钢铁材料表面自纳米化技术研究及应用展望

介绍了钢铁材料表面自纳米化的研究现状、纳米晶化机制和表面自身纳米化技术的应用前景,表明表面自身纳米化能显著提高钢铁材料的表面强度,硬度、耐磨和耐疲劳性能,在化学热处理和电化学防护方面也展示了广阔的应用前景.     

金属材料表面纳米化研究与进展

大多数金属材料的失效都是从其表面开始的,进而影响整个材料的整体性能。研究表明,在金属材料表面制备纳米晶,实现表面纳米化,可以提升材料的表面性能,延长其使用寿命。金属材料表面纳米化是指利用反复剧烈塑性变形让表层粗晶粒逐步得到细化,材料中形成晶粒沿厚度方向呈梯度变化的纳米结构层,分别为表面无织构纳米晶层、亚微米细晶层、粗晶变形层和基体层,这种独特的梯度纳米结构对金属材料表面性能的大幅度提升效果显著。根据国内外表面纳米化的研究成果,首先对表面涂层或沉积、表面自纳米化以及混合纳米化3种金属表面纳米化方法进行了简要概述,阐述了各自优缺点,总结了表面自纳米化技术的优势,在此基础上重点分析了位错和孪晶在金属材料表面自纳米化过程中所起的关键作用,提出了金属材料表面自纳米化机制与材料结构、层错能大小有着密不可分的联系,对金属材料表面自纳米化机制的研究现状进行了归纳;阐明了表面纳米化技术在金属材料性能提升上的巨大优势,主要包括对硬度、强度、腐蚀、耐磨、疲劳等性能的改善。最后总结了现有表面强化工艺需要克服的关键技术,对未来的研究工作进行了展望,并提出将表面纳米化技术与电镀、气相沉积、粘涂、喷涂、化学热处理等...     

热处理温度对钛表面微纳米分级多孔膜结构特征影响规律

采用碱液处理医用钛表面制备出微纳米分级多孔结构膜层,通过酸处理以及不同温度热处理对微纳米分级多孔膜改性以提高其生物活性。利用SEM、EDS和XRD分析钛表面微纳米分级多孔膜的形貌、化学组成和物相组成,探讨热处理温度对钛表面微纳米分级多孔膜结构特征的影响规律。结果表明,当热处理温度低于750℃时,样品表面的微纳米分级多孔膜层形貌特征保持不变;当热处理温度为550℃时,钛表面微纳米分级多孔膜物相主要是结晶良好的锐钛矿型二氧化钛,具有良好的生物活性。     

混凝土泵车耐磨件新工艺

对泵车耐磨件进行自纳米化处理:用金相、扫描电镜、X射线衍射和表面显微硬度测试仪对纳米化处理的表面进行观察分析,发现材料表面获得纳米层,为后续渗碳、渗氮及热处理工艺提供组织准备.     

Ag/TiO2纳米复合材料的结构及抗菌性能研究

采用化学氧化法在金属Ti表面制备出了多孔纳米TiO2,通过离子束溅射在TiO2表面沉积纳米Ag,最终在Ti表面制备出Ag/TiO2纳米复合材料.利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM),电子探针(EPMA)等分析手段分析了500℃热处理条件下,不同Ag含量对TiO2晶型转变的影响及结构变化.同时,采用细菌生长的抑菌圈法进行测试,研究了Ag/TiO2纳米复合材料对不同菌种的抗菌性能的影响.结果表明:通过化学氧化法和离子束溅射相结合的方法可以得到具有优异抗菌性能的Ag/TiO2纳米复合材料.     

0Cr18Ni9不锈钢表面纳米化组织及其热稳定性对低温渗氮行为的影响

采用超音速微粒轰击技术(SFPB)对0Cr18Ni9不锈钢试样进行了表面纳米化处理,并对SFPB处理后的试样进行热处理和低温气体渗氮处理,分析讨论了表面纳米化组织及其热稳定性对低温渗氮行为的影响.结果表明:经SFPB处理后,试样表层形成厚约250 μm的变形区,表面组织为纳米晶,平均晶粒尺寸为15 nm,其变形机制以孪生为主,变形同时表面发生了马氏体相变,表面硬度明显提高.对SFPB处理的试样经450 ℃热处理后,纳米晶未发生明显粗化,马氏体量减少很小,硬度保持稳定,因而具有良好的热稳定性.晶粒细化、马氏体相变及其良好的热稳定性有利于实现低温快速渗氮,使渗层厚度明显增加,表层硬度得到进一步提高,硬度分布梯度也得到了改善.     

Ni-P-金刚石化学复合镀研究工艺对镀层硬度的影响

在镍磷化学镀的基础上,研究了微米、纳米金刚石化学复合镀工艺。采用正交试验方法,研究化学镀液、金刚石种类与浓度、表面活性剂种类与含量以及热处理温度等因素对镀层显微硬度的影响。结果表明:对镀层硬度影响明显的因素依次为金刚石种类、表面活性剂种类、热处理温度和表面活性剂含量,而镀液种类和金刚石浓度对镀层硬度的影响较小。最佳工艺为:金刚石为纳米金刚石灰粉,添加阴离子表面活性剂,热处理温度为350℃,表面活性剂含量为1∶10,选用化学镀液B,金刚石浓度为6.0g/L。     

中国热处理和表面工程的现状与展望

在中国对热处理和表面工程有非常大的需求.目前,已有各种加热设备约20万标准台(75kW为一标准台),装机容量18×109W,最近的20年,中国从世界各地进口了大约10亿美元的先进热处理和表面工程设备.同时,非常重视先进热处理和表面工程技术的自主创新,在诸如热处理的计算机模拟和应用、离子化学热处理和表面改性、超声喷丸纳米化渗氮和多种先进的渗氮技术、绿色再制造技术、微弧氧化技术、稀土化学热处理和绿色热处理技术等方面取得了重大成就.     

纳米氧化铝粒子对化学镀镍-磷合金晶化行为的影响

通过化学复合镀制备纳米氧化铝粒子增强镍-磷合金复合镀层,并对所得表面纳米复合材料进行透射电镜显微分析(TEM)、扫描电镜显微分析(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、能谱成分分析(EADX)和示差扫描量热分析(DSC).结果表明:纳米粒子在复合镀层中含量较高且分布均匀;所得镀层是中磷非晶态.纳米粒子使得复合镀层晶化温度降低,显微硬度值比镍-磷合金镀层明显提高.在一定条件下热处理,复合镀层晶化,硬度值大幅提高.     

化学复合镀Ni-Mo-P/CeO2镀层结构与摩擦学性能研究

为研究CeO2稀土添加对Ni-Mo-P化学镀层结构及性能的影响,采用化学复合镀技术,在GH4169镍基高温合金表面制备Ni-Mo-P镀层、Ni-Mo-P/CeO2复合镀层,并对其进行400℃热处理。利用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射仪（XRD）对镀层组织结构、元素组成、相结构进行分析。采用显微硬度计、纳米压痕仪、球-盘式摩擦磨损试验机、三维表面轮廓仪对镀层力学性能和摩擦学性能进行分析。结果表明:Ni-Mo-P镀层分布有典型的球状结构,为纳米晶和非晶混合的混晶态结构,结晶化程度只有16%。加入CeO2颗粒后Ni-Mo-P/CeO2复合镀层内分布有孔洞,镀层粗糙度增加,镀层结晶化程度提高至51%。400℃热处理后镀层内析出纳米晶Ni3P相,镀层结晶度增大,镀层内孔洞消失,组织致密度获得改善。添加CeO2颗粒使镀层的硬度有所降低,热处理可明显提高镀层的硬度;热处理后Ni-Mo-P镀层硬度从镀态的645HV上升至1378HV,Ni-Mo-P/CeO2复合镀层硬度由镀态的546HV提高至1141HV。400℃热处理可以明显提高镀层的耐磨性能;CeO2颗粒的添加提高了镀层的韧性,抑制了磨损过程中裂纹的产生,使得复合镀层具有优良的耐磨性能。     

管件壁厚对收口影响的研究

建立了管件收口工艺的刚塑性有限元模型,运用DEFORM-2D软件对不同的管件壁厚进行收口成形的模拟研究,分析了不同的壁厚对收口质量、应力应变分布规律和行程载荷变化以及可能产生的缺陷等。结果表明：为了满足管件收口的尺寸要求,必须严格控制在该模具下的收口,应该保证管件的壁厚大于5mm而小于15mm。     

结晶器电磁搅拌电流对大方坯质量影响试验

进行了结晶器电磁搅拌电流对大方坯的内部质量影响的试验研究.结果表明:搅拌电流由250A增至500A时,大方坯中心区等轴晶率由18.80%增至36.24%,中心疏松全部控制在1.5级以下,中心偏析评级全部控制在1.5级以下,大方坯凝固组织的致密性和均匀性明显增加,大方坯中大型夹杂总量较低,促进夹杂物上浮.     

基于ANSYS模拟不同参数对20钢焊接温度场的影响

选20钢为研究对象,利用ANSYS软件,建立几何模型和有限元模型,对不同焊接参数下的温度场进行了模拟.在其他条件一定的情况下,分析了电流、电压、板长及板厚分别对温度场的影响.结果表明:电流和电压对焊接温度场的影响最大,板材厚度其次,板材长度最小.     

Studies on the Influence of Hexadecylamine on Chromate Phosphate Coating on Aluminium

The effect of hexadecylamine (HDA) on a Chromate phosphate coating on aluminium was studied using an optimized Chromate phosphate bath, The addition of HDA was found to decrease the coating weight, but to enhance the coating quality and corrosion resistance. The inhibitory effect of HDA helps in regulating the excessive attack on the metal and its ability to reduce Cr⁶⁺ to Cr³⁺ compensates the possible time delay for the initiation of coating deposition due to the inhibition.     

消除汽车制动鼓表面斑点的研究

通过对失效的汽车制动鼓取样分析,认为汽车制动时,制动鼓发生了组织转变（相变）。相变的结果导致在制动鼓工作表面出现硬质斑点及裂纹。解决的办法是提高灰铸铁含C量和在灰铸铁中添加微量合金元素。     

摩擦对收口的影响研究

建立了弹体毛坯收口工艺的刚粘塑性有限元模型,分析了在不同摩擦因子条件下弹体毛坯应力应变分布规律及可能产生的缺陷,为了获得所需的收口毛坯形状尺寸,其模具与坯料之间的剪切摩擦因子应控制在m=0.15以下。     

浅谈板坯连铸机扇形段的改进

介绍唐山不锈钢公司提高扇形段的使用寿命以及对设备进行的改进与取得的效果.     

用Abaqus分析压下量对塑性铰位置的影响

环件径向轧制的非稳态因素导致环件位置、塑性铰位置、尺寸大小动态变化.运用Abaqus软件,对环件径向轧制过程塑性铰研究表明:塑性铰的动态变化受到压下量的影响.无导向辊径向轧制时,在开始阶段没有塑性铰,随着芯辊的不断进给而出现塑性铰,而且塑性铰位于与轧制区域相对的环件直径的另一端,且偏向轧制出口区域一侧.     

基于Moldflow的注射成型工艺参数对塑件收缩痕的影响研究

基于Moldflow软件的最佳浇口位置和填充分析功能确定浇口位置和数量,采用正交试验法确定注射成型收缩痕指数较小的最优工艺参数组合,研究了注射成型工艺参数对塑件收缩痕的影响,对不同的工艺参数进行了分析。研究结果表明,熔体温度、模具温度的降低,保压压力和注射时间的增加都能减小收缩痕的影响。     

基于正交试验的多曲率件弯曲回弹影响因素研究

针对多曲率件弯曲成形中回弹问题,采用正交试验的方法,对二维多曲率件冲压成形过程中各工艺参数的影响情况进行试验研究,以最少的试验次数,得到影响零件回弹因素的主次顺序,并得出最佳工艺参数组合,为确定多曲率件冲压成形工艺参数提供了合理的依据,为后续三维多曲率件冲压成形及回弹的控制奠定基础。