放电等离子烧结制备M42粉末高速钢/45钢双金属复合材料

利用放电等离子烧结方法一次性实现了M42粉末高速钢及其与45钢双金属复合材料的制备,分析了连接接头的界面形貌,测试了连接接头的结合强度。结果表明:在970℃×10 min、压力70 MPa烧结工艺下制备的复合材料连接接头组织致密均匀,复合材料实现了冶金结合,结合强度可达到550 MPa。     

放电等离子烧结42CrMo钢/黄铜双金属复合接头的显微组织

采用放电等离子烧结技术对42CrMo钢和黄铜进行连接,研究了接头的显微组织、成分和硬度分布,分析了其接头组织形成过程。结果表明:在42CrMo钢和黄铜之间存在一个宽10~20μm的过渡层,过渡层组织均匀细密;在近过渡层的黄铜中存在一个宽约70μm的岛状组织区,这些岛状组织主要为铁的固溶体;在较高压力下,接头中不存在缝隙,但存在少数孔隙;接头的截面硬度呈梯度变化;铁元素扩散深度达到90μm,铜元素扩散不太明显,42CrMo钢和黄铜之间为扩散连接。     

液固结合双金属复合材料界面研究

采用改进镶铸法制备了高碳高钒系高速钢/45钢双金属复合材料,研究了不同工艺参数下复合材料的界面组织和结构。试验结构表明,控制适当工艺参数可以获得结合良好的界面。双金属复合材料界面结合形式主要为扩散结合,镶铸比和保持时间对复合材料结合界面结构均有明显影响。     

铸造烧结法制备表面铁基复合材料的致密化机理及耐磨性能

用SEM、XRD等分析了用铸造烧结法在HT200灰铸铁表面制备的复合材料的组织与物相组成,用EDS分析了该复合材料与基体结合界面的元素分布,分析了其致密化机理;测试了此复合材料的耐磨性能。结果表明:在铸造烧结过程中,压坯中的σ-(FeV)相迅速分解出α-Fe和钒,V_8C_7相的强放热反应及铁液传递给压坯的热流密度保证了压坯迅速完成烧结致密化,得到由微米V_8C_7颗粒和α-Fe相组成的复合材料,增强相颗粒与基体相结合良好;复合材料与灰铸铁形成了冶金结合;在重载、干滑动摩擦条件下,此复合材料的耐磨性比淬火45钢提高了44.5倍。     

能量输出幅度对冷焊修复层组织性能的影响

采用脉冲冷焊修复技术,对45#钢基体进行再制造修复,制备Q345改性层,并研究能量输出幅度对修复层质量的影响。使用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射以及显微硬度计,研究基体与修复层结合区域的相组织、微观结构、元素扩散以及硬度分布情况。结果显示:修复后结合界面热影响区(HAZ)很小,基体与修复层结合面处出现明显的熔合区域,结合界面发生了元素扩散行为,并且存在γ(Ni,Cr,Fe)、Co3Fe7和C0.055Fe1.945等新相,基体与修复层为冶金结合;修复层硬度较基体要低,便于于后续机械加工;能量输出幅度为90%时,熔合区靠基体一侧出现孔洞以及微小裂纹缺陷,能量幅度为40%的修复层质量较90%的要好。     

烧结温度对WC钢结硬质合金覆层/碳钢界面组织及性能的影响

采用液相烧结法将爆炸压实后的WC钢结硬质合金粉末复合在碳钢表面,对不同烧结温度下的界面组织和抗剪强度进行了研究.结果表明:试验条件下,覆层硬度、界面过渡层厚度和抗剪强度均随烧结温度的提高而增加;最佳烧结温度为1350℃,界面过渡层厚度约为38μm,抗剪强度达到106 MPa;界面存在元素的互扩散,过渡层组织为珠光体,覆层中相结构为WC、Fe3W3C和铁素体;WC钢结硬质合金覆层与碳钢具有良好的冶金结合.     

地质钻杆的瞬时液相扩散连接双温工艺

采用瞬时液相扩散连接双温工艺对45MnMoB地质钻杆进行了焊接,氩气保护,非晶箔合金作中间层;利用扫描电镜、万能材料试验机和电子探针等分析了连接接头的显微组织、力学性能和元素分布.结果表明:接头处形成了跨界面连续生长的晶粒,其组织与母材组织相同;传统瞬时液相扩散工艺连接的组织性能不如双温工艺的好,1230/1250℃双温工艺获得的接头抗拉强度为890MPa,弯曲角为180°.     

钛/铝爆炸焊接复合板界面表征及冶金连接机制

钛/铝爆炸焊接界面是钛/铝层状复合材料成分、组织、性能的过渡区,决定着钛铝层状复合材料使役可靠性,爆炸焊接界面微观组织与结合机理有待深入研究。借助先进的材料分析手段,表征钛/铝爆炸焊接结合区微观特征,探讨爆炸焊接冶金连接机制。研究表明,沿着爆炸复合方向,钛铝结合界面由平直状向波状转变,波状结合处存在TiAl_3金属间化合物,爆炸焊接界面存在明显的晶粒细化,界面处钛铝两种元素扩散厚度为8μm。试验现象与爆炸焊接理论相结合,深入分析了钛/铝爆炸焊接界面微观特征形成的机理,揭示了钛/铝爆炸焊接具有压力焊、熔化焊和扩散焊的典型特征。     

自生成钨基高密度合金中间层的钨/钢真空扩散连接

采用90W-6Mn-4Ni(质量分数)混合粉末/镍箔复合中间层,在加压5 MPa、连接温度1 100℃、保温10 min、30 min、60 min及120 min的工艺条件下,对纯钨(W)和0Cr13钢进行真空扩散连接。利用扫描电镜、能谱仪和电子万能试验机等手段研究接头的微观组织、成分分布、力学性能及断口特征。结果表明,连接接头均由钨母材/钨基高密度合金层/镍/钢母材组成。接头中的钨基高密度合金层由90W-6Mn-4Ni混合粉末液相烧结生成,其富Mn-Ni黏结相和钨颗粒相冶金结合且分布均匀,保温时间对该层的组织形态无明显影响。钨基高密度合金层与钨母材以加压钎焊机制实现了良好结合。接头抗剪强度为202～217 MPa时,断裂均发生在连接界面两侧的钨母材和钨基高密度合金层中,前者断口为典型的解理脆断,后者断口为钨颗粒相的W-W界面分离断裂及黏结相的韧性断裂。     

45钢表面粉末烧结制备硬质合金覆层的研究

应用粉末烧结方法在45钢表面制得WC-Fe／Ni／Co硬质合金覆层，并进行了组织结构分析及显微硬度测试。结果表明：在1280～1300℃，得到的覆层与基体间通过元素的扩散渗透，产生牢固结合。覆层的组织致密、细小、分布均匀，具有较高的硬度。     

钴基合金-碳化钨复合涂层的耐蚀性能

用真空熔烧法制备与钢基体牢固结合的钴基合金-碳化钨复合涂层，用自设计的振动装置(振动频率为1Hz)在10％HCl或10％NaOH溶液中进行室温全浸泡振动腐蚀试验。结果表明，钴基合金-碳化钨复合涂层在腐蚀液中耐蚀性要远远高于45钢，其中添加15％WC的涂层耐腐蚀性能最好；腐蚀出现在硬质相与基体的交界处，属于晶间腐蚀。     

钴基合金-碳化钨复合涂层材料耐磨性能的研究

采用真空熔烧法制得钴基合金—碳化钨复合涂层材料,借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪等先进的测试手段对涂层的组织结构和表面形貌进行观察分析。应用盘销式摩擦磨损试验机对不同碳化钨质量分数的复合涂层材料和淬火态45钢进行了磨损试验。结果表明:在相同试验条件下,复合涂层的耐磨性显著高于淬火钢,且其耐磨性随碳化钨质量分数的增加而提高:淬火钢的耐磨性随着载荷的增加迅速降低,而复合涂层的耐磨性则变化不大。     

增强体与粉末冶金316L不锈钢的反应性

在316L不锈钢粉中分别添加10％的TiC、WC、NbC、Al2O3、Si3N4五种增强体,研究了各种增强体与不锈钢基体的反应性及对烧结过程的影响。结果表明：TiC、WC、NbC与不锈钢基体有良好的相容性,能均匀分布到不锈钢基体中,可以有效提高其强度,添加TiC的不锈钢还表现出优越的耐腐蚀性;由于Al2O3与基体不锈钢相容性过差,不能发挥增强体的作用,使材料的强度和耐蚀性不良;添加Si3N4的不锈钢在烧结过程中Si3N4发生分解,弥散强化了基体,硅有促进烧结的作用,而氮均匀渗透到不锈钢中,有利于形成高强度的高氮钢,从而使其相对密度、硬度及耐蚀性都高于其他材料。     

温度对不锈钢/铝/不锈钢层状材料轧制复合行为的影响

研究了热轧复合不锈钢／铝／不锈钢层状材料的粘结行为，采用剥离试验、OM、SEM及EDAX等研究了坯料加热温度对界面粘结强度及特征的影响规律。结果表明：在523～773K范围内，粘结强度随着温度的升高而明显增加；温度低于523K时，铝／钢界面为机械结合状态，粘结强度低于7．8Nmm^-1，剥离断口位于其初始界面；温度高于673K后，界面达到近冶金结合状态，粘结强度超过20．3Nmm^-1,剥离断口几乎位于铝基体而非初始界面。钢层变形远小于铝层变形，界面两侧金属剪切流动导致的新表面接触及扩散行为是促使界面粘结的主要机制。     

弹簧式快速落刀研究硬态42CrMo锯齿形切屑

试验研究了硬态切削42CrMo（52HRC）中碳高强度合金结构钢锯齿形切屑形成过程。采用高速相机记录弹簧式快速落刀装置刀杆运动轨迹,计算落刀速度、加速度,定量分析该装置性能;在车床上直角自由切削盘状试样,以不同参数进行快速落刀试验,将获得的切屑根部制作成金相标本;考察“冻结”的切削区,着重考察剪切带上裂纹源、裂纹扩展以及绝热剪切带,分析锯齿形切屑形成过程。结果表明：裂纹源产生于自由表面,在切屑形成过程中向材料内部扩展,导致切屑分离的最终因素是裂纹扩展;硬态切削42CrMo切屑形成过程可划分为4个阶段。     

Al-Sn-Si/Al/steel层状复合材料的变形复合行为及机理

通过室温轧制和压缩变形法，研究了坯料厚度、变形率、表面状态等工艺因素对Al-Sn-Si/Al/steel层状复合材料粘结行为的影响，提出了变形复合模型。结果表明：压缩变形法难以复合该层状复合材料，而当轧制变形率达到45%时，Al-Sn-Si/Al/steel就能获得良好的粘结效果，随坯料厚度的减小及变形率的增加，粘结强度亦增加；表面多向抛磨有利于改善粘结状态。粘结界面形貌表明，硬质Si粒子明显阻碍表面粘结，两接触表面塑性变形和流动是导致粘结的主要机制。     

真空热压烧结SiC_p/Al复合材料的界面元素扩散及增强断裂机理

采用真空热压粉末冶金烧结工艺制备了含SiC颗粒体积分数分别为 5 %、15 %和 2 5 %的SiC颗粒增强铝基复合材料 ,结合其力学性能、扫描电镜和界面微区能谱分析结果 ,分析了SiC/Al复合材料的真空烧结过程中的界面现象 ,以及材料增强和断裂机理。结果表明 ,真空烧结过程中出现了界面反应 ,改善了界面结合强度 ,断裂破坏主要在基体上进行。随着SiC粒子体积分数的增加 ,SiCp/Al复合材料的抗拉强度增加 ,弹性模量显著增加 ,延伸率降低 ,材料脆性增加。     

碳钢屑密度对不锈钢/碳钢屑复合板性能的影响

利用室温压制、三道次真空热轧(压下率分别设置成40%、40%、50%)的方法制备了不锈钢/碳钢屑复合板,研究了室温下压制力和碳钢屑密度的关系,分析了碳钢屑轧制前相对密度分别为50%、60%、70%、80%的复合板力学性能以及微观组织。研究结果表明：碳钢屑轧制前相对密度为50%的复合板界面生成了脆性夹杂物而阻碍Cr元素的扩散,复合板未产生冶金结合,结合强度低于国家标准;其他相对密度情况下夹杂物被碾碎,复合板达到要求,并且碳钢屑的相对密度越大,碳钢屑层的脱碳层越厚,复合板冶金结合的效果越好,相对密度70%以上的复合板结合界面没有明显的夹杂物。相对密度70%的复合板抗拉强度最大,达589.97 MPa;相对密度为80%的复合板延伸率最佳,达56.51%。     

WC颗粒增强钢基复合材料的制备及耐磨性研究

以0.076～0.1mmWC颗粒为增强相,45钢为基体,采用粉末冶金真空烧结法制备颗粒增强钢基表面复合材料,考察了常温压制烧结和温压烧结2种工艺条件下的摩擦磨损性能。结果表明,对于质量配比1∶1的WC和45钢粉末,采用硬脂酸锌作润滑剂,压制温度140℃,压制压力320kN,得到较为理想的复合材料,其耐磨性是Cr15的2.8倍,是同样工艺条件下常温压制试样的2.9倍。     

M42高速钢的热塑性和脆性特征

本文对铸态Ｍ４２高速钢的热塑性进行了研究，发现在１０７５℃～１１２５℃之间存在着高的热塑性峰值区域，断面收缩率超过７０％，延伸率超过４５％。指出，在对Ｍ４２钢进行热加工时，采取适当措施，可提高成材率。文章分析了Ｍ４２钢较脆的原因，提出改善其韧性和塑性的措施。