原位自生NbC/H13钢复合材料抗磨损性能研究

H13钢作为盾构机刀圈材料，主要用于破碎坚硬岩石。在盾构机掘进过程中，刀圈的磨损是不可避免的，过度的磨损会导致掘进效率的降低，增加施工风险。为了提高H13钢的耐磨性，采用重力铸造原位自生的方法，制备了体积分数为1%、3%、5%的原位自生NbC/H13钢复合材料。采用金相显微镜、扫描电子显微镜对复合材料的物相组成与组织结构进行分析，使用冲击试验机、三体磨料磨损试验机对不同体积分数NbC/H13钢复合材料的冲击韧性、磨料磨损性能进行研究。结果表明，制备的复合材料组织致密，NbC增强相在基体中弥散分布。随着增强相体积分数提高，增强相的形态由网状逐渐向小棒状和颗粒状转变；复合材料的冲击韧性值随着增强相的体积分数提高逐渐下降，当NbC含量在5%(体积分数)时，冲击韧性到最小值6.5 J；三体磨料磨损结果表明，随着NbC体积分数的增加，有效减少磨料对钢基体的磨损，从而进一步提高了复合材料的耐磨性，与基体材料相比，耐磨性提高了2.1倍。     

SiC颗粒增强铝基复合材料的连接现状

SiC颗粒增强铝基复合材料因其具有成本低、耐磨性好、高比强度和比刚度、高谐振频率等优良的性能受到关注,但由于难于机械加工,特别是焊接性较差制约其在工程中的应用推广. 文中通过对国内外SiC颗粒增强铝基复合材料的连接现状(焊接方法主要集中于熔化焊、扩散焊、搅拌摩擦焊和钎焊等)进行综述和评价. 结果表明,SiC颗粒和Al基体的较大物理化学性能差异是影响该种复合材料焊接性的主要因素;当SiC颗粒体积分数低于35%时,目前已取得令人基本满意的焊接效果,已具有小批量生产的趋势;但当SiC颗粒体积分数大于35%时,特别是针对高体积分数(55% ~ 75%)的复合材料而言,传统的熔化焊方法很难获得高质量的接头,因此选择合适的连接方法和特殊的焊料成分则成为该种材料的重要创新方向.     

钒微合金化对718合金中铌元素偏析行为的影响

利用金相显微镜、电子探针、能谱仪等分析了含钒元素（V）0.066%的718合金铸锭凝固组织,对其微观组织和析出相特征进行分析,研究其中易偏析铌元素（Nb）的分布状态及偏析规律。结果表明,V元素的微合金化使718合金铸锭枝晶组织得到细化,二次枝晶间距及Nb元素的偏析系数均有所降低;由于Nb元素主要分布在Laves相及碳化物中,通过对二者体积分数的定量表征,V元素的加入大大降低Laves相及碳化物的析出,体积分数降低;线扫描分析表明,距Laves相越远,Nb元素含量越低,而含V样品中,这种含量降低的趋势有所减缓。所有分析结果均表明,V元素的合金化改善了718合金中Nb元素的偏析状态,细化了枝晶组织,对降低718合金均匀化热处理难度、提高合金成分和组织均匀性有利。含V碳化物在凝固过程中成为异质形核点,减小了凝固形核的驱动力,使得二次枝晶间距变小,表现出更小的Laves相体积分数和较细的枝晶组织。     

超声滚压Ti-6Al-4V微观组织对应力应变行为的影响

目的 通过超声滚压提高Ti-6Al-4V的屈服强度。方法 将超声振幅作为唯一变量,设置0、5、7、10μm4组试验,分析Ti-6Al-4V被加工表面及表面以下30～50μm处的应力应变行为。通过X射线衍射仪（XRD）测试不同超声振幅下Ti-6Al-4V的两相分布。采用扫描电子显微镜（SEM）,分析不同超声振幅下Ti-6Al-4V表面层塑性变形程度。使用能谱仪（EDS）观察不同超声振幅下Ti-6Al-4V表面层元素组成分布。通过万能试验机获得不同超声振幅下Ti-6Al-4V的应力应变曲线。结果 Ti-6Al-4V表面层塑性变形程度随着超声振幅的增大而增大。Ti-6Al-4V被加工表面的β相体积分数随着超声振幅的增大呈先减小后增大的趋势。当超声振幅为7μm时,Ti-6Al-4V被加工表面β相的体积分数最大（19.70%）。超声滚压Ti-6Al-4V表面层中β相的体积分数沿深度递减。Ti-6Al-4V表面层α相稳定元素Al和β相稳定元素V未出现明显与两相体积分数相同的变化趋势。Ti-6Al-4V材料的屈服强度随着超声振幅的增大呈先减小后增大的趋势。当超声振幅从5μm增至10μm时,Ti-6A...     

WC颗粒含量对TC4激光沉积耐磨特性的影响机制研究

针对TC4钛合金耐磨性能差的缺点，采用激光熔化沉积技术(LMD)进行同步送粉法熔覆复合粉末(3～5μm WC与53～150μm TC4)制备出2 mm厚的耐磨强化熔覆涂层。使用光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)观察并分析熔覆层的显微组织及其组成成分，在室温干摩擦往复滑动条件下测试熔覆层的磨损性能并分析其磨损机理。结果表明：熔覆涂层与基体结合性良好，无明显裂纹、气孔等缺陷。随着WC颗粒质量分数增加，(Ti,W)C_1-x逐渐增加并分布在α/β相界和晶界处，熔覆层平均硬度比基体提高约34%，硬度最高可达基体的1.49倍。熔覆层磨损体积和磨损系数变化规律一致，呈现为先降低后升高再降低。磨损表现形式为磨料磨损，磨损系数均与基材相近。磨损率随WC颗粒质量分数增加而降低，WC含量10%时熔覆层耐磨性能最好，较基材提升25%。     

30Cr13多通阀锻造工艺设计

多通阀是煤矿采煤工作面顶板支护设备液压支架的关键液压元件，承担液压系统多通管路的配液连接，由于工作环境高温湿热．并且需要承担的压力比较大．掘进过程中产生的泥浆可导致产品严重锈蚀．从而缩短产品寿命，因此，产品的选材必须考虑耐蚀性及抗氧化性．同时锻件的生产过程必须按产品工艺规程严格控制，保证产品质量。否则，产品在工作过程中一旦出现开裂、早期失效等质量问题，将造成严重安全事故，带来不可估量的安全隐患和经济损失。     

电解质对镁合金微弧氧化表面膜组织与腐蚀性能的影响

采用SEM、TEM、EDX、XRD、AUTOLAB电化学工作站分析比较两种电解质（硅酸盐体系和有机胺体系）直流微弧氧化处理AZ91D合金表面涂层的成分、组织结构和涂层的动电位极化曲线。虽然两种电解质体系涂层元素成分和组成相相同,均为金属相、MgO相和Mg2SiO3相,但有机胺电解质体系的涂层中非金属相（MgO、Mg2SiO4）相对含量高于硅酸盐处理体系,有机胺体系获得的涂层表面均匀致密性也优于硅酸盐体系。有机胺体系获得的涂层在3.5%NaCl中性介质中的腐蚀电流密度、腐蚀电压分别为0.29μA/cm^2和522 mV,与硅酸盐体系处理涂层相比,前者的抗腐蚀能力有很大幅度的提高。     

碳锰元素含量对中锰钢相变规律及热轧组织性能的影响

中锰钢为新一代先进高强钢，为使其组织获得合适的各相比例，得到理想的力学性能，对C、Mn元素含量的增加所引起的相变规律的变化及对后续加工过程的影响进行了研究。设计了4种化学成分的中锰钢，采用热膨胀仪、SEM、拉伸实验机、XRD测定分析了C、Mn元素含量增加对实验钢相变规律及热轧组织性能的影响。结果表明：C、Mn元素含量的增加能降低实验钢的Ac₁和Ac₃温度，提高其淬透性，同时使C曲线右移。当Mn质量分数为5%时，1^#钢临界冷却速率低于0.5℃/s,其热轧后微观组织由贝氏体、马氏体和少量奥氏体组成，基体上弥散分布着大量的细小碳化物；将C质量分数由0.10%增加至0.15%,2^#钢热轧后残余奥氏体体积分数由4.81%增加至9.48%,强塑积由12.2 GPa·%提升至19.0 GPa·%。而当Mn质量分数为7%时，3^#钢临界冷却速率低至0.05℃/s以下，其热轧后基体组织为马氏体结构；将C质量分数由0.10%增加至0.15%,4^#钢热轧后残余奥氏体体积分数由8....     

Zn对铸态Mg-Er-Zr合金组织和性能的影响

采用光学显微镜、X射线衍射、差热分析和力学性能测试等,研究了铸态Mg-12Er-xZn-0.6Zr(x=0,0.6,1.8,摩尔分数,%)合金的显微组织和力学性能。结果表明,Mg-12Er-0.6Zr合金主要由α-Mg相组成,晶内出现成分偏析。添加0.6%的Zn后,合金晶粒明显细化,且出现X相(Mg12ErZn)。增加Zn含量至1.8%,合金晶粒大小和相组成未发生明显变化,而X相体积分数明显增加。添加Zn元素,显著提高了Mg-12Er-0.6Zr合金的屈服强度和抗压强度。随着Zn含量的增加,合金的伸长率呈下降趋势,但下降幅度较小。     

Mo含量对一种镍基单晶高温合金显微组织和持久性能的影响

采用螺旋选晶法制备镍基单晶高温合金，研究了Mo含量（质量分数）分别为2％，3％，4％时合金的显微组织和高温持久性能．结果表明：3种成分合金的铸态组织均由γ和γ′相组成．1100℃，500h热暴露后，4％Mo合金中的μ相大量析出并长大，3％Mo合金中只有少量μ相析出，2％Mo合金中不析出μ相．析出的μ相主要由Mo，Re，W，Cr，Co和Nb等元素组成．其中，Mo形成μ相倾向最强；Re，W和Cr次之；Nb和Co最小．大量棒状μ相的析出严重损害了合金的高温持久性能，少量“相不降低合金的高温持久性能．考虑到Mo的固溶强化作用使合金高温持久性能升高，对于Ni-5Cr-10Co-4W-3Re-5.6Al-8Ta-1Ti-0．5Nb基础成分合金，最佳的Mo含量为3％．     

5083铝合金绿色化学机械抛光液对表面粗糙度的影响及机理分析

目的 为提高5083铝合金的表面质量,研制一种环境友好型化学机械抛光液,并分析5083铝合金化学机械抛光液对表面粗糙度的影响及作用机理。方法 使用绿色环保的化学机械抛光液对5083铝合金进行化学机械抛光。采用单因素控制变量法,分析不同的p H调节剂类型、p H值以及过氧化氢（H2O2）浓度对铝合金化学机械抛光后表面粗糙度的影响规律。采用电化学工作站,分析5083铝合金在不同抛光液中的静态腐蚀特性。运用X射线光电子能谱仪（XPS）分析5083铝合金在不同抛光液下表面元素化学组分的变化。结果 绿色环保抛光液的主要成分为去离子水、4%（质量分数）的二氧化硅磨粒、2.0%（质量分数）的H₂O₂和柠檬酸,并调节pH至3.0。5083铝合金进行化学机械抛光后,在70μm×50μm的扫描范围内铝合金表面粗糙度最低为0.929 nm。结论 电化学试验和XPS测试的分析表明,柠檬酸可加快抛光液对铝合金的腐蚀,H₂O₂使铝合金表面形成氧化层,减缓抛光液对铝合金的腐蚀。氧化层的主要成分为Al₂O     

自耗电极/感应凝壳熔铸TiAl基合金成分均匀性研究

利用重力和离心铸造方法，在金属型中浇注了目标成分为Ti-48Al-2Cr-2Nb（原子分数，％）的TiAl基合金，随后对其进行热等静压（HIP）处理（1270℃／173MPa／4h），研究了合金中各元素的分布均匀性。结果表明，熔炼过程中Al元素将产生一定的挥发。使得重力和离心浇注的TiAl基合金中Al元素含贯均低于目标成分，离心力场对成分均匀性无明显影响。各种元素沿铸件横截面径向分布基本上是均匀的，微观区域内的成分波动可通过HIP工艺得到显著的改善。     

Cr含量对NiCrMoCu多孔材料的影响及其造孔机理研究

以Ni、Cr、Mo、Cu元素粉末为原料,基于活化反应烧结方法制备NiCrMoCu多孔材料,表征了不同Cr含量的物相组成、体积膨胀率、孔结构和孔隙形貌,探讨了孔隙产生机制。结果表明:多孔材料的孔径、孔隙率、体积膨胀率等随Cr质量分数上升而增大。Cr质量分数为30%时,孔隙结构最佳,其开孔隙率为42.10%,总孔隙率为48.36%,体积膨胀率为12.60%,平均孔径为13.32μm,透气率为96.3 m~3·m~(-2)·kPa~(-1)·h~(-1)。计算了Cr,Mo,Cu各原子在1150℃下不同基体元素中的扩散速率,结果表明Cr原子在Ni和Cu原子中扩散速率分别为1.61×10~(-14)和8.22×10~(-13)m~2·s~(-1),远高于Mo和Cu各原子的扩散迁移速率。研究了 NiCrMoCu多孔材料的造孔机制,主要为粉末压制过程中产生的间隙孔和Cr、Mo、Cu原子在不同基体中元素扩散速率不同引起的Kirkendall效应。     

低压密封性能检测回路中溢流安全阀设计

根据煤矿用户对支护装备故障的统计与反馈,当液压系统部分液压阀在低压状态下,出现慢泄漏现象的频次较高。为了适应煤矿井下对液压阀等元件的应急抢修,以确保工作面支护安全,设计一种体积小,便于地面和井下搬运、安装的检测设备。其中,在低压密封性能检测回路中溢流安全阀是其关键组成元件之一。分析现有的直动型溢流阀原理、结构,对其阀芯、阀座、阀体等进行创新性设计,使其在一定压力范围内保持良好的密封性。通过试验验证,溢流安全阀在2 MPa压力下密封可靠,达到矿用液压元件低压密封性能的检测标准。     

304不锈钢环保型酸洗钝化工艺及其性能研究

采用化学浸泡法和动电位扫描法研究了304不锈钢在环保型酸洗钝化工艺下所得钝化膜的耐点蚀性能,运用X射线光电子能谱(XPS)分析了钝化膜的组成和结构.结果表明:由正交试验优选出的最优配方和工艺可大大提高304不锈钢表面钝化膜的耐点蚀性能;304不锈钢表面钝化膜中的Cr、Fe、Ni分别以Cr2O3、FeO、NiO的形式存在;钝化处理后,试片表面钝化膜中的铬元素和镍元素的含量明显增加.综合考虑,不锈钢柠檬酸钝化的最佳工艺为:柠檬酸质量分数4%,氧化剂X体积分数5%,乙醇体积分数2.5%,温度40℃,钝化时间60min.     

10%Cr耐热钢/镍基合金焊接接头高温疲劳性能

以某新型10%Cr耐热钢/ENi Cr Fe-1镍基合金焊接接头为研究对象,对其微观组织及高温疲劳性能进行了研究。结果表明,由于10%Cr耐热钢与ENi Cr Fe-1镍基焊缝的微观组织和元素成分存在较大差异,在宏观视角下,二者的连接处形成了非常明显的界面;在微观视角下,发现该界面实质上是宽度约为11μm的微观组织和元素成分过渡区;从耐热钢到镍基合金焊缝,Fe元素质量分数由82%快速下降至20%,Ni元素质量分数从0.3%快速升高至60%;靠近耐热钢一侧的界面的微观组织含有板条马氏体等亚晶结构,而靠近镍基焊缝一侧的界面表面光洁,无亚晶结构;在高温低周疲劳状态下,焊接接头疲劳断裂于界面。     

Fe对Nb-16Si-22Ti-2Cr-2Al-2Hf合金组织与高温压缩性能影响研究

采用真空非自耗电弧炉制备了不同Fe含量的Nb-16Si-22Ti-2Cr-2Al-2Hf-xFe(x=0,1,2,3,原子分数)4种合金。采用XRD对合金相结构分析表明,制备的合金由Nbss相,Nb_3Si相及Nb_5Si_3相组成。微观组织分析发现,随着Fe元素含量的增加,促进共析反应Nb_3Si→Nbss+Nb_5Si_3的进行,合金相组成由Nbss+Nb_3Si转变为Nbss+Nb_5Si_3。Nb_3Si组织由连续变成分散的块状,体积分数减小,Nbss相由树枝晶状转变为等轴晶状,平均晶粒大小约5μm,体积分数有所增加。采用Gleeble-1500热模拟机对合金进行高温压缩实验,发现随着Fe元素含量的增加,压缩温度的升高及应变速率的降低,合金压缩开裂倾向减小,应力峰值降低,变形能力增加。Fe元素的添加令Nb-Si基超高温合金具有更好的高温塑性变形能力,对改善Nb-Si合金的热加工性能具有重要的意义。     

振动辅助磁针磁力研磨法对管件焊缝表面氧化皮的去除实验

目的 去除焊接管件焊缝处的氧化皮,改善焊缝处的应力状态。方法 采用振动辅助磁针磁力研磨法去除导磁材质管件经焊接处理后焊缝表面的氧化皮,利用超景深电子显微镜观察氧化皮的去除情况;利用X射线能谱分析仪对焊缝表面氧化皮的成分进行分析,根据氧化皮及管件材料主要元素的占比情况,分析检测焊缝表面氧化皮是否被完全去除。结果 焊缝表面氧化皮经振动辅助磁针磁力研磨后被完全去除。通过对比振动辅助磁针磁力研磨前后的表面形貌发现,表面颜色由黑变光亮,氧化皮得到有效去除。通过EDS成分分析可知,氧化皮的主要成分为C元素,质量分数为88.62%;管切面显示基体的主要成分为Fe元素,质量分数为67.09%。通过振动辅助磁力研磨法去除氧化皮后,管表面的元素组成与研磨前相比C元素降低了85.52%,Fe元素增加了63.06%。表面残余应力由原始的+17.5 MPa变为?186.0 MPa。经研磨后,氧化皮基本被完全去除。结论 焊缝表面成分的检测结果证实,从表面形貌分析中得到氧化皮被完全去除的结论是正确的,同时也表明振动辅助磁针磁力研磨对完全去除焊缝表面的氧化皮具有可行性。     

H13钢RE–N–C–S–V–Nb多元共渗成分优化

用RE-N-C-S-V-Nb盐浴多元共渗的方法对H13钢表面进行改性处理,形成了含有钒铌碳氮化物的高性能复合层。以多元共渗渗层厚度和显微硬度作为正交试验的参考指标,对多元共渗配方成分进行优化。根据正交试验中各因素水平对指标的影响结果得到最优的成分为:硼砂盐浴中,稀土质量分数5%,V2O5质量分数6%,Nb2O5质量分数6%;盐浴回火中,稀土质量分数1%,CNO-质量分数34%。利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对多元共渗层的组成和显微结构进行了分析和研究,结果表明:共渗后试样表面形成了NbN、VN、NbC、V8C7等高性能物相和组织,渗层厚度达100～120μm且组织致密并呈弥散性分布。与常规氮化处理的试样比较,高温氧化增重速率缓慢仅为氮化处理的1/4,微裂纹出现在热疲劳循环2 000次以上。     

冷轧含Cr DP800双相钢的组织与性能

设计了两种不同成分的C-Mn和C-Mn-Cr冷轧双相钢。研究了在两相区温度热处理后其不同比例的F+M双相组织与力学性能的关系。结果表明,C-Mn-Cr钢在770℃保温5min后以10℃/min缓冷至690℃再水冷,可获得由平均晶粒尺寸为6.8μm的铁素体和体积分数约为31%的马氏体组成的双相组织,并具有抗拉强度为825MPa、屈服强度为451MPa和断后伸长率为15.4%的良好力学性能。