45~#钢表面激光碳氮硼共渗的研究

众所周知,金属材料表面层的物理性质和化学性质,对它的许多重要性能如硬度、耐磨损性、耐腐蚀性和抗高温氧化性能等有决定性的影响.为此除了通过化学热处理和表面淬火等手段外,近年来发展各类表面处理技术是一个发展趋势.实验证明,金属和合金表面的激光强化,能在材料表面层形成一些具有较好的机械性能的组织,多种元素的激光表面共渗合金化就是一种有发展前景的强化金属和合金的新方法.钢材表面的碳氮硼三元共渗是从70年代发展起来的一种化学热处理方法,碳氮硼三元共渗综合了渗碳、氨化、渗硼等单一处理的某些长处,又具有共渗层硬度高(Hv1000以上),耐磨损性能好.渗层     

纯铜双层辉光离子渗钛组织形成机理及性能分析

采用双层辉光离子渗金属技术对纯铜进行了渗钛处理。用配有能谱仪(EDS)的扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪和透射电子显微镜对合金层的显微组织形貌、钛含量分布、相组成及相结构类型进行了观察与测定，对合金层的形成机理进行了探讨，并对其性能进行了对比测定。结果表明：渗钛层由合金层和扩散层组成，合金层主要由TiCu (Cu)固溶体 TiCu4构成，TiCu4为Dla型有序相，TiCu为B2型有序相，扩散层为(Cu)固溶体。渗钛处理后纯铜的表面得到显著强化。     

A3钢表面渗铬渗碳及碳化物的分析研究

铬是中强碳化物形成元素 ,极易与碳形成硬度高、耐磨性好的铬碳化物 ,且铬在α Ｆｅ铁中无限互溶 ,可获得较高的铬含量及配以较高的碳含量 ,从而获得大量的高铬高碳组织。这种高铬高碳组织 ,被广泛地应用于各种要求耐磨损的地方。但由于这种钢中 ,存在大量的铬的共晶莱氏体组织 ,这种组织是硬脆相 ,粗大 ,分布不均匀 ,用热处理方法不能消除 ,只能用锻造的方法予以改善。而且锻造工艺复杂 ,如控制不好将会生裂纹。本研究课题是在Ａ3钢试样表面利用双层辉光离子渗金属技术[1] ,首先形成较高含铬量的表面合金化层 ,然后进行双层辉光离子渗碳 ,…     

加弧辉光离子渗钛层相组成的研究

本文采用加弧辉光离子渗金属技术，实现了在不同含碳量普通碳钢表面的渗钛。对渗层合金元素的分布进行了测定；并应用Ｘ射线衍射及透射电镜测试方法，研究了渗钛层的相组成及相分布。分析结果表明：在低碳钢（０．１ｗｔ．％Ｃ）试样表面形成的渗层为固溶了一定钛元素的合金铁素体α相，同时含有ξ－ＦｅＴｉ中间相及碳化物γ－ＴｉＣ，当含碳量高时（０．６，１．２ｗｔ．％Ｃ），试样表面形成以碳化物γ－ＴｉＣ为主的化合物渗层。     

钛合金双辉无氢渗碳中等离子体输运过程分析

针对钛合金耐磨性差、易吸氢而产生氢脆的特点,采用双辉无氢渗碳的方法对钛合金进行表面渗碳处理,在钛合金表面形成了含有高硬度TiC相的表面合金层.影响渗碳效果的诸多因素中,碳离子的产生、输运及在钛合金表面的吸附对渗碳效果起着决定性作用.粒子间存在着频繁的碰撞,在负偏压的作用下集体向阴极漂移,并有绕射现象.     

渗碳淬火零件表面激光合金化后的组织特性研究

采用3000W CO2激光器对12Cr2Ni4A钢渗碳淬火表面进行了激光合金化处理.设计了激光合金化处理的工艺参数,获得了表面光洁、与基材形成良好冶金结合的合金化层.研究了渗碳淬火层激光合金化处理后的组织特性和显微硬度.结果表明,预置TH-2A型C-Si-B-RE合金化涂层的激光合金化能够显著地改善材料组织,显微硬度可达HV0.21150.研究还发现,激光处理后的零件表层与内部没有任何裂纹出现.研究表明,采用合适的材料设计和工艺参数,激光合金化可以有效地强化渗碳淬火零件.进一步为激光熔覆修复渗碳淬火零件提供了基础资料.     

镁合金表面激光熔覆Ni-Zr-Al合金涂层成分设计与组织性能

基于团簇线判据优化设计Ni-Zr-Al合金成分的基础上,采用激光熔覆技术在AZ91 HP镁合金表面制备了Ni60.2Zr33.8Al6合金涂层.结果表明,由于所设计的镍基合金具有低的熔点和良好的润湿性能,致使合金涂层与镁合金基体之间实现了良好的冶金结合.合金涂层主要是由非晶相,Ni21Zr8和Ni10Zr7金属间化合物构成.由于非晶和金属间化合物复合增强作用及其高的化学稳定性,致使合金涂层具有高的硬度、良好的耐磨和耐蚀性能.     

NiTi合金激光气体氮化对其生物活性的影响

NiTi形状记忆合金(NiTi SMA)广泛应用于医学领域。采用高功率连续波固体Nd:YAG激光进行氮化表面改性处理，选择适当的激光辐照工艺参数，在置于N2反应室中的NiTi形状记忆合金表面制备激光氮化改性层。改性层表面被厚度为1～2 μm的TiN陶瓷层封闭，涂层内部TiN增强相成梯度分布。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能量损失谱(EDX)、X射线衍射(XRD)仪及模拟人体体液浸泡实验对改性层的组织形貌、成分、结构及生物活性进行分析评价。结果表明，改性层表面Ni含量极低，与基体NiTi合金存在良好的冶金结合，界面处成分均匀过渡。在模拟人体体液SBF溶液中沉积实验结果表明，NiTi合金经激光氮化改性处理后，改性层诱导Ca,P沉积物形成能力明显增强，说明激光氮化改性有效地改善了NiTi形状记忆合金作为医用植入材料使用的生物相容性。     

TiAl金属间化合物合金的激光气体合金化表面改性研究

对TiAl金属间化合物合金进行激光气体合金化表面改性.在激光表面改性层中成功地制得了以高硬度氮化钛为增强相的新型快速凝固“原位”耐磨复合材料.激光表面改性层厚度及显微组织与显微硬度均受激光处理工艺参数的控制.初步试验结果表明,激光气体合金化是一种很有前途的提高TiAl金属间化合物合金耐磨性的表面改性新技术.     

W6Mo5Cr4V2激光熔覆陶瓷涂层显微组织及性能分析

采用2kW的CO2激光束在W6Mo5Cr4V2高速钢表面熔覆陶瓷层材料,表面会形成三维网络状的陶瓷层,并经过淬火、回火热处理。研究结果表明,高速钢的高强度、高韧性结合高性能的陶瓷层,可形成一个良好的硬化层分布,其最高硬度可达1887HV,其耐磨性比常规淬、回火组织高约(3～7)倍。其高温硬度(红硬性)及回火稳定性均有所提高。     

γ-TiAl金属间化合物合金激光表面合金化制备Al_2O_3/TiAl耐磨复合材料涂层研究

以镍包Ａｌ_２Ｏ_３粉末为原料对γ－ＴｉＡｌ金属间化合物合金进行激光表面合金化,制得无裂纹、表面光滑、内部组织致密、厚度可达１．０ｍｍ、以快速凝固Ａｌ_２Ｏ_３硬质相为增强相的“原位”耐磨复合材料合金层,通过预热及缓冷可以消除涂层开裂现象。涂层与基体的结合为完全冶金结合,激光表面合金化后ＴｉＡｌ合金硬度及在滑动磨损及磨料磨损条件下耐磨性均大幅度提高。     

Si含量对激光合金化TiC/CrxCy陶瓷涂层组织性能影响的研究

实验涂层材料以亚微米级TiC和CrxCy为强化硬质相,Fe-Cr合金为其基础粘结相,并加入特定含量的Si元素,运用激光合金化技术,在球墨铸铁表面制备出高硬度的合金化层.利用XRD、SEM、EDS等分析不同Si含量激光合金化层的相组成及显微组织,并测试其维氏硬度.结果表明:激光合金化层表面平整,并与基体实现了良好的冶金结合,形成以莱氏体与马氏体为主的显微组织;随着硅含量的提高,相和组织发生了一定变化,合金化层硬度也随之提高.     

不锈钢等离子表面渗碳

不锈钢离子渗碳可以在表面形成弥散、细小、均匀的含铬碳化物组织 ,硬度达ＨＶ70 0左右 ,与ＧＣｒ1 5淬火钢相比耐磨性提高约 1 1倍 ,渗碳后不用进行热处理 ,工艺简便。渗层经ＳＥＭ分析 ,其形态主要为短棒状和粒状的碳化物 ,无共晶的莱氏体组织 ,表面平均含碳量可达 2 87% ,用Ｘ射线分析电解萃取样品证实 ,碳化物的主要类型为Ｍ2 3Ｃ6,Ｍ7Ｃ3,Ｍ3Ｃ。不锈钢的表面处理 ,一般多用离子氮化 ,主要是因为其表面有一致密的Ｃｒ2 Ｏ3膜 ,利用离子轰击 ,将这层膜破坏 ,达到渗氮的目的。铬与氮形成氮化物 ,提高了表面的耐磨性。但离子渗氮层薄 ,铬…     

AZ91D镁合金表面激光熔覆钴基合金涂层及性能分析

为改善AZ91D镁合金的表面性能,采用预置粉末脉冲激光熔覆法在镁合金表面制备钴基合金涂层,用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析熔覆层与基体结合界面特征、熔覆层成分。并结合Co-Cr相图、Co-W-C相图分析了熔覆层的组织形成过程,对基体及熔覆层显微硬度和耐蚀性进行测试。结果表明:合金层与基体冶金结合,熔覆层无明显缺陷;熔覆层硬度约为560HV达到基体的9倍;钴基合金层的耐蚀性能较高,自腐蚀电位比AZ91D镁合金基体提高1.18V,腐蚀电流降低约5个数量级。     

灰铸铁表面激光合金化制备高镍复合涂层的研究

在合金灰铸铁表面预置高镍粉末,采用激光合金化技术进行了制备原位合成颗粒增强复合涂层的研究.在添加强碳化物形成元素和RE2O3条件下获得了成形好、无缺陷、与基体形成冶金结合且硬度较低的合金化层.合金化层微观组织呈亚共晶介稳态,由奥氏体、莱氏体及弥散分布的大量复合碳化物颗粒相组成.颗粒相富含Ti、Zr、Mo、W元素,颗粒尺寸3～5μm,颗粒分布密度达6.65×103mm-2数量级,合金化层显微硬度平均值约为HV0.2450.     

Inconel 625激光合金化层组织、性能与耐磨性研究

采用预制涂层激光合金化法 ,在镍基高温合金Inconel 6 2 5表面预置WC -TiC粉末涂料 ,在增碳、锆条件下可获得成形好、无裂纹、与基材形成冶金结合的合金化层。合金化层组织特点是在γ -Ni枝晶内和枝晶间均匀分布大量从液态析出的复合碳化物。电子探针微区分析表明 ,在γ -Ni枝晶内析出富Ti、Nb、Zr、W、Mo的颗粒状复合碳化物 ,颗粒尺寸 1～ 2 μm ,颗粒数达 10 4个 /mm2 量级 ;在γ -Ni枝晶间析出富W、Mo、Cr的形态复杂的条、块状复合碳化物。合金化层显微硬度约为HV0 .2 4 0 0 ,比Inconel 6 2 5合金硬度HV0 .2 2 5 0提高了 6 0 %。环块磨损试验发现 ,上试样为GCr15标准环时 ,激光合金化层耐磨性是Inconel6 2 5合金的 4 .1倍 ,摩擦系数降低 16 % ,耐磨性与钢表层氮化处理试样相当。上试样为渗碳淬火钢环时 ,激光合金化层耐磨性是钢氮化处理试块的 5 .7倍。研究表明 ,镍基高温合金Inconel 6 2 5表面激光合金化制备原位自生复合碳化物颗粒为增强相的激光合金化层具有很好的工艺重现性。     

高速钢离子注入层组织与相结构研究

本文主要论述,应用透射电镜,对热处理M2高速钢经一系列氮离子注入工艺下的注层显微组织形态及合金相结构进行的一些研究。离子注入,是以数万以上电子伏能量的选定离子、以一定剂量和束流强度去轰击并注入材料表面,从而改变材料表面的各种理化及力学性能的一种新型材料表面改性处理技术。目前这种技术仍多侧重于一般注入工艺等方面的研究,而对注层显微组织形态与合金相结构及其注层强化的物理机制等理论方面的研究尚少。我们曾应用多种分析技术,系统的研究了这方面的问题。但因限于篇幅,这里只能列出其中一些主要研究结果。本文选择的具体注入工艺参数为离子能量50Kev,束流     

铜合金表面激光原位制备钴基合金涂层的结构与机制

以钻为主体的涂层原材料粉末中添加Ni.Cr,Fe,C,Si,W,MgO,Y2O3和纳米Al粉等形成新型合金粉末体系,在结晶器用Cu-Cr合金表面利用脉冲激光原位制备颗粒增强Co基合金涂层.应用金相显微镜、扫描和透射电镜等分析技术,对实验制备样品涂层的组织结构进行研究.结果表明,在优化了粉末成分及激光扫描工艺参数(50 W,15 Hz,3 ms,4.0 mm.s)条件下,制备出了与Cu合金基体界面冶金结合的钴摹合金涂层;在涂层内部以Co-Cr-W-C为主体元素形成了细晶、高硬度的合金组织,涂层中原位生成了细小的陶瓷颗粒相,起到了复合强化作用,而w,cr等强碳化物在基体中析出,起到了弥散强化的作用.涂层中过渡层富Co区的出现导致了富Cu区的产生.     

中镍铬无限冷硬铸铁轧辊激光表面强化

本文采用在铸铁轧辊表面上激光熔化预置的合金粉末来改善铸铁轧辊的表面性能.使用金相、扫描电镜和显微硬度计对激光熔化区的显微组织和硬度进行了测试表征.结果表明,激光熔化区与基体形成了冶金结合.由于激光的快速加热和快速冷却造成熔化区的组织细化.激光处理区的硬度由于晶粒细小和强化相的存在而得到提高.经450℃×48h高温回火处理后,激光熔化区的硬度几乎不发生改变.     

激光处理Ni-P-Al2O3纳米化学复合镀层的微观组织

为了获得性能优良的镀层,在Fe-C合金表面制备了均匀的化学镀层,然后通过高功率连续CO2激光处理镀层表面,利用透射电子显微镜(TEM)观察了沉积Al2O3粒子的微观形貌,采用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)观察了镀层处理前后表面及截面形貌,用X射线能谱仪(EDS)对处理前后的镀层进行了元素分析,用X射线衍射仪(XRD)进行物相分析,测试了处理前后镀层物相的变化,用微观硬度仪测量了激光处理后截面的硬度分布.结果表明,激光处理后,强化层表面平整光滑,与基体形成冶金结合,成分均匀,组织细密;处理层物相明显栽从镀态的非晶态向晶态转变,出现了Ni3P和其他一些非平衡强化相.截面处理层由表及里可分为四层:激光作用层、过渡层、热影响区(HAZ)以及基体.纳米Al2O3颗粒均匀分布在过渡区,激光处理层显微硬度约提高3倍,这主要是由于Al2O3颗粒的弥散强化作用以及生成新的强化相磷化物所致.