双辉低温(560℃)等离子渗铬的工艺研究

采用离子氮化 双辉等离子渗铬的复合工艺(首先对T10钢进行550℃x8h离子氮化,再进行560℃双辉等离子渗铬,渗铬完成后试样随炉冷却),研究了源极电压、阴极电压、极间距、工作气压、预氮化保温时间、渗铬保温时间等工艺参数对双辉等离子渗铬的影响,得出了本工艺条件下的最佳工艺参数.结果表明,在8h预氮化极间距50～60mm,阴极电压-275～325V、源极电压-750～-850V、渗铬气压25～35Pa的工艺条件下,渗层厚度约30μm,沉积层铬浓度达55%以上,扩散层铬浓度呈梯度分布;渗层由沉积层 扩散层组成,沉积层组织致密,与基体结合紧密,扩散层晶粒细小,碳化物弥散,不改变试样原始的基体组织;经X射线衍射分析,表层物相由Fe-Cr、CrN、Cr7C3、Cr23C6等组成,表面硬度达1000～1250HV,且呈梯度分布.     

40 Cr表面双辉低温等离子渗铬后的结构与耐蚀性能

金属表面双辉低温等离子渗铬可提高金属耐蚀性,且不损坏其组织和性能等.在650℃对40Cr钢表面进行双辉低温等离子渗铬,采用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、辉光放电剥层成分分析仪、X射线衍射仪及电化学腐蚀性能测试对渗铬试样的形貌、成分、元素分布、相结构和耐蚀性能等进行了研究.结果表明:40Cr表面沉积层厚4～5μm,沉积层与基体间出现少量的脱碳层,基体组织均匀、晶粒细小;渗镀试样内铬元素呈梯度分布;基材渗铬后表面铬含量提高,渗铬试样氮化后表层物相以CrN为主;与基材相比,渗铬试样在1 moL/L NaCl溶液中的抗点蚀能力增强,耐腐蚀性能提高.     

T10钢低温双辉等离子表面渗镀铬硬化的研究

采用双辉等离子渗铬技术,首先在560℃对T10钢进行不同时间的渗铬,再对已渗铬试样进行4h离子氮化,研究了该工艺对渗镀铬层硬化效果的影响.结果表明:双辉渗铬后的渗层由厚3～5μm的沉积层+扩散层组成,沉积层组织致密并与基体结合良好,基体组织和晶粒度与渗铬前基本一致;沉积层铬浓度达45%(质量分数)以上,内有20～25μm的扩散层,铬浓度向内呈梯度分布;表面物相均由Fe,Fe-Cr,Cr7C3,Cr23C6等组成;渗层表面显微硬度达650~850HV,向内逐步降低,呈梯度分布.沉积层厚度、渗层深度、渗层的铬浓度及显微硬度等均随渗铬时间的增加而增加.渗层经离子氮化后的组织与氮化前的组织无明显变化,但表面物相为Fe-Cr,Cr7C3,Cr23C6,CrN,Fe4N,表面显微硬度提高到1000~1350HV,较未氮化前提高约60%以上.     

45钢激光渗硼后的显微组织及相结构分析

用扫描电子显微镜和Ｘ射线衍射仪对４５钢激光渗硼层的显微组织和相结构进行了分析，结果表明４５钢激光渗硼后，渗硼区的显微组织：表层为胞晶组织，次表层为树枝晶组织，再往里为共晶组织。渗硼区组织的相组成为α－Ｆｅ、ＦｅＢ、Ｆｅ２Ｂ、Ｆｅ３（Ｃ·Ｂ）及Ｂ４Ｃ相等。不同显微组织中各相所占比例不同，因而导致各区显微硬度不同。     

丙烷浓度对45钢离子碳氮共渗的影响

首次以丙烷作为供碳剂对45钢进行离子碳氮共渗。利用金相显微镜、X射线衍射仪和显微硬度计研究了丙烷浓度对试样截面形貌、物相组成和表面硬度的影响。结果表明:随丙烷浓度的增加,化合物层厚度和表面硬度均呈现先增大后减小的趋势。当丙烷浓度为1.5%时,510℃离子碳氮共渗4h后,化合物层厚度和表面硬度分别达到最大值40μm和779HV0.05,同时得到以ε相为主,并伴有极少量渗碳体的最优物相组成。当丙烷浓度超过1.5%时,化合物层厚度和表面硬度均下降,这是由于渗碳体相含量随丙烷的增加而增加,并当丙烷浓度为2.5%时渗碳体成为主要物相,从而阻碍了C、N原子向基体内的进一步扩渗。     

45钢激光硼氮合金化层制备及性能研究

为了使得工程上常用的零部件保持自身韧性的同时提高其表面的耐磨性,利用激光合金化技术在45钢表面制备了二元硼氮合金化层,优化了工艺参数,研究了合金化层的组织及性能。结果表明：随激光功率、扫描速度、搭接率增大,合金化层硬度均呈先增后降的趋势,在1.5 kW、500 mm/min、50%时硬度分别达到最大值954,885,882 HV_{2 N},随B∶N（质量比）中B的含量提高,合金化层硬度逐渐上升;最佳工艺参数为：激光功率1.5 kW,扫描速度500 mm/min,搭接率50%,经最优工艺处理后的合金化区组织由Fe₂N、Fe₂B、FeB、Fe₇C₃、γ-（Fe, N）等化合物和固溶体组成,以柱状晶和胞状晶为主,厚度约为600μm,平均硬度为1 023 HV_{2 N},热影响区组织由少量针状马氏体以及残余奥氏体等组成,厚度约为250μm,硬度由967 HV_{2 N}到265 HV_{2 N}呈梯度分布;合金化层的摩擦系数约为0.451 ...     

等离子渗铬及复合强化处理提高耐磨性能的研究EI

利用铬与-αFe无限互溶,含铬的共晶碳化物与二次碳化物形成机理不同,首先在Q235钢和45钢表面渗入合金元素铬,形成高铬合金扩散层,表面含铬量达到40%(质量分数,下同)以上,并在一定范围内使表面合金层铬含量呈梯度分布。利用铬是碳化物形成元素,进行等离子渗碳,因为碳化物形成温度低,在高铬合金层中固体形核长大,所形成的含铬碳化物弥散、细小、均匀。虽表面含碳量达2.8%以上,但是没有共晶碳化物。经淬火及回火处理,表面硬度在HV1800以上。磨损实验表明:与对磨淬火GCr15钢相比,耐磨性能提高7倍以上。     

强流脉冲离子束辐照对45钢表面状态的影响

本文研究了强流脉冲离子（HIPIB）束辐照对45钢表面形貌、显微硬度及残余应力等影响。结果表明,经HIPIB辐照处理,45钢表面出现火山口状熔坑,5次脉冲处理时熔坑比较明显,试样表面也变得凹凸不平,随着脉冲次数的增加,熔坑之间会连成不规则的网状形貌且界限变得不明显,表面发生光化。试样的显微硬度随着脉冲次数的增加而提高,未辐照时,显微硬度为HV342,20次脉冲时达到HV911。经HIPIB辐照处理,试样表面产生残余拉应力,且随着脉冲次数的增加,样品表面残余应力增大,由未处理时的152 MPa提高到656MPa。     

温度对40Cr13钢等离子表面渗铌层组织的影响

为提高马氏体不锈钢的耐蚀和耐磨性能,选择40Cr13不锈钢为基材、纯铌板为靶材,采用双辉等离子表面冶金技术在不锈钢表面制备合金化层.用SEM、GDOES、XRD等方法分析渗铌温度对铌合金层组织、成分、相组成、表面形貌及硬度的影响,并对渗层形成机制及表面硬化机理进行了研究.结果表明:在900~1 000℃形成的铌合金层组织均匀致密,合金层主要由Nb2C、Nb C、Fe2Nb、Cr2Nb及铌组成;合金层表面粗糙度随渗铌温度的提高而增加;合金层厚度随渗铌温度改变发生不同变化规律,950℃渗铌形成的渗层约13μm,900和1 000℃渗铌后合金层厚度均为7μm左右;不同温度渗铌后试样的表面硬度与基体相比均有较大幅度的提高,1 000℃渗铌后试样表面硬度高达约985 HV0.025,900℃渗铌后约758 HV0.025,而950℃渗铌后表面硬度最低,约698 HV0.025.     

Ti6Al4V合金双辉渗钼扩散系数的数值分析

以Ti6A14V合金双辉等离子渗钼的扩散行为为研究对象,针对具有沉积层和扩散层的典型钼合金化改性层的钼元素含量分布形态,采用数值分析方法计算了钼元素的扩散系数。结果表明:通过这种数值计算方法能较好地揭示Ti6A14V合金等离子渗钼的扩散行为,高钼浓度区域的钼扩散系数较小,而低钼浓度区域的钼扩散系数较大;不同沉积层的处理方法对钼扩散系数的计算结果影响显著。     

双层辉光离子渗金属技术制备Al-Y-Si氧化物涂层

本文采用双层辉光离子渗金属技术,在316L不锈钢表面进行Al-Y-Si共渗后氧化处理,制备致密的氧化物阻氚渗透涂层。通过XRD、SEM和EDS分析制备涂层的组织和结构,通过划痕试验、电化学测试和抗热震实验对其进行性能测试。结果表明,Y、Si元素的掺入能够生成连续致密的Al2O3涂层。用Y含量为10%的靶材制备的氧化涂层的组织和性能最佳,结合力为70.5N,涂层有很强的耐腐蚀性能,热震实验后表面无裂纹出现。     

双辉等离子表面冶金技术的新进展

总结了近年来双层辉光离子渗金属技术的发展，介绍了以双辉工艺在钛及钛合金表面形成阻燃合金，采用无氢渗碳在钛及钛合金表面形成高硬抗磨层，在纯铁、碳钢等基材表面形成时效硬化高速钢，在纯铜表面形成Ti-Cu耐磨合金等表面冶金新技术。     

Oxygen Permeation Behaviors and Hardening Effect of Titanium Alloys at High Temperature

In order to improve the surface hardness and wear resistance of Ti and Ti alloy components, an oxygen permeationtreatment (OPT) was developed. The oxygen permeation behaviors of three Ti alloys, TA2, TB5 and TC11, treatedin air with O-P medium at high temperature have been studied. The results show that the O-P treatment cansignificantly improve the surface hardness of Ti alloys. The oxidation mass-gain of β-Ti alloy (TB5) is much higherthan α-Ti alloy (TA2) under the same condition, while α β Ti alloy (TC11) is the lowest. All the Ti alloys treatedat this condition produce two surface layers: the outer layer consists mainly of TiO2, as well as trace of other oxides,and the inner layer consists of a Ti-O interstitial solid solution formed by the diffusion of oxygen in α crystal latticeThick scales of β Ti alloy (TB5) are easily formed depending mainly on the poor solid solution content of oxygen,while deep solution layer can be formed since partial β phase has been transformed into α phase. The scales of α-βTi alloy (TC11) are very thin and compact. Aluminum-rich zone, as well as deficient zone, is found in oxide layerrs.A crystallographic characterization of oxygen solution layer has been performed and evaluated by crystallographiclattice constant.     

Q235钢表面双层辉光离子强化层摩擦磨损性能

在真空容器中,设置提供含有欲渗合金元素Mo,Cr的供给源和被渗Q235钢试样,利用双层辉光离子渗金属技术,在试样表面进行Mo-Cr共渗,之后经渗碳、淬火及回火复合处理形成强化层.Mo-Cr共渗层厚度在100μm以上,表面Mo含量可达20%(质量分数,下同),Cr含量达到10%.复合处理后表面硬度达到1300HV0.025.M-200磨损试验机磨损实验表明,摩擦因数平均在0.1左右,平均相对耐磨性是GCr15钢经渗碳、淬火及回火后的2.25倍.     

双层辉光离子渗金属技术特点

分析了双层辉光技术的特点,指出该技术在材料表面合金化方面,是一项适合于高熔点金属 表面合金化和采用高熔点金属对铁基或某些熔点较高的有色金属材料进行表面合金化的工艺 技术     

双辉离子TiAl基合金表面Cr-Si共渗及改善其耐磨性能的研究

利用辉光离子渗金属技术,在TiAl基合金表面实现Cr-Si共渗。用SEM、EDS、XRD分别研究了由1号(880℃,2h,13mm)和2号(900℃,4h,18mm)工艺参数制备的合金层形貌、化学成分和相结构。结果表明,1号渗层厚度超过10μm,由外向内依次为Ti5Si3层、Al8Cr5和α2-Ti3Al层、合金过渡层,且与基体呈冶金结合;与之相比,2号渗层厚度仅为5~7μm,表面为富Cr沉积层。摩擦磨损实验结果表明,1号和2号渗层室温耐磨性较基体分别提高7.3倍和4倍,高温(500℃)耐磨性提高26.5倍和17.3倍。     

汽车用钛合金表面双辉等离子Mo合金化层的制备及其摩擦磨损性能

为了改善钛合金的表面摩擦磨损性能,采用双辉等离子合金化法在汽车用近β型钛合金(Ti-5Zn-3Sn)表面制备了Mo合金层,通过微观组织观察及硬度、摩擦系数、磨损率测试等考察了合金化层的形貌以及摩擦磨损性能.结果表明:钛合金表面等离子合金化后,呈现出银白色,表面形貌很不平整,粗糙度和致密性得到提高.钛合金Mo合金化层与基体之间结合很好,没有出现不可控的断层以及裂纹.随着合金化层的逐渐深入,Mo元素占比慢慢降低.在Mo元素固溶强化作用的影响之下,钛合金表面硬度得到明显提高,有效地改善了钛合金表面摩擦学性能.随着Mo合金化温度增加,合金化层的硬度明显增加.合金化后钛合金表面硬度高,受压屈服极限大,黏着效应小,摩擦系数小,磨损率明显降低.     

高加热速度下温度对45#钢再结晶和晶界特征的影响

目的 针对45^#钢的再结晶行为受退火工艺的影响较大这一问题,研究了2种加热速度下不同退火温度对45^#钢再结晶行为、再结晶形核长大机制以及晶界特征分布的影响规律。方法 采用箱式电阻炉模拟罩式退火实验,分别以2 ℃/s和0.08 ℃/s的加热速度将试样加热到不同温度(660 ℃、720 ℃)并保温30 min,利用电子背散射衍射(EBSD)研究退火后45^#钢的再结晶行为和晶界特征。结果 与0.08 ℃/s加热速度相比,当加热速度为2 ℃/s时,试样的晶粒细小,再结晶温度较高。在高加热速度下,随着退火温度的升高,再结晶体积分数增大,一些小角度晶界转变为大角度晶界,促进了再结晶过程。再结晶晶粒通过亚晶合并形核并呈等轴状分布,亚晶粒通过相互吞并的方式生长,导致亚晶粒减少,几何必要位错密度增大。在2种加热速度下,720 ℃时(Σ9+Σ27)/Σ3的比值大于660 ℃时的比值,且在720 ℃下低ΣCSL晶界更高,更有利于45^#钢中晶界团簇形成,晶界特征分布更优。结论 与慢速加热相比,在高加热速度下退火会提高生产率,改善材料的微观结构,这主要通过晶粒细化来实现。