Q235表面辉光等离子渗镀TiN耐蚀性研究

利用等离子辉光放电溅射技术,在碳钢表面复合渗镀形成TiN扩散层和沉积层.表面成分检测渗镀层呈梯度材料分布,表面钛原子和氮原子之比,符合TiN相结构.渗镀层总深度约有15μm,表层TiN约有4μm.渗镀层成分检测表明,与基体之间呈梯度分布.X射线衍射结果表明,渗镀层表面为TiN,其中(200)晶面的衍射峰最强,具有明显的择优取向.TiN复合层在H2S溶液中的腐蚀行为表明:辉光合成的TiN涂层可以提高材料在富液溶液中的耐蚀性能,与PVD沉积TiN试样和基体低碳钢试样相比耐蚀性分别提高了5.76,49.76倍.     

304奥氏体不锈钢粉末渗硅层的结构和性能

为了提高高镍铬含量不锈钢的抗渗碳性,探索了奥氏体不锈钢表面的渗硅效果.通过扩散处理,在304奥氏体不锈钢表面获得了结构致密的渗硅层.应用SEM电镜和EDS能谱分析、显微硬度测定等方法观察了渗硅层的微观结构及其性能.结果表明,渗硅层厚度达50μm以上,为典型的柱状晶结构;渗层晶粒中由里到外的硅浓度分布区间为12.24%～20.93%;相应的微观组织的细密程度由表及里呈梯度分布,与基体结合处呈纳米晶结构;显微硬度由里到外在406～477 HV1N.缺口断裂法试验结果表明,渗硅层与钢基体结合十分良好.     

放电等离子烧结WC/Fe复合材料摩擦磨损性能

采用放电等离子烧结技术制备了WC质量分数为40%的WC/Fe复合材料,研究了不同烧结温度条件下WC/Fe复合材料的致密度、组织、硬度及干摩擦磨损性能。利用SEM和XRD分析了不同烧结温度条件下存在的物相;采用销-盘摩擦磨损试验机(盘试样选用~80μm的Al2O3砂纸,滑动距离约为950m)测量了马氏体耐磨钢和WC/Fe复合材料在不同载荷下相对磨损率;用SEM观察磨损形貌,确定WC/Fe复合材料的磨损机制。结果表明:烧结温度为1080℃时,WC/Fe复合材料实现完全致密,WC陶瓷颗粒均匀分布在基体中并与基体界面结合良好;随着WC/Fe复合材料完全致密化,其硬度及耐磨性能逐渐提高;WC/Fe复合材料的耐磨性能远优于马氏体耐磨钢。WC/Fe复合材料磨损机制主要为氧化磨损和磨粒磨损。在低载荷条件下,颗粒脱离基体造成氧化膜破裂,促使材料表面受损;较高载荷条件下,WC陶瓷颗粒破碎加速氧化膜破裂,加快了材料的磨损。     

混凝土桥梁金属配件粉末渗锌防腐蚀层研究

实验室小型共渗炉内制备的试样与工业化渗层试样在结构和性能方面不同。为更合理地评价工业化渗层质量,通过工业随炉共渗制备渗锌小尺寸试样,分析了渗锌防腐蚀层的厚度、微观结构、元素分布、硬度,并测试其耐盐雾性能。结果表明:渗锌后工件表面结构可分为Zn-Fe合金层和含Zn过渡层,Zn-Fe合金层在表层,Zn含量较高,是防腐蚀防锈的主要结构层; Zn-Fe合金层与铁基体的界面过渡层厚度约20μm,Zn-Fe合金层与基体结合紧密;渗锌温度高、保温时间长有助于提高工件表面渗层厚度,随炉渗锌小尺寸试样增重法测得的渗层厚度最小,较适用于监控每炉工件共渗质量;合金层硬度高于基体,硬度向基体方向逐步降低,合金层和离界面60μm处的硬度均高于基体30 HV以上,可提高工件表面的耐磕碰性能;常用渗锌温度(420℃)热处理对工件表面硬度无影响,渗锌工件表面硬度增加主要在于表面形成了合金层;随着渗锌层厚度增加,渗层样品耐盐雾性能逐渐提高,渗层厚度宜≥60μm。     

类表面织构化镍基复合涂层的摩擦磨损性能

在低碳钢表面添加质量分数为20%的WC和6%的石墨颗粒,采用真空熔覆方法制备出具有类织构切面形貌的镍基合金(Ni0)复合涂层,研究了复合涂层的显微组织形貌及形成机理、相组成以及干摩擦条件下的摩擦磨损性能,并与镍基合金(Ni0)、碳化钨增强镍基合金(Ni0+20%WC)、石墨改性镍基合金(Ni0+6%石墨)三种涂层进行了比较。结果表明,WC呈不连续的三维网状分布在镍基合金基体中,镍基合金主要由基体相γ-Ni,铬化物硬质相CrB、Cr7C3、Cr23C6和共晶相Ni3B、Ni3Si构成;WC和石墨的单独加入都能提高复合涂层的摩擦磨损性能,类织构组织复合熔覆层的摩擦磨损性能优于相同组成的硬质颗粒单独弥散分布的复合熔覆层;在WC和镍基合金基体组成的类织构形貌结构和石墨润滑相的共同影响下,复合涂层比单一镍基合金涂层的耐磨性提高大约9.6倍。     

铸铁表面激光熔敷镍基合金涂层的耐磨性研究

为了提高铸铁的耐磨性，以35％WC和不含WC的镍基合金粉末为原料对铸铁表面进行激光熔敷处理，利用XRD、SEM、TEM等技术分析了涂层的成分及显微组织结构，并测试了涂层的耐磨性和硬度．结果表明：激光处理后表面迅速熔化和冷却，组织由珠光体 片状石墨组织转化为不同粗细的针状马氏体与残余奥氏体组织；熔敷层的耐磨性和硬度明显提高，且添加35％WC硬质颗粒的熔敷层硬度最高值不在最表层，而在距表面约0．2mm处；合金涂层在磨损机制下表现为犁沟切削、微切削以及硬相质点的剥落，不同基体划痕形式不同。     

激光增材制造镍基复合材料界面连接机制与断裂行为

基于颗粒增强镍基复合材料优异的结构/功能特性，在航空航天、核电军工和电子电工等领域有着广泛的应用前景。本文选用机械球磨混粉+激光选区熔化方法 (SLM)制备了碳化钨(WC)颗粒增强IN718复合材料(WC/IN718)，对复合材料内部异质界面连接机制、强化机制和断裂行为进行了分析。研究结果表明：随着WC颗粒含量的增加(0wt%～20wt%)，试件成形良好，WC颗粒均匀分布在基体内部，异质界面处无缺陷产生，界面处产生了贫碳的W₂C层和碳化物层，基体合金主要呈柱状晶生长。由于熔池内部能量密度分布不同，低温位置WC颗粒的断裂方式为先形成界面反应层后由热应力引起断裂，高温位置WC颗粒优先发生断裂，断裂成小尺寸颗粒，后与熔化的基体合金形成界面反应层，弥散分布在基体内部。随着WC颗粒含量的增加，复合材料的强度呈现升高的趋势，而断裂韧性降低，抗拉强度最高可达1 280 MPa，强化机制主要为载荷传递强化，断裂机制为WC颗粒的脆性断裂和基体合金的韧性断裂。     

2205钢表面激光熔覆Ni基+WC合金涂层的研究

采用激光熔覆技术在2205双相不锈钢表面制备Ni基与WC合金熔覆层,并对添加不同WC含量的合金粉末在相同激光熔覆工艺参数下的合金熔覆层进行成分和性能分析,探讨不同WC添加量对熔覆层微观组织、耐腐蚀性能及硬度的影响。研究结果表明:激光熔覆层与基体之间获得了良好的冶金结合,熔覆层与基体元素有较好的对流和扩散;熔覆层的耐腐蚀性能随WC添加量的增加呈负相关,在WC添加量为15%时,熔覆层的耐腐蚀性能最差;熔覆层的硬度值从熔覆层至基体呈梯度降低趋势,熔覆层硬度约为基体硬度的2~3倍,而单一熔覆Ni基WC合金层硬度值变化较大。     

Al合金超音速等离子喷涂WC/Co涂层的组织结构

采用超音速等离子喷涂技术制备了WC/Co涂层,利用扫描电镜、X射线衍射、显微硬度计对涂层的组织结构和硬度进行了表征。结果表明,超音速等离子喷涂层微观组织为多边形WC硬质相分布于Co基体中,未见WC分解现象。在涂层同基体结合界面处,部分区域喷涂粒子嵌入Al合金基体之中。与Al合金基体相比,超音速等离子喷涂层硬度显著提高,达到876HV0.2。     

消失模铸造工艺表面合金化机理研究

利用消失模铸造工艺,通过正交实验合金化工艺,重点研究了表面合金化的形成机理,建立了消失模铸件表面合金化模型,分析了合金化过程的动力。在不同真空度、金属粒度、温度为780℃的条件下进行浇注,发现在镁合金基体表面形成均匀的合金化层,通过扫描电镜(SEM)分析表层组织变化,对生成的新相进行微区成分和表层线成分分析。研究表明,在表层生成的新相主要是Mg17Al12,并且表层显微硬度明显高于基体。分析了合金化机理和影响形成均匀合金化层的主要因素,得出了合金化颗粒粒度和铸渗动力在合金化过程中起关键作用,随着合金化颗粒粒度和真空度增大,表面合金化效果明显得到了提高。