过流冷却后Fe-0.77C-1.40B合金微观组织研究

借助OM、XRD、SEM试验,研究了Fe-0.77C-1.40B合金的铸态微观组织以及不同倾斜板长度过流冷却后Fe-0.77C-1.40B合金微观组织的变化规律。结果表明,Fe-0.77C-1.40B合金的凝固组织主要由α-Fe、P和共晶硼碳化物(Fe_(23)(C,B)_6)组成,共晶硼碳化物呈菊花状分布;过流冷却后Fe-0.77C-1.40B合金微观组织先共晶相在倾斜板中流动时细化、球化,倾斜板长度为600~800 mm时,Fe-0.77C-1.40B合金初生奥氏体颗粒在一定的面积上颗粒数最多,平均横截面直径最小,形状因子最大,初生奥氏体晶粒球化、细化程度最好。     

热处理对Fe-0.44C-2.95B合金组织和性能的影响

对含碳0.44 wt%和含硼2.95 wt%的Fe-C-B合金分别进行了正火、水淬、水淬+回火、退火处理.借助光学显微镜、XRD、冲击韧性和硬度测试,研究热处理对Fe-C-B合金性能的影响规律.结果表明,热处理改变了合金中基体和共晶硼化物分布形态,Fe-C-B合金的硬度在44.3～62.4 HRC变化,而韧性提高到6.0～9.8 J·cm-1,其中1000℃淬火处理的综合力学性能最好.     

淬火温度对铸造Fe-0.61C-1.56B合金组织和性能的影响

在分析含碳0.61％、含硼1.56％的Fe-C-B合金凝固组织和性能的基础上,研究了淬火温度对其组织和性能的影响.结果表明,Fe-0.61C-1.56B合金凝固组织主要由共晶硼化物、珠光体和铁素体构成,经过950℃～1100℃淬火处理后,共晶硼化物和奥氏体的形态发生变化,基体转变为淬火马氏体,Fe-C-B合金的硬度和韧性较铸态有改善,在1050℃淬火时,合金的硬度和韧性达到最佳.     

Ti-35Nb-7Zr-10CPP生物复合材料的微观组织演变与力学性能研究

利用放电等离子烧结技术制备了Ti-35Nb-7Zr-10CPP生物复合材料,研究了不同烧结温度(950~1150℃)对复合材料致密度、微观组织演变与力学性能的影响及机理。结果表明,复合材料主要由β-Ti相基体、少量残留α-Ti相及CaTiO_3、Ti_2O、CaO、CaZrO_3、Ti_xP_y等金属-陶瓷相组成;随着烧结温度升高,复合材料中残留α-Ti相逐渐减少,而金属-陶瓷相逐渐增多;复合材料的压缩弹性模量与抗压强度随烧结温度升高呈增大趋势,但是当烧结温度超过1050℃时,由于金属与陶瓷的剧烈反应导致金属-陶瓷相迅速增多,从而使得压缩弹性模量快速增大。因此,当烧结温度在1000~1050℃范围时,复合材料获得了较好的综合力学性能,其压缩弹性模量为42~45 GPa、抗压强度为1240~1330MPa;同时,在模拟人工体液中浸泡7 d后,复合材料表面能够获得一层致密的类骨磷灰石层,显示了良好的生物活性。     

硼对Fe-0.77C-B合金性能的影响

为明确硼对Fe-0.77C-B合金性能的影响,考察了不同硼含量Fe-0.77C-B合金的性能.结果表明,砂型凝固条件下,随着硼含量的增加,Fe-0.77C-B合金硬度增加,冲击韧度下降; 1 000℃正火处理后,这一规律依然保持.含硼2.23%的Fe-0.77C-B合金正火处理后的性能与高铬铸铁KmTBCr12的性能相当.     

SPS制备NiTi表面多孔梯度合金的组织演变与力学性能研究

利用放电等离子烧结技术制备了基体为NiTi、表面为多孔NiTi的生物医用梯度合金,研究了烧结温度对梯度合金的微观结构、显微组织演变、表面孔隙特征及力学性能的影响。结果表明:随着烧结温度升高,合金由Ti、Ni、Ti_2Ni、Ni_3Ti混合相逐渐演变为以NiTi相为主及少量残留Ti_2Ni、Ni_3Ti相组成的组织,基体与多孔层界面处裂纹及缺陷逐渐减少并形成稳定的冶金结合,内外层晶粒不断细化,但过高的烧结温度会导致多孔层孔隙融合连通,使得梯度结构遭到破坏,同时表面多孔层孔隙率与平均孔径呈缓慢减小趋势;合金压缩弹性模量随烧结温度升高变化不明显,而抗压强度呈显著增大趋势。与块体NiTi合金及多孔NiTi合金相比,所制备梯度合金不仅具有良好的界面结合和表层孔隙特征、较高的抗压强度及较低的弹性模量,还具有优异的超弹性性能。     

对Fe-1.0C-B合金铸态性能的影响

借助光学显微镜、XRD分析等手段,对硼质量分数0.76％～3.09％的Fe-1.0C-B合金铸态性能进行了研究.结果表明,随着硼含量的增加,Fe-1.0C-B合金硬度增加,冲击韧度下降;其中含硼量为0.76％的Fe-1.0C-B合金的铸态硬度为48.6 HRC,冲击韧度为5.25 J/cm-2,其性能高于含硼量为0.79％～2.23％的Fe-0.77C-B合金的性能.     

Fe-0.34-0.90B合金组织与性能的研究

研究了含0.34％C、0.90％B的Fe-C-B铸造合金及不同热处理的组织与性能.结果表明,合金凝固组织由珠光体、铁素体和硼化物组成,硬度和韧性较低;热处理改变了合金中基体和共晶硼化物分布形态,Fe-C-B合金的硬度为19.9～56 HRC,而韧性为4.4～7.3J/cm2,其中水淬处理后的综合力学性能最好.     

Ti35Nb7Zr-xHA生物复合材料的微观组织与性能研究

为了改善Ti-Nb-Zr合金的生物活性,采用放电等离子烧结(SPS)技术制备了不同羟基磷灰石(HA)含量的Ti35Nb7Zr-xHA(x=0、5、10、20(质量分数,%))生物复合材料,研究了HA含量对复合材料微观组织、力学性能及体外生物活性的影响。结果表明,复合材料主要由β-Ti、α-Ti、HA及陶瓷相(Ti_xP_y、CaTiO_3、Ti_2O、CaO)组成;HA含量增加会导致β-Ti减少而α-Ti和陶瓷相明显增多;与Ti-35Nb-7Zr合金(E:45GPa,σ:1 736 MPa)相比,HA含量为5%和10%时,复合材料的抗压强度分别为1 662MPa和1 593MPa,弹性模量分别为48GPa和49GPa,综合力学性能与Ti-35Nb-7Zr合金接近,展现出良好的力学性能,而过高的HA含量(20%)会导致复合材料弹性模量明显升高(E:55GPa)、抗压强度急剧下降(σ:958 MPa),复合材料的力学性能降低;体外生物活性实验表明,加入10%HA的复合材料在人工模拟体液(SBF)中浸泡7d后表面生成了大量的类骨磷灰石层,与Ti-35Nb-7Zr合金相比,其显示出更优异的体外生物活性。     

Fe-xC-1.5B合金的微观组织及耐磨性

利用OM、XRD、SEM、宏观硬度测试与冲击磨料磨损试验,研究Fe-xC-1.5B合金(x=0.6mass%~1.5mass%)的微观组织演变以及硬度与耐磨性的变化规律。结果表明:Fe-xC-1.5B合金的凝固组织主要由α-Fe、Fe_3C和共晶硼化物或者硼碳化物(Fe_2B、Fe_3(C,B)和Fe_(23)(C,B)_6)组成,共晶硼化物和硼碳化物分别呈鱼骨状和菊花状分布;随着碳含量的增加,共晶硼化物或者硼碳化物明显增多,合金的硬度为40~47HRC、相对耐磨性是亚共晶高铬铸铁的0.9~1.3倍,表现出优异的耐磨性。