激光熔敷Cr3Si/Cr2Ni3Si复合材料涂层组织与耐磨性研究

以Cr-Si-Ni合金粉末为原料、利用激光熔敷技术在A3低碳钢表面上制得了以金属硅化物Cr₃Si为增强相,以Cr₂Ni₃Si复杂金属硅化物为基体的快速凝固Cr₃Si/Cr₂Ni₃Si复合材料冶金涂层,分析了该涂层的显微组织,并分别在干滑动磨损及二体磨料磨损条件下测试了该涂层的耐磨性能。研究结果表明,由于激光熔敷Cr₃Si/Cr₂Ni₃Si快速凝固复合材料涂层组织细小、均匀,在滑动磨损过程中不易与对偶件粘着、在磨料磨损过程中具有很高的抗切削抗剥落能力,因而在干滑动磨损及二体磨料磨损条件下涂层均具有优良的耐磨性能。     

激光熔化沉积Mo/ Mo2Ni3 Si 金属硅化物合金显微组织与耐磨性

以Mo 、Ni、Si 金属粉末为原料, 利用激光熔化沉积工艺制备出以难熔金属Mo 初生树枝晶为增韧相,以三元金属硅化物Mo₂Ni₃ Si 为基体的金属硅化物耐磨合金, 在室温干滑动磨损条件下测试了合金的耐磨性能。结果表明, 初生树枝晶的体积分数随着Mo 含量的增加而增加, 而硬度却随之降低。由于金属硅化物Mo₂Ni₃ Si的高硬度和难熔金属Mo 树枝晶的高强韧性, 合金在室温干滑动磨损条件下具有良好的耐磨性能。      

Mo2Ni3Si/NiSi复合材料涂层的滑动磨损行为

以Mo-Ni-Si合金粉末为原料，使用激光熔敷技术在1Crl8Ni9Ti不锈钢基材表面制备出Mo2Ni3Si／NiSi金属硅化物复合材料涂层．应用OM，SEM，EDS和XRD方法分析了涂层的显微组织．Mo2Ni3Si／NiSi复合材料涂层由初生的Mo2Ni3Si三元金属硅化物树枝晶和枝晶间的Mo2Ni3Si／NiSi共晶组织组成．在常温和高温滑动磨损条件下测试了涂层的耐磨性能．在常温滑动磨损条件下，Mo2Ni3Si／NiSi金属硅化物复合材料涂层的质量损失随着载荷的增加缓慢增加；在高温滑动磨损条件下，Mo2Ni3Si／NiSi金属硅化物复合材料涂层的质量损失随着温度的升高缓慢下降．     

Cr3C2粒径对等离子堆焊铁基合金层组织与耐磨性能的影响

在低碳钢表面利用等离子堆焊技术分别制备Fe50堆焊层及添加40％(质量分数)微米和纳米Cr₃C₂的(Fe50+40%微米/纳米Cr₃C₂)复合堆焊层,比较研究添加不同粒径的Cr₃C₂对Fe50合金堆焊层的显微组织与磨损性能的影响。采用X射线衍射仪(XRD)分析堆焊层的相组成,利用扫描电镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)观察堆焊层的显微组织形貌及微区成分,通过显微硬度计测试了堆焊层的硬度分布,使用滑动磨损及冲击磨损试验机分别考察了复合堆焊层的磨损性能。结果表明:Fe50等离子堆焊层组织主要由柱状晶α-Fe及其间的网状共晶α-Fe+Cr₂₃C₆组成;而Fe+40%微米/纳米Cr₃C₂堆焊层凝固方式为过共晶,由大量的先共晶碳化物及其间细密、均匀的枝晶与共晶组织组成,并增加了γ-Fe、Cr₇C₃和未熔Cr₃C₂等相;但Fe+40%纳米Cr₃C₂涂层比Fe+40%微米Cr₃C₂涂层析出更多且细小、致密的先共晶碳化物。与Fe50等离子堆焊涂层相比,Fe+40%微米Cr₃C₂涂层的显微硬度、滑动磨损性能及冲击磨损性能分别提高了21%、1.5倍和0.8倍;而Fe+40%纳米Cr₃C₂涂层的显微硬度、滑动磨损性能及冲击磨损性能则分别提高了34.1%、2.4倍和1.7倍,表面的犁沟和剥落及塑性变形明显减少,耐磨性能显著提高。因此,添加纳米Cr₃C₂颗粒可以显著细化铁基合金等离子堆焊层的显微组织并提升其耐磨性能。     

Mo/Ni3Al复合材料的抗氧化性能的研究

本文研究了Mo/Ni₃Al复合材料的抗氧化性能.结果指出,Mo/Ni₃Al复合材料在不同温度下的氧化动力学特征服从抛物线规律.随氧化试验温度升高,氧化增重明显增加.MoO₂在高温下被氧化成MoO₃,对Mo/Ni₃Al复合材料的抗氧化性能具有不利的影响.     

Al2O3/TiB2/SiCw三元复合材料的力学性能及显微结构

以Al₂O₃为基体,SiC晶须和TiB₂颗粒两种增韧剂,采用热压烧结工艺制备了Al₂O₃/TiB₂/SiC_w三元复合陶瓷材料。研究了热压工艺参数对材料致密度的影响和晶须含量对该复合材料的力学性能和显微结构的影响。结果表明;随晶须含量的增加,该复合材料的热压温度和保温时间需要相应的增加;晶须拔出、裂纹偏转和晶须的桥接为该复合材料的主要增韧机理;随晶须含量的增加,该材料的室温断裂韧性增加;该材料的断裂韧性随温度的升高而呈增大趋势,并且晶须含量越高,材料的高温断裂韧性增幅越大。     

SiC颗粒强韧化MoSi2复合材料

通过湿法混料和热压烧结工艺成功地制备了20vo1%SiC_P/MoSi₂复合材料,并测定了其显微组织和力学性能。结果表明:SiC_P/MoSi₂复合材料主要由MoSi₂和SiC颗粒组成,还有少量的Mo₅Si₃,致密度为92.3% 。与MoSi₂相比,其室温抗弯强度提高了30.6%,断裂韧性提高了53%,1200℃的抗压强度提高了44%,1400℃的抗压强度提高了53%;其硬度、弹性模量等性能有较大提高。在Al₂O₃和SiC对磨盘上表现出极其优异的耐磨性能。SiC颗粒对MoSi₂的室温增韧、高温增强效果显著。     

Ag/Bi2Sr2CaCu2Ox复合材料摩擦学特性

釆用固态反应法合成超导体Bi₂Sr₂CaCu₂O_x(Bi2212),使用摩擦实验机从液氮温度至室温对其摩擦学特性进行研究。研究表明：室温Bi2212与不锈钢盘对摩时摩擦系数约为0.35,当温度降至超导转变温度以下(液氮温度),摩擦系数大幅度降低至0.11,非常稳定。为改善Bi2212常温摩擦性能,添加Ag制备出Ag/Bi2212超导复合材料,XRD、SEM和EDS分析表明,Ag未进入Bi2212晶格,保证了Bi2212的超导电性,Ag的添加提高了复合材料密度和韧性,在正常载荷和滑行速度下Ag质量分数为10 %时摩擦系数为0.2,15%Ag/Bi2212磨损率最低,为9. 5×10-5 mm3 (N·m)-1。分布基体中的Ag能有效抑制裂纹萌生和扩展并在摩擦作用下向表面转移,在摩擦表面形成一层Ag转移膜,其低剪切强度起到很好的润滑作用,同时将摩擦产生的热量及时传导出去,使复合材料表现出良好的减摩耐磨性能。     

烧结温度对(Ti5Si3+TiC+TiB)/Ti复合材料组织和力学性能的影响

为了获得性能优异的钛基复合材料和解决单一增强相对性能提升有限等问题,以Ti粉、SiC粉、TiB₂粉、C粉为原料,采用粉末冶金法,在不同烧结温度下原位自生制备了(Ti₅Si₃+TiC+TiB)/Ti复合材料。通过XRD、SEM、万能试验机等设备表征了复合材料的微观组织和力学性能。结果表明:随烧结温度的升高,复合材料的致密度提高,平均晶粒尺寸逐渐增大;烧结温度的升高使增强相数量增加的同时减少了较低烧结温度下的团聚现象。复合材料的洛氏硬度、屈服强度、抗拉强度随烧结温度的升高先增大后减小,断裂应变下降不显著。在1 300 ℃下,(Ti₅Si₃+TiC+TiB)/Ti具有最佳的综合力学性能,烧结态试样的抗压强度达到最高2 435 MPa,屈服强度1 649 MPa,洛氏硬度49.1HRC,断裂应变28.7%。分析可知,微米尺寸的TiC、TiB和亚微米尺寸的Ti₅Si₃增强相的协同作用在显著提高复合材料强度的同时也保持了一定的塑性。(Ti₅Si₃+TiC+TiB)/Ti复合材料的增强方式以细晶强化、弥散强化和载荷传递强化为主。     

ICVI法制备Si3N4P/ Si3N4 复合材料致密化行为数值模拟

根据Si₃N₄ 颗粒增强体的结构特点及等温化学气相法( ICVI) 的工艺特点, 对Si₃N₄ 颗粒增强Si₃N₄ 复合材料的致密化过程进行了数值模拟。用球形孔隙模型表征Si₃N₄ 颗粒增强体的结构特征, 用传质连续方程表征先驱体在预制体中的浓度分布。为了检验模型的准确性和适用性, 进行了相应的实验验证。模拟结果与实验结果具有相似的致密化规律, 预测的渗透时间和孔隙率与实验结果均十分接近, 表明本文中建立的数学模型可以较好地表征Si₃N₄P / Si₃N₄ 复合材料的ICVI 过程。     

Room-temperature sliding wear properties of laser melt deposited Cr13Ni5Si2/γ alloy

A wear-resistant alloy consisting of Cr₁₃Ni₅Si₂ ternary silicide dendrites and the interdendritic nickel-base solid solution (γ) was designed and fabricated by the laser melting/continuous deposition (LMCD) process. The wear resistance of Cr₁₃Ni₅Si₂/γ alloy was evaluated on an MM-200 block-on-wheel dry sliding wear tester at room temperature. Results indicate that the Cr₁₃Ni₅Si₂/γ alloy has excellent wear resistance and extremely low load-sensitivity of wear under dry sliding wear test conditions due to the high toughness and the high strength, as well as the transferred cover-layer on the worn surface of the alloy. Translated from Acta Metallurgica Sinica, 2006, 42(2): 181–185 [译自: 金属学报]     

Room-temperature sliding wear properties of laser melt deposited Cr13Ni5Si2/γ alloy

A wear-resistant alloy consisting of Cr₁₃Ni₅Si₂ ternary silicide dendrites and the interdendritic nickel-base solid solution (γ ) was designed and fabricated by the laser melting/continuous deposition (LMCD) process. The wear resistance of Cr₁₃Ni₅Si₂/γ alloy was evaluated on an MM-200 block-on-wheel dry sliding wear tester at room temperature. Results indicate that the Cr₁₃Ni₅Si₂/γ alloy has excellent wear resistance and extremely low load-sensitivity of wear under dry sliding wear test conditions due to the high toughness and the high strength, as well as the transferred cover-layer on the worn surface of the alloy.     

L415/IN825复合板焊接接头渗硼处理工艺及渗层的组织与性能

目前对双金属复合板焊接接头的渗硼处理鲜有研究报道。为了提高双金属复合板焊接接头的耐蚀和耐磨性能,对其表面进行渗硼处理。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及显微硬度计分别对L415/IN825复合板复层焊接接头渗层的微观组织、物相组成及显微硬度进行了分析,并研究了复合板焊接接头及其渗层电化学腐蚀性能。结果表明:复合板焊接接头复层渗层分为硼化物层(Ni_2B、Cr_5B_3、Cr_2B和CrB)和硅化物层(Ni_2Si、Cr_3Ni_2Si和Cr_(13)Ni_5Si_2),全渗层的厚度随着加热温度和保温时间的增加而增加;不同区域渗层表面的显微硬度值均高于基体;复合板焊接接头基体耐蚀性能优于焊接接头表面渗层。     

亚微米SiCP 增强Al 基复合材料摩擦磨损性能

采用冷压烧结和热挤压方法制备出1. 5～5 vol % SiC_P (130 nm) / Al (149～75μm) 复合材料, 并对其抗压、硬度和滑动磨擦特性进行了研究, 旨在研究引入弥散的亚微米级SiC_P 对SiC_P / Al 复合材料磨擦性能的影响。结果表明: 随着SiC_P (130 nm) 含量的增加, 其显微硬度值也增加, 在SiC_P (130 nm) 含量为1. 5 vol %和5 vol %时,SiC_P (130 nm) Al 复合材料显微硬度分别为28. 4 和33. 3 ; 复合材料的抗压强度分别是170 MPa 和186 MPa ; 在较高载荷下, 随SiC_P 含量增加, 复合材料的耐磨性能提高, 1. 5 vol % 和5 vol % SiC_P / Al 基复合材料具有优异的滑动磨损抗力, SiC_P / Al 基复合材料耐磨性优于挤压态QSn6. 520. 4 和纯Al ; 磨损表面形成Al 基体弥散分布着SiC_P和孔隙的理想耐磨组织。      

电铸nano-Al2O3 / Cu 复合材料的组织与性能

采用复合电铸工艺, 在硫酸铜镀液中加入纳米氧化铝颗粒制备了纳米颗粒弥散增强铜基复合材料, 利用扫描电镜、电子透镜对复合材料的表面、拉伸断面和摩擦磨损表面的形貌以及微观组织进行了观察, 并对显微硬度、拉伸性能、磨损性能及电阻率进行了研究。结果显示, 氧化铝颗粒及其团聚体以纳米级尺寸弥散分布在铜基体中, 且与铜基体结合良好。复合材料的硬度最大增幅达42 %。氧化铝颗粒含量在1. 26 %时, 复合材料的拉伸强度和延伸率分别高达385 MPa 、26 %。相对电铸纯铜, 复合材料的耐磨性能明显提高, 而复合材料的电阻率最大增幅小于6 %。      

Microstructure and wear properties of laser melted γ-Ni/Mo2Ni3Si metal silicide “in situ” composite

Wear resistant γ/Mo₂Ni₃Si metal silicide “in situ” composite consisting of Mo₂Ni₃Si primary phase and lamellar γ/Mo₂Ni₃Si eutectics was fabricated by the laser melting process. The γ/Mo₂Ni₃Si composite has an excellent wear resistance under metallic dry sliding wear test conditions mating with hardened 1.0% C-1.5% Cr bearing steel. The excellent tribological properties are attributed to the high hardness of Mo₂Ni₃Si and the toughening effect of the ductile γ solid solution. Wear of the γ/Mo₂Ni₃Si composite is governed by the micro-cracking and spalling of the dendritic Mo₂Ni₃Si primary phase and the preferential wear of the interdendritic γ/Mo₂Ni₃Si eutectics.     

SiCP/ 6061Al 合金复合材料的高温单轴棘轮行为及其时间相关特性

对T6 热处理后的SiC_P / 6061Al 合金复合材料的高温(300 ℃) 单轴应变循环特性和棘轮行为进行了实验研究, 讨论了具有两种颗粒体积分数的复合材料在高温下不同加载条件时的循环软/ 硬化特性和棘轮行为特征。实验研究表明: 颗粒增强金属基复合材料宏观上表现出与金属材料相类似的应变循环特性和棘轮变形规律, 即复合材料在非对称应力循环下也将产生一定的棘轮变形, 并随应力幅值和平均应力的增加而增加; 颗粒的引入使复合材料抵抗棘轮变形的能力增强, 棘轮变形随颗粒体积分数的升高而下降; 在高温下棘轮行为体现出明显的时间相关特性, 即棘轮应变值明显依赖于加载率和峰值保持时间, 并具有明显的蠕变-棘轮交互作用。在对该类复合材料的棘轮行为进行本构描述时必须考虑复合材料的微结构特征、加载条件以及时间效应等的影响。