自然时效对GT35合金组织与性能的影响

采用XRD、SEM、残余应力测试仪、维氏硬度计、测长机等手段对合金物相、微观组织、残余应力、硬度、线膨胀率进行表征,研究自然时效对GT35合金组织与性能的影响。结果表明,GT35合金在自然时效过程中,增强相TiC的形貌与粒径没有明显变化。当自然时效时间小于15天时,GT35合金的硬度、残余应力与线膨胀率逐渐增加,随后逐渐减小并趋于稳定。当自然时效超过90天后,GT35合金的组织与性能趋于稳定,其硬度、残余应力和线膨胀率分别为945.7 HV5、-184 MPa和-2.22×10^-5。     

增材制造GH3536合金的高温拉伸及疲劳裂纹扩展性能研究

采用选区激光熔化技术制备GH3536合金试样,经热等静压和固溶处理后对合金试样的显微组织、高温拉伸性能和不同应力比下的裂纹扩展性能进行了分析。结果表明,经热等静压和固溶处理后合金试样内部存在2种不同大小的等轴晶粒,在晶间存在连续片状分布的M₂₃C₆和M₆C碳化物。合金试样的拉伸性能随着温度的升高而不断下降,断裂方式由室温下的韧性断裂转变为900℃下的脆性断裂。在不同应力比下,合金试样的裂纹扩展方式主要为穿晶扩展,裂纹扩展速率随着应力比的不断上升而提高,在高应力比下合金内部的疲劳裂纹更倾向于在取向差较小的晶粒内部扩展。     

钼合金Si-Cr-Ti-SiC-MnO2涂层的制备与组织性能

目的提高钼合金表面红外辐射性能与高温抗氧化性能。方法将40%Si、20%Cr、5%Ti、5%SiC、30%Mn O_2五种粉末与酒精、粘结剂按比例混合,经高能球磨6 h后制得均匀悬浮的料浆。采用浸涂工艺对预处理的钼合金试样进行料浆涂覆,在1450℃真空烧结0.5 h后制得黑色涂层试样。通过1550℃高温静态氧化试验和高温粒子薄片红外光谱综合实验系统,分别评价涂层抗氧化性能和红外辐射性能,并通过扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射仪(XRD)对涂层氧化前后的形貌与组织结构进行分析。结果钼合金Si-Cr-Ti-SiC-Mn O_2涂层在700、900℃的法向发射率分别达0.85、0.88,在1550℃高温有氧环境下的静态抗氧化寿命达7 h。原始涂层呈四层复合梯度结构,由外到内分别为SiO_2+Mn3O_4+M5Si3(M指Mo、Cr、Ti)、M5Si3+Mo Si2+SiC+Mn3O_4、Mo Si2、Mo5Si3。高温氧化后,涂层四层复合结构由外到内转变为SiO_2+(Cr,Ti)5Si3+Mn Cr2O_4+Mn3O_4、M5Si3+SiC+Mn Cr2O_4+Mn3O_4、Mo Si2、M5Si3。高温氧化过程中,MSi2高硅化物层逐渐转变为M5Si3低硅化物层,涂层表面形成含Mn Cr2O_4尖晶石相和复合硅化物的致密SiO_2玻璃膜。结论 Si-Cr-Ti-SiC-Mn O_2涂层可有效提高钼合金基体的红外辐射性能和高温抗氧化性能,复合硅化物与硅锰复杂氧化物具有良好的抗氧化性能、高辐射性能和自愈合性能。     

渗铝氧化处理对CLAM钢组织和力学性能的影响

采用合适的渗铝氧化处理工艺在CLAM钢基体表面制备了铝化物涂层,然后利用XRD、EPMA、SEM、纳米压痕仪、室温拉伸试验机等手段研究了渗铝氧化处理前后组织和力学性能变化,尤其是涂层的相组成变化,进而详细分析了硬度变化和拉伸断口的断裂机制。结果表明,渗铝氧化处理后在CLAM钢表面形成了由约30.8 μm厚的FeAl相层和约70.7 μm厚的α-Fe(Al)固溶体层组成的铝化物涂层,最外层FeAl相的硬度最大为834.7 HV,由外向内硬度逐渐降低至315.1 HV,基体内部的硬度出现略微回升。CLAM钢在渗铝氧化前后的抗拉强度分别为581.38 MPa和555.83 MPa,断后伸长率分别为30%和28%,断裂模式由渗铝氧化前的韧性断裂变成准解理断裂。由于渗铝及氧化热处理导致的晶粒尺寸增大和第二相粒子聚集,CLAM钢在渗铝氧化后拉伸性能下降,同时在表面涂层处易产生裂纹源从而加速材料断裂。     

钼合金双层结构MoSi2涂层的制备与组织性能

采用料浆烧结法在TZM钼合金表面制备Mo层,再通过包埋渗法制得双层结构的MoSi₂厚涂层。利用内热法在大气环境下测试了钼合金Si-Mo涂层在1 600 ℃下的高温抗氧化性能。结果表明,涂层由多孔MoSi₂外层和致密MoSi₂内层组成,Mo粉细化对涂层组织致密化和高温抗氧化性能提升有益,平均粒度9.8 μm和2.2 μm的Mo粉制备的涂层在1 600 ℃下的高温抗氧化寿命分别为5.1 h和14.8 h,高温氧化后涂层结构转变为SiO₂氧化层-多孔MoSi₂层-致密层-Mo₅Si₃层。随着氧化持续进行,SiO₂层和Mo₅Si₃层不断增厚,而MoSi₂层持续减薄并转化为Mo₅Si₃,硅元素的持续贫化导致涂层最终失效。     

硅化物涂层对Nb?Ti?Al合金力学性能的影响

采用真空电弧炉熔炼法制备低密度Nb?Ti?Al合金铸锭,利用料浆烧结法在铸锭表面涂覆Si?Cr?Ti复合硅化物涂层,使用万能电子拉伸试验机对合金试样和涂层试样进行力学性能测试,研究硅化物涂层对试样力学性能的影响。结果表明,与合金试样相比,涂覆涂层后的低密度铌合金室温力学性能（抗拉强度、屈服强度及延伸率）显著下降。为进一步研究涂覆涂层合金力学性能下降的原因,采用扫描电子显微镜和能谱仪对合金试样和涂层试样进行显微组织观察、涂层/基体界面成分分析及C含量（质量分数）测定。结果表明,涂层试样力学性能下降的主要原因包括涂覆涂层后合金晶粒显著长大,合金中强化元素Al的向外扩散,脆性相Nb₃Al的形成以及Si?Cr?Ti涂层对合金产生的“渗沉效应”。     

树脂基复合材料表面隔热涂层的组织与性能研究

以碳纤维增强环氧树脂作为基体材料, 设计并制备了一种轻质、环保的隔热涂层。为解决基体材料与涂层之间热膨胀系数差别大导致易于开裂的问题, 同时实现具有高反射率和低热导率的目标, 通过添加聚氨酯、TiO₂、SiO₂、Al₂O₃等填料制备连接层、阻隔层、反射层等三个不同功能层形成复合隔热涂层。通过优化涂层脱落时间、反射率、热导率等, 得到连接层、阻隔层、反射层最优厚度分别为80、120和90 μm。优化后的隔热涂层具有优异性能: 涂层的反射率高达0.95, 导热系数为0.048 W·m ^-1·K ^-1, 隔热温差为20.1 ℃; 耐热冲击性能良好, 190 ℃的最大失重率为3.7%, 并在随后保持稳定; 在160 ℃连续保温4 h后表面变黄, 但无明显脱落现象, 同时, 纳米填料颗粒保持原状态。     

Ta-W合金Si-Cr-Ti-Zr涂层组织结构与氧化行为

采用料浆烧结法在Ta-10W合金表面制备了Si-Cr-Ti-Zr涂层,利用内热法在大气环境下测试了涂层在1 400 ℃的抗氧化性能,通过扫描电镜、电子探针和波谱分析等手段分析了Ta-10W合金Si-Cr-Ti-Zr涂层氧化前后的微观形貌与组织结构。结果表明：原始涂层呈3层结构,从表面到基体的组织依次为(Zr,Cr,Ti)Si₂→(Ta,W)Si₂→(Ta,W)₅Si₃→Ta合金; 1 400 ℃高温下保持10 h,涂层仍可有效防护钽合金基体不失效; 涂层高温抗氧化机理在于形成了致密的(Si,Zr,Cr,Ti)O₂复合氧化膜,有效减缓了氧元素向内扩散的速率。     

CLAM钢表面铝化物涂层的制备与铅液相容性研究

目的探索铝化物涂层的制备工艺,研究其是否能有效抑制铅液对CLAM钢的腐蚀。方法用配制的渗剂对CLAM钢进行包埋渗铝,并通过随后的热扩散和原位氧化处理,在CLAM钢表面制备铝化物涂层,研究不同渗铝时间和热扩散时间对涂层厚度的影响。通过静态氧化试验和铅液腐蚀试验,分别评价铝化物涂层的抗氧化性能及其与铅液的相容性,采用XRD、SEM和EPMA分析涂层的相组成以及铅液腐蚀前后的微观形貌和元素分布。结果包埋渗铝+热扩散+原位氧化处理制备的铝化物涂层主要由约30μm的FeAl相层和约70μm的α-Fe(Al)固溶体层组成。在热处理过程中,由于Al和Fe的互扩散现象,涂层中的Fe-Al相依次经过了Fe₂Al₅、FeAl₂、FeAl、Fe₃Al和α-Fe(Al)的转变。在600℃空气中静态氧化120 h后,铝化物涂层试样氧化质量增量为0.028 mg/cm²,比CLAM钢的氧化质量增量降低了1个数量级,铝化物涂层使CLAM钢的氧化动力学曲线由直线规律转变为抛物线规律。经550℃铅液腐蚀600、1800 h后,铝化物涂层的腐蚀质量增量分别为0.058、0.077 mg/cm²,仅约为CLAM钢的1/120。CLAM钢表面产生了疏松多孔的铁氧化物层,而铝化物涂层没有发生明显的腐蚀,但是腐蚀1800 h后,随着表面铝含量的不断消耗,Al₂O₃层厚度逐渐减小。结论铝化物涂层具有良好的抗氧化性能及与铅液的相容性,能够有效抑制铅液对CLAM钢的腐蚀。     

工作温度对TP2铜管组织与性能的影响规律研究

高速列车车顶用TP2铜管常年在-30~100 ℃露天环境下服役,为探究中低工作温度区间内TP2铜管组织与性能变化,测试、观察了TP2铜在-30~100 ℃下的硬度、拉伸性能、金相组织断口形貌,结果表明: 在-30~100 ℃温度区间内,随温度升高,TP2铜管晶粒增大,晶粒度由8.95降至8.02,下降幅度为10.39%; 硬度随温度升高逐渐降低,变化幅度为5.64%; 抗拉强度由263.25 MPa下降至217.09 MPa,下降幅度达17.53%; 平均延伸率均保持在50%以上; 断口存在大量韧窝,断裂形式为韧性断裂。