子堆焊镍基合金的影响

采用添加了5种不同比例Nb粉的镍基复合合金粉末,通过等离子堆焊技术在304L上进行堆焊,并对堆焊层的显微组织、元素分布和显微硬度进行对比分析。结果表明,堆焊层组织主要由γ-Ni树枝晶、枝晶间的共晶组织、Cr的硼化物、弥散分布的NbC颗粒等相组成。当Nb粉含量为5wt%时硬度值最高,相比于纯镍基合金堆焊层显微硬度提高了约40%。     

焊缝为镍基合金的管线钢焊接接头SSCC行为研究

研究了焊接材料为ARC625,焊缝为镍基合金的管线钢焊接接头的H2S应力腐蚀(SSCC)性能,与焊缝为普通碳钢的管线钢焊接接头的SSCC性能做了比较。SSCC试验结果表明,两种接头均出现了开裂现象,断口形貌为准解理断裂,进一步分析发现焊缝为镍基合金的接头组织较均匀,而焊缝为普通碳钢的接头开裂区域存在大量马氏体/奥氏体,碳化物呈连续状分布。与母材相比,硬度值在两种焊接接头的热影响区区域急剧增加,镍基合金焊缝硬度超过了管线钢硬度极限值,而热影响区硬度接近该值。极化曲线测试结果显示,焊缝为镍基合金的接头热影响区腐蚀电流密度及腐蚀速率均小于第2种接头的热影响区以及母材区域,焊缝为镍基合金焊接接头表现出了更加优异的电化学腐蚀性能。     

铌对镍基合金组织与性能的影响

研究了铌对燃气轮机用镍基合金组织和性能的影响。结果表明 ,铌能提高镍基合金的强度和硬度 ,同时也能提高镍基合金的塑性和韧性 ,但铌含量 >2 %时 ,强度增加缓慢 ,塑性和韧性急剧下降。铌主要是通过时效析出强化相γ′,细化γ相晶粒和使晶界析出链状分布的M2 3C6 相而使镍基合金性能改善的     

Monel合金表面激光熔覆镍基合金的组织及摩擦磨损性能

利用激光熔覆技术在Monel 400合金表面制备了镍基合金改性层.采用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计及销一盘磨损试验机对镍基合金改性层的组织形貌、成分、结构、硬度及摩擦磨损性能进行了研究.结果表明,Monel合金表面镍基合金改性层的组织主要由γ-Ni固溶体、多元共晶体及一些初生沉淀相组成.选择优化的激光辐照工艺进行激光熔覆处理,可获得性能优异的镍基合金改性层,与Monel 400合金基材相比,镍基合金激光改性层的显微硬度是基体的7倍,摩擦系数明显降低,相对耐磨性提高了8.6倍.     

激光熔覆MoSi_2-NiCrSiB复合涂层的组织和性能

在GH4169表面通过激光熔覆制备不同成分配比的Mo Si2-Ni Cr Si B复合涂层,利用扫描电镜对熔覆层的微观组织进行观察,测试了熔覆层的显微硬度及高温抗氧化性能。结果表明:添加不同比例的镍基合粉末制备的Mo Si2-Ni Cr Si B复合涂层试样与基体形成良好的冶金结合,无明显的裂纹、空洞,且随镍基合金粉末的添加,熔覆层组织与基体的结合越来越紧密,树枝晶状的硅钼相与合金相交错分布。添加不同比例镍基合金粉末时复合涂层的显微硬度比基体都有所提高,最高可达540 HV0.2,是基体硬度的1.2倍,随镍基合金粉末的增多,复合涂层硬度降低,最多会降低11%。添加10%的镍基合金粉末时试样的高温抗氧化性能最好。     

等离子喷焊镍基合金耐磨性能研究

采用等离子弧喷焊技术在不同转弧电流下喷焊DG.Ni60A和DG.Ni60WC25两种镍基合金粉末,对各喷焊层进行了硬度和耐磨性分析。试验结果表明,转弧电流大小对喷焊镍基合金层的耐磨性影响较大,喷焊DG.Ni60A合金粉末时,转弧电流为100 A时的试样磨损量为0.090 57 g,转弧电流为150 A时的试样磨损量高达1.116 17 g,相差10余倍。喷焊DG.Ni60WC25合金粉末时,转弧电流为100 A时的磨损失质量仅为0.018 83 g,转弧电流为200 A时的磨损失质量高达0.744 97 g,相差约40倍。镍基合金中加入WC,在一定条件下可以提高喷焊层的耐磨性能;转弧电流为150 A时,未添加WC硬质相的DG.Ni60A合金粉末喷焊层的磨损失质量高达1.116 17 g,而添加了WC硬质相的DG.Ni60WC25合金粉末磨损失质量为0.018 83～0.744 97 g。     

GA-BP神经网络在AgCuNi电接触材料的性能预测研究

本文针对现有AgCuNi系电接触材料对硬度和导电率预测方法不足等问题,采用遗传算法对BP神经网络的权值和阈值优化,加快了算法的收敛速度,建立了基于遗传算法优化的BP神经网络AgCuNi系电接触材料的硬度和导电率预测模型。训练精度和实际测试精度分别达到了0.98和0.89,误差9.18%。研究结果表明,本文建立的BP神经网络预测模型,有助于提高合金的成分设计效率,提高银合金电接触材料的开发效率。     

Prediction and analysis of the aging properties of rapidly solidified Cu-Cr-Sn-Zn alloy through neural network

It is known that the strength of a metal can be successfully improved by rapid solidification. The hardness of the rapidly solidified Cu-Cr-Sn-Zn alloy is much higher than that of the solution heat-treated and aged alloy. In this study, multiple-layer, feed-forward, artificial neural network (ANN) modeling has been used to study the hardness and electrical conductivity behavior of a rapidly solidified Cu-Cr-Sn-Zn alloy. The ANN model shows how the aging parameters influence the hardness and electrical conductivity of a rapidly solidified Cu-Cr-Sn-Zn alloy. The ANN modeling also provides encouraging predictions for information not included in the trained set samples, indicating that a backpropagation network is a very useful and accurate tool for property analysis and prediction.     

基于 BP 神经网络的 Fe 基合金粉末喷涂工艺参数优化

目的基于BP神经网络具有自学习、自训练和输出预测的功能,将其应用于热喷涂过程中的参数优化问题。方法依托高效能超音速等离子喷涂系统实验平台,以Fe基合金粉末为喷涂材料,将等离子喷涂中的主气流量、电功率和喷涂距离作为模型输入,涂层沉积速率和硬度作为模型输出,不断调整隐含层节点个数,最终建立3-7-2网络结构的BP神经网络以优化工艺参数。利用优化出的工艺参数制备Fe基合金涂层,测试其性能,并计算误差。结果神经网络优化出的最优喷涂工艺参数为:主气流量96L/min,电功率56 k W,喷涂距离95 mm。采用该工艺参数制备涂层,涂层增厚实测平均值为360μm,硬度为672HV0.3,而模型的预测值分别为332μm和611HV0.3,与预测值的相对误差分别为7.8%和9.1%。结论 BP神经网络对等离子喷涂参数优化问题的拟合精度比较高,误差在可以接受的范围之内。将BP神经网络运用于热喷涂工艺参数的优化具有科学性和可操作性。     

等温淬火处理对感应重熔镍基合金涂层摩擦学性能的影响

目的改善镍基合金涂层的摩擦学性能。方法分别采用感应重熔工艺及感应重熔-等温淬火一体化工艺,在GCr15钢基体表面制备了两种镍基合金涂层,并通过销盘摩擦磨损试验、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度测试对其摩擦磨损性能、微观组织、表面硬度进行了对比研究,探讨了等温淬火处理对感应重熔镍基合金涂层摩擦学性能、微观组织、表面硬度的影响,揭示了其增强机理。结果经等温淬火后的重熔涂层比感应重熔涂层具有更低的摩擦系数和磨损失重,摩擦稳定阶段的摩擦系数为0.301,比后者低23.8%,相对耐磨性是后者的1.71倍。感应重熔涂层同时存在着磨粒磨损和粘着磨损两种机制,而经等温淬火后的重熔涂层以磨粒磨损为主,比前者具有更优异的抵抗磨粒磨损和粘着磨损的能力。感应重熔涂层及经等温淬火处理后的重熔涂层平均显微硬度分别为818.0、873.6HV(0.5),硬度极差分别为170.9、132.6HV(0.5),形状参数分别为18.5057、22.6189,后者比前者具有更高的平均硬度值、更小的硬度极差以及更加稳定的涂层性能。经过微观组织分析发现,重熔涂层在经等温淬火处理后,其晶粒的细化、硬质相的相对均质弥散性、共晶相的减少、丰富的耐磨陶瓷相和快速凝固的定向晶粒结构的协同作用,是其具有优异的显微硬度Weibull分布特性,以及耐磨性得到进一步提高的根本原因。结论合适的等温淬火热处理工艺能够改善感应重熔镍基合金涂层的微观组织,从而有效减小其摩擦系数,并提高其耐磨性。     

氧乙炔火焰喷焊制备自熔性合金涂层及其性能研究

目的研究镍基自熔性合金喷焊涂层成形机理,比较不同合金材料制备涂层的综合性能,以获得综合性能最佳的喷焊材料。方法以四种不同成分的镍基自熔性合金粉末作为喷焊材料,通过氧乙炔火焰在45钢基材表面进行喷焊。使用金相显微镜、X射线衍射、扫描电子显微镜等对喷焊层进行显微结构分析,并利用维氏硬度计、磨损试验机等对喷焊涂层性能进行对比分析。结果氧乙炔火焰制备的涂层与基体呈现良好的冶金结合,涂层和基体在喷焊过程中发生元素扩散,生成了金属间化合物,基体的整体性能有显著改善。随着材料中Cr、B、Si等合金元素含量的增加,喷焊时涂层中生成的BCr、Ni17Si3等共晶硬质相含量上升,促使涂层的显微硬度、耐磨性能等得到显著提升。其中,Ni60A涂层提升最为显著,其涂层硬度相当于基体硬度的2.5倍,耐磨性为基体的18.1倍。Ni25A涂层提升最小,其显微硬度是基体的1.3倍,耐磨性是基体的6.6倍。结论喷焊状态下的Ni60A涂层与基体冶金结合良好,涂层表面质量好,涂层性能最佳。     

A354合金热处理制度的人工神经网络模型

采用人工神经网络方法,研究了固溶温度、固溶时间、时效温度和时效时间对A354合金热处理性能的影响,建立了A354合金热处理制度的人工神经网络模型.     

粘结剂对高频感应熔覆涂层的影响

采用高频感应熔覆的方法在45钢上熔覆镍基合金涂层,利用SEM观察涂层的显微组织结构,用X射线衍射仪分析涂层中的相结构,用显微硬度计测量涂层的硬度梯度,并研究了松香和松节油的混合物以及水玻璃两种粘结剂对涂层的影响。结果表明:两种粘结剂粘附的Ni45B合金粉末在高频感应熔覆时,均未产生剥落现象,涂层致密,缺陷很少;粘结剂对涂层的影响不明显,在涂层与基体之间形成了扩散转移层,认为两种粘结剂用于高频感应熔覆冷预涂均性能良好。     

Nitrogen-atomized,nickel-based,corrosion-resistant alloys

Nitrogen gas atomization has been used for many years to produce iron-based powder-metal materials such as stainless and tool steels. However, it is more typical to use argon atomization with nickel-based alloys because it avoids the formation of nitrides that, in some cases, can be detrimental to the mechanical properties of these materials. In this article, two nickel-based materials— alloy 625 and alloy 690—normally used for applications where corrosion resistance is of primary importance were evaluated in their nitrogen-atomized powder metal form. Nitrogen atomization uncovered attributes of these nickel alloys that are not present in their conventionally produced counterparts or in argon-atomized versions of the same compositions.     

Flexible manufacturing of metallic products by selective laser melting of powder

In order to produce metallic parts directly from powder material using CAD data, the selective laser melting (SLM) process has been developed. From a series of material tests, nickel-based alloy, Fe alloy and pure titanium powders are found to be feasible for fabrication of metallic models by SLM. Finite element simulation shows stress distribution within the solid single layer formed on the powder bed during forming and some methods for avoiding defects in the products are suggested. The die for metal forming from the nickel-based alloy and the pure titanium models of bone and dental crown are demonstrated. The density of the model made by SLM is higher than 90% of the solid model. The mechanical properties of the formed model can be improved to those of the solid by post-processing.