喷雾干燥结合等离子球化法制备NbMoTaWZr-HfC粉末的特性与组织演变研究

采用喷雾干燥+射频等离子体球化法制备NbMoTaWZr-HfC球形粉末,并对粉末的宏观特性、物相组成和微观组织形貌进行研究和分析。结果表明,制备的复合粉末形状为球形,粒度范围为13.31～32.11μm,D50=19.62μm。粉末球形度、流速和松装密度分别为0.98、0.198 s/g,7.20 g/cm³。球化后粉末由体心立方(bcc)固溶体+ZrO₂+HfC物相组成,其内部组织为枝晶和胞状晶混合组织。球化后粉末颗粒整体成分均匀,但在枝晶微区存在元素偏析,其中W、Mo、Ta等高熔点元素在枝晶臂富集,Nb、Zr等低熔点元素在枝晶间富集,而Hf元素分布均匀。     

高速电弧喷涂再制造曲轴弯曲疲劳寿命及再制造效益评估

针对重载汽车发动机曲轴的再制造需求,基于六自由度机器人自动化高速电弧喷涂系统,采用研制的Fe Ni Cr Al涂层及设计的"环形"、"Z"字型喷涂路径对磨损失效曲轴进行了再制造应用。并与采用常规3Cr13涂层性能对比,采用"Z"字形路径喷涂Fe Ni Cr Al涂层后的残余应力状态与新品曲轴表面应力状态分布较为接近。依照国标QC-T637-2000对喷涂再制造后的曲轴进行弯曲疲劳性能考核,试验弯矩在2305.38 N·m,加载系数1.2时,其疲劳寿命通过1×10~7次,达到国标要求。结果表明:采用研制的Fe Ni Cr Al涂层再制造曲轴弯曲疲劳寿命高于采用常规3Cr13涂层喷涂后曲轴。经济性分析表明:采用Fe Ni Cr Al材料喷涂曲轴消耗的粉芯丝材重量仅为制造新品曲轴所需材料的3%左右,单根曲轴再制造成本,相比制造新品下降了93.8%,再制造过程耗时,相比制造新品曲轴节省了18%。     

铝基非晶纳米晶复合涂层显微组织与腐蚀性能研究

针对钢结构材料易腐蚀问题,采用高速电弧喷涂技术在45钢表面制备了含有高非晶含量的Al-Ni-Zr非晶纳米晶复合涂层,研究了复合涂层的显微组织、宏观腐蚀性能和微区腐蚀性能。利用XRD、SEM、EDS和TEM等技术手段,确定了复合涂层微观结构中灰色组织区为非晶富集区;采用扫描Kelvin探针显微镜技术(SKPM),发现复合涂层各相腐蚀的先后顺序依次为:富Al相、氧化物相、非晶相。复合涂层显微硬度高于45钢,约为364 HV0.1。EIS拟合结果显示,复合涂层电荷转移电阻为纯Al涂层和45钢的2~4倍,具有2个时间常数,低频区受扩散过程控制,主要与腐蚀产物的堆积和扩散有关;动电位极化曲线拟合结果显示,复合涂层的自腐蚀电位正于纯Al涂层和45钢,自腐蚀电流密度为1.08 m A/cm2,分别是纯Al涂层和45钢的7/100和1/3。复合涂层的腐蚀形貌显示,涂层表面无明显点蚀,富Al相区表面附着大量的Na Cl晶体,为优先腐蚀区,而非晶富集区表面光滑平整;同时,涂层出现了腐蚀坑、微裂纹和点蚀富集等,主要与Cl-的侵蚀作用和涂层受到溶胀作用有关。     

我国再制造工程及其产业发展

再制造是维修工程和表面工程发展的高级阶段,是先进制造的重要组成,是废旧产品高技术修复、改造的产业化。近年来,中国的再制造发展迅速,已在再制造的政策法规、产业实践及基础研究方面成绩斐然。本文阐述了中国自主创新再制造的模式及内涵,综述了我国再制造质量控制关键技术,分析了国内再制造工程产业发展的前沿问题。     

热喷涂亚稳态复合涂层研究进展

热喷涂亚稳态复合涂层能克服许多亚稳材料不易直接成形的不足,有效发挥非晶、纳米晶和准晶材料的特殊功效.等离子喷涂和高速火焰喷涂亚稳态铁基、镍基、陶瓷粉末制备的涂层质量优异,在热障、耐磨、防腐等领域应用前景广阔,但尚需拓展涂层功能,降低成本.电弧喷涂粉芯丝材制备亚稳态涂层具有成本低、效率高、成分易调节等优势,在大规模高效制备耐磨、防腐、防高温腐蚀与冲蚀涂层方面优势明显,但尚需提高涂层稳定性,开发更多涂层材料体系.目前,我国需要从自动化热喷涂设备开发和新型亚稳态材料体系研究两方面展开深入研究,提高亚稳态喷涂层的组织结构稳定性和性能质量可靠性,使该技术走出实验室面向工业应用,更好地为国家循环经济建设服务.     

铁基非晶纳米晶涂层组织及磨损性能研究

利用高速电弧喷涂技术在45钢基体上制备了FeCrBSiMnNbY系非晶纳米晶涂层.采用扫描电镜、能谱分析仪、透射电镜和X射线衍射仪等设备对涂层的组织结构进行了表征,着重分析了非晶纳米晶的形成机制,并利用湿砂橡胶轮式磨损试验机对涂层的磨损性能进行了研究.结果表明:涂层的组织主要由非晶相和α(Fe,Cr)相纳米晶组成;α(Fe,Cr)相纳米晶均匀分布于非晶基体内.涂层的组织均匀,结构致密,平均孔隙率为1.7%;非晶纳米晶涂层具有较高的硬度和良好的耐磨性,其失效机制主要为脆性断裂机制.     

高熵合金新材料的研究进展

高熵合金是最近发展起来的新型多主元合金,一般由五种以上主要元素构成,每种元素的摩尔含量在5%～35%之间.因此,高熵合金的组织和性能特点在许多方面有别于传统合金.本文阐述了高熵合金的定义、特性以及相关热力学原理,介绍了最近几年来国内外在高熵合金领域取得的实质性进展.     

Structure and sliding wear behavior of 321 stainless steel/Al composite coating deposited by high velocity arc spraying technique

A typical 321 stainless steel/aluminum composite coating （321/Al coating） was prepared by high velocity arc spraying technique （HVAS） with 321 stainless steel wire as the anode and aluminum wire as the cathode. The traditional 321 stainless steel coating was also prepared for comparison. Tribological properties of the coatings were evaluated with the ring-block wear tester under different conditions. The structure and worn surface of the coatings were analyzed by scanning electron microscopy（SEM）, X-ray diffractometry（XRD） and energy dispersion spectroscopy（EDS）. The results show that, except for aluminum phase addition in the 32 l/Al coating, no other phases are created compared with the 321 coating. However, due to the addition of aluminum, the 32 l/Al coating forms a type of ＂ductile/hard phases inter-deposited＂ structure and performs quite different tribological behavior. Under the dry sliding condition, the anti-wear property of 32 l/Al coating is about 42% lower than that of 321 coating. But under the oil lubricated conditions with or without 32 h oil-dipping pretreatment, the anti-wear property of 321/AI coating is about 9% and 5% higher than that of 321 coating, respectively. The anti-wear mechanism of the composite coating is mainly relevant to the decrease of oxide impurities and the strengthening action resulted from the ＂ductile/hard phases inter-deposited＂ coating structure.     

高速电弧喷涂枪的设计

高速电弧喷涂技术是热喷涂技术中的高新技术,高速电弧喷涂枪是实现高速电弧喷涂的关键装置.采用高速气流技术方案研制了高速电弧喷涂枪,在喷枪的设计中采用了超音速喷管,使喷枪出口80mm范围内雾化气流的速度达到600m/s以上,这有利于增强喷涂粒子的雾化效果,提高粒子速度.高速电弧喷涂Al粒子的平均飞行速度达到了340m/s,是传统电弧喷涂的1.4倍,从而使喷涂层的质量和性能明显改善,为高速电弧喷涂技术的工业应用奠定了基础.     

石英光纤表面Cu-石墨烯复合镀层的性能研究

为制备耐高温、寿命长的金属镀层光纤,利用化学镀技术在石英光纤表面制备Cu基镀层。同时将石墨烯片层材料引入镀液,制备了Cu-石墨烯复合镀层。采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线光电子能谱仪(XPS)、Raman光谱仪等,对石墨烯片层和Cu基镀层的微观形貌进行表征。利用电化学工作站、纳米压痕仪等对金属镀层的性能进行测试。利用热震法对Cu基镀层与光纤基体的结合性能进行分析,同时对金属镀层光纤进行导光测试。结果发现：Cu-石墨烯镀层相对Cu镀层,镀层组织致密,晶粒细小,质量更优。Cu-石墨烯镀层硬度、弹性模量分别提升了111.5%、34.0 %。Cu-石墨烯镀层的腐蚀电位Ecorr提升了32.3%,腐蚀电流icorr减小了22.5%,其耐蚀性能明显提升。石英光纤表面化学镀覆Cu金属镀层,能够克服光纤包层光滤除器在实际应用中因局部温度过高而烧损等问题,同时对光纤的信号光传递并无影响。石墨烯片层对光纤对表面镀层质量、提高防腐等性能影响较大,在提升光纤使用寿命方面具有重要意义。