离心铸造球铁基粒子型表面复合轧辊的研制

本文通过离心铸造法研究了球铁基表面复合碳化钨粒子的轧辊。试验结果表明,利用该法制造粒子型表面复合轧辊的工艺是可行的。与钢基轧辊相比,具有复合层加厚、粒子完整和粒子与基体结合牢固等优点。文中并对浇注温度、覆砂层厚度、离心机转速和合金化等工艺因素进行了试验和理论探讨。     

钴基合金-碳化钨复合涂层耐磨抗蚀性能研究

采用真空熔烧法制得钴基合金-碳化钨复合涂层.应用盘销式摩擦磨损试验机对不同碳化钨含量的复合涂层和淬火态45#钢进行了磨损试验.借助自设计振动装置,在10%HCl溶液及10%NaOH溶液中进行了室温全浸泡振动腐蚀试验.试验结果表明,复合涂层的耐磨性显著高于淬火钢,且其耐磨性随碳化钨含量的增加而提高,复合涂层在腐蚀液中耐蚀性也远高于45#钢.     

脉冲电沉积纳米Ni-TiN复合镀层

为了改善基体的耐磨性能,采用脉冲电沉积法,在不锈钢基体上制备纳米Ni-TiN复合镀层.研究了TiN粒子浓度、电流密度及搅拌速度等对复合镀层磨损量的影响.利用高分辨电子显微镜对复合镀层进行观察,并进行腐蚀试验测试.结果表明:纳米Ni-TiN复合镀层的最佳工艺参数为TiN粒子的浓度4 g/L,电流密度4 A/dm2,搅拌速度2000 r/min.在纳米Ni-TiN镀层中,纳米TiN粒子的直径均不超过50 nm,镍晶粒得到细化;且该复合镀层具有优良的耐腐蚀性.     

触变–塑变复合成形铸铁材料的耐磨损和抗腐蚀性能研究

目的 针对天然气压缩机用铸铁构件服役环境恶劣的情况,研究一种提升其耐磨损和抗腐蚀性能的成形工艺。方法 以天然气压缩机用FCD400铸铁材料为研究对象,通过熔融–冷却试验和热压缩试验获得FCD400铸铁材料在高温条件下的固–液相变规律、半固态触变成形性能、塑性成形性能。基于该铸铁材料性能建立合适的触变–塑变复合成形工艺方案。通过二段热压缩试验开展FCD400铸铁材料的触变–塑变复合成形的物理模拟,验证触变–塑变复合成形的可行性。随后,通过摩擦磨损试验和中性盐雾腐蚀试验,对比触变–塑变复合成形铸铁材料和原始铸态材料的耐磨损和抗腐蚀性能,验证触变–塑变复合成形的有效性。结果 触变成形阶段变形量为12 mm且塑性成形阶段变形量为20 mm的触变–塑变复合成形FCD400铸铁材料具有更加精细的珠光体片层,以及更高的硬度和更好的耐磨性能。触变成形阶段变形量为20 mm且塑性成形阶段变形量为12 mm的触变–塑变复合成形FCD400铸铁材料具有更加离散且细小的球状石墨,离散分布的细小球状石墨对基体的撕裂作用更小并能够减缓腐蚀速率。结论 通过调节触变–塑变复合成形工艺参数,能够实现对FCD400铸铁材料的耐磨损和抗腐蚀性能的主动调控。     

冲击磨损工况下铁基耐磨材料的现状及发展

在破碎、研磨、挖掘等机械设备上,因其常常受物料的冲击磨损,导致耐磨件快速失效,每年耐磨件消耗量很大,如何实现耐磨性和经济效益的有机统一是人们关注的问题。而耐磨材料也在不断地发展,从第一代钢铁耐磨材料Mn13到第三代钢铁耐磨材料高铬铸铁,再到陶瓷颗粒增强复合材料,以应对不同磨损工况。冲击磨料磨损是一种较为复杂的磨损工况,要求材料具有较高的硬度,同时材料还要保持一定的韧性以抵抗冲击力。针对冲击磨损工况下铁基耐磨材料,介绍了国内外耐磨材料的发展现状,概述了从高锰钢到复合材料,再到复合结构的发展过程,总结了复合材料从基体的选择到增强颗粒的选择,及多种颗粒混合增强的研究进展,重点对陶瓷颗粒增强铁基复合材料及复合结构进行了较为全面的介绍,从软质基体包嵌硬质单元和硬质基体包嵌强韧网络单元两种复合方式进行分析,并对未来复合结构技术的发展进行展望。     

添加Co对碳化钨颗粒增强表层复合材料性能的影响EI北大核心CSCD

制备WC-Co表层增强复合材料,观测复合层的显微组织和基体中的生成相,研究了添加Co对碳化钨颗粒增强表层复合材料性能的影响。结果表明:Co的加入使复合层中的基体组织中产生了细小粒状珠光体和屈氏体,降低了材料的脆性倾向,提高材料整体性能。金属液浸入预制层后,沿基材至复合层表面方向,金属液的温度递减,热扩散作用小,增加复合层内部基体成分不均匀性。当基体中的W、C原子浓度升高,基体中析出η型Co_3W_3C碳化物。在复合层冷却至1200℃之前,基体能够与碳化钨颗粒发生界面反应生成Co_3W_3C碳化物,提高基体的硬度,从而提高复合材料的耐磨性。     

真空熔烧钴基合金--碳化钨复合涂层材料的耐磨性能研究

采用真空熔烧法制得钴基合金——碳化钨复合涂层材料,借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计等先进的测试手段对涂层的组织结构和表面形貌进行观察分析。应用盘销式摩擦磨损试验机对不同碳化钨含量的复合涂层材料和淬火态45钢进行了磨损试验。试验结果表明,在相同试验条件下,复合涂层的耐磨性显著高于淬火钢,且其耐磨性随碳化钨含量的增加而提高,淬火钢的耐磨性随着载荷的增加迅速降低,而复合涂层的耐磨性则变化不大。     

车轴钢表面渗氮/渗硫复合层的扭动微动磨损研究

通过对LZ50车轴钢表面进行渗氮/渗硫复合处理,在其表面形成渗氮/渗硫复合层。在对复合层进行表征的基础上,研究了复合层和基体在干态不同角位移幅值下的扭动微动磨损行为。结果表明:渗氮/渗硫复合层由ε-Fe2-3N,γ′-Fe4N,FeS和FeS2相组成;复合层改变了LZ50钢的扭动微动运行区域,使得混合区减小,滑移区向小角位移方向移动;由于高硬度的渗氮层支撑和渗硫层润滑作用,复合层的摩擦扭矩在部分滑移区和滑移区低于LZ50钢;与LZ50钢相比,复合层的磨损程度明显降低,在部分滑移区损伤轻微,在混合区和滑移区,复合层的损伤主要表现为剥层,磨粒磨损和氧化磨损。     

LZ50钢表面离子氮化/激光淬火复合改性层扭动微动摩擦学行为研究

对LZ50车轴钢表面进行离子氮化/激光淬火复合处理。在对复合改性层进行表征的基础上,对比研究了复合改性层和基体在干态不同角位移幅值下的扭动微动磨损行为。结果表明,LZ50钢经过复合处理后在表面层形成了均匀分布的针状马氏体;复合处理改变了LZ50钢的扭动微动运行区域,使得混合区减小,滑移区向小角位移方向移动;复合改性层的摩擦扭矩和耗散能在整个运行区域都低于LZ50钢,其磨损程度明显降低,在部分滑移区损伤轻微,在混合区和滑移区,损伤主要表现为剥层、磨粒磨损和氧化磨损。总之,复合改性层具有良好的抗磨减摩特性。     

火焰喷涂镍基复合涂层的干摩擦磨损性能

针对轴套表面耐磨强化需求,为了进一步提高镍基涂层的耐磨性,采用火焰喷涂技术在球磨铸铁表面制备了含不同耐磨添加剂[SiC,WS2,六方BN(h-BN),立方BN(c-Bn),石墨,铜粉]的镍基复合涂层。利用盘-销式磨损试验机测试了基体与复合涂层的干摩擦磨损性能,采用数码显微镜观察了复合涂层表面磨损形貌,并讨论了磨损机制。结果表明:在高载荷下,基体磨损严重,填充耐磨添加剂后,镍基复合涂层在高载荷下显示出较优的耐磨性能;载荷为20~100 N时,涂层磨损量随添加剂类型和添加量显著变化;50 N载荷下,含8%Cu,c-BN的镍基复合涂层的耐磨性能较其他复合涂层的更优,其中含c-BN镍基复合涂层的磨损量仅为0.003 9 mg/(N·m);100 N载荷下,含5%WS2,Cu,h-BN的镍基复合涂层的耐磨性较其他复合涂层的更优;基体的磨损机制主要为疲劳和黏着磨损,镍基复合涂层表现出一定的塑性变形,主要为疲劳磨损。     

WC在WC/灰铸铁复合材料基体中的溶解

为了对WC/Fe复合材料的界面设计和控制提供理论指导, 论文分析了WC在WC/灰铸铁复合材料基体中的溶解热力学, 通过差热分析、 光学显微镜、 扫描电镜和X衍射等测试方法研究了WC与灰铸铁基体之间的界面, 对WC颗粒在基体中的溶解过程进行了探讨。研究结果表明: WC颗粒与HT300基体润湿良好, 当系统最高温度为1450℃时, WC颗粒的表面有明显被溶解的痕迹, WC颗粒在HT300基体溶液中发生明显溶解的开始温度约为1281℃; 当系统温度升高到某一温度时, WC发生分解反应(2WCW₂C＋C), 元素扩散将促进WC颗粒的溶解。      

Interactions between tungsten carbide (WC) particulates and metal matrix in WC-reinforced composites

A variety of experimental techniques have been used to investigate the interactions between tungsten carbide (WC–Co 88/12) particulates and the matrix in some new wear resistant cobalt-based superalloy and steel matrix composites produced by hot isostatic pressing. The results show that the chemical composition of the matrix has a strong influence on the interface reaction between WC and matrix and the structural stability of the WC particulates in the composite. Some characteristics of the interaction between matrix and reinforcement are explained by the calculation of diffusion kinetics. The three-body abrasion wear resistance of the composites has been examined based on the ASTM G65-91 standard procedure. The wear behavior of the best composites of this study shows great potential for wear protection applications.     

电磁场作用下原位生成WC颗粒机理的研究

为了提高灰口铸铁的耐磨性,用施加电磁场的方法,在灰口铸铁熔体中原位合成了WC颗粒,采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱分析仪研究了合成产物的物相、显微组织以及化学成分.实验结果表明:提高电磁频率有助于WC颗粒的原位合成,当电磁频率5kHz、电流为15A、作用时间为5min时,可得到细小,且分散性较好的颗粒.主要是电磁场的存在,降低了钨丝的表面张力,使钨原子容易从表面脱附,同时提高了钨丝附近的Fe-W-C三元体系微小区域的混合熵,引起了生成WC颗粒的自由能降低,从而利于WC颗粒的合成.     

感应等离子体技术制备球形铸造碳化钨粉体及其性能表征

球形碳化钨增强金属基复合涂层具有高硬度、高韧性和优异的耐磨、耐蚀性等特点,可以对材料表面起到有效保护作用。传统铸造碳化钨粉体多呈不规则的片状或多角状,流动性差且硬度低,难以满足高性能涂层材料的要求。本文以多角状铸造碳化钨粉体为原料,采用感应等离子体技术制备球形碳化钨粉体,研究感应等离子体技术工艺参数对碳化钨粉体球化效果的影响规律。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、霍尔流速计、激光粒度分析仪等对球化处理前后碳化钨粉体的形貌、物相、松装密度、粒度分布进行表征。结果表明:送粉率为110 g/min、载气流量为5.0 L/min时,采用感应等离子体技术可制备颗粒饱满、表面光滑、分散性良好,球化率高达99%以上,且球形度较好的球形碳化钨粉体。球化后碳化钨粉体无孔洞等缺陷,内部组织为典型的细针状WC和W₂C的共晶,组织结构均匀细密。球化后碳化钨粉体的硬度高达3 258HV,提高了408HV;球化后碳化钨粉体的松装密度由8.01 g/cm³提高到9.75 g/cm³,霍尔流速由10.30 s/50 g降低到6.80 s/50 g,粉体的流动性提高。     

Wear Behaviour of CTC/FeCrCSi Composite

To bring the excellent abrasion-resistant po-tential of carbide into full play,composites of casttungsten carbide(CTC)grains based on mainlyplate martensite and high Cr,W white cast iron aremade on substrate of grey iron by cast-in-placehardfacing process.Results of high-stresstwo-body and three-body abrasion show that:(1)Base alloy microstructures have overwhelmingdominating effects on abrasion resistances of thecomposites in two-body and especially three-bodyabrasion systems.(2)All composites have very ex-cellent abrasion-resistances which increase drasti-cally with the increase of CTC grain size.In case ofthe same CTC grain size,composite based onmartensite white cast iron is much morewear-resistant than that based on mainly platemartensite although the volume fraction of CTCgrains in the latter is considerably larger than thatin the former.In three-body abrasion system,loadhas little effect on wear rate for composites basedon martensite white cast iron,but wear rate ofconventional wear-resistant materials increaseslinearly in a very steep slope as the nominal stressincreases.     

Mechanical and tribological behaviour of tungsten carbide reinforced aluminum LM4 matrix composites

Aluminum-based metal matrix composites (AMCs) play a vital role for potential applications in aerospace and automotive industries. This paper explores the experimental analysis of a composite with aluminum LM4 alloy as the matrix and tungsten carbide (WC) as the reinforcement material. The composite specimens were fabricated by the stir casting process. The reinforced ratios of 5, 10 and 15?wt.% of WC particulates were stirred in molten aluminum LM4 alloy (AALM4). Once the composite is solidified, the specimens are prepared to the required ASTM dimensions and tested for various mechanical properties such as tensile strength, impact strength and hardness. Moreover, the tribological behavior of the composite was studied using the pin-on-disc wear test apparatus. X-ray diffraction (XRD) analysis was conducted to analyze the various elements present in the composites. Finally, the scanning electron microscope (SEM) analysis reveals the uniform distribution of WC particles in Aluminum LM4 alloy matrix. The improvement in mechanical properties – hardness, impact strength and tensile strength – was achieved for the increase in the addition of wt.% of WC particles in the LM4 matrix. The decrease in mass loss was observed for the composite containing 15?wt.% of WC during the wear test among the various composites tested.     

粉末热压成形工艺对WCp/2024Al复合材料力学性能的影响

采用真空热压方法制备了WC颗粒增强2024铝基复合材料(WCp/2024Al),并利用XRD,SEM,拉伸性能测试等检测手段研究了复合材料的热压温度和WC颗粒尺寸对WCp/2024Al复合材料力学性能的影响.结果表明,热压温度是控制复合材料发生界面反应的关键因素之一,并且界面反应所生成的反应产物导致复合材料的强度和塑性...     

激光熔覆微-纳米碳化钨复合涂层结构与性能研究

以微米和纳米级晶粒Co包碳化钨为增强相,自熔合金粉末Ni60B为粘结剂,采用激光熔覆的方法在45钢表面制备出微-纳米碳化钨增强Ni基合金复合涂层.采用扫描电镜、X射线衍射等手段对粉末和涂层的相结构、显微组织等进行了分析观察,采用显微硬度计分析了涂层表面硬度随成分的变化规律和截面硬度的分布曲线.结果表明,纳米碳化钨粉末的添加有助于改善涂层的熔覆性能和提高涂层的表面硬度.     

Mechanical alloying and sintering of nanostructured tungsten carbide-reinforced copper composite and its characterization

Elemental powders of copper (Cu), tungsten (W) and graphite (C) were mechanically alloyed in a planetary ball mill with different milling durations (0–60 h), compacted and sintered in order to precipitate hard tungsten carbide particles into a copper matrix. Both powder and sintered composite were characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) and assessed for hardness and electrical conductivity to investigate the effects of milling time on formation of nanostructured Cu–WC composite and its properties. No carbide peak was detected in the powder mixtures after milling. Carbide WC and W₂C phases were precipitated only in the sintered composite. The formation of WC began with longer milling times, after W₂C formation. Prolonged milling time decreased the crystallite size as well as the internal strain of Cu. Hardness of the composite was enhanced but electrical conductivity reduced with increasing milling time.