双辉等离子表面冶金技术的新进展

总结了近年来双层辉光离子渗金属技术的发展，介绍了以双辉工艺在钛及钛合金表面形成阻燃合金，采用无氢渗碳在钛及钛合金表面形成高硬抗磨层，在纯铁、碳钢等基材表面形成时效硬化高速钢，在纯铜表面形成Ti-Cu耐磨合金等表面冶金新技术。     

双层辉光离子渗金属技术的现状与发展

双层辉光离子渗金属技术是目前世界上在表面合金化领域中的一项最新技术。该技术已获得美国、加拿大、英国、澳大利亚、法国、瑞士及比利时等国专利权。 本文主要介绍了双层辉光离子渗金属技术的现状与发展,双层辉光离子渗金属技术在工业用钢铁材料和零件表面进行合金化的研究及其在工业上的应用。     

表面冶金高速钢及其应用

本文介绍了一种新型的表面冶金高速钢的形成方法，其主要过程是采用先进的双层辉光离子涌金属技术，首先对金属材料表面进行合金化处理，使其表面形成一个含高速钢主要成份的合金层，然后通过渗碳使其表面达到高速钢成份。     

钛合金离子渗镀表面处理新进展

介绍了钛合金表面加弧辉光离子无氢渗镀碳、双层辉光离子无氢渗碳、双层辉光离子渗铬、渗铜等 表面处理的新方法;检测结果显示在钛合金表面均形成了梯度合金层,进一步检测表明,表面渗镀合金层对 改善钛合金耐磨、耐蚀和阻燃性均有显著的作用。     

等离子表面Mo-Cr低合金高速钢的摩擦学特性

为了研究Q235钢表面冶金形成Mo-Cr低合金高速钢的摩擦学特性,利用双层辉光离子渗金属技术,在Q235钢表面进行Mo-Cr共渗,随后进行超饱和渗碳、淬火及回火复合处理.研究结果表明:Mo-Cr共渗层厚度在100 μm以上,表面Mo含量可达20%,Cr含量达到10%,超饱和渗碳表面含碳量超过2.0%,表面成分接近钼系高速钢.淬火及回火后表面硬度达到1300HV,超过一般冶金高速钢.磨损试验表明,摩擦系数随着接触应力的增加而增大,平均相对耐磨性是GCr15渗碳淬火钢的2.2倍.     

高性能结构材料技术：提高金属表面耐磨耐蚀的双辉渗金属技术

提高金属表面耐磨耐蚀的双辉渗金属技术是由太原理工大学和北京科技大学联合研制开发的基于提高合金表面耐磨耐蚀的一种新型的表面改型技术。该技术于1985年获得美国专利，而后技术发明人又对该项技术进行了系统的研究和进一步完善。双层辉光渗金属技术是等离子表面冶金新技术，其基本原理是利用低真空条件下的气体辉光放电所产生的等离子体，使普通材料表面形成具有特殊物理化学性质的合金层，合金层中合金元素含量可以在百分之几到百分之九十以上的范围内变化，合金层厚度可以达到数百微米，如在普通钢表面形成高速钢、不锈钢和镍基超合金等。由于双层辉光渗金属技术是低温等离子技术与传统渗金属技术的有机结合，渗层是依靠扩散方法形成的，合金元素在表面与基体之间成梯度分布，渗层与基体之间是靠形成合金结合起来的，因此结合非常牢固，渗层不易脱落，这是金属涂镀技术所不及的突出优点。由此，该项技术开创了表面冶金新领域，具有广阔的市场应用前景。本项目属于国家“863”计划。     

20CrV钢机用锯条齿部表面强化组织的研究

本文介绍了２０ＣｒＶ钢机用锯条经渗金属、渗碳、淬火及回火的表面强化处理工艺，并对强化后锯条齿部碳化物、相结构进行了组织分析和Ｘ射线检测。研究结果表明，齿部组织状态及相结构已接近高速钢，经切削试验，性能达到高速钢要求。     

离子渗钨钼手用锯条齿部合金层含碳量的研究

经理论分析及试验研究，提出了双层辉光离子渗钨钼手用锯条齿部合金化层含碳量的确定方法，导出渗碳时计算齿部合金化层含碳量的经验公式，通过淬火，回火及切削试验选了了离子渗钨钼手用锯条齿部的最佳含碳量。     

双辉渗金属放电效应及电极结构设计原理

介绍了双层辉光离子渗金属技术的基本原理和技术特点,源极、阴极及辅助阴极设计的基本原则,离子渗金属的两种放电模式及其产生的效应,总结了渗金属电极几何结构设计原理.双层辉光离子渗金属技术主要有3个技术特点:固体材料的阴极溅射、形成有利溅射和扩散的高温条件和增加等离子放电的空心阴极效应.其放电模式为:独立放电模式和空心阴极放电模式.源极和阴极设计原则依据双层辉光离子渗金属的特点和放电模式,为"仿形"原则.     

Q235钢表面双层辉光离子强化层摩擦磨损性能

在真空容器中,设置提供含有欲渗合金元素Mo,Cr的供给源和被渗Q235钢试样,利用双层辉光离子渗金属技术,在试样表面进行Mo-Cr共渗,之后经渗碳、淬火及回火复合处理形成强化层.Mo-Cr共渗层厚度在100μm以上,表面Mo含量可达20%(质量分数,下同),Cr含量达到10%.复合处理后表面硬度达到1300HV0.025.M-200磨损试验机磨损实验表明,摩擦因数平均在0.1左右,平均相对耐磨性是GCr15钢经渗碳、淬火及回火后的2.25倍.     

粉末钛合金的表面强化技术

低硬度和低耐磨性限制了钛合金尤其是粉末钛合金的实际应用.表面强化技术是提高粉末铁合金表面性能的有效手段之一.综述了近年来为提高钛合金表面硬度和耐磨性而采用的典型的表面强化技术,如激光表面改性、激光熔覆涂层、微孤氧化、离子注入、双层辉光离子渗和高频感应处理等.讨论了每种工艺方法的特点及其所获得表面强化层的结构和性能.最近,乌克兰国家科学院提出氮环境下钛合全的淬水技术,为钛合金表面强化提出了一个新的发展方向.     

防氚渗透涂层制备技术的研究进展

在聚变堆研究中,聚变环境中涂层材料的防氚渗透问题是聚变堆材料研究的重要课题之一.主要介绍目前常用的几种防氚渗透涂层制备技术的研究进展,并提出利用双辉技术制备梯度氧化铝涂层在316L不锈钢表面形成Al2O3和SiC复合抗氚渗透层的新技术.     

Effect of carbon content of substrate on alloying layer in double glow plasma surface alloying

Surface age-hardening high-speed steel has been formed on the surface of different substrates by double glow plasma surface alloying (DGPSA) technique, which possesses many excellent properties such as high hardness, high anti-temper stability, high wear resistance, etc. The hardness of the surface alloying layer is mainly determined by the construction of alloying layer as thickness, element distribution, structure and constituent phases of the alloying layer. In this paper, composition of the alloying layer and its constituent phases were studied for different substrates after the plasma surface alloying with W, Mo and Co. The results showed that the thickness, distribution of elements, structure and constituent phases of alloying layer were influenced greatly by the carbon content of the substrate. It is found the increase in the carbon content in the sample substrate decreases the depth of the surface compound layer. The constituent phases of the surface layer were (FeCo)₇ (WMo)₆-type μ phase, (FeCo)₂ (WMo)-type laves phase and W (Mo) solid solution for the ingot and 20 steel and MC-type carbide and M₆C-type carbide for the 45 steel and the T8 steels, respectively. The surface alloying layer exhibited high hardness of 1200-1400 HV_0.2.The thickness of the surface alloying layer was 120 μm for ingot, 50-95 μm for 20, 45, T8 steels. The advantage of the DGPSA is that thick alloying layer is formed without adhesion problem, almost every metal including W, Mo can be surface-alloyed without environment contamination problem.     

钛表面等离子冶金技术的研究

采用双层辉光放电产生的低温等离子体,在工业纯钛表面制备出表面钛合金,已经研究出了钛表面制备Ti-C合金和Ti-Zr合金等工艺方法.     

温度对40Cr13钢等离子表面渗铌层组织的影响

为提高马氏体不锈钢的耐蚀和耐磨性能,选择40Cr13不锈钢为基材、纯铌板为靶材,采用双辉等离子表面冶金技术在不锈钢表面制备合金化层.用SEM、GDOES、XRD等方法分析渗铌温度对铌合金层组织、成分、相组成、表面形貌及硬度的影响,并对渗层形成机制及表面硬化机理进行了研究.结果表明:在900~1 000℃形成的铌合金层组织均匀致密,合金层主要由Nb2C、Nb C、Fe2Nb、Cr2Nb及铌组成;合金层表面粗糙度随渗铌温度的提高而增加;合金层厚度随渗铌温度改变发生不同变化规律,950℃渗铌形成的渗层约13μm,900和1 000℃渗铌后合金层厚度均为7μm左右;不同温度渗铌后试样的表面硬度与基体相比均有较大幅度的提高,1 000℃渗铌后试样表面硬度高达约985 HV0.025,900℃渗铌后约758 HV0.025,而950℃渗铌后表面硬度最低,约698 HV0.025.     

喷射成形技术及其在钢铁材料上的应用

喷射成形是近年来发展非常迅速的一种近终成形先进冶金工艺技术。与传统铸造工艺及粉末冶金工艺相比,喷射成形设备、工艺简单,能生产偏析小、晶粒细、致密度高的材料。喷射成形技术在铝基合金、铁基合金、高温合金、铜合金及复合材料等方面都得到了广泛的应用。主要介绍该技术的原理及其在钢铁材料方面的应用情况,并讨论了它在钢铁领域的发展趋势,指出喷射成形工艺是一种有望替代粉末冶金工艺生产高合金钢材及一些特殊钢材的崭新工艺。     

铁基等离子束表面冶金耐磨合金设计研究

等离子束表面冶金是现代表面改性制造技术中一种极有发展前途的高新技术,针对等离子束表面冶金特点,介绍了等离子束表面冶金合金的设计原则.根据其原则设计了铁基耐磨复合材料体系,并采用等离子束表面冶金技术对其进行了验证和优化,得到了较理想的材料体系,即Fe-3.6C-26Cr-3.6Ni-0.4B-4.5Si-5W-0.2RE,其冶金层具有良好的耐磨性,远优于淬火45钢.     

汽车用钛合金表面双辉等离子Mo合金化层的制备及其摩擦磨损性能

为了改善钛合金的表面摩擦磨损性能,采用双辉等离子合金化法在汽车用近β型钛合金(Ti-5Zn-3Sn)表面制备了Mo合金层,通过微观组织观察及硬度、摩擦系数、磨损率测试等考察了合金化层的形貌以及摩擦磨损性能.结果表明:钛合金表面等离子合金化后,呈现出银白色,表面形貌很不平整,粗糙度和致密性得到提高.钛合金Mo合金化层与基体之间结合很好,没有出现不可控的断层以及裂纹.随着合金化层的逐渐深入,Mo元素占比慢慢降低.在Mo元素固溶强化作用的影响之下,钛合金表面硬度得到明显提高,有效地改善了钛合金表面摩擦学性能.随着Mo合金化温度增加,合金化层的硬度明显增加.合金化后钛合金表面硬度高,受压屈服极限大,黏着效应小,摩擦系数小,磨损率明显降低.     

低温等离子体技术在金属防护中的应用

低温等离子体技术作为一种涂层制备和表面改性的方法在金属防护中有着广泛的应用。对不同低温等离子体工艺,包括等离子体热喷涂、等离子体化学气相沉积、离子渗氮、双辉光离子渗金属、等离子体微弧氧化等在金属防护中的应用、研究进展以及存在的问题进行了综述。