SnSb8Cu5巴氏合金脉冲MIG堆焊层与基体界面组织及性能分析

采用SnSb8Cu5巴氏合金焊丝在Q235钢基体表面进行脉冲MIG堆焊试验,研究了界面层微观组织及元素分布规律,并测试了界面层的结合强度及显微硬度分布。结果表明:在金相显微镜下,界面层巴氏合金组织虽然较表层粗大,但没有出现明显的偏析现象,SnSb硬质相尺寸仅有20μm,进一步通过附带X射线能谱仪的扫描电子显微镜观察发现,巴氏合金堆焊层与钢背结合面犬牙交错,这就增大了结合面积,而且扩散层也达到了10μm厚。通过结合强度剪切试验发现,断裂发生在堆焊层一侧,断口呈撕裂状,抗剪强度达到了77 MPa,显微硬度测试表明,巴氏合金层的硬度较低且分布比较均匀,平均硬度为HV30。     

表面毛化对巴氏合金MIG堆焊层界面组织及结合强度的影响

目的 利用MIG焊在表面毛化处理的Q235钢基体上堆焊SnSb11Cu6合金,研究表面毛化作用对界面组织及结合强度的影响.方法 设计毛化形貌分别为直槽和网格槽的毛化形式,槽深分别为0.15、0.3 mm,槽间距分别为1、1.5 mm,采用MIG焊方法在毛化钢基板上堆焊巴氏合金.利用X射线衍射仪分析巴氏合金堆焊层的组织成分.利用金相显微镜、扫描电镜和X射线能谱仪表征巴氏合金堆焊层的界面组织、微观形貌和元素分布.利用电子万能试验机、体视显微镜检测巴氏合金与钢基体间的结合强度以及润湿角.结果 毛化处理虽然会降低巴氏合金与钢基体的浸润性,但是增加了巴氏合金与钢基体间的接触面积;毛化凹槽中嵌合部分巴氏合金,使基体与合金层之间产生机械咬合作用;毛化轮廓边缘的材料易于熔化,从而促进了界面反应.以上因素的共同作用下,巴氏合金与钢基板之间的结合强度由无毛化试样的39.67 MPa提升至毛化试样的50.14 MPa.虽然网格槽毛化试样可以获得比直槽毛化试样更大的接触面积,但增强了毛化轮廓峰对三相线位移产生的钉扎作用,巴氏合金在网格槽毛化基体表面的浸润性更差,使得不同毛化参数试样的结合强度变化不大.结论 通过增加接触面积、生成金属间化合物以及机械咬合等因素共同作用,毛化处理可以有效提升巴氏合金与钢基体之间的结合强度.     

微量Ni对Sn2.5Ag0.7Cu钎料组织和性能的影响

研究微量Ni元素对Sn2.5Ag0.7Cu钎料显微组织和力学性能的影响。结果表明,Sn2.5Ag0.7Cu合金主要由β-Sn相、Ag3Sn相和Cu6Sn5相组成;添加微量的Ni元素后,可以有效地细化合金的内部组织,且共晶组织内部产生以Cu6Sn5相为基的(Cu,Ni)6Sn5相,或Ag3Sn相为基的(Ag,Ni)3Sn相。焊点界面主要为Cu基体、IMC层和钎料3个区域;随着钎焊时间的延长或钎焊温度的增加,IMC层在Cu基体侧较为光滑平坦,而钎料侧呈现扇贝状分布;钎焊接头的剪切强度都是呈先增大后减小趋势,在钎焊时间240 s和钎焊温度300℃达到最大值48 MPa。     

Q235B薄板网格表面巴氏合金MIG堆焊层制备与组织性能分析

为提升巴氏合金与底瓦的结合强度,基于MIG焊的低热输入量和无飞溅冷熔滴过渡技术,在Q235B网格槽钢板上进行了SnSb8Cu4巴氏合金的多层多道镶焊实验。组织及机械性能检测结果表明,堆焊层仅为1级缺陷且与基体结合良好,距界面0.35mm以上处显微硬度稳定在26～30HV0.2,大于对铸造合金23.7HV0.2的硬度值要求,4.8mm厚镶焊轴瓦较3mm厚铸造轴瓦的表面显微硬度提高了3HV0.2、干摩擦的摩擦因数减小了0.03。研究表明了MIG镶焊SnSb8Cu4的工艺可行性,提供的工艺参数对中型轴瓦制备与修复具有参考价值。     

微合金元素对超低碳钢高温抗氧化性能的影响

采用热重分析仪和Gleeble-3500热模拟试验机研究了Si、Cr、Ni和Cu微合金元素对超低碳钢氧化行为和氧化层的影响。结果表明,在氧化过程中合金元素在氧化层与基体的界面处发生富集,其中Si和Cr形成了一层连续的富集层,Cu和Ni以粒子形式在界面处析出。微合金元素的富集一方面抑制了铁原子由基体向外扩散,从而显著提高钢的抗氧化性,其中Si和Ni的效果最好,Cr次之,Cu的效果最差;另一方面提高了氧化层与基体的结合力,抑制了氧化层的鼓泡现象,Si的抑制效果最好,Cu次之,Cr和Ni的抑制效果最差。     

焊接速度对铝合金表面堆焊巴氏合金组织和性能的影响

主要研究了焊接速度对铝合金表面堆焊巴氏合金组织和性能的影响。采用MIG焊工艺,依据控制变量原则,在焊接电流和电弧电压不变时,以不同的焊接速度在6061铝合金基体表面堆焊5 mm厚的SnSb8Cu4巴氏合金层。使用扫描电子显微镜、 X射线衍射仪、显微硬度仪、万能试验机等测试仪器,对铝合金基体和巴氏合金堆焊层界面的显微组织、结合强度、硬度等进行了测试。试验结果表明:焊接速度对其显微组织及力学性能影响显著。在一定的区间内,焊接速度越高,堆焊层的组织更细小,硬质相分布越均匀,界面结合强度更高,结合面的可靠性越好,硬度越高。     

304钢/QAl9-4铝青铜复合界面的显微组织及性能

采用真空扩散焊接技术制备304不锈钢与QAl9-4铝青铜双金属复合材料,通过金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)分析了钢/铜复合界面的显微组织、相结构及化学成分,利用硬度测定仪及拉伸试验测试了界面处的力学性能。结果表明:在(1150±50)℃、4.0×10~(-2)Pa真空条件下,界面结合紧密,基体两侧的Fe、Al、Cu等合金原子发生互扩散,形成宽约140μm的过渡层,主要物相为Al Cr Fe_2、Al_4Cu_9、Al Ni3等,显微硬度最大值为420 HV0.02。复合材料的抗拉强度是278 MPa,拉伸断口在复合界面处,呈脆性断裂特征。钢/铜扩散焊接的机理是基体钢中Fe、Cr等元素优先在铜表面铺展润湿,在界面处与其他合金原子(Al、Cu等)发生相互扩散形成过渡层,最终形成良好的冶金结合。     

Q345钢/镍固态剪切连接界面扩散行为研究

采用固态剪切连接工艺实现镍/Q345钢连接,并对结合界面的显微组织、扩散行为和连接性能进行测试分析。结果表明:镍和Q345钢界面结合良好,无明显的缺陷;过渡区厚度约4μm,结合处Fe、Ni元素发生互扩散,Fe元素向镍基体扩散距离大于Ni元素向Q345钢基体扩散距离,主要以Fe元素向镍基体扩散为主;过渡层主要为FeNi3化合物,还有少量α相固溶体。拉伸试验结果表明Q345钢/镍连接强度与Q345钢母材连接强度相差约25 MPa,连接强度较好;结合界面附近Q345钢基体的显微硬度低,随着距结合界面距离增加,Q345钢的显微硬度值整体呈递增趋势,在远离结合界面处的显微硬度值趋于一致。     

超音速等离子弧喷涂ZrO_2/CoNiCrAlY热障涂层界面高温氧化性能研究

采用超音速等离子弧喷涂设备在35Cr Mo钢基体上制备了Zr O_2/Co Ni Cr Al Y热障涂层,并将涂层加热到1 150℃进行氧化试验。利用扫描电子显微镜和X射线衍射方法对涂层的组织结构和相组成进行了分析,并对元素扩散情况进行研究。结果表明,涂层组织致密,界面结合良好,无剥落;粘结层表面存在少量尖角和钩状突出颗粒。热障涂层经过1 150℃加热后,在粘结层与陶瓷层的界面处出现少量深颜色的热生长氧化物(thermally grown oxide,简称TGO);随着氧化时间的延长,TGO层厚度明显增加并且开始连续。通过对Zr O_2-8Y2O3/Co Ni Cr Al Y界面扫描发现,该处Al元素出现了的富集峰,而Cr和Ni元素的含量远小于金属黏结层中含量,并且Cr和Ni元素的变化趋势为沿界面呈梯度下降,TGO层由亚稳态的θ-Al2O3逐渐转变为稳定态的α-Al2O3,有效地提高了涂层的抗高温氧化性能。     

Ni-Cr合金真空单层钎焊金刚石砂轮

单层高温钎焊超硬磨料砂轮具有传统电镀砂轮无法比拟的优异磨削性能 ,国内应及早研制开发应用此种砂轮。本文利用真空炉中钎焊的方法 ,用Ni Cr合金钎料 ,适当控制钎焊温度、保温时间和冷却速度 ,实现了金刚石与钢基体间的高强度连接。扫描电镜X射线能谱 ,结合金相及试样逐层的X射线结构分析 ,剖析了Ni Cr合金与金刚石和钢基体钎焊界面的微区组织结构 ;揭示了Ni Cr合金对金刚石和钢基体表面的浸润和钎焊机理。即在钎焊过程中会在金刚石界面形成富Cr层并与金刚石表面的C元素反应生成Cr7C3,在钢基体结合界面上Ni Cr合金和钢基体中的元素相互扩散形成冶金结合 ,这是实现合金层与金刚石和钢基体都有高结合强度的主要因素。最后重负荷磨削试验表明金刚石为正常磨损 ,没有整颗金刚石脱落 ,说明金刚石确有高的把持强度     

液-固复合铸造AZ91D/0Cr19Ni9双金属复合材料的显微组织和力学性能（英文）

采用液-固复合铸造技术制备未经表面处理和经热浸镀铝表面处理的AZ91D/0Cr19Ni9双金属复合材料,研究铝涂层对AZ91D/0Cr19Ni9界面显微组织和力学性能的影响。结果表明:镁合金和裸钢0Cr19Ni9之间为机械结合,结合界面处存在一缝隙;而镁合金AZ91D和镀铝钢0Cr19Ni9之间形成冶金结合,且镁合金AZ91D/镀铝钢0Cr19Ni9界面可以分为两个不同的金属间化合物层:层Ⅰ主要由α-Mg+β-Mg_(17)Al_(12)共晶组织和少量的MgAl_2O_4相组成,层Ⅱ主要由Fe_2Al_5金属间化合物组成。此外,结合界面的硬度明显高于镁合金基体AZ91D的硬度,层Ⅰ和层Ⅱ的平均硬度分别为HV158和HV493。镁合金AZ91D/镀铝钢0Cr19Ni9界面的剪切强度高于镁合金AZ91D/裸钢0Cr19Ni9界面的剪切强度,这证明在液-固复合铸造过程中铝涂层能提高镁合金AZ91D和钢0Cr19Ni9之间的结合强度。     

Ni元素对Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE/Cu无铅微焊点界面IMC和力学性能的影响

以Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE无铅钎料为研究对象,借助扫描电镜和X衍射等检测方法研究了Ni元素对Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE/Cu无铅微焊点界面IMC和力学性能的影响.结果表明,添加适量Ni元素能显著细化Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE钎料合金初生β-Sn相和共晶组织,抑制焊点界面区(Cu,Ni)6Sn5金属间化合物的生长和表面粗糙度的增加,提高无铅焊点抗剪强度.当Ni元素添加量为0.1%时,钎料合金组织细小均匀,共晶组织所占比例较多;焊点界面IMC薄而平整,(Cu,Ni)6Sn5颗粒尺寸小,对应焊点抗剪强度最高为45.6 MPa,较未添加Ni元素焊点提高15.2%.     

放电等离子烧结Ni60涂层的组织与性能

利用放电等离子烧结技术在45钢基体上制备Ni60涂层,并对Ni60涂层的显微组织、界面结合情况以及耐磨性能进行分析.结果表明:Ni60涂层主要由γ-Ni、CrB、Cr7C3等相组成;涂层与基体在界面处形成了良好的冶金结合,涂层硬度为597.5 HV0.3,过渡层硬度从597.5 HV0.3到209.6 HV0.3呈梯度分布,宽度大约为0.3 mm,涂层与基体的结合强度约为710 MPa;涂层在磨粒磨损的条件下体积磨损率为5.43×10-2 cm3/h.     

钎焊温度对锡基巴氏合金/钢基体过渡层组织的影响

采用钎焊的方法将锡基巴氏合金与钢基体结合起来,系统研究了钎焊温度对锡基巴氏合金/钢基体焊缝组织和性能的影响。研究表明,钎焊可以使得锡基巴氏合金和钢基体结合良好,随着钎焊温度的升高,产生了垂直于界面生长的树枝状组织,锡基巴氏合金晶粒组织长大,锡基巴氏合金/钢基体焊缝区域显微硬度先增加后降低。当钎焊温度为320~340℃时硬度(HV)达到141.3~146.2,钎焊过程中产生了Fe和Sn的迁移,Cu在过渡层有富集。     

热喷涂及热处理对45钢表面组织和性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜分析和显微硬度测试等手段,研究了喷焊及回火温度对镍基自熔合金粉末涂层组织和性能的影响。结果表明:在结合面上,元素互相扩散,形成亮白色带状的过渡层,基体母材区受热较少,组织变化不大。碳元素扩散进入喷焊层后,与Cr形成(Fe,Ni)23C6及Cr的碳化物,这些硬质相阻碍喷焊层晶粒的张大,致使晶粒细化,在45钢中形成粗棒状或块状组织。喷焊层与基体之间形成了良好的冶金结合,合金元素在喷焊层与基体界面附近连续分布,保证了较高的结合强度。     

Ag-Cu-Ti钎料钎焊单晶金刚石磨粒的研究

本文根据金刚石与其它元素的结合机理，分析了高强度连接元素Ni、Co、Mn、Si、B，低熔点连接元素Ag、Cu、Zn、Sn和强碳化物形成元素Ti、Cr、W对金刚石的连接作用，研制出6种适合不同焊接条件的钎焊单晶金刚石磨粒的合金钎料。试验结果表明，在焊接温度为940℃，真空钎焊无镀膜单晶金刚石磨粒与45钢基体时，用钎料90(Ag72-Cu)-10Ti合金箔的焊接强度比用AgCu共晶合金箔与Ti箔的焊接强度高。     

低碳贝氏体钢在青岛曝晒一年的锈层力学性能和抗热震性能研究

研究了低碳贝氏体钢在青岛曝晒一年后表面锈层的相组成、形貌、力学性能以及抗热震性能.结果表明:锈层由α-FeOOH、β-FeOOH、γ-FeOOH、Fe3O4以及非晶相组成;锈层的表面和截面形貌显示锈层较为致密,合金元素Cr和Cu在锈层中接近钢基体处有明显的富集现象;锈层的弹性模量和硬度随距锈层/钢基体界面的距离增大而降低;锈层/钢基体的结合强度和抗热震能力均高于锈层本身.     

激光熔覆锡基巴氏合金微观组织和力学性能

锡基巴氏合金具有较低的摩擦因数、良好的耐磨性及抗胶合性,被广泛应用于航空、航天、船舶、起重机械等设备轴承零部件表面的耐磨材料。本研究中采用激光熔覆成形(LCD),在20钢基体上进行锡基巴氏合金熔覆,并采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱分析仪(EDS)对熔覆层和过渡层的微观组织、相组成和成分分布进行检测分析;采用万能拉伸试验机对不同厚度锡基巴氏合金/20钢间结合强度进行测试,并对断口形貌进行检测分析。结果表明:熔覆层微观组织中分布着较多块状析出物,合金层主要由Sn Sb、Cu6Sn5及锡基固溶体相组成;锡基巴氏合金/20钢中间界面层厚度约6μm,两种合金间的结合强度随合金层厚度的增大而增大,锡基巴氏合金/20钢断口属于准解理断裂。     

提高Cu含量对锡基巴氏合金机械性能的影响研究

常用的锡基巴氏合金有多种,其中SnSb11Cu6中铜的质量分数约为6%,本文研究提高Cu含量对其机械性能的影响。在熔炼的SnSb11Cu6巴氏合金中分别添加Cu粉,浇铸得到新的Cu含量分别为7%、8%、9%、10%的4种巴氏合金试样。对新试样进行金相组织分析、高温压缩性能试验、摩擦磨损试验以及高温硬度试验,分析得到使锡基巴氏合金性能综合较优的Cu含量。研究结果表明：提高Cu含量对巴氏合金的金相组织影响较大,引起硬质Cu6Sn5相的增加和α固溶体（Sn）的减少,β相（SnSb）比例变化不大但晶粒尺寸有所增加;随着Cu添加量的提高,试样压缩屈服强度先升高后降低,Cu添加量在1%~2%左右,最大压缩力和压缩屈服强度较大;Cu含量的提高对巴氏合金的摩擦系数影响不大,但是会使材料在干摩擦条件下的抗磨损性能下降。添加Cu使锡基巴氏合金中铜含量提高至7%~8%时,能够有效提高材料的高温硬度和软化温度,考虑到此时材料的压缩屈服强度和摩擦磨损性能并未显著下降,可以认为此时材料能够较好的用于滑动轴承,特别是重载轴承。     

金刚石和立方氮化硼工具的电子探针研究

运用电子探针X射线显微分析(EPMA)方法并结合XRD分析对金刚石和立方氮化硼(CBN)工具进行了研究,结果表明:在金刚石工具中,Co、Cu和Sn的元素相互均匀分布,三者形成了合金相,Co和金刚石的结合紧密程度好于Cu和Sn;金属基体与金刚石的界面上生成了一定量的Co2C,使金刚石和结合剂之间实现了冶金结合,大大增强了界面黏接强度.在立方氮化硼工具中,Sn、Ni、Cu、Co四种元素之间形成了合金,Sn、Cu、Co元素在CBN的周围均匀分布,和CBN结合紧密,但Ni和CBN界面的结合稍差一些;Co多的区域Cu相对少,Cu富集的区域Co相对少;Cu和CBN结合较好,Co和CBN在界面的结合不如Cu紧密.