梯度堆焊合金层界面组织特征及性能

在Q235A基体上采用药芯焊丝埋弧焊和自保护明弧焊方式,依次堆焊包含"20Cr2Mn12Ni Mo N韧性过渡层+Cr12W3Mn塑性缓冲层+Cr20Ti Mn Si高铬耐磨层"结构的堆焊合金。借助光学显微镜、扫描电镜、X线衍射仪和显微硬度计等研究堆焊合金层的界面组织特征及性能。结果表明,增加韧性过渡层和塑性缓冲层形成了梯度硬度结构的堆焊合金层,不仅可减小残余应力,而且抑制母材成分的稀释影响,规避网状碳化物和共晶等脆性组织形成。     

纯Cr粉末激光熔覆层组织分析

为了提高工件的抗烧蚀及耐磨性,利用激光在PCrNi3Mo钢上熔覆纯Cr粉末,并对激光熔覆和等离子喷涂层进行组织对比分析。从X射线衍射图谱可以看出激光熔覆层中只含有Cr一种物相,而等离子喷涂层含有Cr物相和Cr2O3物相。从显微组织可以看出激光熔覆区和热影响区之间,热影响区与基体之间没有明显的界面特征,已经形成了冶金结合。激光熔覆后获得了细化晶粒组织,产生位错和晶界。因此激光熔覆的力学性能、硬度和耐磨性均优于等离子喷涂。     

镍铬合金激光熔覆层的制备及其表征研究

采用激光熔覆的方法,在45钢表面添加镍包铬复合粉末制得镍铬合金激光熔覆层。结果表明,镍铬合金激光熔覆层主要由Ni、Cr、Fe、C等元素组成,其显微组织是定向凝固的柱状枝晶组织。镍铬合金激光熔覆层熔覆区的平均显微硬度为441.4HV,约为基体45钢显微硬度的1.6倍,熔覆层的磨损量为基体45钢的60%,因此镍铬合金激光熔覆层具有较好的耐磨性能。     

耐磨堆焊层显微组织特征及其与耐磨性关系的研究

利用透射电镜 ( TEM)和扫描电镜 ( SEM)研究了不同耐磨堆焊层的显微组织特征。通过与实际工况磨损状态和堆焊层硬度测试数据对比分析 ,发现高铬铸铁耐磨堆焊层的显微组织 ,如硬质相的形态、尺寸和分布、基体相的性质等是决定其耐磨性的主要因素 ,而不是一般认为的硬度因素。     

低碳钢表面Cr合金层的低温高能球磨制备

采用高能球磨机,利用机械合金化原理,在室温下于20钢表面制得 Cr 合金层。采用 SEM、EDS、XRD 和显微硬度测试等技术分析 Cr 层的显微形貌、组织结构及力学性能并初步探讨合金层的形成机理。结果表明。采用本实验工艺能在20钢表面形成界面结合良好且厚度为60～80μm的 Cr 合金层。显微硬度测试表明,合金层最大显微硬度值高达661HV0.1,是基体硬度值的3倍多。界面处的显微硬度呈现梯度变化,对合金层起到很好的缓冲和支撑作用。分析其机理可知,大量机械能的输入促进了粉末与基体的结合,加快了原子间的扩散,使得 Cr 合金层得以形成。     

氩弧原位自生TiC复合涂层组织与抗磨性能研究

采用氩弧熔覆技术在16Mn钢基体上制备原位形成的TiC颗粒增强金属基复合涂层。利用OM、SEM、XRD,对熔敷层显微组织和物相进行分析。结果表明,熔覆层与基体呈冶金结合,无裂纹、气孔等缺陷;原位形成的细小TiC颗粒弥散分布于熔敷层内;显微硬度和耐磨性测试结果表明,涂层具有比较高的硬度和耐磨性。     

Cr_3C_2/Ni_3Al表面堆焊合金层的特征分析

对Cr3C2/Ni3Al复合堆焊合金层的元素分布、横截面组织和硬度等进行分析和研究。结果表明,堆焊过程中,母材表面半熔化区的形成使堆焊层与母材实现冶金结合,堆焊层金属逆热流方向与母材呈联生方式长大,形成Cr3C2强化的Ni3Al基堆焊层;Ni3Al基体对Cr3C2起到保护和支撑作用,弥散分布的硬质强化相Cr3C2,硬度高,抗磨损性好,显著提高堆焊层硬度,并对Ni3Al基体起保护作用;堆焊层与母材冶金结合,无裂纹,不易剥落,使得部件整体的耐磨性能提高。     

Ni60B有氧烧结工艺的研究

采用箱式炉在有氧状态下烧结制备Ni60B自熔合金,研究烧结工艺对Ni60B自熔合金组织和性能的影响。结果表明:Ni60B自熔合金粉末经1 000℃×15 min,随炉冷却至400℃后空冷的最佳工艺烧结后,合金的金相组织为在γ-Ni固溶体基体上均匀的分布着Cr、Fe的碳化物、硼化物硬质相;其密度为7.64 g/cm3,硬度为56.96HRC。     

铜表面激光合金化和激光熔覆制备Ni/NiCrBSi梯度涂层

利用激光表面合金化和宽带激光熔覆工艺在铜基体表面制备出由Cu-Ni合金化层和NiCrBSi熔覆层组成的梯度涂层。用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪及显微硬度计,系统分析合金化层与熔覆层的物相构成、显微组织及硬度。结果表明:合金化层与铜基体之间的界面呈"锯齿状",在合金化层近基材底部是一种不规则的层状结构;在合金化层中,Ni、Cu元素发生充分互溶,使合金化层的热导率降低至Cu基体的1/9,有效提升铜表面NiCrBSi熔覆层的成形能力;同时,NiCrBSi熔覆层组织致密,其强化相由γ-Ni、Cr B、M_(23)C_6及Ni_3Si构成,显微硬度明显提高,平均值达到400HV,是铜基体硬度的5倍。从铜基体到NiCrBSi熔覆层,显微硬度呈梯度增加,涂层具有里韧外硬的特征。     

Mo对Fe-B-C系堆焊合金组织及性能的影响

采用“复合粉粒+H08A实心焊丝”埋弧焊方法制备了Mo₂FeB₂和Fe₂B双相增强的Fe-Mo-B-C系耐磨合金，用X-射线衍射仪、扫描电镜、附属电子能谱仪和磨损试验机研究了钼含量对其组织及性能的影响。结果表明：该合金的基体为铁素体(α-Fe)，硬质相包含Fe₂B、Mo₂FeB₂、M₃(B,C)等相；随钼含量提高，初生Fe₂B相的体积分数降低，而Mo₂FeB₂相的数量明显提高，其显微硬度可至1 781HV，形态从共晶(α-Fe+Mo₂FeB₂)树枝状逐渐向初生硬质相的方块状转变，尺寸增加，这使该堆焊合金层的显微硬度升至1 200HV以上。磨损试验表明该堆焊合金的耐磨性先改善，后降低；9%Mo(质量分数)时，耐磨性最佳，Mo₂FeB₂相大小对合金耐磨性至关重要。     

有氧烧结Ni60/WC合金涂层的组织和性能

在有氧烧结条件下,在45钢基体上制备Ni60/WC自熔合金涂层。利用XRD、SEM、EDS等对涂层的组织和性能进行分析。结果表明:涂层中主要有γ-(Ni,Fe)、WC、(Cr,Ni)23C6、Co3W3C、Ni2B等相组成,涂层平均显微硬度为918.4HV0.1;在磨粒磨损条件下,磨损率为1.47×10-2 cm3/h;过渡层的显微硬度从918.4HV0.1至220HV0.1呈梯度分布,宽度约为0.30mm。     

B对碳弧焊Fe-Cr-C系耐磨合金的组织和耐磨性影响

采用碳弧焊的方法,通过在较高范围内(0.4%~2.5%)调节Fe-Cr-C系耐磨堆焊合金粉块中B的含量,探讨B对组织和耐磨性能的影响。结果表明,添加B使得初生碳化物明显细化,数量明显增多,分布也趋于均匀,细小的共晶碳化物增多,并产生硬质相B4C。实验中4种合金粉块均与基体(Q235)有良好的冶金结合。B的质量分数在0.4%~2.5%范围内随着含量的升高,堆焊层的硬度和耐磨性呈上升趋势。当B的质量分数为2.5%时,其硬度达到64.7HRC,磨损质量损失仅为1.1 mg。     

Ni基WC型自熔合金重熔涂层的制备与耐磨性能研究

研究了 Ni基 WC型自熔合金涂层的炉熔制备工艺 ,并考察了涂层的耐磨性能。结果表明 ,在确保涂层不发生过熔流淌的前提下 ,延长保温时间并降低冷却速度能够获得组织致密、无裂纹的高强度涂层 ,并促使涂层与基材间发生成分扩散形成冶金结合。经重熔处理后 ,Ni基 WC型自熔合金涂层的耐磨性得以显著提高。离子氮化没有明显改善 Ni基 WC型自熔合金涂层的耐磨性能 ,但是显著提高了未添加 WC的 Ni基自熔合金涂层的耐磨性能 ,其耐磨性能从比 38Cr Mo Al气体氮化钢差 4～ 5倍提高到优于氮化钢 2～ 3倍     

Fe40-Al60掺杂钨精矿粉激光自蔓延烧结合金组织及性能研究

采用不同激光输出功率对掺杂一定含量钨精矿粉末Fe40-A60粉末压坯进行激光点燃自蔓延烧结,利用XRD,SEM,硬度、磨损和耐蚀性测试等表征手段,分析研究引燃功率对烧结合金微观组织结构及宏观性能的影响。结果表明：合金组织为条状组织,且随着引燃功率的增加,组织愈加均匀;产物物相主要为AlCrFe2,AlFe,FeAl3,Al86Fe14,Al5Fe2及硬质颗粒相WO3。当引燃功率为1 100 W,合金的烧结密度最大为4.47 g/cm3,孔隙率最低为4.41%;烧结合金的耐蚀性能最佳,合金的致钝电流密度最小为79.8 mA/cm2,维钝电流密度也最小为0.37 mA/cm2;烧结合金硬度达到最大值,a层为1 309.7HK,b层为1 003HK。当引燃功率为1 000 W,烧结合金的a,b两层相对磨损量最低为0.06,0.05 mg/mm2。     

Sm12.8Fe87.2合金氮化前后高能球磨的研究

用破碎法制备了Sm12.8Fe87.2合金及其氮化物,对比研究了高能球磨工艺对母合金及其氮化物粉末的形貌、组织结构 及磁性能的影响。研究发现,高能球磨细化Sm12.8Fe87.2合金粉末或Sm12.8Fe87.2Nx氮化物粉末的过程均由大粉末颗粒→压延或 断裂成层片状→断裂成小颗粒3个阶段循环组成,并均在球磨一定时间后使粉末中的Sm2Fe17型相完全非晶化,α-Fe含量增 高且没有完全非晶化。球磨细化同粒度氮化物粉末的速度比母合金粉末的快。氮化过程不改变Sm12.8Fe87.2合金粉末球磨后 的相结构。氮化物的非晶化过程应当为:Sm2Fe17Nx(晶态)→SmFeN(非晶)+α-Fe。经两种高能球磨方式得到的氮化物粉末 的矫顽力随着球磨时间的延长而降低,而剩磁与磁化强度值在球磨时间短时降低,延长时间又增高,到球磨到主相非晶化 后又降低。     

由金属氧化物直接制备铽铁(Fe_2Tb)金属间化合物的研究

采用金属钙作还原剂 ,由氧化物 (Tb4O7、Fe2 O3 )通过还原扩散法直接制得含铽为 4 0 %～ 5 8.5 % (质量百分数 )的铽铁 (Fe2 Tb)合金粉。与目前已有技术相比 ,本技术通过金属钙还原得到金属铽并立即扩散与还原铁形成一种金属间化合物Fe2 Tb ,因而具有无环境污染、生产成本低和合金中含铽量稳定的优点 ,可广泛用于永磁材料、磁光材料、磁致伸缩材料的制备     

细晶钨合金制备工艺的研究

研究了添加微量稀土氧化物Y2O3和机械合金化所制备的90W-7Ni-3Fe合金的显微组织与性能。试验采用机械合金化工艺制备含微量稀土氧化物Y2O3的90W-7Ni-3Fe复合粉末,将粉末在1460～1480℃烧结30min,制备最大抗拉强度大于962MPa、延伸率为30.8%、钨晶粒尺寸为8～12μm的细晶高性能90W-7Ni-3Fe合金。研究了稀土氧化物Y2O3对合金性能和显微组织结构特征的影响。