Mn对Mo2FeB2基金属陶瓷组织和力学性能的影响

以Mo、Fe、FeB和Mn等为原料,采用反应烧结法制备Mo2FeB2基金属陶瓷.利用SEM、EDS和XRD等技术对金属陶瓷显微组织、物相和微区合金元素进行分析,并采用固体与分子经验电子理论研究Mn对脆性第三相以及粘接相对硬质相润湿性的影响.结果表明:添加少量Mn使第三相各键的共价电子对数nα均得到提高,从而改善其脆性;同时Mn也降低液相形成温度,提高粘结相对硬质相的润湿性.因此,Mo2FeB2基金属陶瓷具有较好的力学性能.     

CrB价电子结构对其性能的影响

真空熔结NiCrBSi合金涂层中主要的强化相CrB对合金涂层宏观性能的影响很大.采用分子经验电子理论(EET)计算了CrB相的价电子结构.结果表明:CrB结构中最强键是同一(100)面上的两个B原子组成的键;相邻(100)面上的两对Cr-B原子对组成的结合键次之;多组次强键分布于滑移面之间,且等同键数多、键络分布均匀、主干键络键能高;(100)面上强键等同键数少、分布不对称,弱键很弱,在应力作用下易因弱键断开而产生微裂纹,因此CrB具有高硬度、高熔点和高脆性.     

合金元素在ZrCr2 Laves相中的晶格占位及其对力学性能的影响

应用Rietveld模拟计算和实验X射线衍射分析合金元素V、Nb和Mo在ZrCr2 Laves相金属间化合物中的晶格占位，研究合金化对ZrCr2 Laves相力学性能的影响。研究结果表明：合金元素V和Mo占据ZrCr2 Laves相金属间化合物中Cr原子的晶格位置，而Nb则占据Zr原子的晶格；添加合金元素V、Nb和Mo使ZrCr2 Laves相化合物硬度及脆性度降低，断裂韧度显著提高，即合金化对ZrCr2 Laves相起软化作用。初步探讨合金元素对ZrCr2 Laves相力学性能的影响机制。     

AC-HVAF制备FeB/Co金属陶瓷涂层及其耐液锌的腐蚀性能

采用烧结破碎法制备了FeB/Co金属陶瓷粉末,探讨活性燃烧高速燃气喷涂(AC-HVAF)制备的FeB/Co涂层中Co含量对FeB/Co涂层孔隙率、硬度、结合强度、抗热震性能和磨粒磨损性能等的影响,研究FeB/Co涂层在熔融锌液中的腐蚀情况,分析FeB/Co涂层在锌液中的失效机理。结果表明:随着粘结相Co含量的提高,涂层致密度提高;当Co含量由8%增加到17%(质量分数)时,涂层的孔隙率降低,涂层硬度先提高后降低,涂层结合强度提高,涂层抗热震性能先提高后降低。与316L不锈钢基底材料相比,FeB/Co涂层具有更优异的耐锌液腐蚀性能及耐磨粒磨损性能;FeB/Co涂层在锌液中的润湿性很差,相比Co含量为8%和17%的涂层,Co含量为12%的涂层具有最佳的耐蚀性能。随着腐蚀的进行,涂层局部出现宏观裂纹,腐蚀沿着裂纹进行并形成脆性(Fe,Co)Zn_(13)相,导致涂层剥落并漂移到锌液中,从而使涂层失效。     

单晶镍基合金蠕变期间γ￠相的定向生长及影响因素

通过测算不同成分Ni-Cr-Co-W-Mo-Al-Ta系单晶合金在蠕变期间元素扩散的迁移率和γ'相定向粗化速率,研究了元素之间相互作用对扩散速率及γ'相定向粗化速率的影响.结果表明:在γ'相定向粗化期间,合金中γ'相的筏形化速率随成分和应力不同而变化,且γ'相筏形化时间随施加应力的提高而缩短,其中,元素扩散及γ'相定向粗化的驱动力与施加应力及弹性模量相关.元素之间的相互作用对元素Al的扩散速率有影响,随合金中难熔元素Ta+Mo总含量及Ta/W的比值增加,可提高Al的扩散激活能,降低Al的扩散速率,延长γ'相的筏形化时间.在γ'相定向筏化的扩散场中,由原子偏聚形成有序相是自由能降低的自发过程,其中较大半径的Al、Ta原子迁移至{100}晶面,可形成异类原子结合键及稳定的原子堆垛方式,是形成Ll2结构γ'有序相的主要原因.     

单晶镍基合金蠕变期间γ＇相的定向生长及影响因素

通过测算不同成分Ni-Cr-Co—W-Mo-Al-Ta系单晶合金在蠕变期间元素扩散的迁移率和γ＇相定向粗化速率，研究了元素之间相互作用对扩散速率及γ＇相定向粗化速率的影响。结果表明：在γ＇相定向粗化期间，合金中γ＇相的筏形化速率随成分和应力不同而变化，且γ＇相筏形化时间随施加应力的提高而缩短，其中，元素扩散及γ＇相定向粗化的驱动力与施加应力及弹性模量相关。元素之间的相互作用对元素Al的扩散速率有影响，随合金中难熔元素Ta＋Mo总含量及Ta／W的比值增加，可提高Al的扩散激活能，降低Al的扩散速率，延长γ＇相的筏形化时间。在γ＇相定向筏化的扩散场中，由原子偏聚形成有序相是自由能降低的自发过程，其中较大半径的Al、Ta原子迁移至{100}晶面，可形成异类原子结合键及稳定的原子堆垛方式，是形成三Ll2结构γ＇有序相的主要原因。     

Mo_2FeB_2基金属陶瓷的相变及其显微组织演变研究Ⅱ:组织演变

本文运用XRD和SEM等研究了不同烧结温度和保温时间下Mo2FeB2基金属陶瓷显微组织演变规律。结果表明:Mo2FeB2硬质相在固相烧结阶段生成,其颗粒形貌为等轴状。在液相烧结过程中随烧结温度的升高,粘结相团聚程度逐渐降低,组织逐渐均匀;同时硬质相颗粒柱状生长,粘结相中Mo元素固溶量增加。高温保温过程中,部分硬质相颗粒出现异常长大,异常长大的大颗粒总是伴随着颗粒合并。     

添加Cr、V元素对Mo2FeB2基金属陶瓷的组织及性能的影响

以Mo、Fe及FeB粉为原料,利用原位反应真空烧结法制备了Mo2FeB2金属陶瓷,研究了添加不同含量的Cr、V等合金元素对材料组织及性能的影响.利用SEM、EDS、XRD等方法,探讨了合金元素的分布及相组成.结果表明,Cr、V在金属陶瓷硬质相及粘接相中都存在,均能细化Mo2FeB2晶粒,添加10wt%Cr、2wt%Ni、2wt%V时,陶瓷材料具有最佳综合力学性能,此时在硬度较高的条件下获得了最高的抗弯强度.     

元素及其化合物对钨基高密度合金性能的影响

详细分析了钴、钼、锰、铬、锡等主要合金元素及铝、钛、铈等微量元素在钨基高密度合金中的分布状况及其化合物对合金性能的影响。合金元素在合金中的作用表现为细化晶粒；强化粘结相：强化钨晶粒；改善粘结相与钨颗粒的湿润性，提高界面结合力；改变杂质元素的存在形式与分布状态。综述了磷、氮、氢、氧、硫和碳等杂质元素在合金相中的存在状况及其化合物在相界面上的分布特点。磷主要以单质或化合物的形式偏析于界面，增加合金的脆性，但其也能提高烧结的活化性能。氢也会导致脆性；氧通常会降低钨晶粒与粘结相界面的结合强度；少量的碳可降低磷的偏析，碳含量增加时，会使合金的动态拉伸强度下降。     

从电子尺度揭示FeB相的本质脆性

本文应用余氏电子理论计算了ＦｅＢ晶胞中各键的键能，从而建立了原子空间键络，并根据其分布的不均匀性，解释了ＦｅＢ相脆性的本质原因。     

Cr和La元素对Fe2B相脆性的影响

对金属间化合物Fe2B相的本质脆性进行了分析，探讨了Cr和La元素对Fe2B相脆性的影响和机理。结果认为，Cr和La都可以韧化金属间化合物Fe2B，其中Cr是以置换固溶形式存在于Fe2B中，通过改变Fe2B相的价电子结构．缓和了其本质脆性。     

Mo_2FeB_2基金属陶瓷的相变及其显微组织演变研究Ⅰ:相变

本文运用XRD和DSC等研究了Mo2FeB2基金属陶瓷在不同烧结温度下的相变规律。结果表明:Mo2FeB2基金属陶瓷随烧结温度的升高依次有Fe2B相、Mo2FeB2相、共晶液相L1(γ-Fe+Fe2B)和液相L2(γ-Fe+L1+Mo2FeB2)的生成,其中Mo2FeB2相由Mo与Fe2B的固相反应合成,Mo与FeB反应合成Mo2FeB2相的可能性较小。在固相烧结过程中,由于反应合成的Mo2FeB2相的体积膨胀,金属陶瓷在固相烧结阶段相对密度增加有限。金属陶瓷在液相L1烧结阶段快速基本致密,表现出相对密度的突变,液相L2对金属陶瓷致密化无贡献。     

TiC-Mo2FeB2系复合涂层的组织与性能

用真空液相烧结法在钢基体表面制备了TiC-Mo2FeB2系复合涂层,测定了TiC-Mo2FeB2系复合涂层-钢基体界面结合强度及界面结合区的显微硬度变化,研究了复合涂层的显微组织与界面微观结构和界面区元素分布。结果表明,涂层与钢基体之间具有较高的结合强度,当TiC含量为8%时结合强度最高为820.66 MPa,显微维氏硬度为12.06 GPa,在复合涂层-钢基体结合界面处,存在一个由涂层高硬度到钢基体低硬度的狭窄过渡区,并且两相之间形成了良好的冶金结合。     

微量稀土元素和铬对渗硼层粘着磨损性能的影响

研究了微量稀土元素和铬对Ｆｅ２Ｂ单相渗硼层粘着磨损特性的影响。结果表明,稀土和铬元素的渗入可提高渗硼层的承载能力、耐磨性和减摩性。对磨损机理也进行了分析。     

热处理对原位烧结合成Mo_2FeB_2陶瓷组织与性能的影响

用X射线衍射仪、扫描电镜、万能材料试验机研究了真空液相烧结制备的Mo2FeB2金属陶瓷热处理后的组织与性能。结果表明,真空液相烧结Mo2FeB2金属陶瓷主要由Mo2FeB2、MoB2、Fe2B相和铁基粘结相组成,经700～1000℃热处理后,MoB2、Fe2B相逐渐转化为Mo2FeB2相,并且Mo2FeB2晶粒细化,呈规则块状均匀分布在铁基粘结相中。Mo2FeB2金属陶瓷在700～1000℃范围内随热处理温度的升高,弯曲强度、断裂韧性与维氏硬度均增加,当热处理温度为1000℃时,其值分别达到1182.42MPa、13.59MPa·m1/2、9.114GPa,与未处理试样相比,分别增加了5.4%、6.0%、7.0%。     

Quantum chemical molecular dynamics study of stress corrosion cracking behavior for fcc Fe and Fe–Cr surfaces

Quantum chemical molecular dynamics simulation was applied to study the oxidation of bare Fe (1 1 1) and Fe–Cr (1 1 1) surfaces with strain in high temperature water. Simulation results implied the surface morphologies differ from Fe to Fe–Cr because of strong bond between oxygen and chromium atoms. Oxygen atoms were trapped around chromium atoms at Fe–Cr surface, whereas oxygen penetrated into the lattice of Fe bare surface. As a result, the oxygen diffusivity into the Fe–Cr crystal surface reduced. It indicated that the preferential oxidation of chromium would take place on Fe–Cr clean surface at the beginning of the oxidation process. Diffusion of hydrogen and oxygen significantly increased when strain applied to the defective surface. Hydrogen atoms being in the lattice of metal possessed the highly negative charge which indicated the surface oxidized by this negative charge H. Negative charged oxygen atoms make bond with the metallic atom which breakage ultimate metal–metal bond. These bond breakages indicated the formation of oxide layer on the surface and play a key role in subsequent localized corrosion nucleation like stress corrosion cracking.     

低合金钢表面Fe基B4C耐磨涂层组织与性能

目的在低合金结构钢表面制备一层高硬度、高耐磨的铁基陶瓷颗粒增强层,并研究熔覆层的微观结构及性能。方法利用等离子熔敷技术,在16Mn钢基体上熔敷Fe58合金粉与B_4C陶瓷粉的混合粉末。结果在16Mn钢表面成功制备了高硬度、高耐磨的铁基陶瓷颗粒增强层,陶瓷颗粒增强层致密、均匀、无气孔、无裂纹,且与基体结合良好。XRD及SEM结果表明,熔覆层生成了细小、均匀的碳、硼化物增强相,熔覆层与基体的相容性好,界面呈冶金结合,熔覆层的增强相主要有Fe2B、FeB、Cr7BC4、Cr7C3及B_4C相,Fe与B的化合物Fe2B、FeB呈链状沿晶界分布在(Fe,Ni)固溶体上,并与(Fe,Ni)固溶体在晶界形成网状结构。铬的碳、硼化物Cr7BC4和Cr7C3及未完全反应的B_4C陶瓷相,则呈不规则块状和点状在晶内弥散分布。熔覆层断面的显微硬度及表面磨粒磨损测试结果表明,熔覆层断面的显微硬度分布均匀,平均硬度可达11.9GPa,是16Mn钢基体的7.95倍,耐磨粒磨损性能是基体的7倍以上。结论晶内弥散分布的B_4C、Cr7BC4和Cr7C3硬质相与晶界成链状分布的Fe2B、FeB共同作用,使熔覆层的硬度、耐磨性明显提高。     

激光熔覆Fe-Ti-B复相涂层的组织研究

应用５ｋＷ激光器在１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢基体上进行ＦｅＴｉＢ合金的激光熔覆,用金相显微镜、Ｘ射线衍射、电子探针等微观分析手段对涂层中组成相的类型和形貌进行了分析。结果发现涂层中ＴｉＢ２有针状、棒状以及颗粒状等形态。这与激光加工工艺参数有关,同时由于ＴｉＢ２的生成消除了激光熔覆ＦｅＢ合金涂层中ＦｅＢ相的偏析。     

反应火焰喷涂Mo-FeB-Fe系金属陶瓷涂层的制备及性能

以Mo粉、FeB合金粉、Fe粉为原料,将混合粉末在900℃下真空热处理2h,破碎,过75μm筛制备喷涂喂料;采用反应火焰喷涂技术在Q235钢表面制备Mo2FeB2金属陶瓷涂层。将反应热喷涂制备的涂层在真空炉中1000℃下热处理5h,测试涂层的性能。结果表明：在室温球磨15h后粉体中有Fe2B生成,在900℃下烧结后破碎的喷涂粉末中有部分三元硼化物（Mo2FeB2）生成;涂层由占主体的Mo2FeB2和α-Fe相和少量Fe2O3、FeO相及气孔组成。在涂层和基体的结合面处,存在由高硬度涂层到低硬度钢基体的过渡区;涂层和基体的结合强度为32.73MPa,抗热震次数可以达到43次左右,耐磨性比钢基体提高5.28倍;涂层经过1000℃真空扩散热处理后,具有更加优异的力学性能。