CL60车轮钢喷丸强化的研究

对车轮用钢喷丸强化处理的可行性进行探讨。试验材料为CL60车轮钢,采用直径1 mm的钢丸以45 m/s的速度进行不同时间喷丸处理,分析其表层粗糙度、应力、组织和硬度随喷丸工艺的变化。试验结果表明:喷丸后的试样表层粗糙度均低于4.9μm,符合车轮服役规范;喷丸后试样表层会产生厚约为400μm的随深度变化的残余压应力,喷丸处理2min时最大应力可达762 MPa;硬度随喷丸处理时间的增加逐渐提高,喷丸0.5 h后表层硬度约为375HV,喷丸6 h后表层硬度最高,可达到480HV,硬化层的厚度在喷丸1 h时达到饱和,约为130μm;喷丸处理后,车轮钢表层渗碳体会产生变形细化、断裂、溶解,铁素体会明显细化,在喷丸处理3 h时表层部分铁素体晶粒细化至70 nm。喷丸处理1~3 h可以在表层无损伤的情况下,有效提高硬度,为喷丸处理的最佳工艺。     

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。     

注塑机螺杆表面激光Cr-Mo-B合金化层制备及工艺研究

为改善螺杆的表面性能,通过激光合金化技术在45钢表面制备Cr-Mo-B三元合金化涂层,优化合金化涂层的成分及工艺,并对最佳工艺下的Cr-Mo-B合金化涂层的组织和性能进行评价。结果表明:激光Cr-Mo-B合金化涂层最佳成分的质量比为3∶7∶90,最佳工艺参数激光功率为3.1 kW,扫描速度为54 m/h,搭接率为33.3%;其合金化区组织为Cr2B、FeB、FeMo、Fe-Cr、CrxFey,形态为柱状晶;最佳工艺下的硬度可达1 020HV0.1,磨损率为1.723×10-14m3/(N·m),磨损体积为0.047 mm3,磨损体积比基体(0.140 mm3)减少0.093 mm3。     

火炮驻退机节制环耐磨涂层的制备与性能研究

冲蚀磨损是造成火炮驻退机节制环失效的主要原因。为提高节制环的耐磨能力和固有可靠性,采用微弧沉积涂层和激光熔覆工艺在节制环内径表面分别制备铜基合金与镍基合金涂层,利用金相显微镜和显微硬度计分析合金涂层的表面形貌、内部组织及显微硬度。结果表明:微弧沉积涂层平均厚度为80μm,厚薄不均,铜基和镍基合金涂层的显微硬度分别为560HV和630HV;激光熔覆涂层平均厚度为140μm,均匀致密,铜基和镍基合金涂层的显微硬度分别为440HV和460HV。根据合金涂层的组织形貌、涂层质量和显微硬度,初步选择微弧沉积铜基合金涂层和激光熔覆镍基合金涂层作为下一步研究的对象。     

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。     

高密度钨合金的表面滲碳处理研究

采用固体渗碳的方法对高密度钨合金进行了表面渗碳处理，通过显微观测、能谱分析、X射线检测等分析手段对渗层进行了检测。结果表明试样在固体渗碳剂中经过950℃保温5 h的渗碳处理，可以获得两层渗层组织。其中表层为170～200 μm深的W2C渗层，其显微硬度值由HV388提高到HV525，表明钨合金的表面渗碳可以有效地提高其表面硬度。次表层的显微组织表明该层中W颗粒没有明显的变化，碳化物主要存在于粘结相中。     

42CrMo钢激光淬火组织和硬度的研究

采用YLS-3000型光纤激光器对42CrMo钢进行表面熔凝淬火处理,通过金相显微镜、扫描电镜及维氏硬度计的观察与检测,分析淬硬层组织、硬度、深度及其与激光工艺参数之间的相互关系。结果表明,淬硬层深度随激光功率的增大和扫描速度的降低而增大,随激光功率的减小和扫描速度的增加而减小,而硬度的变化不大。激光熔凝淬火后表层出现深约0.3 mm的熔化区,其硬度比内侧稍低,淬硬层深度可达2 mm以上,硬度约为660HV,但熔化区域中心会出现不均匀的变形,进行熔凝淬火时需预留0.2 mm的加工余量。     

曲线地段钢轨运行后表层组织及硬度分析

对长期运行后的曲线地段U71Mn钢钢轨表层组织与硬度进行研究。结果表明:服役约10 a的钢轨,其踏面3个区的损伤形貌特点:外侧区主要为大量坑蚀麻点、中部区有明显的白亮色车辙印迹、内侧区为大量鱼鳞状热裂纹。踏面内侧区与外侧区表层组织越靠近踏面,珠光体变形程度越大,踏面中部区表层出现厚约50μm的白层;踏面不同区域表层硬度较心部均有不同程度的提高,中部区、内侧区、外侧区表层硬度提高约550HV、130HV、70HV。     

激光表面熔凝对铝-硅共晶合金组织与性能的影响

本文利用大功率CO_2连续式激光器,研究了Al-12.7％S_1共晶合金表面快速熔凝处理的组织与性能。试验结果表明,激光功率密度与激光扫描速度,对Al-Si合金表面熔凝层的组织细化具有重要作用。在快速熔凝条件下,其熔凝表层为极细的α+(α+Si)亚共晶组织,次表层为具有方向性分布的柱状树枝晶组织。由于表层组织的细化,使其显微硬度得到明显提高(由HV50→HV90),而耐磨性与未经处理的铸态组织相比、可提高一倍以上。     

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。     

铝合金激光表面熔敷Ni-Cr合金技术的研究

总结了铝合金激光表面熔敷Ni、Cr合金技术的工艺特点及熔敷层性能的研究结果。涂敷层均匀平整、厚度可达1mm,最高硬度为HV680,耐磨性比基体提高8倍。     

灰铸铁激光表面合金化的试验研究

对灰铸铁进行了Cr、Cr-Mo及Cr-Ni激光表面合金化探索性试验研究。试验测定了合金化层的合金浓度、硬度及显微组织。在不同磨损条件下,考验了激光合金化处理灰铸铁的耐磨性。     

铝合金表面耐磨涂层的制备研究

采用气雾化工艺研究制备Fe Ni Cr BSi合金粉末,并通过HVOF工艺在铝合金表面制备耐磨涂层,涂层最大厚度可达3.0 mm。用金相显微镜、激光粒度仪以及维氏显微硬度仪等分析粉末颗粒的形貌、粒度分布、显微硬度以及涂层的表面形貌、内部组织和显微硬度。结果表明:不同雾化工艺对合金粉末的粒度分布影响较大,当雾化温度及压力分别为1 500℃、3.5 MPa时,所制得的粉末平均粒径为13.3μm,且粒度分布合理,颗粒表面光滑、形状规则,采用该粉末制备的HVOF耐磨涂层孔隙率为1.23%,内部组织以针状马氏体为主,硬度高达635HV0.3。     

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。     

机械球磨法制备TiC/Al复合涂层的显微组织及力学性能

采用高能球磨机,室温下在2024铝合金表面制得TiC/Al复合涂层。利用SEM,XRD、显微硬度测试和摩擦磨损测试等技术分析涂层的显微形貌、组织结构及力学性能并初步探讨涂层的形成机理。结果表明,在350r/min转速下球磨3h后,2024铝合金表面形成界面结合良好且平均厚度为20μm的TiC/Al复合涂层。涂层最大显微硬度值高达314HV0.1,是基体硬度值的2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。摩擦磨损测试表明,涂层有效地降低原有材料的摩擦因数,使其耐磨性得到一定程度的提高。     

不同基材复合粉末渗锌工艺应用

基于不同底材材料对复合粉末渗锌工艺的优化设计进行了深入研究.结果表明:在不同基材及特种车辆工程连接件上,通过优化复合粉末渗锌的工艺参数,将渗锌过程温度精确优化到350℃,保温时间减少至120~150 min,能够达到渗锌层完整均匀,渗锌后硬度不但在要求的范围内,而且波动性小,同时能够实现特种车辆连接件渗锌层厚度15~32μm,渗锌层表面硬度>220HV,与基体结合强度良好;满足端联器中频淬火区在渗锌后的硬度≥HRC45.提高了零部件在恶劣环境下寿命.     

基于硬度-弹性模量实测关系的镀层硬度数值模拟与优化

采用ANSAYS有限元法对材料的硬度进行直接数值模拟,输入参数中无硬度参量。利用纳米显微力学探针技术确定Ti6Al4V合金表面镀Ni层的硬度和弹性模量之间的定量关系,用材料弹性模量的变化来反应硬度的变化,以镀镍层在受压状态下的应力分布分析为例,实现ANSYS软件对材料硬度的有限元数值模拟,对Ti6Al4V合金表面镀Ni层的硬度和厚度进行优化设计。结果表明,对于钛合金表面电镀纳米镍工艺,镀镍层硬度不宜超过448HV0.05;当镀镍层的硬度为439HV0.05时,合适的镀镍层厚度为1.5mm左右。     

渗硼层激光共晶化工艺参数验证及机理探讨

采用固体渗硼 +激光表面处理的复合热处理工艺 ,使表层得到共晶型硼化物以期降低渗硼层脆性 ,提高其耐磨性。利用三维热传导偏微分方程验证了工艺参数的合理性。结合Fe -C -B三元相图并借助扫描电镜和光镜对试样表层、显微组织进行观察 ,探讨了硼共晶产生的机理以及渗硼层在激光作用下的行为     

基于正交试验法的激光熔覆4J36低膨胀合金涂层工艺优化

用半导体激光器在45#钢表面激光熔覆4J36低膨胀合金涂层,采用正交试验方法研究激光功率、扫描速度、送粉率、搭接率等工艺参数对熔覆层表面裂纹及显微硬度的影响。结果表明:4种参数对熔覆层裂纹及显微硬度都有影响,其中激光功率对两指标影响最大,而搭接率影响最小;当激光功率为1 400 W、送粉率为25 g/min、扫描速度为270 mm/min、搭接率为45%时,熔覆层表面裂纹最少;当激光功率为1 400 W、送粉率为30 g/min、扫描速度为270 mm/min、搭接率为40%,熔覆层显微硬度最高,可达到457.2HV0.2。     

渗硼层激光共晶化工艺参数验证及机理探讨

采用固体渗硼＋激光表面处理的复合热处理工艺，使表层得到共晶型硼化物以期降低渗硼层脆性，提高其耐磨性。利用三维热传导偏数分方程验证了工艺参数的合理性，结合Fe-C-B三元相图并借助扫描电镜和光镜对试样表层，显微组织进行观察，探讨了硼共晶产生的机理以及渗硼层在激光作用下的行为。