WC-Fe3Al表面耐磨复合材料的研制

用药芯焊丝法制得WC-Fe3Al复合焊材,将该焊材堆焊于工件表面,利用氩弧物理热和Fe-Al反应热使碳化物硬质颗粒与Fe3Al金属间化合物复合,从而在焊层中形成碳化物颗粒强化的Fe3Al基复合材料.微观组织观察与XRD相分析表明,堆焊过程中WC颗粒发生分解,析出弥散分布的细小W2C相.基体相组成受WC-Fe3Al复合药芯焊丝制备时Fe/Al配比的影响,主要为Fe3Al相,但当Fe/A1配比不适当时会出现部分α-Fe.碳化物的弥散强化作用显著提高了Fe3Al基复合材料的硬度和耐磨性,使该材料成为一种有工业化应用前景的新型高温耐磨表面强化材料.     

30 wt.% 碳化物含量 (Cr,Fe)7C3/Fe3Al 金属陶瓷涂层磨损行为

采用销-盘往复干摩擦磨损试验研究了30wt.%碳化物含量的由原位自生(Cr,Fe)_7C_3颗粒弥散强化的(Cr,Fe)_7C_3/Fe_3Al金属陶瓷涂层的形貌、硬度,以及室温和400℃下的磨损性能。为了便于对比,同时测定了不同温度下的RuT350基体、Fe3Al涂层硬度。此外,在相同条件下,测定了室温和400℃时RuT350基体和NiCr-MoCr_3C_2涂层的摩擦磨损情况。结果表明,(Cr,Fe)_7C_3/Fe_3Al涂层硬度随温度升高衰减较慢,且在相同的接触载荷下,(Cr,Fe)_7C_3/Fe_3Al涂层的摩擦系数明显低于RuT350铸铁,其与摩擦副的总磨损量400℃下仅为RuT350基体与摩擦副总磨损量的45.8%,其室温与400℃下的耐磨性优于Fe3Al涂层和NiCr-Mo-Cr_3C_2涂层。(Cr,Fe)_7C_3/Fe_3Al具有较高的中高温耐磨性主要源于金属间化合物Fe3Al粘结相在特定的温度范围具有异于普通合金的R现象,致使(Cr,Fe)_7C_3/Fe_3Al具有较高的高温硬度,并存在大量弥散分布的细小(Cr, Fe)_7C_3晶粒,不易造成陶瓷颗粒从金属相中脱落在磨损表面形成第三粒的协同机制。     

原位自生 (Cr,Fe)7C3/Fe3Al复合材料组织结构及物相组成的研究

本文通过真空雾化方法制备原位自生(Cr,Fe)_7C_3/Fe_3Al粉末,采用显微硬度,SEM,TEM,XRD等分析方法对制品的成分,表面形貌,物相组成,及硬度等进行初步分析。研究结果表明,(Cr,Fe)_7C_3/Fe_3Al粉末硬度较Fe3Al粉末有明显提高,同时急速冷却状态下,Fe_3Al粉末与(Cr,Fe)_7C_3/Fe_3Al粉末中基体相皆由DO_3型有序相Fe_3Al组成,Cr以固溶方式存在于基体中。(Cr,Fe)_7C_3以类珠光体团簇状均匀弥散分布在基体之中,碳化物保持Cr_7C_3点阵类型,Fe原子固溶在其中。     

25Cr3Mo3NiNb二次硬化钢中的碳化物

利用TEM和萃取相分析方法，研究了25Cr3Mo3NiNb二次硬化钢淬火回火组织中的碳化物。结果表明，随淬火奥氏体化温度的升高，M6C型碳化物逐渐溶解。于1050℃奥氏体化时M6C型碳化物全部溶解，淬火态试样中只有少量的Nb(C，N)颗粒和自回火M3C型碳化物。随回火温度的升高，先后析出ε、M3C、M2C和M7C3等类型的碳化物。Nb(C，N)颗粒可以阻止淬火奥氏体晶粒的异常长大，而高温回火析出的M2C碳化物有二次硬化作用，从而提高回火稳定性和高温强韧性。     

合金碳化物M7C3的磁性与电子结构

合金碳化物的析出行为决定了耐热钢在中、高温条件下的服役寿命.利用Diamond软件探索了合金碳化物M7C3(M=Fe,Cr)的晶体结构,并统计了M7C3中原子间的成键情况.同时,利用第一性原理计算其在0K、0Pa条件下M7C3中各原子的磁矩和电子结构.结果表明,M7C3中的Fe、C原子沿着<001>方向分层排列,且Fe...     

Ni_3Al型金属间化合物涂层中原位自生的M_7C_3型碳化物及涂层耐磨性研究

本文针对工业高温高耐磨的防护需求,研究一种原位自生Cr_xC_y碳化物增强Ni_3Al金属间化合物涂层,替代现有的Ni Cr-Cr_3C_2涂层。研究中采用真空雾化工艺制备了碳化物体积含量70%的一种原位自生碳化物的Ni_3Al型金属间化合物粉末,通过HVOF喷涂工艺制备涂层。借助扫描电镜和X射线衍射等手段,研究粉末与涂层的显微组织、相成分及碳化物分布形貌。结果表明,粉末和涂层中的碳含量均与设计保持一致;粉末以及涂层中的显微组织均主要由(Ni,Cr)_3Al+M_7C_3型碳化物相组成,且粉末和涂层中的两相比例基本一致;其中弥散分布的原位自生M_7C_3型碳化物呈条片状,X射线衍射配合电子能谱分析显示该碳化物为(Cr,Al)_7C_3;测试并比较了研制涂层与商用Cr_3C_2-Ni Cr涂层的硬度和滑动摩擦磨损性能,当温度升高到700℃,研制涂层的显微硬度几乎没有变化;含有原位自生的M_7C_3型碳化物的Ni_3Al型金属间化合物涂层拥有比Cr_3C_2-Ni Cr涂层更低更稳定的摩擦系数、更好的磨损抗力以及与对磨副更佳的相容性,尤其高温耐磨性表现优异;研制涂层中片状条状M_7C_3型碳化物颗粒有效阻碍磨粒的显微切削运动,对摩擦副形成了很好的保护作用,显著改善了耐磨性。该涂层在高温对磨条件下具有很好的潜在应用价值。     

NiCoCrAlYTa涂层与镍基高温合金基体互扩散行为研究

采用大气等离子喷涂技术(APS)在镍基高温合金GH536上制备Ni Co Cr Al YTa涂层。通过SEM、EDS等方法研究了Ni Co Cr Al YTa涂层与合金基材在1000℃下界面的元素或扩散行为及涂层组织演变规律。结果表明:随着氧化时间延长,涂层中的Co、Al及基材中的Fe、Mo发生了明显的互扩散,涂层中发生了β→γ’→γ的相转变。氧化500h后,元素Y、Ta扩散到了涂层氧化膜中,靠近界面处的涂层基体中出现了大量横向排列、尺寸在5μm左右的富Ta相,形成了一个扩散障,减缓了涂层与基材之间元素互扩散。     

合金碳化物M23 C6的磁性及磁致磁性

利用第一性原理研究了碳化物M23 C6 (M=Fe,Cr)的晶胞结构、磁矩和态密度,并结合魏氏分子场理论分析了磁场作用下一些碳化物的磁致磁性.结果 显示:Fe20 Cr3 C6碳化物中的Fe3和Fe4原子连接组成稳定的晶格框架,Cr1、Cr2和C原子位于框架中心;Fe20 Cr3 C6的磁性主要来源于Fe和Cr原子的3...     

25Cr3Mo3NiNb钢的物理化学相分析方法的研究

系统研究了25Cr3Mo3NiNb钢的物理化学相分析方法.对不同回火温度下试验钢中各析出相的结构、化学组成和含量进行了测定,揭示了25Cr3Mo3NiNb钢中各析出相随回火温度的析出规律.随回火温度升高,试验钢中相继析出M3C,M2C,M(CN),M7C3等碳化物.     

等离子喷涂Ni3Al-Cr7C3涂层的滑动磨损性能

利用Ni3Al具有反常高温屈服强度的特性,采用真空雾化工艺制备了不同C含量的Ni3Al-Cr7C3金属陶瓷复合粉末,采用大气等离子喷涂(APS)制备出原位自生Cr7C3相的新型Ni3Al-Cr7C3涂层,并对粉末、涂层的物相组成、显微组织及摩擦磨损性能进行了研究.结果表明:研制的粉末主要由Ni3Al相和弥散分布的条状的...     

Development of New Wear-Resistant Surface Coating at Elevated Temperature

Metal matrix composites containing a high vol-ume fraction of carbide particles are frequently usedas wear-resistant materials[1 -4]. For elevated tem-perature service in air ,the oxidation resistance andthe hot hardness of hard particle are the most i mpor-tant factors .In metal carbides ,tungsten carbide andchromiumcarbide can act as hard particles in metalmatrix in order to increase their hot hardness andthe ability of wetting metal matrix. Compared withtungsten carbide ,chromiumcarbide is …     

TiC含量对激光熔覆TiC增强双相不锈钢复合涂层性能的影响

采用激光熔覆技术在40 Cr Ni Mo基材上制备了TiC增强双相不锈钢复合熔覆层,熔覆层物相主要由奥氏体、马氏体、M₇C₃型碳化物和TiC组成。其中M₇C₃型碳化物主要包括Fe₇C₃、Cr₇C₃或者(Fe、Cr)₇C₃三种,TiC按尺寸可分为熔解后析出的微米级TiC以及粗大的未熔TiC颗粒。析出的TiC颗粒为方块状,随着TiC添加量增加,呈花瓣状长大。未熔TiC颗粒与基材形成了扩散界面,具有很好的界面结合性。当加入30 wt.%TiC时,熔覆层具有最好的耐磨性,硬度可达55.26 HRC,磨损体积为2.54×10^-2 mm³,耐磨性是基材的3.37倍。     

Influence of La2O3 addition on microstructure and wear resistance of Fe-Cr-C cladding formed by arc surface welding

The Fe-Cr-C claddings formed by arc surface welding with different La2O3 additions were investigated. The microstructures were observed by optical microscopy (OM), field emission scanning electron microscopy (FESEM) and transmission electron microscopy (TEM). The phase structures were measured by X-ray diffraction (XRD). The wear resistances of the claddings were tested by friction and wear experiment. On this basis, the carbide refinement mechanism by inclusion enriched with La was discussed theoretically. The results showed that, the microstructure of the Fe-Cr-C cladding consisted of primary (Cr,Fe)7C3 carbides and eutectic (γ-Fe+(Cr,Fe)7C3 ) structure. With La2O3 addition increasing, the primary carbides were refined, and the mass loss of the cladding decreased gradually. The Fe-Cr-C cladding with 4wt.% La2O3 addition had a best wear resistance behaviour. The RE inclusion LaAlO3 as heterogeneous nuclei of the primary M7C3 was medium effective, and could refine the M7C3 carbides. Besides, the wear resistance could be improved by adding La2O3 in the claddings.     

铁基Cr3C2复合涂层的组织及性能研究

利用空气燃料超音速火焰喷涂技术(HVAF)在D2钢表面制得Cr3C2-FeCrBSi复合涂层.借用光学显微镜(OM)、维氏硬度计、扫描电镜(SEM)、拉伸试验机及摩擦磨损试验机对复合涂层的显微结构、力学性能及摩擦磨损性能进行表征与测试,研究了不同比例纳米-微米Cr3C2陶瓷增强相对复合涂层组织结构及性能的影响.试验结果...     

Fe3Al基合金的高温耐冲蚀磨损性能

利用通以含高浓度ＳＯ２和ＳｉＯ２细颗粒气流的专门装置，研究了Ｆｅ３Ａｌ基金属间化合物的耐高温腐蚀磨损性能。试验结果表明，Ｆｅ３Ａｌ基金属间化合物的抗高温磨损性能优于钴基合金（ＣｏＦｅ１５Ｃｒ２５Ｓｉ７）、高铬镍铁基耐热合金（ＦｅＣｒ２８Ｎｉ７）以及表面喷涂Ｎｉ６０的１８－８不锈钢。     

激光熔覆/离子渗硫复合改性层的表征与减摩行为

采用激光熔覆和离子渗硫复合处理在Ni基金属陶瓷涂层表面原位合成微纳米硫化物固体润滑薄膜,得到复合改性层。采用XRD、XPS、SEM、AFM、EPMA等方法对复合改性层进行了表征,在摩擦磨损实验机上研究了复合改性层干摩擦条件的摩擦磨损性能。结果表明,Ni基金属陶瓷涂层主要由γ-(Fe,Ni)、Cr2Ni3、Ni17W3、Fe0.64Ni0.36、WC、Cr7C3和CrSi2组成,显微硬度在550~625 HV0.2。渗硫层是一个3~4μm的灰黑色带状层,与基体之间无明显过渡,表面疏松而多孔,由微纳米级的尖岛状颗粒堆砌而成;渗硫层主要由单质Fe、Ni,FeS、FeS2、NiS等硫化物,Fe、Cr的氧化物组成。摩擦磨损实验结果表明,与Ni基金属陶瓷涂层相比,复合改性层的摩擦系数和磨损量都显著降低。     

稀土对真空熔结镍基自熔性合金涂层组织结构的影响

采用真空熔结的方法在45^#钢母材上获得了稀土。NiCrBSi自熔性合金涂层，借助X射线衍射、SEM及EDX研究了涂层截面的微观组织、相结构及涂层与母材界面附近的组织特征，讨论了稀土的加入对涂层组织结构的影响。结果表明：真空熔结NiCrBSi合金涂层为M基固溶体和分布在固溶体上块状、球状和针状的CrB，NiaB，Cr3C3和Cr23C6等第二相组成，涂层与母材为良好的冶金结合。添加稀土元素的NiCrB-SiRE合金涂层消除了针状组织，析出了新的硼化物NiB和硅化物Or65Ni25Si，第二相得到了进一步的球化；RE还阻碍了M，Cr，Si等原子向母材的扩散和Fe原子向涂层的扩散，减轻了Fe原子对涂层的“稀释”作用，保证了涂层的化学组成。     

热压加工对含铬、镍块体纳米晶Fe_3Al组织和性能的影响研究

对通过铝热反应熔化制备的含10%(质量分数,下同)的铬和10%镍的块体纳米晶Fe3Al材料在不同温度、不同次数下进行了热压加工。利用XRD研究了热压加工前后纳米晶粒尺寸的变化,并测试了硬度变化和压缩率。结果显示:含10%铬的纳米晶Fe3Al在600℃表现出较好的塑性变形能力,材料在热压加工前后都是由无序bcc结构的Fe3Al相组成;含10%镍的纳米晶Fe3Al在800和1 000℃表现出较好的塑性变形能力,材料在热压加工前为无序bcc结构的Fe3Al相,在1 000℃热加工后,已转变为DO3有序结构;两种材料的压缩率都随着热压加工次数的增加逐渐增大。含10%铬的纳米晶Fe3Al在600℃和含10%镍的纳米晶Fe3Al在1 000℃随着热压加工次数的增加,晶粒尺寸都发生了增大,但材料硬度变化不大。