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.     

激光熔注制备ZrO_(2p)热障涂层过程中ZrO_2颗粒的组织演变

采用激光熔注技术在Ti-6Al-4V表面制备了ZrO_(2p)热障涂层,利用X-射线衍射、电子背散射衍射及扫描电镜技术,研究了激光熔注过程中ZrO_2颗粒的组织演变规律。结果表明:通过原子固态扩散,团聚态ZrO_2颗粒内的微粒尺寸增大,并由球状变为多面体状;激光熔注后,ZrO_2颗粒中未发现单斜相(m-ZrO_2);35%的稳定四方相(t′-ZrO_2)转变为立方相(c-ZrO_2);内应力降低,导致90%的正交相(o-ZrO_2)转变为c-ZrO_2。单个微粒内同时存在块状和纳米颗粒状t′-ZrO_2和c-ZrO_2,残留的o-ZrO_2集中分布于微粒界面。ZrO_2的组织演变使得微粒间的结合强度降低,促使ZrO_2大颗粒离散成细小颗粒,提高了涂层的防热性能。     

ZrO2／Al2O3复合材料相变及界面

一、引言 ZrO_2/Al_2O_3复合材料,因具有优良的力学和热力学性能,近年来受到普遍重视。在该复合材料中ZrO_2以二种方式存在,一是ZrO_2存在于Al_2O_3晶粒间,另一是ZrO_2呈球状形式嵌在Al_2O_3晶粒内。对处于Al_2O_3晶粒内ZrO_2曾研究了其在基体产生的应力分布和用高分辨电镜作了界面观察。虽然对于以Y_2O_3稳定的四方相ZrO_2(Y-TZP)已经明确指出ZrO_2中存在成核相变过程,但对于ZrO_2/Al_2O_3复合材料而言,其中晶粒内ZrO_2虽大多以四方相形式存在,并对周围基体产生应力,而对于晶粒内四方相ZrO_2在应力作用下成核和相变过程及晶粒内ZrO_2与基体Al_2O_3之间界面反应情况尚未见明确报导。本文对15～75vol％ZrO_2/Al_2O_3复合材料经1500℃-1650℃不同温度下热压而成材料中ZrO_2成核相变及其界面进行了研究。二、实验与材料制备     

ZrO2—Y2O3陶瓷显微组织结构的电镜观察

本文采用扫描电镜和透射电镜对不同烧结工艺和不同热处理制度的ZrO_2-2mol％Y_2O_3及ZrO_2-6mol％Y_2O_3陶瓷的显微组织、晶体结构进行了观察和分析。结果表明:ZrO_2-2mol％Y_2O_3试样出1300,1350,1400,1450℃烧结后,其组织为单一的四方相,而经1500,1600℃烧结后为四方和单斜混合相。此时,单斜相内几乎全是孪晶,而四方相内则存在着位错。ZrO_2-6mol％Y_2O_3试样经1600℃烧结后,再于1300,1400,1500℃时效,其组织为立方相基体上分布着沿特定方向共格析出的透镜片状四方相粒子。     

原位生成TaC颗粒增强镍基激光熔覆层

利用激光熔覆技术,在A3钢表面制备出了原位生成TaC颗粒强化的镍基复合涂层。使用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、电子能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)仪对熔覆层进行了显微组织和物相分析,并测试了熔覆层显微硬度及摩擦性能。结果表明,在适当的工艺条件下,激光熔覆制备原位生成TaC颗粒增强镍基复合涂层成形良好、表面光滑,涂层与基体呈现良好的冶金结合。熔覆层组织由原位生成的TaC颗粒相 Cr3C2与γ(Cr-Ni-Fe-C)的枝状共晶相 γ(Cr-Ni-Fe-C)基体组成。由于TaC颗粒强化相的形成及其均匀弥散分布,既提高了涂层中的强化相比例,又细化了组织,使得TaC/Ni60激光熔覆层具有高的硬度(平均硬度HV0.31100),与纯Ni60熔覆层相比,耐磨性提高4倍。     

ZrO_2添加剂对Ba_2Ti_9O_(20)合成的影响

本文采用热谱分析,X射线结构分析,扫描电镜及化学分析等方法研究了组成为BaO:TiO_2=2:9的试样及添加ZrO_2的试样在加热过程中的变化。结果表明,ZrO_2的存在有利于多铁酸钡——Ba_2Ti_9O_(20)的形成,采用高温通氧烧成工艺可获得以九钛酸钡为主晶相的陶瓷材料。     

界面薄膜的制备技术

本文叙述了用机械研磨和离子减薄技术制备透射电镜界面薄膜试样的方法。应用此法,可在透射电镜中,用衍射法观察界面的缺陷和沉淀相。特别适用于某些材料表面上外延或溅射几微米到十几微米薄层的界面结构的观察。不同材料的界面观察,必须采用离子减薄技术,这是化学腐蚀和电解抛光法所不及的。一、薄膜制备: 机械研磨:将欲观察的样品,切割成2毫米宽的条状试样,用丙酮或酒精清洗后,在4条切割好的试样上,涂上一层环氧树脂(江西宜春慈化化工厂生产的通用双管胶粘剂),然后把其中两条外延(溅射)层面对面相互     

等离子喷涂-激光熔覆CoCrTaAlY/YSZ热障涂层的抗高温氧化机理及热震性能

采用半导体激光熔覆技术与等离子喷涂相结合的方法,在1Cr13不锈钢基体表面制备了CoCrTaAlY/YSZ热障涂层,然后采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)及X射线衍射仪(XRD)分别对涂层的微观组织、成分分布及物相进行表征。结果表明:YSZ涂层的物相主要由ZrO_2的立方晶相(c-ZrO_2)、正方晶相(t-ZrO_2)及少量单斜相(m-ZrO_2)组成;黏结层具有典型的快速熔凝组织特征,与基体实现了冶金结合。对涂层的抗高温氧化机理、热震性能及其失效行为进行研究后发现:Al_2O_3氧化膜的形成能阻止O元素扩散,使涂层的抗高温氧化性能约为基体的4.1倍(YSZ涂层氧化累积增重仅为0.08 g·cm~(-2));YSZ涂层在900℃下热震20次后开始出现裂纹,且裂纹随热震次数增加逐渐变大,热震30次时试样完全断裂。     

深冷激光喷丸强化对2024-T351铝合金微观组织的影响

探究了深冷激光喷丸(CLP)对2024-T351铝合金微观组织的影响及其强化机理,利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜表征了2024-T351铝合金微观组织的演变规律。结果表明:相比于室温激光喷丸(RT-LP),CLP具有更加显著的晶粒细化效果,并在试样中产生了高密度位错以及更多、更细且均匀分布的黑色球状第二相,该相为S相(Al_2CuMg);CLP试样的微观组织在深度方向上呈不同形貌的梯度分布,并且其基体层的微观组织优于RT-LP试样基体层的微观组织。CLP的强化机制主要包括两方面:一是深冷环境抑制位错的动态回复,并降低热激活能,从而促进了细化晶粒和第二相对位错的阻碍作用;二是深冷环境下试样的体积收缩效应产生的塑性变形和内应力,它们会产生显著的组织强化效果。     

原位生长Cr3C2-CrB复合增强镍基激光熔覆层研究

采用预涂激光熔覆技术,在A3钢表面制备原位生长Cr3C2-CrB复合增强镍基激光熔覆层.使用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射(XRD)仪对熔覆层进行了显微组织和物相分析,并测试了熔覆层显微硬度及摩擦性能.结果表明,在适当工艺条件下,熔覆层成形良好、表面光滑,涂层与基体呈现良好的冶金结合.熔覆层底部组织为包含Cr,Fe的碳、硼化物的γ(NiFe)树枝晶结构.熔覆层中上部组织为先共晶析出、规则排列的Cr3C2杆状相和CrB颗粒相分布在Fe2C/γ(NiFe)共晶基体中.由于Cr3C2-CrB复合强化相的原位生成且均匀弥散分布在基体中,使得熔覆层具有高的硬度(平均硬度HV     

TiC 的粘结生长和针状生长对TiC-Ni复合激光熔覆层抗裂性能的影响

金属基颗粒强化复合材料分为弥散强化和大颗粒强化两种。弥散强化金属基复合材料一般指陶瓷相颗粒完全弥散 ,颗粒直径在 0 0 1～ 0 1μｍ ,体积含量 1%～ 15 %的复合材料 ;大颗粒强化 (陶瓷增强 )复合材料一般指陶瓷相颗粒直径大于 1μｍ ,体积含量超过 10 %的复合材料[1] 。Ｒ .Ｋ .Ｇａｌｇａｌｉ,Ｈ .Ｓ .Ｒａｙ和Ａ .Ｋ .Ｃｈａｋｒａｂａｒｔｉ使用等离子反应器冶炼铸造的方法制成的ＴｉＣ强化铁基材料 ,作为新一代发动机活塞用材料 ,其耐磨性十分优良。在研究ＴｉＣ颗粒大小、含量与耐磨性的关系时 ,他们发现当ＴｉＣ颗粒粒度在 10…     

对离子减薄制备纳米晶软磁合金透射电镜样品中的无颗粒区的研究

纳米晶软磁合金（Ｆｅ７３．５Ｃｕ１Ｎｂ３Ｓｉ１３．５Ｂ９）的典型结构为两相：即大小为１５ｎｍ的ＦｅＳｉ小晶粒相弥散分布于剩余非晶基体相中。在离子减薄制备的电镜样品中，孔的边缘往往有一些无颗粒区。我们用ＥＤＳ研究了其化学成分，发现这些无颗粒区的成分不同于理论估计的非晶基体相的化学成分，也不同于材料原来的平均成分。其电子选区衍射（ＳＡＤ）花样既和两相区的衍射花样不同，表现为ｄ＝０．２７ｎｍ附近的一个非晶衍射环，也和制备态的非晶衍射环不同，说明这些非晶区可能是在样品的离子减薄过程中二次非晶化引起的。     

激光扫描对Ti(C,N)基金属陶瓷表面烧结结构的影响

采用真空烧结工艺制备了Ti(C,N)基金属陶瓷试样.利用5 kW横流CO2激光加工机,在激光功率为3.0 kW,光斑直径φ5 mm,扫描速度为5～30 mm/s,采用氩气保护条件下,对Ti(C,N)基金属陶瓷试样表面进行了处理.扫描电镜和电子探针的分析结果表明,激光扫描条件下,试样表面烧结结构中颗粒相的形态钝化,棱角变钝,多角形向椭球形转化,并发生了颗粒相的溶解烧损与分布状态的重排,颗粒相细化的同时,其分布变得均匀.在激光作用下,颗粒相之间及其与基体粘结相之间存在明显的交互作用,从结合强度上讲,使粘结相与硬质相能较好地结合,实现较大的结合强度.从力学性能分析,这对金属陶瓷韧性的提高非常有利,并增强了金属陶瓷表面层的抗颗粒相剥落性能,这些性能对刀具刃口使用性能的改善十分有益.(OE19)     

激光烧结SiC陶瓷复合材料块体的组织及性能研究

在45钢基体上利用激光烧结技术制备了SiC陶瓷复合材料块体,并利用扫描电子显微镜、能谱仪、显微硬度计等设备,分析了试样的显微组织特征,并对试样硬度和磨损性能进行了测定.结果表明,SiC纳米颗粒作为纳米添加相,一部分弥散在粘结相镍基合金中,使材料的力学性能大大改善,另一部分由于机械混合的不均匀性而形成团簇,并作为微观应力抑制点;而复合材料中的WC微米颗粒在高比能量的激光作用下,被进一步细化和分散在粘结相中;分析同时发现,随着激光功率的增加,材料的硬度和耐磨损性能明显增加,力学性能得到改善.     

非晶/纳米晶TiB2薄膜的制备及其电化学性能研究

通过双层辉光离子渗表面处理技术,在纯Ti基体上制备了非晶/纳米晶TiB2及Ti(Al)B2薄膜。利用X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)观察薄膜的微观组织特征。运用动电位极化及交流阻抗谱(EIS)的电化学方法,研究薄膜试样在3.5 wt.%NaCl溶液中的电化学特性。结果表明:制备的薄膜试样大大提高了纯Ti基体耐蚀性能,Al元素的加入稍微降低了薄膜的耐蚀性,但仍优于基体材料。     

激光熔覆原位自生复相陶瓷颗粒增强涂层

借助光学显微镜、X射线衍射仪、电子探针及显微硬度计等手段对熔覆层的组织、物相、元素分布和显微硬度分布特征进行了研究。熔覆层不同位置的凝固特征参数不同,形成的组织亦不同。陶瓷相的引入使得熔覆层晶粒细小,枝晶生长方向发生紊乱。原位反应生成的TiB2,Al2O3为亚微米颗粒,主要分布在晶粒内部,形成晶内复合,而未反应的TiO2,B2O3陶瓷颗粒分布在晶间。熔覆层物相主要为基体的γ相和基体上弥散分布的γ'相以及Al2O3,TiB2等陶瓷相等。研究了激光加工参数对显微硬度分布的影响。磨损试验表明,陶瓷增强颗粒的加入在很大程度上提高了覆层的抗磨损性能。     

激光熔覆原位生成NbC/Ni45合金涂层组织与性能的研究

利用CO2激光器在45#钢基体上成功制备了原位生成NbC颗粒增强的镍基合金涂层,涂层与基体呈现良好的冶金结合,无裂纹气孔等缺陷。涂层组织主要有γ-Ni树枝晶,枝晶间大量的共晶组织,M2(3CB)6型碳化物和弥散分布的原位生成的NbC颗粒组成。带核的NbC颗粒是以为完全溶解的Nb为核心在其上长大的。由于原位生成NbC颗粒在复合涂层中的均匀分布,使涂层的平均显微硬度高达HV0.2 750,比纯Ni45合金涂层提高了约36%。     

γ-TiAl合金Ni-Cr-C-CaF2复合材料激光熔覆

以Ni-Cr-C-CaF2复合合金粉末为原料,采用激光熔覆技术,在γ-TiAl合金基体表面制备出高温自润滑耐磨复合材料涂层.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)等手段对所制备复合材料涂层的显微组织进行了分析.结果表明,该复合材料涂层由初生的短棒状或树枝状TiC和次生的块状Al4C3碳化物增强相以及细小、弥散、球状分布的CaF2固体润滑颗粒均匀分布在塑韧性良好的NiCrAlTi(γ)固溶体基体中,其平均显微硬度约为HV 650,是基体TiAl合金的2倍.     

纳米复合镀Al2O3层激光强化

在H13钢表面通过纳米复合镀(NCP)的办法预置纳米Al2O3镀层,然后通过高功率连续CO2激光处理预置表面,采用扫描电子显微镜(SEM)观察了镀层处理前后表面及截面形貌,利用X射线能谱(EDS)仪、X射线衍射(XRD)仪对处理前后的镀层进行了元素分析和物相分析,测试了处理前后镀层显微硬度及磨擦系数的变化。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。纳米Al2O3颗粒均匀分布在强化层表面,强化层显微硬度为原镀层的1.5~1.8倍,强化层摩擦系数约为镀层的1/2,基体的1/3。强化层和基体的表面主要以磨粒磨损为主,而纳米复合镀层则是磨粒磨损和黏着磨损综合作用的结果。     

激光立体成形17-4 PH不锈钢组织性能研究

对激光立体成形17-4 PH(0Cr17Ni4Cu4Nb)沉淀硬化不锈钢沉积区热处理前后的组织和常规力学性能进行了研究。光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)结果表明,沉积态组织主要由板条状马氏体和分布于其上和板条间少量的第二相强化质点组成。根据合金特性,推测马氏体基体上弥散析出的第二相强化质点应该为M7C3及NbC型碳化物等。靠近基材处的沉积态组织以细长的板条状淬火马氏体为主;远离基材的沉积态组织则变成粗大的板条状马氏体。沉积态试样经过固溶时效处理后,组织变为细小均匀的板条状回火马氏体,并且基体上析出了更多的第二相强化质点,这类强化质点推测应为NbC型以及M7C3,M23C6型碳化物。成形件经过热处理后,强度、硬度略微提高,而塑性则显著增加。并且其抗拉强度和塑性均高于锻棒标准,屈服强度则略低于锻棒标准。热处理前后成形件拉伸断裂均属于韧性断裂,其中M7C3型碳化物等形成的第二相质点是微观空穴和韧窝形成之源。