稀土添加量对20CrMnTi钢表面碳铌复合渗层组织及性能的影响

目的提高20CrMnTi钢表面硬度及耐磨性能。方法采用粉末包埋法在20CrMnTi钢表面制备了碳铌复合渗层。粉末渗铌剂组成为铌粉、氧化镧、氧化铝及氯化铵,渗铌温度为950℃,保温时间为5 h。通过光学显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度计、能谱仪、X射线衍射仪及微动摩擦磨损试验机,研究了不同La_2O_3添加量条件下,碳铌复合渗层的硬度、厚度、组织、物相组成及摩擦系数。结果不同La_2O_3添加量条件下,复合渗层主要由NbC相组成,厚度为23~28mm,硬度为2250~2950HV0.5。随着La_2O_3添加量的增加,复合渗层物相组成变化不明显,渗层晶粒尺寸先增大后减小,厚度逐渐下降,硬度先上升后逐渐下降,摩擦系数基本是先上升后下降。稀土添加量(质量分数)为0.5%时,其摩擦系数较低。结论粉末包埋复合渗铌渗剂中,La_2O_3的最佳添加量为0.5%,能细化渗层晶粒尺寸,有利于提高20CrMnTi表面碳铌复合渗层的致密性及硬度。     

TiAl渗铌合金层制备及耐磨性研究

将等离子表面渗铌应用于Ti Al合金,对Ti Al渗铌合金层组织以及室温摩擦学性能进行了研究。结果表明,Ti Al经离子渗铌后表面形成厚度约20μm的铌合金层,渗层组织致密均匀。铌合金层的室温耐磨性能优于Ti Al基材。     

35钢稀土快速盐浴渗氮技术及动力学分析

以35钢为材料,通过在盐浴中添加一定量稀土La进行快速稀土盐浴渗氮。利用光学显微镜、扫描电镜和显微硬度计对渗层的显微组织、渗层厚度和硬度进行了测试和分析。研究结果表明:稀土La对盐浴渗氮具有显著的催渗效果,并且当稀土La添加量为5%时化合物层达到最厚。同时稀土盐浴渗氮可大幅度提高35钢表面硬度,经过848 K×2 h、5%稀土La盐浴渗氮处理后35钢次表面硬度最高达到835 HV0.01。稀土La盐浴渗氮中氮的扩散激活能可以从常规盐浴渗氮的270 k J·mol-1降低到134 k J·mol-1,表明稀土La对盐浴渗氮具有明显的催渗作用。同时对稀土La快速盐浴渗氮的机理进行了分析。     

氧化镧对TC4钛合金固体渗硼的影响

对固体渗硼剂(碳化硼+碳化硅)中添加氧化镧对钛合金渗硼层的表面形貌与相组成、渗层厚度、渗层硬度、渗层与基体的界面结合力以及渗层摩擦磨损性能的影响进行了研究。结果表明,固体渗硼剂中添加氧化镧(4.0%,质量分数)细化了渗层表面形貌组织;显著提高了渗层的厚度与表面硬度(增幅分别为50.7%和34.8%);提高了渗层与基体的界面结合力(增幅为37.25%);大幅提高了渗层在摩擦磨损过程中抗剥落性能以及渗层自身的抗裂性能。自身抗裂性能的提高与渗层中含有Ti金属物相从而提高渗层的韧性有关。添加氧化镧渗层与未添加氧化镧渗层相比,具有低的摩擦系数(0.12)且摩擦磨损表面无对摩件中Fe元素。     

低温离子渗硫层的干摩擦学性能对比研究

采用低温离子渗硫工艺，分别在W6Mo5Cr4V2,5CrNiMo,2Cr13及45钢表面制备FeS固体润滑层。研究干摩擦条件下的摩擦员性能和渗硫层截面与磨痕形貌，结果表明，4种钢渗硫后减磨耐磨性能都明显提高，其中渗硫W6Mo5Cr4V2钢的摩擦学性能最好，渗硫5CrNiMo钢、渗硫45钢及渗硫2Cr13钢的摩擦学性能依次降低，基体硬度及组织结构不同是渗硫层摩擦学性能产生差异的主要原因。     

稀土钕对H13钢TD处理组织及性能影响

用加入0,0.3%,0.8%(质量分数)稀土钕(Nd)的盐浴分别对H13试样进行TD处理,使试样表面形成碳化钒(VC)渗层。通过比较加与不加稀土Nd所获得渗层,研究Nd对TD处理的影响。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和维氏显微硬度计对渗层的组织、物相和硬度进行测试分析。结果表明:加入Nd可以避免对H13钢处理时产生合金元素富集,合金元素聚集导致材料表面附近一区域组织粗大,影响材料性能。Nd可以提高渗层以及渗层和基体间过渡区的硬度,过渡区硬度的提高可以对高硬度层起到更好的支撑作用,利于增加渗层与基体的结合强度;Nd的浓度并非越高越好,本文中用含0.8%Nd的盐浴处理后的试样效果最好,渗层硬度可达2400~2500 HV。     

La2O3对钢基陶瓷涂层组织与性能的影响

采用热化学反应法在中碳钢(45钢)基体上,以稀土氧化镧(La2O3)为添加剂,制备A12O3陶瓷涂层,并对其组织和性能进行测试和分析.结果表明:稀土氧化镧(La2O3)可以改善陶瓷涂层的组织及性能,陶瓷涂层的硬度和耐蚀性明显提高;添加了稀土氧化镧(La2O3)的A12O3陶瓷涂层,在900℃固化时有MgFeZr3O4、MgSiO3等新相生成;当陶瓷涂层中稀土添加剂(La2O3)含量约为1.19％时,涂层组织更加致密,涂层与基体的冶金结合更加明显,涂层耐蚀性能更好.     

不同稀土掺杂固体渗铬对Cr-RE渗层结构及性能的影响

目的 改善GCr15轴承钢的表面性能,以满足其在重载恶劣工况下服役的要求。方法 采用固体包埋法对GCr15轴承钢进行渗铬处理,通过添加不同的稀土氧化物La2O3、Y2O3和CeO2,获得三种Cr-RE渗层。利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、能谱仪（EDS）、显微维氏硬度计、Rockwell-C硬度计及球-盘式摩擦磨损试验机,对Cr-RE渗层的表面形貌、截面形貌、物相组成、渗层成分、显微硬度、结合强度和摩擦磨损性能分别进行表征。结果 不同稀土元素添加都能在GCr15轴承钢表面形成一层致密、连续的稀土改性渗铬层,其厚度为10 μm,其中Cr-La渗层韧性和结合强度最好,其压痕等级为HF1。Cr-RE渗层主要由Cr7C3、Cr2C和(Cr,Fe)7C3等相组成。Cr-RE渗层能显著提高基体表面硬度,其中Cr-Y渗层表面硬度最大可达1520 HV。三种Cr-RE渗层均有提高耐磨性和减摩作用,其中Cr-La渗层具有最好的摩擦学性能,其平均摩擦系数为0.4714,磨损率为4.4806×10?7 mm3/(N?m),其磨损机理为粘着转移和氧化磨损。结论 稀土掺杂渗铬能有效改善渗铬层的韧性和耐磨性,其中Cr-La渗层综合性能最好。     

工艺参数及氧化铈含量对40Cr钢渗硼层的影响

研究了渗硼温度、保温时间、供硼剂含量和稀土氧化铈含量对40Cr钢渗层厚度及组织和硬度的影响。结果表明,随渗硼温度升高、保温时间延长,40Cr钢表面渗层厚度增大;随碳化硼加入量的增加,渗层厚度在渗硼剂中含1%B4C和5%B4C时出现两个极大值点;适量的稀土氧化铈可以促进硼的渗入,过多的稀土氧化铈的加入反而不利于渗层厚度的增大。稀土氧化铈的加入能够改善渗层的组织,渗硼层硬度亦有所提高。     

马氏体不锈钢低温等离子体稀土氮碳共渗研究

将17-4PH马氏体不锈钢在430℃进行了有无稀土添加的等离子体氮碳共渗处理,其利用OM、XRD、显微硬度计和摩擦磨损试验机研究了共渗动力学、渗层组织结构、硬度以及摩擦磨损行为.结果表明,添加稀土使共渗层组织更加致密,渗层增厚;添加稀土不改变渗层的表面相结构组成,即主要由含氮碳膨胀马氏体(α 'N)、γ '-Fe4N和CrN相组成;添加稀土可使氮碳共渗层厚度增加46％以上,渗层显微硬度可提高100 HV0.1左右,同时明显提高耐磨性能.     

稀土La对变形条件下低碳高铌钢组织和硬度的影响

应用Gleeble-1500D、光学显微镜、扫描电镜和维氏硬度计研究了变形条件下稀土镧对低碳高铌钢显微组织和硬度的影响。结果表明,稀土镧可显著细化低碳高铌钢室温组织,贝氏体铁素体板条宽度由8.78 μｍ减小到4.85 μｍ;并使M/A岛细小弥散分布,使低碳髙铌钢硬度提高51 HV5。     

稀土镧对热浸渗铝钢耐H2S腐蚀性能的影响

研究了添加稀土镧对热浸镀渗铝钢渗层的组织和耐H2S腐蚀的影响，结果表明随着稀土含量的增加，渗层中富铝层增厚。当稀土添加量由0％升至0．3％时，渗层的耐蚀性逐渐提高，当稀土添加量大于0．3％时，渗层的耐蚀性反而逐渐降低。添加0．3％稀土渗层的耐腐蚀性能最好，为不加稀土的2．5倍。     

稀土对等离子体电解渗碳层组织结构和性能的影响

目的 研究稀土对液相等离子体电解渗碳层组织结构和性能的影响。方法 将稀土LaCl3.7H2O和CeCl3.7H2O添加到电解液中,在17-4PH不锈钢表面制备有无稀土添加的液相等离子体电解渗碳层。通过扫描电子显微镜、金相显微镜、X射线衍射仪分析渗层的表面形貌、截面组织和相结构,利用维氏硬度计、洛氏硬度计和摩擦磨损试验机评价渗层的硬度、塑韧性和耐磨性。结果 渗碳层主要由碳化物、“膨胀”α相和少量铁氧化物组成,稀土LaCl3.7H2O和CeCl3.7H2O均可以促进等离子体电解渗碳层表面碳化物的生成,且稀土CeCl3.7H2O可以有效抑制渗层表面铁氧化物的生成。添加稀土LaCl3.7H2O和CeCl3.7H2O后,渗层表面多孔化合物层厚度由20 μm分别减小至15 μm和8 μm,致密层+扩散层的厚度从20 μm分别增加至46 μm和45 μm。添加稀土LaCl3.7H2O和CeCl3.7H2O后,渗层的有效硬化层厚度可达70 μm,是不加稀土时的3倍以上,截面硬度呈梯度分布。添加稀土LaCl3.7H2O和CeCl3.7H2O后,渗层表面洛氏压痕附近的径向裂纹出现了明显的偏转。添加稀土LaCl3.7H2O可使摩擦前期摩擦因数显著降低至0.14,磨痕宽度减至534 μm,主要发生氧化磨损、化合物层剥落和磨粒磨损,而添加稀土CeCl3.7H2O可使摩擦因数一直维持在0.21左右,磨痕宽度显著减少至226 μm,主要发生轻微的磨粒磨损。结论 稀土LaCl3.7H2O和CeCl3.7H2O均可以改善渗层表面质量,提高等离子体电解渗碳层的耐磨性,且稀土CeCl3.7H2O的效果更显著。     

T10钢双辉离子渗钛层的组织及摩擦学性能

采用双层辉光离子渗金属技术,在T10钢表面进行渗钛,研究了渗钛层的显微组织和摩擦磨损性能。利用超景深三维显微系统、X射线衍射仪、显微硬度计、能谱仪等分别对渗钛层的组织、相结构、硬度及元素的浓度分布进行检测和分析,用MM-W1万能摩擦磨损试验机研究了渗层的摩擦磨损性能。结果表明:T10钢双辉渗钛后可在表面形成均匀、致密且与基体结合良好的TiC层,渗钛层硬度达到1 100HV0.01以上,且呈平缓的梯度下降。与未处理的T10钢相比,渗钛层的磨损率明显降低,耐磨性增强。     

扩散型热浸镀铝-镧钢的抗腐蚀机理研究

对扩散型热浸镀铝-镧钢的抗H2S腐蚀性能及机理进行了研究.通过SEM、TEM、XRD等对热浸镀铝-镧扩散层的组织结构进行观察和分析.结果表明,稀土镧可提高热浸镀铝钢的抗腐蚀性能.热浸镀铝-镧钢的扩散层中存在非晶态相,且稀土镧的添加可使扩散层中的非晶含量增加.在靠近扩散层的最外层表面有一约30 μm厚的过渡层,该层为非晶态占优的非晶合金与纳米晶粒的混合区,且随着深度增加,非晶逐渐减少.分析认为,扩散层中存在大量的非晶态合金是稀土镧提高扩散型热浸镀铝钢抗腐蚀性能的主要原因.     

淬火处理对45钢表面硼铬稀土低温共渗的影响

研究了淬火处理对45钢表面硼铬稀土低温共渗的影响,淬火处理保温时间分别为20、30和40 min,共渗工艺分别为600℃×6 h和650℃×6 h。利用电子扫描电镜观察共渗层形貌特征,利用电子显微硬度计测定共渗层的显微硬度。结果表明,经淬火处理的试样共渗层厚度明显增加,不具有明显的梳齿状,组织致密均匀;共渗温度为600℃时,共渗层厚度随淬火处理过程中保温时间延长先增加后减小,分别增加了45.5%、72.7%、18.2%;共渗温度为650℃时,共渗层厚度具有同样变化趋势,分别增加了50%、62.5%、18.8%;淬火处理试样与未淬火处理试样共渗层的硬度分布趋势一致,从最外层开始,先增大后减小。     

热浸渗稀土（La）铝钢在含H2S介质下的耐蚀性研究

研究了加稀土La对热浸渗铝钢渗层组织和含H2S水介质下耐蚀性的影响，结果表明，随着La含量的增加，渗层中富铝层增厚，其耐蚀性逐渐提高.添加0.8 mass %La的渗层的耐蚀性最好约为不加La的3倍.     

CeO_2对纯铜表面料浆包渗Cr-Al渗层组织和耐磨性能的影响

采用浆料包渗法,以Cr2O3粉为渗Cr源,纯Al粉为还原剂,NH4Cl为活化剂,Al2O3为惰性添加剂,蛋白质(鸡蛋清)为粘结剂,在纯Cu表面预先镀Ni,随后表面浆料包渗Cr、Al,制备Cr、Al共渗层;研究稀土氧化物CeO2含量对Cr、Al渗层显微组织和耐磨性能的影响。采用SEM和XRD测定渗层的表面形貌和结构。结果表明:添加稀土氧化物CeO2后,渗层表面显微组织产生明显变化,颗粒由大变小,渗层变致密,组织由单一的Ni(Cr、Al)固溶体转变为由Ni3Al相和固溶体混合组成;随着稀土氧化物CeO2含量的增加,固溶体中Cr含量先增后减,渗层的摩擦因数先降后升,最小摩擦因数为纯铜的1/3。     

QPQ处理后H13钢的组织与性能

对H13钢进行了540℃×4 h氮化及440℃×20 min氧化QPQ盐浴复合处理,利用SEM、X射线衍射仪对渗层微观形貌、物相组成进行了分析,利用显微硬度测试仪、摩擦磨损试验和极化曲线测试了其硬度分布、耐磨性及抗蚀性。结果表明:H13钢经QPQ盐浴复合处理后,渗层组织细小、厚度均匀,主要由Fe_2N、Fe_3N、Fe_3O_4及少量Cr_2N物相组成;表面硬度、耐磨性及耐蚀性得到明显提高,相比基体硬度提高135%,摩擦因数降低29.34%,自腐蚀电流密度降低一个数量级。     

H13钢低温固体渗硼及其热熔损性能的研究

采用低温固体粉末渗硼法对H13钢基体表面进行稀土催渗下的渗硼试验。通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析渗硼层的组织形貌和物相组成,并对未渗硼和低温渗硼试样的热熔损性能进行了对比研究。结果表明:H13钢经580℃粉末渗硼10 h后,其表面形成了一层连续致密的硼化物层,厚度约10μm,硬度约19 GPa。渗硼层主要由FeB和Fe2B两相组成。稀土元素的渗入,可以降低活性硼原子在基体中的扩散激活能,从而显著加快其在基体表层中的扩散速率。由于渗硼层隔绝了铝合金熔液和基体直接接触,渗硼试样的抗热熔损性能大幅提高。