Fe-Cu-Mn-C合金的性能与烧结行为

以FeMn合金粉末的形式在铁基合金粉末中添加Mn元素,退火后得到Fe-Cu-Mn部分预合金粉末,采用模壁润滑温压工艺制备Fe-Cu-Mn-C合金,通过对合金密度与硬度的测定以及形貌观察,研究Fe-Cu-Mn-C粉末的压制与烧结行为,以及Mn含量对合金密度和力学性能的影响。结果表明,通过退火处理实现部分预合金扩散而得到的Fe-Cu-Mn粉末具有很好的压制性能,Fe-2Cu-0.5Mn-0.9C压坯密度达到7.37 g/cm3,烧结密度为7.33 g/cm3;添加适量Mn能有效提升铁基合金的力学性能,其中Fe-2Cu-0.5Mn-0.9C合金的性能最佳,抗拉强度达到715 MPa;随Mn含量增加,合金的孔隙增多、密度下降,导致强度和硬度下降。合金的局部氧化对性能产生一定的负面影响。Mn含量对合金组织影响不大,Fe-2Cu-Mn-0.9C合金呈现混合显微组织,由铁素体、珠光体和少量贝氏体构成。Mn的蒸发与凝聚是Fe-Cu-Mn-C的烧结机制。     

中高碳量粉末锻造钢的综合性能

研究了中高碳量Fe-2Ni-0.5Mo-xC及Fe-2Cu-xC粉末锻造钢经淬火-回火热处理后的综合力学性能。由4600合金粉制造的Fe-2Ni-0.5Mo-0.6C成分和由水雾化铁粉制造的Fe-2Cu-0.5C成分的粉末锻造钢具有良好的综合力学性能。前者抗拉强度达1570MPa,硬度为HRC45.2,冲击韧性为31.4J/cm2。后者抗拉强度达1090MPa,硬度为HRC40.7,冲击韧性为38.0J/cm2。可以满足要求具有高强度、良好韧性以及较高耐磨性的结构零件的需要。     

Cu_3P对复压复烧Fe-2Ni-1Cu-0.6C合金组织与性能的影响

采用复压复烧法制备粉末冶金Fe-2Ni-1Cu-0.6C合金。考察Cu3P添加剂对合金组织和性能的影响,并通过调节预烧温度进行预烧工艺优化。结果表明:由于Cu3P对Fe-2Ni-1Cu-0.6C复压复烧合金具有促进烧结,使珠光体组织均匀化,产生较强的固溶强化等几个方面的作用,少量Cu3P的加入可提高合金的抗弯强度和硬度;预烧温度的优化能有效控制Cu3P添加导致的合金复压复烧密度和冲击韧性的降低,从而使含Cu3P合金的性能得到进一步提高。其中,720℃预烧-复压复烧的Fe-2Ni-0.5Cu-0.58Cu3P-0.6C合金的抗弯强度和硬度达到最大值,分别为1 354 MPa和85.5 HRB,其冲击韧度为8.61J·cm-2。     

Fe-Ni-Mo-C粉末锻造钢的综合性能和组织

研究了不同的愿料粉末、Mo含量、不同锻造温度和回火温度对Fe-Ni-Mo-C系粉末锻造钢综合力学性能和组织的影响。由水雾化4600合金粉制得的成分为Fe-2Ni-0.5Mo-0.25C、密度为7.7g/cm~3的粉末锻造钢,经渗碳、淬火、回火后具有最佳综合力学性能,其冲击韧性达32J/cm~2,极限拉伸强度达1280MPa,硬度为HRC53.7。     

Fe-Cu-Sn烧结体的显微组织与力学性能

分别采用水雾化Fe-30%Cu合金粉末和单质Sn、Fe、Cu元素粉末为原料制备Fe-Cu-Sn合金,研究原料粉末和Sn含量(质量分数)对Fe-Cu-Sn烧结体致密度、冲击韧性、硬度和抗弯强度的影响。结果表明:与采用元素混合粉末相比,采用合金化程度较高的Fe-30%Cu(质量分数,下同)合金粉末为原料能大幅提高850℃烧结的Fe-Cu-5%Sn合金的致密度和力学性能,其致密度由82.8%提高到94.3%,硬度、冲击韧性和抗弯强度分别提高52%、84%和109%;当Sn的质量分数w(Sn)为3%～15%时,随着Sn质量分数增加,合金的硬度增大,冲击韧性和抗弯强度先增加后减小,其中w(Sn)为5%时,其抗弯强度和冲击韧性都较高,分别为977 MPa和11.6 J/cm2。当烧结体为双重结构组织时,其力学性能显著提高。     

高强度低密度Fe-20Mn-Al-C基合金

在室温下以硬度、冷加工性和拉伸试验研究了Fe-20Mn-(10-14)Al-(0-1.8)C(wt%)四元合金和Fe-20Mn-(10-14)Al-(0.75-1.8)C-5Cr(wt%)五元合金的机械性能,四元系和五元系中的γ(fcc)合金密度低于7.0 g/cm~3,具有极好的韧性,其硬度和拉伸强度随Al和C含量的增加而提高,γ+α(bcc)双相合金通过控制α体积分数可以得到高的强度,由TEM观察确认Al和C含量高的合金具有高硬度和高强度的原因是由于从退火温度开始冷却过程中析出了钙钛矿结构的k型碳化物。Fe-20Mn-11Al-1.8C-5Cr合金的密度为6.51 g/cm~3,表现出大于180 MPa·cm~3/g高的特殊强度和40%的极好延伸率,Fe-20Mn-Al-C(-5Cr)合金与常用钢相比具有高的特殊强度。     

Cr的添加方式与含量对粉末冶金烧结钢组织及力学性能的影响

在Fe-1.75Ni-1.5Cu-0.5Mo-0.6C粉末中,分别以添加430L不锈钢粉和CrFe合金粉的方式加入Cr元素,采用高温烧结硬化工艺制备含铬烧结钢Fe-1.75Ni-1.5Cu-xCr-0.5Mo-0.6C(x=0.5,1.0,1.5),研究铬的添加方式与含量对烧结钢组织与力学性能的影响。结果表明,与添加CrFe合金粉的方式相比,采用添加430L不锈钢粉的方式时,Cr的强化效果更好。采用该方式制备的含Cr烧结钢,随Cr含量增加,抗拉强度先上升后下降,伸长率不断下降,硬度不断提高,含铬量1.0%的材料具有良好的综合性能,生坯密度和烧结密度分别为7.18g/cm3和7.20g/cm3,抗拉强度、伸长率和硬度分别达到910MPa、2.0%和30HRC;烧结钢组织主要以珠光体、贝氏体和马氏体为主的混合组织;烧结钢的拉伸断裂以韧–脆混合断裂为主。     

粉末冶金法制备三维(3D)石墨烯增强铜基复合材料的性能

在Cu-5%Sn合金中加入0～0.4%(质量分数)的3D石墨烯作为增强体,采用粉末冶金法制备3D石墨烯/Cu-5%Sn复合材料,并测试材料的密度、电阻率、抗拉强度、冲击强度、布氏硬度和摩擦磨损性能。结果表明:随3D石墨烯含量增加,3D石墨烯/Cu-5%Sn复合材料的密度和抗拉强度减小,电阻率小幅升高,磨耗量增大;受石墨烯含量的影响不大,材料的摩擦因数受石墨烯含量的影响不大,随制动转速增大而减小。3D石墨烯增强体含量为0.4%的复合材料,摩擦因数稳定性最好。当3D石墨烯加入量为0.2%时,冲击强度为32.5 J/cm2,比基体材料Cu-5%Sn合金提高57.0%;当3D石墨烯加入量为0.1%时,复合材料的布氏硬度(HBW)和伸长率分别为122.0和11.52%,比Cu-5%Sn合金提高22.0%和10.5%。复合材料断口形貌为韧窝花样,为典型的韧性断裂。     

铝、铜、铬合金元素对Fe-21Mn-0.4C TWIP/TRIP钢层错能和力学性能的影响

参考文献建立了Fe-Mn-C合金层错能的热力学模型,用模型计算了铝、铜、铬元素对Fe-21Mn-0.4C合金层错能的影响规律;在Fe-21Mn-0.4C合金中添加合金元素,研究其对层错能的影响。研究结果表明:铝和铜增加合金的层错能,而铬则降低合金的层错能;当层错能低于10.7 mJ/m2时,Fe-21Mn-0.4C合金相组成为γ+ε,当层错能为10~19.02 mJ/m2时,合金的相组成为γ+ε+a,当层错能高于19.02 mJ/m2时,合金的相组成为单相的γ;层错能的变化和添加了合金元素铝、铜、铬的Fe-21Mn-0.4C合金性能变化没有相一致的关系,说明影响Fe-21Mn-0.4C合金力学性能的因素很多,需要进一步的研究。     

La_2O_3添加量对Fe-3Mo-3Cr-0.6V-0.5Mn-0.8C合金组织与力学性能的影响

以羰基铁粉、钼铁粉、铬铁粉、钒铁粉、锰铁粉、石墨和稀土La_2O_3为原料,采用真空烧结法制备La_2O_3改性Fe-3Mo-3Cr-0.6V-0.5Mn-0.8C合金,研究La_2O_3添加量(0.1%~0.7%,质量分数)对合金密度、硬度、组织结构以及力学性能的影响。结果表明,随La_2O_3添加量增加,合金的晶粒度明显减小,密度、硬度与抗弯强度都出现"双峰值效应"。当合金中加入0.1%La_2O_3时,合金具有最高的密度6.79 g/cm3和较高的硬度(HB)240,抗弯强度达到最大值2 300 MPa,比不含La_2O_3的合金抗弯强度提高近12%,弯曲断裂形式由脆性断裂转变为穿晶-沿晶断裂的复合断裂形式。     

锻造温度对含钼粉末热锻合金显微组织及力学性能的影响

采用粉末热锻工艺制备Fe-1C-2Cu-xMo (x=0.50, 0.85, 1.46, 质量分数)合金, 分析锻造温度和Mo质量分数对烧结态及锻造态合金密度、显微组织、静态力学性能和动态摩擦性能的影响。结果表明: 锻造工艺能够有效提高材料密度, 锻后合金相对密度可达到98.5%, 锻态合金组织主要由贝氏体、马氏体和残余奥氏体组成。合金硬度随Mo质量分数的增加而提高, 随锻造温度的升高先降低后提高, 1050 ℃锻造Fe-1C-2Cu-1.46Mo合金硬度可达HRB116.38。Mo质量分数和锻造温度共同影响合金横向断裂强度, 1000 ℃锻造Fe-1C-2Cu-0.50Mo合金强度最高可达2608MPa, 合金断裂方式为韧脆混合型断裂。材料动态摩擦性能随Mo质量分数的增加显著提升, 当锻造温度为950 ℃且Mo质量分数为1.46%时, 材料的摩擦系数仅为0.088, 明显低于其他材料且波动较小。     

粉末热锻双层材料凸轮的显微组织与力学性能

以Fe–2Cu–1C基粉为凸轮内层材料,并以此基粉为原料加入Cr、Mo、Si等合金元素,作为凸轮外层材料,采用粉末锻造工艺制备双层材料凸轮,研究合金元素和锻造工艺对凸轮显微组织和力学性能的影响。实验结果表明:以Fe–2Cu–1C–1.5Cr–0.85Mo粉体作为外层材料,采用1050℃热锻的凸轮在密度7.56 g·cm–3时,抗弯强度、硬度和摩擦系数分别为1400 MPa、HRB 100和0.35;锻态组织为马氏体、贝氏体、屈氏体、合金块的混合组织。     

碳含量对高铁基胎体金刚石工具性能的影响

采用粉末冶金方法制备高铁基胎体的金刚石工具.通过检测材料的硬度、密度、冲击韧性等性能,考察碳含量对高铁基胎体性能的影响.通过SEM,XRD等测试分析手段研究碳含量对胎体微观结构和相组成的影响.结果表明:胎体密度变化随碳含量的增加而具有波动性,碳含量为0.4％时密度达最大值7.65 g/cm3,碳含量为1％时密度获最小值...     

Ni元素对Al-Cu-Mn合金组织及力学性能的影响

为研究添加Ni元素对Al-5.0Cu-0.6Mn合金组织及力学性能的影响,通过硬度试验、拉伸力学试验及摩擦磨损试验对合金力学性能进行研究;采用扫描电子显微镜、激光共聚焦显微镜及透射电子显微镜对合金微观组织进行检测分析。结果表明:向Al-5.0Cu-0.6Mn合金中添加Ni元素后,由于Al₃CuNi相析出的强化作用,并且与基体结合良好的增强相颗粒能均匀分布于合金中,使得合金硬度和强度大幅提高,摩擦磨损深度显著降低,综合力学性能得到有效的提升。当Ni元素的添加量为0.3%（质量分数）时,由于T相（Al₂₀Cu₂Mn₃）和Al₃CuNi相分布比较均匀,合金综合性能较为理想,其HV硬度、抗拉强度、摩擦磨损系数分别为126.4 MPa、395.2 MPa、0.12。      

陶瓷颗粒增强粉末冶金Fe-2Cu-0.6C复合材料的微观结构和力学性能

采用传统粉末冶金压制/烧结技术，经600 MPa压制、1140℃烧结制备了陶瓷颗粒增强（SiC、TiC及TiB₂陶瓷颗粒，质量分数0~1.6%）Fe-2Cu-0.6C低合金钢复合材料，对三种复合材料的微观结构和力学性能进行了研究。结果表明:在烧结过程中，SiC与TiB₂颗粒与基体发生反应，故而与基体界面结合良好；当添加质量分数为1.6%的SiC颗粒时，复合材料烧结后的布氏硬度与抗拉强度分别比基体提高了35.9%、69.4%；添加质量分数为1.2%的TiB₂颗粒时，复合材料相对密度比基体提高了5.3%，其烧结硬度、抗拉强度与基体相比分别提高了77.9%、72.6%；由于烧结过程中TiC颗粒不与基体发生反应，故而添加TiC颗粒对复合材料的布氏硬度、抗拉强度影响不大。     

Plasma Nitriding Behavior of Fe-C-M (M = Al, Cr, Mn, Si) Ternary Martensitic Steels

Change in surface hardness and nitrides precipitated in Fe-0.6C binary and Fe-0.6 mass pct C-1 mass pct M (M = Al, Cr, Mn, Si) ternary martensitic alloys during plasma nitriding were investigated. Surface hardness was hardly increased in the Fe-0.6C binary alloy and slightly increased in Fe-0.6C-1Mn and Fe-0.6C-1Si alloys. On the other hand, it was largely increased in Fe-0.6C-1Al and Fe-0.6C-1Cr alloys. In all the Fe-0.6C-1M alloys except for the Si-added alloy, fine platelet alloy nitrides precipitated inside martensite laths. In the Fe-0.6C-1Si alloy, Si-enriched film was observed mainly at a grain boundary and an interface between cementite and matrix. Crystal structure of nitrides observed in the martensitic alloys was similar to those in Fe-M binary ferritic alloys reported previously. However, there was a difference in hardening behavior between ferrite and martensite due to a high density of dislocations acting as a nucleation site of the nitrides and partitioning of an alloying element between martensite and cementite changing the driving force of precipitation of the nitrides.     

硼、碳含量对高硼铁基合金组织和性能的影响

高硼铁基合金是一种新型耐磨材料.硼、碳分别是决定硼化物和基体的重要元素,其含量对组织和性能起决定作用.采用正交实验法研究了硼的质量分数为1.5%～2.5%、碳的质量分数为0.2%～0.5%时高硼铁基合金组织的变化及其对硬度和冲击韧度的影响,为此类材料的研究提供了基础.     

还原铁粉对Fe-1.1Ni-0.5Mo-0.5Cr合金组织与性能的影响

在惰性气体雾化法制备的Fe-1.1Ni-0.5Mo-0.5Cr预合金粉末中添加1.5％的Cu粉和0.6％的C粉(均为质量分数)以及还原铁粉(添加量分别为0、10％、20％和30％),混合均匀后在600 MPa压力下模压,在1 180℃烧结1h.烧结合金经180℃/1h回火处理后,进行密度、硬度、拉伸力学性能检测以及显微...