Study on liquid-liquid bimetal composite casting hammers

Crusher hammers for the mineral processing industry must meet the demands of both high wear resistance at the hammer head and high impact toughness at the hammer handle. The crusher hammers made of Hadfield steel have typical y low service life of less than 40 hours. To solve the problem, a kind of bimetal crusher hammers made of high chromium cast iron （HCCI） and low al oy steel （LAS） has been successful y developed by using liquid-liquid composite casting. The microstructure and composite interface bonding was analyzed using optical microscope, SEM, EDX and XRD. Micrographs indicate that the composite interface is metal urgical y bonded with a zigzag shape across the boundary and without unbound region or void. After heat treatment, the composite hammers have shown excellent properties. The hardness of HCCI is at least 63 HRC and its αk is greater than 3.5 J？cm-2; the hardness of LAS is greater than 35 HRC and its αk is no less than 80 J？cm-2. Diffusion of elements takes place at the interface and forms a transition region. The micro hardness increases from LAS to the interface and then to HCCI. Wear comparison was made separately between the bimetal composite hammer and a Hadfield steel hammer in two quarries of Jilin province and Liaoning province. The results showed that the liquid-liquid bimetal composite hammers did not have the fal ing off of hammer head or impact fracture phenomenon, and their service life was 3.75 times as long as that of the Hadfield steel hammers.     

High Cr white cast iron/carbon steel bimetal liner by lost foam casting with liquid-liquid composite process

Liners in wet ball mill for mineral processing industry must bear abrasive wear and corrosive wear,and consequently,the service life of the liner made from traditional materials,such as Hadfield steel ...     

铅包锡双金属气压充芯连铸复合界面研究

选用低熔点的铅和锡为材料,采用"气压充芯连铸"工艺,制备出外层铅直径为12 mm,内层锡直径为8 mm的铅包锡双金属复合棒坯.设计了铅液浇注温度、连铸速度和充气压力的三因素、三水平的正交试验,对影响双金属连铸坯复合界面的因素进行了原理性研究,得出了最佳的工艺参数组合.结果表明:当铅液浇注温度为375℃,连铸速度为10 mm/min,充气压力为0.03 MPa时,连铸坯复合界面过渡层明显,表面质量良好,包覆层厚度均匀,实现了冶金结合.     

双金属复合带材轧制过程有限元模拟

采用刚塑性有限元法,以实验结果为依据,以大型有限元软件ANSYS为分析工具,对双金属复合带材轧制过程进行计算机数值模拟,分析了双金属复合带材同步或异步轧制过程中,轧辊和轧件的应力,应变分布和轧件的塑性流动变形情况以及轧制力和力矩,以动画的方式模拟轧制过程,给出了一种预测轧制结构,减少实验时间和费用的有效方法。     

Ni-WB2复合熔覆层的微观组织及摩擦磨损性能

利用真空熔覆技术在45钢表面制备了Ni-WB₂复合熔覆层,利用SEM、EDS、XRD等分析其组织特征,利用销盘式摩擦试验机对其摩擦磨损性能进行了测试与分析。结果表明,Ni-WB₂复合熔覆层组织致密并与基体呈牢固的冶金熔合,熔覆层具有特殊的分层结构,分为网状结构层、过渡结构层和扩散熔合层,网状复合区又分为网状Ⅰ区和网状Ⅱ区。扩散区主要由铁基固溶体和镍基固溶体构成,过渡区的主要组成相为γ-Ni及Cr的碳化物,网状复合区的主要组成相有镍基合金、铬碳化物、WB₂、镍硅共晶以及WB₂与镍基合金中的元素形成的复杂硼化物和碳化物。当WB₂含量低于20%时,随着WB₂在复合熔覆层中含量的增加,其磨损率及摩擦因数均逐渐降低,当WB₂含量为15%时,Ni-WB₂复合熔覆层的磨损率及摩擦因数与基体相比,分别降低了48.94%与14.62%。网状分布的硬质相在摩擦过程中起到支撑载荷的作用,摩擦磨损过程中形成了WO_x...     

硅含量对TIG焊Al-Si/SiCp复合层包覆A380铝合金显微组织的影响

采用钨极惰性气体（TIG）在铸态A380铝合金表面制备复合涂层。将Al,Si和SiC粉末混合物与硅酸钠溶液混合后涂覆在基材上,采用TIG焊进行表面熔化,在基体表面制备Al-SiC涂层。采用XRD、SEM和EDS研究显微组织的变化,采用显微硬度和滑动磨损试验研究包覆层的性能。结果表明,SiC粒子均匀分布在树枝状的铝基体中。加入过量的硅造成包覆层共晶和粗大硅粒子的形成,从而导致包覆层具有较高的硬度和耐磨性。     

M42/45钢双金属复合材料的SPS烧结及其界面研究

利用放电等离子烧结技术（SPS）实现了M42粉末高速钢的制备及与45钢的连接,对其界面的显微组织形貌、元素分布、显微硬度及相界面形成过程进行了测试分析。结果表明,接头过渡层的成分、显微硬度都呈现梯度变化,连接界面没有裂纹及大孔洞出现,界面结合紧密,其过渡层厚度可达10.2μm;界面连接为熔合连接与扩散连接的共同作用,其中烧结初期以熔合连接为主,烧结中后期,扩散连接逐渐成为主导。     

不同厚度比S304/Q235复合板矫直过程中性层的偏移规律

为了提高S304/Q235复合材料矫直过程的精度,在Abaqus有限元软件中分析了双金属复合材料板的弹塑性变形和矫直过程。此外,对不同厚度比双金属复合板的中性层偏移进行了分析研究。结果表明,双金属复合板的中性层偏移量取决于复合板的屈服强度和厚度比。将理论计算、数值模拟和实验结果进行对比,得到了中性层偏移量的拟合公式,验证了其正确性,分析了中性层偏移状态的动态变化。本研究为建立高精度矫直力模型提供了理论依据。     

消失模镁合金表面合金化/陶瓷化复合层研究

采用消失模铸造工艺,进行了镁合金表面制备合金化/陶瓷化复合层研究。选用金属铝粉作为合金化主要元素,PbO-ZnO-Na2 O系低温玻璃粉为制备陶瓷涂层的主要材料。在真空度为-0.06 MPa,温度为800℃条件下浇注,在基体的表面形成了一定厚度合金化/陶瓷化复合层,用来提高基体的耐磨和耐蚀性。扫描电镜、线扫描分析、能谱分析用于研究复合层的微观组织结构和成分分布。与单一的表面陶瓷化相比,表面的陶瓷层和合金层形成良好的结合界面。显微硬度测试表明,从表面至基体复合层的硬度成梯状分布,硬度值的变化与单一的陶瓷层相比有一个过渡区,合金层有利于提高表面陶瓷层与基体的界面结合质量。     

放电等离子烧结制备YG20C/Cr12MoV双金属复合材料

用M42和YG20C质量比为2∶1的混合粉末,利用放电等离子烧结技术制备了YG20C/Cr12MoV双金属复合材料,并对过渡层与Cr12MoV、YG20C两侧界面的微观组织、元素扩散及显微硬度进行了分析.结果表明,Cr12MoV钢内表面有一层宽度约为60 μm的晶粒异常长大区,其硬度较低,对复合材料的连接性能产生不利影响;SPS烧结过程中,粉末颗粒之间的火花放电使Cr12MoV钢表层产生高温是造成晶粒异常长大、脱碳和贫Cr的主要原因;过渡层与Cr12MoV、YG20C界面过渡区宽度分别约为60 μm和40μm,两界面处元素发生扩散,显微硬度呈梯度增加,连接性能良好.     

电渣熔铸模具钢/低合金钢双金属平板件组织与性能的研究

采用电渣熔铸方法制备Cr12MoV模具钢/40Cr结构钢双金属复合材料,研究了热处理工艺参数对双金属组织和性能的影响.结果表明:采用适当的熔铸工艺可获得界面结合牢固、均匀平整且过渡层适当的双金属平板件.双金属Cr12MoV钢一侧的淬火和回火组织为回火马氏体 网状共晶碳化物 细小粒状二次碳化物 少量残余奥氏体.双金属的最佳热处理工艺为980 ℃淬火 230 ℃回火,其冲击韧度αk值可达25 J/cm2以上,工作层硬度HRC≥62.     

液-固体积比对消失模铸造Al/Cu双金属界面组织性能的影响

研究液-固体积比对消失模铸造Al/Cu双金属界面组织和性能的影响,并对Al/Cu双金属界面的形成机理进行讨论。结果表明:液-固体积比为3:1时Al/Cu双金属材料无法形成有效的冶金结合,当液-固体积比超过5:1时,Al/Cu双金属材料连接区域部分位置开始发生冶金结合;在发生冶金反应的情况下,Al/Cu双金属界面面均由Al₄Cu₉层,Al Cu层,Al₂Cu层和共晶反应层4层组成;随液-固体积比增大,由于凝固时间延长和铜基体的溶解增加的共同作用,共晶反应层组织出现先粗大后细化的变化。Al/Cu界面层的硬度在140～190HV之间,未呈明显的规律性,随着液-固体积比的增大,Al/Cu双金属材料的剪切强度先增加后减小,并在在7:1时达到最大值(81 MPa),且均从金属间化合物(IMCs)层发生断裂。     

锂离子电池封装用Al-Ni层状材料的复合过程及应用特性研究

采用冷轧复合工艺制备了用于锂离子电池封装用的层状Al-Ni双金属复合带材。针对轧制复合工艺和热处理退火工艺对Al-Ni双金属复合带材界面化合物种类、结构及其应用特性进行了研究。结果表明：合适的轧制变形量是实现Al层和Ni层复合的关键因素,在本实验中复合轧制的变形量应控制在50%～60%之间。在后续退火工艺中,Al层和Ni层界面上首先形成的是Al3Ni相,该相有利于Al层和Ni层实现牢固的冶金结合。随着退火时间的延长,随后会形成较脆性的Al3Ni2相,该相以层状形式存在两层金属中间,容易造成Al层和Ni层金属的剥离,因此通过退火工艺控制界面化合物形成的类型和结构十分重要。实验发现,在698K～748K温度范围内退火1小时的轧制复合Al-Ni双金属复合带材,具有好的抗折弯效果,稳定的焊接性能和合适的电阻值,可以作为锂电池封装材料来进行使用。     

离心铸造双金属复合辊的制备及应用

结合生产实际,阐述了复合辊的离心铸造成型工艺和热处理工艺,分析了离心铸造双金属复合辊工艺的优越性,并对采用不同工艺生产的复合辊的应用效果进行了对比。结果表明:采用双金属液复合离心铸造工艺生产的耐磨合金复合辊,兼具两种材料的优势,既可降低合金成本又可大幅度提高复合辊的使用寿命。     

Tribological behavior and mechanism of NiCrBSi–Y2O3 composite coatings

The NiCrBSi–Y₂O₃ composite coatings were prepared on the surface of 45 carbon steel by plasma spray, the microstructure and tribological properties of the coatings were investigated. The results show that the NiCrBSi–Y₂O₃ composite coatings are mainly composed of γ-Ni, CrB, Cr₇C₃ and Y₂O₃. With addition of Y₂O₃, hard phases such as CrB, Cr₇C₃ emerge in composite coating, and the density of the composite coatings also increases. The NiCrBSi–0.5Y₂O₃ composite coating presents excellent tribological properties. Its friction coefficient is 0.175, which is about 37% of that of the pure NiCrBSi coating. The mass wear loss is 1.2 mg, which is reduced by 43% compared with the pure NiCrBSi coating. When the loads are 6–10 N, the NiCrBSi–0.5Y₂O₃ composite coating suffers from slight wear and the wear mechanisms are mainly adhesive wear accompany with slight micro-cutting wear and micro-fracture wear. As the load increases to 12 N, the wear mechanisms are adhesive wear and severe micro-cutting wear.     

Cu基表面机械合金化制备W颗粒增强复合层的研究

采用高能行星球磨机在纯铜基体表面制备了具有一定厚度的W颗粒增强复合层。采用SEM、EDS、XRD和显微硬度测试等分析测试技术分析了不同球磨时间下得到的复合层的沉积过程及复合层的显微组织及力学性能,并对复合层的形成机理进行了探讨。结果表明,颗粒增强复合层的厚度在一定球磨时间内达到最大值,之后不再随着球磨时间的增加而增加。然而适当延长球磨时间能改善复合层内增强颗粒和基体间的结合强度,并在一定程度上改善W层的致密度。     

碳钢/高铬铸铁双金属复合材料制备工艺及其磨损性能

研究了碳钢/高铬铸铁双金属复合材料的离心铸造制备工艺及其耐磨性.结果表明:碳钢/高铬铸铁双金属复合材料制备工艺参数应控制在:碳钢和高铬铸铁的浇注温度分别为1 520～1 530 ℃和1 390～1 400 ℃,浇注时间间隔控制在150～180 s,浇注ZG270-500、Cr17MoCu时铸型转速分别为532～729 r/min和605～945 r/min.在此工艺下可以得到界面结合良好的双金属复合材料;设计的耐磨层材料耐磨性明显优于原热镶装工艺所用材料.     

列车用大厚度16MnR-0Cr18Ni9复合钢板过渡层焊接组织及性能研究

复合钢板具有优良的机械性能及耐腐蚀性能,在铁路行业得到广泛应用.但是由于复合钢板基层和复层材料不同,如果直接焊接将出现各种问题,故在基层和复层之间增加一个焊接过渡层.因此,复合钢板的过渡层成为焊接接头的关键部位.对采用常规工艺焊接的大厚度16MnR-0Cr18Ni9复合钢板的焊后过渡层组织和性能进行分析,从而对此工艺进...     

The high-temperature resistant mechanism of α-starch composite binder for foundry

A new binder composed of α-starch, kaolin, sodium silicate, dextrin, phosphate and water in proportions 2.5–4.0%, 1.5–3.0%, 0.55%, 0.35%, 0.04% and 2.5–3.5% by weight percent respectively has been developed. The high-temperature resistant mechanism of the mold and core sand bonded with α-starch composite binder was studied by way of differential scanning calorimetry (DSC), X-ray diffraction (XRD), infrared (IR) spectra and scanning electron microscopy (SEM) analyses without sand or on a sand base. It is believed that the high-temperature strength of the sand mold or sand core is mainly dependent on the cohesive strength of the adhesive membrane between sand grains. When the binder was heated over 600 °C, the kaolin in it reacted with the sodium silicate and phosphate separately, forming Al–O–Si three-dimensional skeleton and heat-resistant AlPO₄, thus, the binder is provided with higher high-temperature resistant strength. This conclusion is also confirmed by the experimental research on the high-temperature mechanical properties of the binder bonded sand and the microstructure observation of the binding film. The research on the high-temperature resistant mechanism of the starch binder bonded sand is helpful to its high-temperature performance optimization and its application in the foundry industry.