激光重熔低温相变合金喷焊层的组织与性能

采用等离子喷焊法,在Q235上熔敷自制的低温相变合金粉末,并进行激光重熔处理,研究了激光重熔处理对等离子喷焊层组织和性能的影响。结果表明:等离子喷焊层的组织均为马氏体和少量残余奥氏体,相变温度在200℃～室温,相变获得了约0.5%的膨胀应变,产生残余压缩应力,最大为-189 MPa;激光重熔处理可有效修复等离子喷焊层表面未熔颗粒、孔洞等缺陷,细化组织,促进马氏体相变,增大残余压缩应力,最大可达到-383.3 MPa。和基体材料相比较,等离子喷焊层的硬度增加约2.6倍,耐磨性能提高49.92倍;激光重熔后的硬度增加约3倍,耐磨性能提高约63.19倍。降低马氏体相变温度,可使熔敷金属获得残余压缩应力,提高了熔敷金属的硬度和耐磨性。     

主弧电流对球墨铸铁等离子束熔凝硬化组织和性能的影响

采用不同主弧电流对QT450试样表面进行等离子改性处理,获得了球墨铸铁表面熔凝组织.采用OM,SEM,XRD和显微硬度计及X射线残余应力测定仪对等离子改性后的球铁组织形貌、显微硬度和表面残余应力进行了分析.研究结果表明:球铁经不同电流等离子表面熔凝后均可获得白口铸铁层,且组织细小.位错堆积强化在表层形成压应力,硬化层硬度较基体提高了3.5～4倍,同时在热影响区出现包围石墨球的马氏体壳组织,显著提高了基体的硬度.     

60Si2Mn钢等离子喷焊快速成形组织及性能研究

将等离子喷焊技术与快速成形技术相结合,实现了金属零件的直接成形。研究表明,等离子喷焊技术具有工艺流程少、成形速度快、设备简单等特点;在一定的焊接工艺条件下,喷焊层组织晶粒细小、均匀且晶界明显,喷焊层的显微组织为马氏体和残余奥氏体,类似于60Si2Mn钢淬火后组织,喷焊层显微硬度分布均匀,在590～630HV之间,力学性能好。     

VC对Fe55喷焊层组织及磨损性能的影响

采用等离子喷焊技术在Q235钢表面制备了Fe55合金喷焊层。借助金相显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机,研究了不同VC添加量下喷焊层的显微组织、物相、硬度变化及磨损性能。结果表明:未添加VC时喷焊层表层组织主要由团状马氏体、奥氏体组成;添加VC后组织转变为针状马氏体+Fe-Cr相,且大量白色颗粒状VC、V_2C和白色块状Cr_7C_3、Cr_(23)C_6等碳化物弥散分布于基体之中,形成韧基体+硬质相组织。随VC含量的增加,喷焊层的硬度及摩擦系数先增加后下降。当VC添加量达10%时,喷焊层的显微硬度最高,较未添加VC时提高了约300 HV0.5,摩擦系数最低,磨损量最小。     

热处理对耐磨熔敷金属组织与性能影响

采用钛钙型药皮堆焊焊条D172,以手工电弧焊工艺在基体材料上堆焊一定厚度的耐磨金属.为了消除焊态过程中残留的残余应力,提高堆焊层熔敷金属的耐磨性能,本试验对基体材料进行了焊前预热,控制层间温度,焊后回火等工艺,分析了焊态、回火工艺下获得的耐磨熔敷金属的显微组织和显微硬度.结果表明,回火温度在400℃时,堆焊层熔敷金属显微组织和硬度与焊态基本一致,其显微组织主要为马氏体和网状残奥氏体;550℃时,残余奥氏体转变为马氏体,且碳化物析出量增多,硬度升高;700℃时,马氏体分解,产生大量碳化物和α-Fe铁素体,硬度显著降低;保温时间延长,堆焊层熔敷金属显微组织和硬度变化不大.     

预热温度对微弧等离子弧单道焊残余应力和性能的影响

文中通过数值模拟建立了微弧等离子弧焊的模型,研究了不同预热温度对微弧等离子弧单道焊残余应力的影响规律,通过X射线残余应力仪测量了焊后件的残余应力,验证了模型的准确性。结果表明,等离子弧堆焊过程中的预热提高了热输入,使焊接熔池变深,热影响区变宽;焊后最大残余应力发生在热影响区内,最大残余应力在y方向上,最大值为1 022 MPa,且为拉应力。随着预热温度的提高,最大残余应力逐步下降,最大残余应力区域逐步向外扩展,趋势与热影响区的一致。最大显微硬度值在热影响区,随着预热温度的提高,硬度逐步在提高。热影响区内产生的马氏体组织是硬度提高的根本原因。     

FV520B钢等离子喷焊组织性能及残余应力分析

针对残余应力及组织性能对再制造修复叶轮的影响,运用等离子喷焊技术,在叶轮材料FV520B基体上进行喷焊试验,通过金相显微镜观测其组织形貌,采用X射线应力分析仪测试喷焊层表面的残余应力和厚度方向的应力梯度。结果表明:喷焊层界面组织成分分布均匀,没有明显缺陷;拉应力出现在工件热影响区边界、结合层及工件背面,最大拉应力分布在热影响区边界处。以工件表面热影响区边界处残余应力为指标,采用正交试验法对等离子喷焊工艺参数进行优化,最终减小了喷焊后的表面残余拉应力。     

40Cr钢光纤激光淬火强化效果与残余应力

为提高40Cr钢的耐磨性和疲劳性能,利用YLS-4000型光纤激光器对40Cr钢表面进行淬火强化。利用扫描电镜、显微硬度计等对淬硬层组织和硬度进行了分析,采用X-350A型应力测定仪对淬硬层的残余应力和残留奥氏体进行了测试。结果表明:40Cr钢表面激光淬硬层主要由板条状马氏体组成,马氏体的体积分数在95%以上,马氏体晶粒较基体组织有明显细化;淬硬表层的平均显微硬度(710.5 HV)显著高于基体(235.5 HV),随着到表面距离的增加硬度值逐渐降低至基体硬度;淬硬层表面产生较大的残余压应力,压应力值高达230 MPa以上。     

灰口铸铁表面等离子喷焊铁基合金层组织与性能研究

采用等离子喷焊技术在灰口铸铁基体表面制备铁基喷焊层,喷焊两层时,喷焊层金属厚度可达8 mm。通过金相显微镜、X射线衍射仪对喷焊层显微组织进行观察分析,使用维氏显微硬度仪测试喷焊层金属显微硬度。结果表明:喷焊层显微组织主要为珠光体,基体上分布着大量的初生碳化物,初生碳化物多以(Cr,Fe)7C3形式存在。喷焊层硬度可达1 300 HV,是灰口铸铁基体的5倍以上。喷焊两层时,第一层喷焊金属组织中碳化物细化,硬度值降低,第二层喷焊金属受基体金属稀释程度的影响减小,组织更加均匀,硬度变化不大。     

TiC对铁基合金喷焊层组织与性能影响

目的研究不同TiC添加量对铁基合金喷焊层组织与性能的影响。方法采用等离子喷焊技术在Q235表面制备了铁基合金喷焊层,借助X射线衍射分析、金相显微镜、显微硬度计以及磨粒磨损试验设备,分别对喷焊层的物相、显微组织、显微硬度、耐磨性能进行测试。结果未添加TiC的喷焊层主要由马氏体、奥氏体、(Fe,Cr)_7C_3、(Fe,Ni)固溶体等物相组成,加入不同含量的TiC后,出现了TiC、TiB_2等新物相,但各试样的衍射强度均存在相应程度的降低,某些区域的衍射峰甚至消失。随着TiC含量的增加,喷焊层的硬度和耐磨性增加,但硬度和耐磨性能在TiC添加量达到一定程度(w_(TiC)3.0%)时反而降低。当TiC添加量为3%时,喷焊层的组织致密,晶粒细化,TiC弥散分布,其颗粒对喷焊层组织产生了弥散强化和细晶强化作用;显微硬度可达843HV_(0.5),较未添加TiC喷焊层提高了约300HV_(0.5),其相对耐磨性较Q235钢提高了约12倍,显微硬度与耐磨性得到显著提高。结论添加适量的TiC颗粒,可使金属基体与硬质相达到良好匹配,从而确保了喷焊层的高硬度和良好的耐磨性能。     

Fe-Cr-C-B-N系堆焊合金的显微组织及耐磨性

在低碳钢表面采用明弧堆焊的方法制备了不同氮含量的Fe-Cr-C-B-N系堆焊合金.借助X射线衍射仪（XRD）、光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、洛氏硬度计和湿砂磨损试验机对堆焊层的组织和性能进行分析.结果表明,堆焊层的显微组织为马氏体+奥氏体+BN+M₂₃（C, B）₆+M₃（C, B）+M₂B.随着氮添加量的增多,组织中有BN生成,初生奥氏体向针状马氏体转变,枝晶间共晶组织的数量减少;堆焊层硬度增加,磨损量出现先减少后增加的趋势.当堆焊层中氮的含量为0.17%时,基体组织与硬质相之间匹配良好,堆焊层的综合性能达到最佳,其硬度值为62.7 HRC,而磨损量仅为0.054 2 g.     

Ti和Nb对铁基堆焊合金组织性能的影响

改变Ti或Nb的添加量制备Fe-Cr-C-B系铁基堆焊合金.借助扫描电镜、X射线衍射仪、洛氏硬度计和磨损试验机对堆焊合金组织性能进行测试分析.结果表明,在含Ti或Nb的堆焊合金中,初生奥氏体晶粒细化,共晶组织呈断网状均匀分布,并分别有黑色圆形或块状TiC和菱形或三角形NbC硬质相颗粒生成,添加5%Ti的堆焊合金组织最细小.TiC或NbC硬质相颗粒在组织中呈均匀弥散分布,能够作为耐磨质点与细化的初生奥氏体和共晶组织构成耐磨骨架,共同抵抗磨粒的楔入与切削作用.当Ti添加量为5%时,含Ti堆焊合金达到最优耐磨性,硬度为66 HRC,磨损量为0.048 7 g;当Nb添加量为4%时,含Nb堆焊合金达到最优耐磨性,硬度为65 HRC,磨损量为0.052 4 g.在同等条件下,含有适量Ti的铁基堆焊合金具有更优的耐磨性.     

合金溜槽堆焊焊条设计及组织分析

设计了一种合金溜槽堆焊用焊条，利用SEM对堆焊层精细组织进行了观察分析，利用X射线衍射仪对堆焊层的相组成物进行了测定。试验结果表明：焊后的堆焊层组织为马氏体 碳化物 残余奥氏体。经过热处理后，堆焊层中残余奥氏体的量明显减少，碳化物进一步析出，使得堆焊层的硬度比焊态下有了较大的提高。     

Improvement of Mechanical Properties of Martensitic Stainless Steel by Plasma Nitriding at Low Temperature

A series of experiments were carried out to study the influence of low temperature plasma nitriding on the mechanical properties of AISI 420 martensitic stainless steel. Plasma nitriding experiments were carried out for 15 h at 350℃ by means of DC- pulsed plasma in 25%N2＋ 75%H2 atmosphere. The microstructure, phase composition, and residual stresses profiles of the nitrided layers were determined by optical microscopy and X-ray diffraction. The microhardness profiles of the nitridied surfaces were also studied. The fatigue life, sliding wear, and erosion wear loss of the untreated specimens and plasma nitriding specimens were determined on the basis of a rotating bending fatigue tester, a ball-on-disc wear tester, and a solid particle erosion tester. The results show that the 350℃ nitrided surface is dominated by c-Fe3N and ON, which is supersaturated nitrogen solid solution. They have high hardness and chemical stabilities. So the low temperature plasma nitriding not only increases the surface hardness values but also improves the wear and erosion resistance. In addition, the fatigue limit of AISI 420 steel can also be improved by plasma nitriding at 350℃ because plasma nitriding produces residual compressive stress inside the modified layer.     

冷喷涂Cu402F涂层激光重熔表面改性后摩擦学行为

目的研究激光重熔后冷喷涂Cu402F涂层在腐蚀介质中的摩擦学行为。方法采用冷喷涂技术在镍铝青铜9442合金上制备了厚度约为882.11μm的Cu402F涂层,并使用激光重熔技术对冷喷涂涂层进行表面改性。使用OM、SEM观察涂层截面与表面的微观形貌;使用XRD、X射线残余应力测试仪、多功能表面性能测试仪、多频直线往复磨蚀实验机,重点表征测试了涂层的组织、表面残余应力、摩擦学性能与磨蚀行为。结果激光重熔后的涂层分为表面重熔层、多孔的重熔过渡层以及冷喷涂遗传层。激光重熔前后,涂层的物相、残余应力均未发生较大变化。在20、50、100 N条件下,激光重熔态涂层的平均摩擦系数呈递增趋势,磨损率分别为1.01×10~(-2)、1.17×10~(-2)、1.34×10~(-2) mm~3/(N·m);由磨蚀实验可知,磨蚀是涂层表面产生钝化膜与钝化膜被破坏的此消彼长的过程,反映着摩擦与腐蚀的协同作用,涂层在磨蚀过程中,开路电位与摩擦系数呈正相关,说明激光重熔态涂层表面钝化膜产生的速度快于钝化膜被坏的速度。结论激光重熔保留了冷喷涂技术制备的Cu402F涂层的优点,同时激光重熔涂层上产生钝化膜的速度更快,有利于提高涂层的耐磨蚀性能。     

Microstructure and Abrasive Mechanism of Surfacing Welding Based on TiC-VC Particle

CONVENTIONALLY,there have been many processes,such as thermal spray,chemical and physical vapordeposition,and detonation gun technique,fordepositing carbides on metals.In recent years,highenergy density processes such as laser surfaceengineering(LSE)techniques are researched to depositultrahard carbides coatings[l-5].However,the carbidesof Ti,V or W straightly deposited to base metal have aseries of problems such as easily cracking,badlybonding and being prone to disengage[6-8].Thesepr…     

等离子喷涂硫化亚铁润滑层的摩擦学性能

利用等离子喷涂在 45钢表面制备了三种厚度不同的硫化亚铁固体润滑层。在QP 1 0 0摩擦磨损试验机上测定了硫化亚铁喷涂层在油润滑条件下的摩擦学性能。利用XRD分析了硫化亚铁喷涂层的相结构 ,用SEM观察了喷涂层的磨面形貌。结果表明 ,硫化亚铁喷涂层的减摩、耐磨、抗擦伤性能明显优于 45钢原始表面。     

Investigations on the Initial Stress Evolution During Atmospheric Plasma Spraying of YSZ by In Situ Curvature Measurement

The residual stresses within plasma-sprayed coatings are an important factor that can influence the lifetime as well as the performance in operation. The investigation of stresses evolving during deposition and post-deposition cooling for atmospheric plasma spraying of yttria-stabilized zirconia coatings using in situ measurement of the samples curvature is a powerful tool for identifying the factors that contribute to stress generation. Under various spray conditions, the first deposition pass leads to a significantly larger increase in samples curvature than the subsequent passes. It is shown in this work that the amount of curvature change at the onset of spraying is significantly influenced by the spray conditions, as well as by the substrate material. More information on the origin of this steep curvature increase at the onset of spraying was obtained by single splat experiments, which yielded information on the splat bonding behavior under various conditions. A comparison of the compressive yield strength for different substrate materials indicated the influence of substrate residual stress relaxation. Residual stress measurements using the incremental hole-drilling method and x-ray diffraction confirmed that the coating deposition affects the substrate residual stress level. The yield strength data were combined with the substrate near-surface temperature during deposition, obtained by finite element simulations, and with the measured residual stress-profile. This revealed that residual stress relaxation is the key factor for the initial curvature increase.     

热处理对Fe-Cr基喷涂层组织及力学性能的影响

用XRD残余应力测试仪、纳米压痕仪、扫描电镜、X射线衍射和T-11磨损试验机等方法研究了不同的热处理温度对高速电弧喷涂7Cr13涂层的残余应力分布、弹性模量、微观组织和耐磨性能的影响。结果表明,适当的热处理工艺能降低涂层的孔隙率;释放涂层的残余拉应力,当热处理的温度在225℃左右时,涂层由拉应力转变为压应力;涂层的弹性模量和热处理温度之间成正比关系。磨损试验结果表明,随着热处理温度的升高,涂层硬度逐渐增大,从而改善了涂层的耐磨性。     

超音速等离子喷涂FeCrBSi涂层组织和残余应力分析

采用超音速等离子喷涂技术制备了FeCrBSi涂层,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和纳米压痕仪等研究了涂层的微观组织和力学性能。采用X射线应力仪对不同厚度及不同温度退火后涂层的表面残余应力进行测试。结果表明涂层表面的残余应力为拉应力,且随着涂层厚度的增加而增加;对试样进行退火处理可以有效地缓和涂层表面的残余应力,随着温度的升高涂层表面的残余应力不断降低,到260℃左右变为压应力;压应力值随着退火温度的升高而变大,但当温度升高到大约400℃以上时,保持在80 MPa左右。