第三代汽车钢合金化热浸镀锌层的组织与性能研究

采用热浸镀的方法制备了不同Ti含量的Zn-0.5Al-xTi(A系列)和Zn-5Al-xTi(B系列)镀层,对比分析了Ti含量对镀层显微组织、硬度、镀层厚度和耐蚀性能的影响。结果表明,随着Ti含量增加,A系列和B系列镀层的表面晶粒尺寸都呈先减小而后增大的特征;相同Ti含量下,B系列镀层表面麻点相对A系列镀层表面更少、表面质量更好。随着Ti含量的增加,A系列和B系列镀层表面硬度呈现先增加而后减小的特征,A系列和B系列镀层分别在Ti含量为0.07wt%和0.10wt%时表面硬度取得最大值,且B0.10镀层表面显微硬度高于A0.07镀层。随着Ti含量增加,A系列镀层厚度先减小后增加,而B系列镀层厚度呈现逐渐减小特征。随着Ti含量的增加,镀层的盐雾腐蚀速率与全浸腐蚀速率的变化趋势基本相同,即随着Ti含量增加,A系列镀层的腐蚀速率先增加后减小然后又增加,B系列镀层镀层的腐蚀速率先减小而后增加。在相同Ti含量下,B系列镀层的耐腐蚀性能都优于A系列镀层的,且B0.10镀层具有最佳的耐腐蚀性能。     

汽车用镁/钢异种金属焊接接头的组织与性能研究

以Ni箔为中间层材料,对汽车用AZ31合金和304不锈钢进行了扩散焊接处理,研究了不同焊接温度和焊接保温时间下的焊接接头的显微组织和物相组成变化,并对不同保温时间下的焊接接头扩散层显微硬度和剪切强度进行了分析。结果表明,AZ31/Ni/304焊接头界面可分为靠近304不锈钢扩散层、共晶层、白色块状化合物层和AZ31合金基体渗透层;随着焊接温度的逐渐升高,扩散层的整体厚度呈现逐渐减小的趋势;随着焊接保温时间的延长,焊接扩散层厚度先增加而后降低;在整个焊接接头界面中,白色块状Mg-Ni-Al三元金属间化合物层的显微硬度最高,且当保温时间为20 min时取得最大值269 HV;AZ31/Ni/304焊接头的剪切强度随着保温时间的延长呈先增加而后降低的趋势,在保温时间为20 min时取得剪切强度最大值。     

Mg/Al异种材料扩散焊界面组织结构及力学性能

Mg/Al扩散焊接头界面区由铝板侧过渡层(Mg2Al3相)、中间扩散层(MgAl相)、镁板侧过渡层(Mg3Al2相)组成.SEM观察分析表明,在界面铝板侧扩散层与中间扩散层之间存在一定的扩散空洞,不利于获得接头性能优良的扩散焊接头.随着加热温度的升高界面抗剪强度呈现先增大再降低的趋势,当加热温度475 ℃,保温时间60 min及压力0.081 MPa时,接头可达到最大抗剪强度18.94 MPa.接头界面扩散区的显微硬度范围为260～350 HM,明显存在三个不同硬度分布区,随着加热温度的提高,扩散区的显微硬度及扩散区宽度也相应增加.     

TC4在锆盐体系下微弧氧化膜层的生长特性研究

目的通过建立ZrO_2/TiO_2复合陶瓷膜层的氧化时间与膜层生长的动力学关系,探究膜层生长对膜层显微硬度的影响规律,寻找制备高硬度微弧氧化膜层的最佳时间。方法在锆盐溶液体系和已优化的电参数条件下,对TC4进行不同时间的微弧氧化处理,分析所得膜层的表面和截面形貌、元素分布及相组成,进行膜层表面孔隙率和显微硬度的测定并分析。结果测试氧化时间内膜层生长表现出不同的动力学特征和宏观表象,膜层的生长分为两个阶段:第一阶段膜厚呈线性增加,第二阶段膜厚增长速率减缓。表面孔隙率随时间的增大而增大。在氧化15 min时所得的膜层硬度最高,且随时间的增加,膜层的显微硬度呈先增后减的趋势。结论影响微弧氧化膜层显微硬度的主要因素包括膜层相组成和表面结构。在微弧氧化膜层厚度呈线性增长的过程中,显微硬度线性增大;在膜厚缓慢增长的过程中,显微硬度降低。     

绿色建筑铝合金型材的热处理与力学性能

采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜和拉伸试验机等手段,研究了固溶时间、时效温度和时效时间对Al-1.0Mg-0.6Si-0.25Cu合金显微组织、硬度和拉伸性能的影响。研究结果表明,固溶温度540℃、固溶保温时间60 min时,合金中黑色块状Mg2Si初生相基本回溶至基体,而继续延长保温时间,白色条状或块状Al Fe Si相不会发生明显变化,而晶粒发生粗化;随着固溶保温时间的延长,合金的抗拉强度、屈服强度和硬度都呈现先增加而后减小的特征,断后伸长率先减小而后增大;随着时效温度升高,时效时间延长,合金中细小第二相数量不断增多,晶粒有所粗化,合金的抗拉强度、屈服强度和硬度都呈现先增加而后减小的特征,断后伸长率先减小而后增大。Al-1.0Mg-0.6Si-0.25Cu合金适宜的固溶保温时间为60 min、时效温度为180℃、时效时间为7 h。     

S135钻杆钢表面Fe-Ni-W合金镀工艺

利用正交试验,选择温度、主盐浓度等4个因素,通过极差分析,确定了S135钻杆钢电沉积Fe-Ni-W合金镀层的最佳制备工艺,研究了镀液pH值、电流密度以及柠檬酸钠对镀层的组分、显微硬度和沉积速率的影响。结果表明：在本试验的制备条件下,获得的合金镀层结构为非晶态;随着镀液PH升高,镀层显微硬度先增大后减小,沉积速率总体呈下降趋势;镀层沉积速率随电流密度增加也逐渐增大,当电流密度从6 A/dm2增大到15 A/dm2时,合金硬度增加趋势较大,从320 HV到540 HV;当增加镀液中的柠檬酸钠含量,铁和钨均呈现增加趋势,而镍含量却出现下降趋势,同时,镀层硬度先增大后减小,沉积速率逐渐减小。     

气体流量对铝合金表面等离子喷涂8YSZ热防护涂层微观特性及力学性能影响研究

为了突破铝合金表面等离子喷涂热防护涂层结合强度低的技术瓶颈,采用三阴极等离子喷涂系统,在7A04-T6超高强铝合金基材表面制备了8YSZ热防护涂层,借助扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计及万能力学试验机,分析表征了不同气体流量参数对涂层显微形貌、物相组成、显微硬度及结合强度的影响,并提出了气体流量参数对涂层结合强度影响的临界值。研究结果表明：不同的气体流量参数下制备的涂层上表面均存在着熔融及半熔融的粉末粒子形貌、不同尺寸的孔隙结构及不同程度的裂纹扩展形貌。伴随着气体流量的增加,涂层的致密度增加,涂层的夯实形貌则呈现先增加后减少的变化趋势。不同气体流量参数下制备的涂层的物相结构与喂料粉末基本一致,都仅存在单一成分的Zr0.92Y0.08O1.96组元。伴随着气体流量参数的增大,涂层的平均显微硬度呈现逐渐增大的变化趋势,涂层的平均结合强度呈现先增大后减小的变化趋势。     

气体流量对铝合金表面等离子喷涂8YSZ热防护涂层微观特性及力学性能的影响

为了突破铝合金表面等离子喷涂热防护涂层结合强度低的技术瓶颈,采用三阴极等离子喷涂系统,在7A04-T6超高强铝合金基材表面制备了8YSZ热防护涂层,借助扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计及万能力学试验机,分析表征了不同气体流量参数对涂层显微形貌、物相组成、显微硬度及结合强度的影响,并提出了气体流量参数对涂层结合强度影响的临界值。结果表明:不同的气体流量参数下制备的涂层上表面均存在着熔融及半熔融的粉末粒子形貌、不同尺寸的孔隙结构及不同程度的裂纹扩展形貌。伴随着气体流量的增加,涂层的致密度增加,涂层的夯实形貌则呈现先增加后减少的变化趋势。不同气体流量参数下制备的涂层的物相结构与喂料粉末基本一致,都仅存在单一成分的Zr_(0.92)Y_(0.08)O_(1.96)组元。伴随着气体流量参数的增大,涂层的平均显微硬度呈现逐渐增大的变化趋势,涂层的平均结合强度呈现先增大后减小的变化趋势。     

渗氮温度对40Cr钢QPQ组织与性能的影响

采用光学显微镜(OM)对不同渗氮温度QPQ处理的40Cr钢表面渗氮层显微组织进行观察分析,同时进行维氏硬度试验与销盘摩擦磨损试验,获得渗氮层硬度梯度与磨损失重,并观察分析了磨损表面SEM形貌。结果表明,经不同渗氮温度的QPQ处理后,40Cr钢表面均形成了由氧化膜层、化合物层与扩散层构成的表面渗氮层。但随渗氮温度的升高,其渗氮层厚度呈先增加后减小的变化趋势,4种渗氮温度(580、600、620、640 ℃)下样品有效渗层深度分别为0.14、0.20、0.29、0.26 mm。随渗氮温度的升高,磨损量呈先减小后增大的趋势,在620 ℃下达到最低值。4种渗氮温度下磨损形式均以磨粒磨损与粘着磨损为主,但随着渗氮温度升高带来渗氮层厚度与硬度的变化,磨损程度呈现逐渐减轻的趋势。     

SiC微粉添加剂对铝合金钻杆材料微弧氧化膜层性能的影响

目的提高铝合金钻杆材料微弧氧化膜层的性能。方法在电解液中加入0~4 g/L的SiC微粉,对7E04铝合金钻杆材料表面生成的微弧氧化膜层进行改性,研究了微弧氧化膜层的氧化电压-时间曲线、厚度、显微硬度、表面形貌、膜层元素含量、相组成和耐蚀性。结果随着SiC微粉质量浓度的增加(0、1、2、3、4 g/L),氧化电压不断增加,在4 g/L时几乎达到550 V。微弧氧化膜层的厚度和显微硬度增加,各浓度下的膜层厚度分别为42.3、43.6、45.0、45.3、50.0μm,膜层显微硬度分别为341.8、375.2、394.4、405.1、436.8MPa。同时,放电孔的孔径和烧结盘的尺寸也逐渐增加。在微弧氧化过程中,SiC被氧化成SiO_2,基体中的Al被氧化成α-Al_2O_3和γ-Al_2O_3,膜层中的相组成主要有α-Al_2O_3、γ-Al_2O_3、SiO_2和莫来石。同时,随着SiC微粉浓度的增加,膜层中的C、Si元素含量增加,Al元素和O元素的含量降低。膜层的腐蚀速率分别为1.11×10~(-1)、3.598×10~(-2)、5.223×10~(-2)、6.762×10~(-2)、1.323×10~(-1) mm/a,呈现出先减小后增加的趋势,耐蚀性先增加后降低。结论 SiC微粉的添加增加了膜层的厚度,改变了膜层的表面形貌,同时提高了微弧氧化膜层的显微硬度、耐蚀性等性能。     

渗氮温度对38CrMoAl钢真空感应渗氮层耐磨性能的影响

应用一种新型真空感应渗氮方法对38CrMoAl钢表面制备渗氮层,采用SEM、EDS、自动显微硬度测试、滑动干摩擦试验等测试方法探讨了渗氮温度对38CrMoAl钢渗氮层组织、硬度和耐磨性的影响规律。结果表明:渗氮层表面平整,白亮层、扩散层、基体之间过渡平缓;随着渗氮温度升高,扩散层厚度、渗层硬度、耐磨性均呈现先增加后降低趋势;渗氮温度为560℃时,渗层厚度达到最高值180μm,渗层硬度达到最高值1250 HV0.025;渗氮温度560℃、590℃时的渗层试样在摩擦试验过程中仅有轻微的磨粒磨损,耐磨性能最佳。     

反挤压对SiCw/6061力学性能影响的实验研究

以挤压工艺对SiCw/6061复合材料力学性能的影响为研究目标,通过改变挤压温度、挤压比以及凸模中心锥角等工艺参数,系统分析了挤压铸造制备的SiCw/6061复合材料反挤压变形前后强度、塑性及硬度的变化规律.研究表明,挤压变形可以有效地提升复合材料试件的各项力学性能指标;随着挤压温度的升高,试件的屈服强度、抗拉强度均呈现升高的变化趋势,延伸率先显著增大而后略有减小,硬度则呈现下降的趋势;随着挤压比的增加,试件的强度、塑性及硬度均呈现上升趋势;随着凸模中心锥角的增大,试件的屈服强度、抗拉强度均呈现先升高后下降的趋势,延伸率及硬度则随着锥角的增加始终呈上升趋势.     

4Cr13钢基表面SiC/Ta复合涂层的制备及摩擦磨损性能

针对马氏体不锈钢的表面耐磨性不能满足应用需求,且在钢基表面直接制备Si C涂层会产生与基体结合不良的问题,采用双辉等离子表面冶金技术在4Cr13马氏体不锈钢表面制备SiC/Ta复合涂层,对涂层的组织结构、表面硬度、结合强度和摩擦磨损性能进行研究。结果表明,所制备的SiC/Ta复合涂层厚5~6μm,由SiC、Ta、Ta_2C和TaC相构成。SiC/Ta/基体各层间以扩散连接,与基体结合良好。经双辉等离子表面冶金技术处理后,表面显微硬度由基材的279 HV_(0.2)提高到1 738 HV_(0.2)。4Cr13不锈钢的摩擦学性能也得到明显改善,摩擦因数比基材的平均摩擦因数降低了0.32,磨损率是基材磨损率的4%。     

固溶温度和冷却速率对TC21钛合金组织和力学性能的影响

采用OM和高分辨率DIL805A/D相变仪研究了固溶温度和冷却速率对TC21钛合金组织和性能的影响,并对试样进行了显微硬度测试。结果表明:TC21合金随固溶温度升高,初生α相明显减少直至消失,同时晶粒长大,合金显微硬度值也增加。随冷却速率的增加,合金显微组织中晶内α片层厚度减小,同时α束域的形态也发生了变化;当冷却速率达到5℃/s时,合金发生马氏体相变,合金显微硬度也随冷却速率升高而增加。     

表面激光熔覆改性对体育器材耐磨性能的影响

采用激光熔覆改性技术在碳钢表面制备316L不锈钢涂层和不同成分配比的316 L+Al_2O_3复合涂层,研究了Al_2O_3含量对复合熔覆层形貌、显微硬度和耐磨性能的影响。结果表明,复合熔覆层主要由γ奥氏体相和α铁素体相组成。随着距离熔覆层表面距离的增加,316 L熔覆层和316 L+Al_2O_3激光熔覆层的显微硬度都逐渐减小。随着复合熔覆层中Al_2O_3含量的增加,熔覆层的硬度呈现先增加而后减小的趋势。随着熔覆层中Al_2O_3含量的增加,复合熔覆层的磨损量先减小而后增大,在Al_2O_3含量为6%时磨损量最小。     

退火温度对MAO-TC4钛合金表面组织及腐蚀性能的影响

通过微弧氧化技术(Micro-arc oxidation, MAO)对TC4合金进行表面处理,随后采用X射线衍射仪、场发射扫描电镜、激光共聚焦显微镜、硬度测试以及电化学腐蚀等方法研究不同退火温度下MAO-TC4合金的表面氧化膜层形貌、厚度、硬度、相结构以及电化学腐蚀行为。结果表明:随着退火温度的升高,MAO-TC4合金表面氧化膜层的显微硬度亦随之增大,当退火温度为850 ℃时,其最高显微硬度为592 HV0.2。450~850 ℃退火温度范围内,随退火温度升高,MAO-TC4合金的膜层耐腐蚀性先增加后降低;当退火温度为650 ℃时,膜层的自腐蚀电流密度为0.125 μA/cm²,耐腐蚀性能最佳。     

脉冲频率及占空比对Ti6Al4V合金微弧氧化膜层微观结构及性能的影响

研究了脉冲频率及占空比对Ti6Al4V合金在Na₂SiO₃-Na(PO₄)₆电解液体系中制备的微弧氧化膜层微观结构及其性能的影响,采用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、涂层厚度仪、激光共聚焦显微镜及显微硬度计对膜层形貌、元素分布、相组成、厚度、粗糙度及硬度进行测试表征。结果表明,Ti6Al4V合金微弧氧化膜层主要元素组成为Ti、O、Si等,物相组成主要为Rutile-TiO₂、Anatase-TiO₂及非晶相SiO₂,随脉冲频率增加,膜层中Anatase衍射峰强度先降低后增加,Rutile呈相反趋势;随脉冲占空比增大,Anatase衍射峰强度逐渐减小,而Rutile衍射峰强度逐渐增加。膜层表面均匀分布微米级孔洞,脉冲频率对膜层微观形貌及粗糙度影响较小,膜层厚度先增大后减小;随占空比增加,膜层快速增厚,但表面逐渐出现微裂纹及局部烧蚀等缺陷,膜层粗糙度大幅增加,600 Hz、20%占空比时膜层厚度达45.46μm,粗糙度R_a     

直流电流对Ti-48Al-2Cr-2Nb合金组织和性能的影响

将直流电流作用于定向凝固过程中的Ti-48Al-2Cr-2Nb合金,利用OM、XRD、SEM和TEM分析了合金的凝固组织、相组成和片层组织,测试了合金的显微硬度及800℃压缩力学性能。结果表明,电流在一定程度上促进了合金凝固组织的细化及成分的均匀性,减少或消除了片层间偏析。随着电流密度的增大,平均晶粒尺寸和片层厚度呈现先减小后增大的趋势,a2相相对含量先增大而后减小,合金的显微硬度、压缩断裂与屈服强度也呈现先增大后减小的趋势。平均晶粒尺寸最小约0.46 mm,片层间距最小为0.19 mm,分别比未加载电流时降低70%和29%,a2相相对含量从18.5%增至39.4%。片层间距或晶粒尺寸越小,合金的强度越高,变形能力越均匀,塑性也越好。合金的最大显微硬度达542 HV,合金的压缩屈服强度与断裂强度分别达到1200和1365 MPa,与未施加电流时相比均有所提高。加载直流电流引起固-液界面相前沿过冷度减小,可认为是TiAl二元相图中的L→b+L→a+b的包晶反应成分向富Al侧微小偏移,此时初生b相增多,从而造成了TiAl合金室温相组织a2相的相对含量增加。     

微量Er对汽车用热浸镀锌镀层组织与性能的影响

采用热浸镀方法在汽车钢表面制备了不同Er含量的热浸镀锌镀层,研究了Er含量对镀层显微组织、硬度、厚度和耐蚀性的影响.结果表明:随着Er含量的增加,镀层平均晶粒尺寸呈现先减小而后增大的特征,且在Er质量分数为0.10％时取得最小值,添加适量Er可以在细化晶粒的同时改善表面质量.添加Er合金镀层的表面硬度平均值均高于Zn-...     

QTi2.5/Cu同基合金离子镀

采用同基合金电弧离子镀方法,在紫铜基体上制备了Cu-Ti合金薄膜,研究了弧电流和靶.基距离对膜层质量、沉积速率的影响.结果表明,镀层沉积速率随着弧电流的增加而增大,随靶-基距离的增大而下降;镀层近表面为层片状组织,镀层表面有颗粒存在,显示电弧源后期喷射的是Cu-Ti合金液滴;近界面处,组织细密,晶粒较小.镀层由沉积层和过渡层构成,Ti含量由表至里逐渐降低,过渡层的存在有利于提高膜-基结合力.镀层显微硬度呈梯度分布,表面显微硬度约为铜基材的3倍.