弧比变化对电火花沉积Ni201修复层界面行为的影响

再制造修复设备工艺参数选择是决定修复层质量的关键因素。利用电火花沉积技术,在Q235钢表面制备Ni201修复改性层,对比分析弧比取不同值时对修复层质量的影响,并利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)等检测方法,研究了修复层与基体结合界面的微观结构、元素分布及相组成。结果表明：弧比取值在35%～45%之间时,修复层组织均匀致密,基体元素与修复层元素相互扩散形成冶金结合,修复层主要由Fe19Ni、Co3Fe7、Fe0.9Si0.1和C0.055Fe1.945相组成。     

冷焊工艺参数对HT250表面修复层性能的影响

冷焊技术是一种新型金属零件表面修复技术,具有精密、经济、便捷等优点,已应用在发动机再制造等领域。利用冷焊技术对发动机缸体材料HT250表面缺陷进行修复,采用金相显微镜、扫描电镜、显微硬度计和拉伸试验机等设备对修复区域的微观组织、硬度和结合强度进行测试分析,同时揭示不同冷焊工艺参数对修复层性能的影响。研究结果表明:基体与修复层结合良好,无孔隙和裂纹,熔合区存在元素扩散,说明修复层与基体间是微区冶金结合;修复层硬度低于基体硬度,便于后续加工处理,热影响区较小;冷焊修复技术能提高修复对象的抗拉强度。同时,热影响区宽度和硬度随冷焊时间和能量工艺参数的增大而增大;抗拉强度的变化随冷焊时间和能量工艺参数的增大先有减小趋势,后逐渐增大。     

7075-T651/7075复层铝合金的显微组织和力学性能

采用冲击射流固液复合铸造法在7075-T651铝合金表面浇注7075铝合金液,制备得到7075-T651/7075复层铝合金,研究了该复层铝合金的显微组织、物相组成、硬度分布、抗拉强度和耐磨性能。结果表明:复层铝合金由7075铝合金包覆层、熔合线和7075-T651铝合金基体组成,基体又可细分为热影响Ⅰ区、热影响Ⅱ区和热影响Ⅲ区;包覆层为枝晶组织,熔合线处为细等轴晶,热影响区中均为柱状晶;复层铝合金中存在α(Al)、η(MgZn_2)、η′(MgZn)和T(Al_6CuMg_4)等相;热影响Ⅰ区的硬度最高,为强化区,热影响Ⅱ区为软化区,热影响Ⅲ区的硬度略低于原始基体的;硬度越高的区域,其耐磨性能与抗拉强度也越高;熔合线处的硬度和磨损率均在包覆层的和基体的之间,说明复层铝合金实现了良好的冶金结合。     

激光熔覆制备Fe基合金涂层的微观结构与力学性能*

采用激光熔覆在25Cr2Ni4MoV钢基材表面制备铁基合金涂层,研究激光熔覆涂层的微观组织、显微硬度、抗剪强度、摩擦磨损性能。结果表明：激光熔覆Fe基合金涂层与25Cr2Ni4MoV钢基材界面形成了良好的冶金结合;激光熔覆层为典型的树枝晶形貌,由浅灰色及深灰色2种不同物相相间组成;激光熔覆区的显微硬度显著高于基体区和熔合区,平均剪切强度达280.83 MPa;激光熔覆Fe基合金涂层的平均干摩擦因数、磨痕轮廓深度及平均磨损体积较25Cr2Ni4MoV钢基材分别下降了约25%、45%及50%;激光熔覆所制备的Fe基合金涂层的耐磨性能远高于25Cr2Ni4MoV钢基体,该型涂层对基体有着良好保护作用。     

KMN钢激光熔覆FeCr合金修复层组织性能及耐磨、耐蚀性研究

KMN钢是大型离心式压缩机叶轮常用材料,服役过程中常出现磨损、腐蚀等损伤导致失效,激光熔覆技术是实现损伤叶轮修复再制造的有效手段。使用Fe Cr合金粉料通过激光熔覆技术在预置缺陷的KMN钢基体上制得修复层。通过扫描电镜(Scanning electron microscope,SEM)、能谱分析(Energy dispersive spectrometer,EDS)及X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)对修复层微观组织、元素分布及物相组成进行观察分析;对激光熔覆修复层显微硬度进行测试;分别对修复层和KMN钢基体进行干摩擦滑动摩擦测试,观察并分析磨痕三维形貌;测得修复层及KMN钢基体的Tafel曲线,并使用Tafel直线外推法、失重法测试修复层与基体材料的腐蚀速度。结果表明,激光熔覆修复层与基体呈良好冶金结合、无气孔裂纹等缺陷;修复层硬度是基体材料的1.8倍;耐磨性、耐蚀性得到显著提升。     

316不锈钢表面等离子熔敷硼化物覆层的组织与性能

以自制Mo-Fe-B-Cr药芯焊丝为原料,采用等离子熔敷技术在316不锈钢基体表面制备硼化物覆层,研究了覆层的显微组织、硬度、耐磨和耐腐蚀性能.结果表明:硼化物覆层与基体间形成良好的冶金结合,覆层中存在厚度约100μm的渐变层,渐变层中发生了元素的相互扩散;覆层组织中γ-Fe黏结相包裹着块状硬质相Mo2 FeB2和(Mo,Fe,Cr)3 B2,同时枝晶状分布的黏结相间存在大量网状共晶组织(Fe,Cr)2 B、(Fe,Cr)23(C,B)6;覆层的最大显微硬度达757 HV,约为基体硬度的3.4倍;覆层的磨损质量损失小于基体的,覆层具有优异的耐磨性能,磨损机理为黏结相的微切削导致硬质相颗粒的脆性剥落,从而形成磨粒磨损;覆层在质量分数5％NaCl溶液中的自腐蚀电位略高于基体的,自腐蚀电流密度小于基体的,覆层具有良好的耐腐蚀性能.     

激光熔覆Inconel718合金涂层与基体界面的组织及力学性能

研究了激光熔覆Inconel718合金涂层与基体界面的微观组织及力学性能,结果表明：由于强化相的溶解,热影响区的硬度及强度降低,典型激光熔覆工艺条件下,扫描速度越快,热影响区越窄;熔覆层底部无平面晶组织,熔合区结合致密,化学成分一致,组织过渡平滑,熔覆层内部为枝晶组织,晶间有较多的Laves相,硬度较热影响区高;时效热处理后,热影响区及熔覆层的强度接近原始基材,界面区域力学性能过渡的平滑性改善。     

放电等离子烧结制备M42/45钢双金属复合材料及界面形成机理

利用放电等离子烧结(SPS)技术一次性实现了M42粉末高速钢的制备及其与45钢的连接,得到双金属复合材料,并对其界面的显微组织、元素分布进行了分析;结合传统的扩散理论,提出了连接机制模型,并对相界面的形成机理进行了探讨。结果表明:M42/45钢复合材料连接界面组织分布均匀,没有裂纹及大孔洞出现,界面结合紧密;复合材料的界面形成机制为熔合连接与扩散连接的协同作用,其中烧结初期以熔合连接为主,后期扩散连接逐渐成为主导。     

采用EBSD技术分析热浸镀铝层的显微组织

采用热浸镀方法在Q235钢板表面制备了镀铝层,通过扫描电镜观察了镀铝层的微观形貌,利用电子背散射衍射技术分析了镀铝层/基体界面的相分布、晶粒微观取向以及晶粒尺寸。结果表明:镀铝层的相组成包括最外层的铝和靠近基体的Fe2Al5,其中柱状Fe2Al5随浸镀时间的延长而逐渐长大;铁和铝扩散速率的不同导致镀铝层中形成一些孔洞;Fe2Al5晶粒优先选择沿着扩散方向从镀铝层表面向基体内部生长,导致镀铝层界面不均匀生长而形成舌型柱状晶;界面处基体中α-Fe的晶粒取向是随机分布的,并未受浸镀时扩散反应的影响;Fe2Al5柱状晶内部存在一些小于5°的小角度晶界;Fe2Al5晶粒的平均直径约为20μm,而基体中α-Fe的约为8μm。     

45钢基体上D172焊条堆焊层的组织与性能

采用钛钙型药皮堆焊焊条D172,以手工电弧焊工艺在45钢上堆焊一定厚度的堆焊层,仅堆焊1层时,得到的堆焊金属厚度约3 mm,堆焊3层后,堆焊层厚度可达到8 mm左右;通过显微组织观察、硬度测试和能谱分析等对不同堆焊条件下的热影响区和过渡区的组织和硬度、熔合区附近碳的迁移过程进行了分析.结果表明:随焊接线能量增大,熔合区奥氏体组织减少,铁素体组织增多;熔合区附近基体侧铁素体和珠光体组织变得细小,堆焊层侧马氏体组织变得粗大,其硬度值降低;堆焊3层时,熔合区附近堆焊层侧碳化物明显析出、聚集,马氏体组织较粗大.     

TiZrCuNi钎料真空钎焊纯钛TA1接头界面的显微组织和钎料元素扩散行为

用Ti-37.5Zr-15Cu-10Ni钛基非晶钎料真空钎焊纯钛TA1后,研究了钎焊接头界面的显微组织和钎料元素扩散行为。结果表明:钎焊接头由钎焊缝、钎焊缝与母材界面区、细小针条状物扩散区、密集条片状物扩散区和粗大条片状物扩散区组成,对应的组织分别为β相、β相+细小条状α相、魏氏体、粗大魏氏体+(Ti,Zr)2(Cu,Ni)金属间化合物、α相+Ti2(Cu,Ni)+Ti Ni Fe金属间化合物;镍元素向钛基体中扩散的距离最长,铜元素的扩散距离居中,而锆元素的扩散距离最短;锆元素均能与α-Ti和β-Ti形成连续固溶体,但β相固溶锆原子的能力强于α相固溶锆原子的能力,铜元素和镍元素均主要固溶在β相中。     

膨胀锥钢表面等离子原位冶金强化层研究

采用等离子原位冶金技术,在膨胀锥用20CrMnTi低合金钢基体表面制备了Cr-Mn-Fe耐磨复合强化层,采用OM、XRD和显微硬度计分析了该强化层的组织结构以及硬度分布特征,并通过磨损试验机进行了磨损试验。结果表明,该强化层在微观组织上与20CrMnTi钢基体呈良好的冶金结合状态,性能匹配良好;强化层主要由γ-(Fe,Cr,Mn)基体及(Cr,Fe)7(C,B)3碳化物硬质相组成;由强化层表面至基体呈现出梯度递减的硬度分布特征,强化层的硬度显著高于20CrMnTi钢基体;强化层的相对耐磨性高出母材20CrMnTi钢10倍以上。     

2205双相不锈钢/Q345低合金钢爆炸复合板的组织与力学性能

采用爆炸复合法制备了2205双相不锈钢/Q345低合金钢复合板,借助光学显微镜、能谱仪、力学性能试验机等设备对爆炸复合板结合区的显微组织、元素扩散及力学性能进行了研究。结果表明:爆炸复合板结合界面呈波状,剪切强度高;与基板相比,复合板脆性倾向增加,界面元素扩散层厚度5～20μm;界面附近Q345低合金钢侧组织呈纤维状,其显微硬度升高约41.83%,2205双相不锈钢侧则呈现飞线组织,其显微硬度升高约18.31%。     

镀锡扩散层的减摩性

镀锡扩散是将钢件镀锡后进行扩散退火。在扩散处理过程中,镀层中的Sn与基体中的Fe等元素原子相互扩散,形成一层与基体牢固结合的相当于多层金属材料的减摩耐磨层。实验证明,此工艺处理的试样其表面硬度,摩擦偶件的摩擦磨损等性能都得到大幅度提高。通过对45、60、40Cr钢和PCuCrMo铸铁等的镀锡扩散实验来研究扩散层的组织性能,以及减摩耐磨层的形成过程,提出减摩耐磨层的模型,并对其减摩耐磨特性从机理上进行了探讨。     

化学气相沉积Ti(CN)/TiC/Al_2O_3多层涂层的结构和耐磨性能

采用化学气相沉积技术在42CrMo钢基体表面制备了Ti(CN)/TiC/Al2O3多层涂层,分析了多层涂层的断面形貌、元素分布和物相组成,并研究了多层涂层的显微硬度及其与基体的界面结合力、耐磨性能。结果表明:Ti(CN)/TiC/Al2O3多层涂层的结构较致密,主要由TiC0.2N0.8、TiC、α-Al2O3和Ti2O3组成,厚度约10μm,其显微硬度约2 654HV,涂层与基体间的界面结合力可达62N;与基体相比,多层涂层的平均摩擦因数约降低了23%,磨损量约减少了50%,其磨损机制为疲劳磨损和磨粒磨损。     

熔焊对碳钢渗铝层组织和抗氧化性能的影响

采用钨极氩弧焊焊接了热浸镀铝后真空扩散的Q235钢板,采用光学显微镜、SEM、EDS、XRD等研究了熔焊对渗铝层组织及高温(800℃)抗氧化性能的影响.结果表明:渗铝层与焊缝之间实现冶金结合,铬、镍、铝元素在熔合线附近呈现梯度分布,熔合线附近的主要物相为Al2Cr、AlCrFe2以及(Fe,Cr)固溶体;焊后试样的氧化...     

硬质合金YG30/45钢TIG焊连接的研究

选用Ni-Fe合金和纯Ni焊丝对硬质合金YG30与45钢进行了TIG焊连接试验。采用Ni-Fe合金焊丝4层对焊时，焊接接头硬质合金YG30热影响区中有η相形成。当采用纯Ni焊丝4层对焊、堆焊及Ni-Fe合金焊丝堆焊时，硬质合金YG30热影响区中均没有η相形成。扫描电镜结合成分分析得出，这些η相主要是由于在焊接过程中C向焊缝金属中扩散，而Fe、Ni向WC中扩散形成的。有η相存在的硬质合金YG30／焊缝界面区域硬度急剧变化，没有η相存在的硬质合金YG30／焊缝界面区域硬度变化平缓。     

多层焊对Cr5Mo-奥302异种钢焊接熔合区形态的影响

本文利用电子显微分析技术综合系统地分析了多层焊对Cr5Mo—奥302(A302)异种钢焊接熔合区组织形态、成分分布和显微硬度等变化的影响。发现不同焊层中由于稀释程度不同,造成熔合区硬化层类马氏体(M—L)相变点变化,使硬化层宽度增加、类马氏体形态和合金元素分布发生变化。另外焊接重热作用可以象焊后热处理一样引起前一焊层中熔合区发生碳扩散和碳化物析出等现象。初步讨论了这些现象对该接头高温使用性能的影响。     

大气等离子喷涂Ni5Al/Al2O3-3％TiO2复合结构 涂层的显微组织与力学性能

采用大气等离子喷涂(APS)技术在6061铝合金基体表面预制Ni5Al合金黏结层,再在黏结层上喷涂Al_2O_3-3%TiO_2陶瓷层,研究了涂层的物相组成、微观形貌、显微硬度、结合强度、耐磨性能和耐腐蚀性能,分析了其拉伸断裂机理。结果表明:陶瓷层的物相主要由α-Al_2O_3、γ-Al_2O_3和锐钛矿型TiO_2组成;黏结层与基体以及黏结层与陶瓷层均形成了机械结合,但黏结层与基体的结合界面更致密;与基体相比,涂层的显微硬度更高、耐腐蚀性能和耐磨性能更优;涂层的结合强度低于黏结层的,其拉伸断裂位置多在黏结层和陶瓷层之间的界面处以及陶瓷层内部,界面处的拉伸断裂形式为混合断裂,黏结层上的为韧性断口,陶瓷层上的为脆性断口。     

蜂窝构型ZTAp增强铁基复合材料磨损性能研究*

作为煤矿开采中主要运煤装备，刮板输送机中板长期受到煤和矸石的磨损，造成装备损坏，降低设备使用寿命，影响煤矿开采效率。以ZTA颗粒(氧化锆增韧氧化铝颗粒，ZTAp)、铁基自熔合金粉末、高铬铸铁(HCCI)为原材料通过蜂窝预制体制备及浇铸工艺制备出蜂窝构型ZTAp增强铁基复合材料（ZTAp-HCCI复合材料）。采用扫描电子显微镜、X射线衍生仪、差热分析以及有限元理论模拟计算方法对ZTAp-HCCI复合材料组织形成过程进行研究，通过硬度实验、划伤实验及滑动磨损实验对材料耐磨性能进行表征。结果表明：ZTAp-HCCI复合材料中HCCI与ZTAp间未发生元素扩散，二者为机械结合；基体增强相为(Fe,Cr)7C3，在613 ℃时由Fe基体中固溶的C、Cr元素在晶界处形核析出。通过模拟计算表明，预制体在浇铸时为液相烧结，与HCCI形成冶金结合；通过划伤试验验证了ZTAp对于划痕的阻碍作用，同时证明HCCI对于ZTAp有良好的固定与承载作用。实验结果证明蜂窝构型ZTAp-HCCI复合材料耐磨性要远高于常用耐磨钢，其耐磨性能是铁基自熔合金的7倍。