Cr元素对Fe-B堆焊合金的金相组织与性能的影响

为了提高Fe-B堆焊合金的耐磨性,利用等离子堆焊技术在Q235钢材料表面熔覆不同铬含量的Fe-B-Cr堆焊合金层,通过金相分析、扫描电镜分析、X射线衍射分析,研究Cr元素含量对Fe-B-Cr堆焊合金的组织、硬度和耐磨性的影响。结果表明：随着Cr含量的添加,Cr固溶于Fe和Fe₂B中,堆焊合金由(Fe, Cr)和(Fe, Cr)₂B组成,Cr含量的增加未使Fe-B堆焊合金中生成新相,合金组织由Fe₂B和Fe+Fe₂B的共晶组织构成。Cr元素的添加显著提高了Fe-B堆焊合金的硬度和耐磨性。Cr-2的硬度较Cr-0显著升高。随着Cr含量的不断增加,堆焊合金的硬度值呈上升趋势,Cr-10堆焊层表面硬度高达67 HRC。Cr-10堆焊层的磨损量降到最低,为0.027 5 g,其相对耐磨性较Cr-0提高了375%。     

焊接电流对镍基铌复合堆焊层组织及性能的影响

采用等离子堆焊技术在Z2CN18-10不锈钢表面制备了添加铌粉的镍基合金堆焊层,并对堆焊层的显微组织、硬度和耐磨性进行了分析,研究了焊接电流对堆焊层组织和性能的影响。结果表明:焊接电流为140A时,堆焊层中可以较好地析出NbC颗粒,堆焊层具有良好的耐磨性;焊接电流为110A时,堆焊层硬度可以达到509HV0.3,但是堆焊层成型不好,耐磨性能也最差;当焊接电流增大到170A时,堆焊层硬度明显降低,耐磨性相比140A时的也有所降低。     

1Cr12Ni2W1Mo1V不锈钢表面等离子堆焊司太立熔覆层的组织及性能

为提高1Cr12Ni2W1Mo1V不锈钢的耐水蚀性能,采用等离子堆焊方法在其表面制备司太立熔覆层。研究了涂层的显微组织和显微硬度分布,分析了涂层的抗微粒冲蚀性能和耐水蚀性能。结果表明:司太立熔覆层与基体材料冶金结合良好,熔覆层组织细小、分布均匀,基体为枝晶状Co-Cr固溶体,枝晶间较均匀地分布着黑色碳化物,主要为M7C3和少量WC颗粒;司太立熔覆层的平均显微硬度(382.38 HV4.9 N)约为基材平均硬度(195.29HV4.9 N)的1.96倍,最高硬度值达到了421.00 HV4.9 N;堆焊第2层的硬度明显高于第1层的;司太立熔覆层合金的抗微粒冲蚀性能优于基材,其水蚀速度比基材小,在基材1Cr12Ni2W1Mo1V上堆焊司太立合金能有效提高其耐水蚀性能。     

脉冲磁场占空比对铁基金属组织硬度及耐磨性的影响

对低碳钢表面进行等离子弧堆焊外加交流脉冲纵向磁场,研究了交流脉冲磁场占空比对铁基金属组织及性能的影响.应用光学金相、X射线衍射、显微硬度和湿砂橡胶轮磨损试验等方法,系统分析了堆焊层硬度、耐磨性的微观组织.结果表明,外加纵向交流脉冲磁场可以有效地改善堆焊层金属的结晶形态,细化晶粒,施加适当的交流脉冲磁场占空比能够获得最佳的电磁搅拌效果,从而增加铁基金属中硬质相的数量,控制硬质相的生长方向,提高堆焊层金属的硬度和耐磨性.     

CrMoV合金堆焊层组织结构及抗冲蚀磨损性能研究

采用手工电弧焊工艺在20钢基体表面制备CrMoV合金堆焊层进行相组成、显微组织、耐冲蚀磨损性能及冲蚀磨损机理研究。结果表明,堆焊层数增加母材稀释率减小,堆焊层显微组织主要为马氏体、残余奥氏体及合金碳化物。第二、三堆焊层显微硬度最高,堆焊层平均显微硬度达780 HV,为基体硬度的4倍多。在所有冲蚀角度范围内,CrMoV合金堆焊层耐泥沙冲蚀磨损性能优于20钢;冲蚀角度小于30°时冲蚀磨损机制以微切削为主,大于30°时以疲劳损伤及局部塑性变形为主;砂粒粒径增加,堆焊层及20钢的冲蚀磨损率均有所增加,但不与粒径的增加值成正比。     

外加纵向磁场电流对等离子弧堆焊陶瓷相增强铁基合金组织结构和耐磨性的影响

为了改善原位合成陶瓷相增强铁基堆焊合金的组织结构和耐磨性,采用等离子弧堆焊在20G碳钢表面制备原位合成陶瓷相增强铁基合金时施加纵向磁场,研究了外加磁场电流对堆焊层组织结构、硬度及耐磨性能的影响,对磁场作用机理进行了初步讨论.结果表明:外加磁场能够促进晶粒的细化,磁场电流为2.0A时,堆焊层中六边形M7C3陶瓷硬质相最多且均匀分布,硬度和耐磨性最好;随着磁场电流的继续增大,由于电磁阻尼占主导地位,堆焊层的性能下降.     

等离子弧堆焊复合粉末成分优化设计

为研制新型高温耐磨镍基堆焊合金粉末,采用等离子弧堆焊技术,在Q235钢表面制备了不同配比的镍基复合粉末堆焊层.以堆焊层表面硬度值为正交试验指标,利用正交设计及正交多项式回归分析对复合粉末进行优化设计.利用MM-200型环-块磨损试验机对不同成分的堆焊层进行磨损试验.结果表明,当镍基基础粉末中添加的强化元素配比为10%Cr,4%Mn,7% W时,该复合粉末堆焊的试件耐磨性能较采用基础粉末的堆焊层提高约10倍.实践表明,本研究优化了设计,提高了复合粉末堆焊层的性能.     

Mo含量对碳弧堆焊Fe-Cr-C-Mo-B耐磨层组织和性能的影响

目前,对Fe-Cr-C-Mo-B合金堆焊技术研究报道较少.采用碳弧焊方法,在Q235钢表面堆焊Fe-Cr-C-Mo-B合金层,采用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪分析了堆焊层的组织结构、形貌及成分.采用摩擦磨损试验研究了堆焊层的耐磨性,探讨了不同Mo含量对堆焊层组织和性能的影响.结果表明:Mo含量为0～2.5％(质量分数)时,堆焊层组织主要为亚共晶组织,Mo含量为4.0％时,组织中出现了少量大块状初生碳化物,有向过共晶转变的趋势;堆焊层组织主要为马氏体、铁素体、珠光体,碳化物主要为Cr7C3,Ch3C6以及B4C;随着Mo含量的增加,堆焊层的硬度增加,堆焊层的磨损失重呈减小趋势,Mo含量为4.0％时硬度达到最大值62.5 HRC,磨损失重最小,堆焊层划痕最浅,耐磨性最好.     

水导轴承等离子堆焊Ni60合金组织及其耐腐蚀性能

采用等离子堆焊技术在Z2CN18-10核电用不锈钢表面堆焊Ni60合金,并研究Ni60合金堆焊层的组织结构、硬度和耐蚀性能。结果表明:堆焊层组织主要由γ-Ni、碳化物、硼化物以及γ-Ni和硼化物的共晶组成,堆焊层的底层、中间层和顶层位置各相体积分数不同,中间层菊花状组织最多。Ni60堆焊层硬度约为500HV,明显高于Z2CN18-10不锈钢基体,菊花状共晶组织有助于提高堆焊层硬度。Ni60在硼酸中的钝化能力明显高于海水,且与Z2CN18-10不锈钢的自腐蚀电位差较小,不易发生电偶腐蚀。在模拟海水中堆焊层中间层耐腐蚀性能优于堆焊层的底部和顶部,与基体的自腐蚀电位差较大,容易出现电偶腐蚀。     

一种新型耐高温表面复合层的研制

为提高耐高温合金工作层性能,本文采用材料逆向设计准则及表面复合技术,在耐高温合金表面堆焊熔敷层金属,并对堆焊金属的高温磨损性能及热疲劳行为进行了研究。结果表明,在转速一定时,随着试验温度的升高,堆焊层的磨损失重量先增加后减少;在试验温度一定时,随着转速的增加,材料的磨损失重量也是先增加后减少;堆焊层在上限温度为400℃和600℃时,具有良好的热疲劳性能。该材料可作为高速列车制动盘、石油钻机盘式刹车制动盘等高能制动盘工作层材料。     

镍基熔覆涂层受冲击载荷作用下的性能研究

45钢及1Cr18Ni9Ti表面激光熔覆WFCL-11涂层，研究了激光熔覆涂层与基体界面及表面显微组织和硬度特点，分析在冲击载荷作用下，显微组织、结合性能、硬度变化等特点。发现了不同基材与熔覆材料对结合面性能的影响。     

低碳钢表面激光熔覆层及其高温磨损行为

为改善低碳钢材料的耐高温磨损性能,采用激光熔覆法,在低碳钢表面制备出Ni60合金、Ni60＋Y2O3的熔覆涂层和Ni60熔覆-重熔涂层,利用X射线衍射仪、磨擦磨损实验机、扫描和透射电镜分析了熔覆层相组成、高温耐磨性能和熔覆层显微形貌.结果表明：所制得熔覆层与熔覆-重熔层组织均一、致密,与基体形成了良好的冶金结合;熔覆-...     

Development of ternary-boride-based hard cladding material

A type of ternary-boride-based (TBB) hard cladding material (YF-2) has been developed successfully by a reaction sintering technique at 1563 K. The hardness of the cladding layer of YF-2 is about 84.5 HRA. Microstructure of YF-2 has been studied using scanning electron microanalyzer (SEM), X-ray diffraction (XRD) and electron probe microanalyzer (EPMA). Results show that the main composition of the cladding layer of YF-2 is TBB hard phase and ferrous-base binder phase, both of them distributed uniformly in the cladding layer. The bonding at the interface of the cladding layer and steel substrate is excellent, which has been confirmed by the three-point bend tests.     

喷射成形高强铝合金包套多向锻造工艺研究

目的 研究包套对喷射成形高强铝合金多向锻造变形行为的影响规律。方法 采用Deform-3D软件对喷射成形高强铝合金包套多向锻造成形过程进行模拟,分析不同包套材料和包套厚度下坯料的等效应力和等效应变的变化规律,并用优化后的参数进行物理实验,测量试样的力学性能变化。结果 当选用45#钢作为包套材料,并且包套厚度为5 mm时,坯料的等效应力、等效应变分布最均匀,成形效果最好。一道次包套多向锻造后,坯料的硬度、抗拉强度和伸长率均得到了提升;经过T6热处理后,坯料的抗拉强度得到进一步的提高,由397.71 MPa提升至561.16 MPa,伸长率有所降低,由8.2%降低为4.6%。结论 包套材料和包套厚度对喷射成形高强铝合金包套多向锻造的变形行为有显著影响,选用合适的包套参数可以有效改善坯料的变形均匀性,提高坯料的力学性能。     

激光熔覆金属陶瓷细晶复合涂层晶粒细化行为研究

选用合适的激光工艺参数,利用激光熔覆工艺在中碳钢表面制备了原位自生TiB2/Fe金属陶瓷细晶复合材料涂层,涂层中还含有少量的Fe2B,TiB等硬质相,涂层组织较基体显著细化.研究表明,晶粒细化行为与激光熔覆非平衡快速凝固过程以及原位自生细小硬质颗粒增加非均质形核密切相关.此外,粘结金属基体中强烈的位错运动细化亚结构也促进了晶粒细化.细晶组织对涂层性能的改善非常有利.     

热锻模药芯焊丝电弧增材制造熔覆层摩擦磨损性能

目的 研究工艺参数、搭接区域对熔覆层组织和性能的影响以及磨损性能的各向异性。方法 在H13基板上分别制备单道多层和多道多层熔覆层。对熔覆试样进行2次高温回火,分别对单道多层和多道多层试样的搭接区与非搭接区进行往复磨损实验。研究多道多层试样平行和垂直于扫描方向熔覆层的磨损性能,结合金相组织,讨论磨损性能与组织的关系。结果 熔覆层的组织为回火马氏体+残余奥氏体+粒状碳化物。与扫描速度8 mm/s相比,扫描速度10 mm/s时熔覆层的残余奥氏体含量更高、硬度更低、磨损轮廓更大。与非搭接区相比,搭接区组织更为粗大、摩擦因数表现更不稳定、磨损轮廓更大。与平行扫描方向相比,垂直于扫描方向的试样摩擦因数更稳定、磨损轮廓尺寸更小。结论 扫描速度8 mm/s时的单道多层熔覆层的磨损性能优于扫描速度10 mm/s时的;多道多层熔覆层搭接区的磨损性能比非搭接区的磨损性能差,与平行扫描方向相比,垂直扫描方向的熔覆层磨损性能表现较佳。     

Fabrication and mechanical properties of Cu-coatedwoven carbon fibers reinforced aluminum alloy composite

Cu-coatedwoven carbon fibers/aluminum alloy composite (C_f/Al) was prepared by spark plasma sintering. Microstructure and mechanical properties of the composite were investigated. Microstructure observation indicates that the interface reaction is evidently inhibited by Cu coating. Woven carbon fibers are adhered to the matrix alloy by anchor locking effect of matrix alloy immersing into the interstices between carbon fibers. Under the quasi-static and dynamic compressive conditions, the composite exhibits excellent ductility even when the strain reaches 0.8. Adding carbon fibers into ZL205A alloy has no obvious influence on compressive flow stress of the composite. The compressive true stress–true strain curves show that the composite is a strain rate insensitive material. During the tensile tests, the elongation of the composite shows a sharp increase from 4.5% to 13.5% due to the adding of woven carbon fibers. Meanwhile, the tensile strength of the composite is increased slightly from 168 MPa to 202 MPa compared to that of ZL205A alloy. The good ductility of the composite is ascribed to the cracks deflection, fibers pulling out, debonding and breakage mechanisms.     

Strengthening effect of nickel and copper interlayers on hybrid laser-TIG welded joints between magnesium alloy and mild steel

AZ31B magnesium alloy and Q235 mild steel were lap joined with Ni and Cu interlayers using hybrid laser-TIG welding technique. Microstructure and mechanical properties of joints were examined. The results showed that the shear strength of Cu-added joint was a little higher than that of Ni-added joint, and the strength of both joints exceeded that of base material AZ31B Mg alloy. Microstructure in fusion zone of the both joints was in great difference and the comparison of microhardness profile in the fusion zone indicated that the morphology and distribution of intermediate phases played a vital role in strengthening the joints, and the strengthening effect of them on Cu-added joint was better than that on Ni-added joint.     

B_4C加入量对氩弧熔覆Ni-Cr-W合金涂层组织及耐蚀性能的影响

为改善Ni基合金涂层的组织及耐蚀性,采用氩弧熔覆技术在40Cr钢基体表面制备Ni-Cr-W基/B_4C复合涂层,主要研究了B_4C加入量对涂层显微组织、显微硬度以及耐蚀性能的影响。结果表明:合金涂层显微组织由平面晶、柱状晶和树枝状晶等组成;当B_4C含量为5%时,涂层熔覆层的组织明显发生细化;当B_4C含量超过5%时,熔覆涂层表面出现气孔和裂纹等缺陷,内部夹杂增多,涂层质量下降;B_4C的加入提高了合金涂层的硬度,当B_4C含量达到5%时表面硬度较高,达到1 027.4 HV_(0.5N),B_4C含量继续升高,硬度变化不大;B_4C的加入降低了熔覆层耐蚀性,当B_4C含量为5%时耐蚀性相比未加B_4C时的下降不多,耐蚀性较好。