TiAl合金电子束表面合金化层组织和性能研究

利用预涂Si粉,Ti+Si粉的方法对TiAl合金进行电子束表面合金化,“原位”制得了以高硬度金属间化合物Ti_Si_3为增强相的表面改性层。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪及X射线衍射仪分析和研究了电子束表面改性层的显微组织结构；同时测试了沿改性层深度方向的硬度分布。结果表明,表面改性层由TiAl,Ti_3Al,Ti_Si_3相组成,Ti_5Si_3相的形态及分布沿层深呈均匀分布；改性层具有较高的显微硬度(HV),最高达895×9.8 MPa,约是基体的3倍。     

铝合金表面电火花沉积层组织与性能

采用电火花沉积技术,以硅青铜作为电极,在空气中对2A12铝合金表面进行了强化.采用扫描电镜、电子能谱分析仪与X射线衍射仪等仪器对沉积层的形貌、组织、元素分布和结构进行了分析与研究;利用显微硬度计和磨损试验机对沉积层的显微硬度与耐磨性进行了测试.结果表明,沉积层连续、致密,与基体呈冶金结合,无明显界面;主要由铜铝金属间化合物组成,显微硬度可达578 HV;沉积层耐磨性较基体显著提高,表面强化效果明显.     

45钢电子束扫描表面W合金化组织和硬度

电子束扫描表面合金化技术可以改善钢铁材料的组织及性能. 采用等离子热喷涂技术和电子束扫描技术对45钢表面进行熔覆合金化处理. 研究电子束扫描对强化层组织和硬度的影响,探讨了电子束功率、扫描速度对强化层组织和硬度的影响规律. 结果表明,45钢经表面合金化处理后,其表面可分为合金化区、热影响区和基体区. 合金化区的显微组织为针状马氏体和碳化钨颗粒,硬度为1 250 HV,是基体硬度的5倍. 热影响区的组织为针状马氏体和铁素体,硬度为860 HV,是基体的3倍. 基体区的组织为珠光体和铁素体. 电子束工艺参数对强化层组织和硬度有较大影响,强化层厚度随电子束功率的增加而增大,随着扫描速度的增加而减小.     

6082铝合金的电子束焊工艺及其接头组织与性能

采用真空电子束焊工艺焊接6082铝合金,通过金相组织观察、断口扫描分析、拉伸试验和显微硬度测试对获得的接头进行显微组织和力学性能的研究.结果表明,采用圆形扫描方式,电子束流为105 mA,焊接速度为1500 mm/min的工艺条件下,获得接头具有最佳的力学性能,接头抗拉强度达到母材本身强度的81％左右.接头金相组织观察表明,焊缝金属为细小的等轴晶组织,在晶界及晶粒内分布着较多的强化相;接头焊缝XRD相结构分析证实,焊缝金属基体为α - Al,并含有β(Mg2Si)强化相和单质Si相;拉伸断口扫描观察显示,接头断口表面分布大量的韧窝,韧窝尺寸小且分布均匀,呈明显韧性断裂特征.     

过共晶铝硅合金Al-17.5Si强流脉冲电子束表面改性

研究了强流脉冲电子束表面改性处理对过共晶铝硅合金(Al-17.5Si)组织和性能的影响.利用扫描电镜和X射线衍射分析了改性机理.扫描电镜结果表明,在电子束处理后的合金表面上,硅元素扩散到铝基体中形成单相α固溶体.X射线衍射分析指出,电子束处理后合金表面没有新的物相生成,并在15脉冲处理后铝的晶格参数显着降低.硬度结果表明,在铝硅扩散区域,初生硅的硬度从中心向边缘呈现梯度分布趋势,而且初生硅中心处的硬度随脉冲次数的增加逐渐减小.耐磨性随脉冲次数的增加先提高后降低,磨损量在15次脉冲后降低了84.6%.因此该技术在改善过共晶铝硅合金表面耐磨性方面展现了良好的应用前景.     

铝合金变形时组织变化的动态观察

本文应用高温金相学的方法,利用HM-4型高温金相显微镜的高温拉伸装置,直接观察铝合金试样在真空高温或室温拉伸变形过程中的显微组织变化特征。一是研究拉伸变形时晶粒边界及晶粒内部的变化行为;二是研究(FeMnCr)Al等化合物在拉伸变形过程中的变化行为。     

7A52铝合金电子束焊接头的组织与性能

采用ЭЛY-K型中压电子束焊机对7A52铝合金进行焊接,并对焊接接头的显微组织和力学性能进行了研究.结果表明,其焊缝组织均匀致密、晶粒细小,由α(Al)+T(Mg<,3>Zn<,3>Al<,2>)相组成,与母材的组成相相同;焊缝中Mg、Zn元素均有不同程度的烧损,其中Zn元素的烧掼情况较Mg元素严重,焊缝中心Mg、Zn元素烧损情况较焊缝边缘严重:焊缝中心硬度最低;焊接接头平均拉伸断裂强度为431.7MPa,平均冲击韧度为27.67J/cm<'2>,为母材冲击韧度的82.4%.     

铝合金氩弧表面合金化层的组织和性能研究

利用氩弧作为热源，将高熔点的镍、铬直接熔入铸造铝合金表面，获得组织均匀的合金化层。显微组织结构分析表明，合金化层由Ni3Al、NiAl等金属间化合物组成，其硬度可达到130HV0.1左右，大约是基体材料的1．6倍；耐磨性大约是基体的1.4倍左右。     

强流脉冲电子束处理对SKD11钢表面形貌和性能的影响

利用强流脉冲电子束对SKD11模具钢进行辐照处理.通过金相显微镜、三维轮廓形貌仪对处理样品表面进行形貌观察,发现处理表面有熔坑现象产生,熔坑面密度及处理面粗糙度随脉冲处理次数的增加而减少.对于初始少量脉冲处理时,样品表层显微硬度较原始样品低,且随处理次数增加而降低,但在高电压和更多脉冲处理时,显微硬度值有所回升.处理样品的截面显微硬度呈特殊的振荡式分布.摩擦磨损性能测试表明,在低电压(19.8kV)处理情况下,耐磨损性能得到改善,脉冲次数为8次时处理样品的耐磨性达到最佳.     

扫描电子束铝合金表面处理温度场分析与实验验证

根据扫描电子束焊机的实际工作环境,建立了扫描电子束铝合金表面处理温度场三维有限元分析模型,分析了试样经电子束照射后表面熔池的形态及组织变化,分析过程中,考虑了试样表面的热辐射和材料的相变,并用实验验证了仿真结果.讨论了束流、束斑直径和扫描半径对扫描电子束表面处理温度场的影响.结果表明:在其它参数不变的情况下,随着束流的增大,试样表面的最高温度基本上呈线性增高,熔池的宽度和深度也有所增大;随着束斑直径的增加,试样表面的最高温度呈线性下降,熔池的深度也略有减小,而宽度则快速地增大;随着扫描半径的增加,最高温度、熔池的宽度和深度均急剧下降.     

6061铝合金电子束表面处理温度场的仿真与实验验证

根据电子束表面扫描过程的实际情况,建立了铝合金电子束表面扫描处理的温度场有限元模型,分析了电子束处理后表面熔池的形态。仿真过程中,考虑了试样表面的热辐射和材料的相变,并用实验验证了仿真结果,讨论了电子束加速电压、下束时间对熔池尺寸的影响。结果表明:采用电子束表面处理技术,在铝合金材料表面可以获得细小的晶粒组织;在温度场的仿真过程中,模拟得到的熔池的尺寸与实验所测相吻合;仿真得到试样表面温度场分布均匀,试样表面的温度场呈带状分布,横截面处的温度场分布呈梯度分布;熔池的深度和宽度随着电子束加速电压和下束时间的增加而增加。     

表面预涂覆合金化粉料的电子束熔覆改性技术研究

电子束表面合金化技术能够赋予材料优异的表面性能,其制备低成本和高性能的技术特点使其在民用和军工领域具有广阔的应用前景.总结了电子束表面合金化技术原理及特点,综述了国内、外涂层电子束熔覆技术的研究现状和最新进展,着重介绍了电子束熔覆工艺对改性层组织及性能的影响,并对目前存在的问题及未来发展方向作了简要的论述.     

基于预合金粉末原料的粉床型电子束增材制造W-Ni-Fe-Co合金研究

采用等离子旋转雾化方法制备了W-Ni-Fe-Co预合金粉末,并进行了粉床型电子束增材制造成形。结果表明：W-Ni-Fe-Co预合金粉末由两种形貌的颗粒组成,一是球形粉末颗粒,二是由许多小颗粒粘结而成的不规则粉末颗粒。预合金粉末内部显微组织为γ- (Ni-Fe)相内部镶嵌着规则的W颗粒,γ- (Ni-Fe)相内部含有过饱和的W元素。在粉床型电子束增材造成形过程中,W-Ni-Fe-Co合金的显微组织显示出一定的遗传性,但是由于成形过程中细小的熔池会同时受到反冲压力、热毛细管力及马兰戈尼对流的作用,熔池的瞬时流动剧烈,促进了钨颗粒的重排过程,显微组织更为均匀。成形致密化过程主要为W颗粒的重排,并没有显著的W的溶解-析出过程。粉床电子束增材造成形的W-Ni-Fe-Co合金室温抗拉强度可达1098MPa,但是合金塑性较差,断裂方式主要为钨的穿晶断裂和周围γ- (Ni-Fe)相的韧性撕裂     

脉冲电子束改性TCA钛合金微观组织和性能

采用低能强电流(LEHC)脉冲改性技术处理TC4钛合金表面,利用扫描电子显微(SEM)、场发射扫描电镜(FESEM)、透射电子显微(TEM)和纳米压痕分析(NI)等方法对表面改性层组织进行表征,按照不同低能强电流脉冲改性工艺下改性层的组织特征,结合纳米压痕硬度试验,分析了脉冲电子束改性晶粒的细化机制。结果表明,脉冲电子束改性试样可分为熔化相变层、热影响层和基体三个区域;熔化相变层中的晶粒细化机制是脉冲电子束改性时随着温度的快速升高,表面层发生熔化后的重新结晶以及α相在β相中的析出;晶粒细化是表层纳米压痕硬度提高的主要原因。     

A high-current electron beam application for the surface modification of iron,stainless steel,and heat resistant alloys

The structure and strength of the surface coating layer of iron, stainless steel, and the heat-resistant alloy after being processed by a high-current low-energy electron beam have been considered. The methods of optical metallography, X-ray structural analysis, and transmission electronic microscopy have been used. The formation of a submicrocrystal structure of the fritted coating with a high density of dislocations has been established.     

纯铝强流脉冲电子束表面改性中火山坑形貌分析

利用Nadezhda-2型强流脉冲电子束装置在纯铝试样表面进行不同脉冲次数的电子束轰击处理,采用X射线衍射仪和扫描电镜观察分析了受轰击铝样品。结果表明,在轰击处理中纯铝表面产生了大量的火山坑状形貌,可将其分成两种类型,即空位迁移型火山坑形貌和喷射型火山坑形貌。分析了火山坑密度随轰击次数变化的规律,得到了位错密度与轰击次数之间的关系,并对其形貌的形成原因进行了探讨。     

粉床型电子束3D打印纯钨及W-Nb合金的显微组织及开裂机制

采用粉床型电子束3D打印技术制备了纯钨及固溶强化型W-Nb合金,对2种钨基材料的显微组织和裂纹缺陷进行了分析.研究发现:二者均沿逐层累积的方向形成柱状晶,Nb元素的加入使柱状晶的平均尺寸由109.78 μm降至25.10 μm.纯钨并未发生显著的开裂现象,但是W-Nb合金内部存在沿晶界分布的微裂纹.从热应力累积和凝固过...     

异种高温钛合金电子束焊接接头组织与性能

采用真空电子束焊机对高温钛合金Ti60板材和Ti700sr铸件进行焊接,并对接头显微组织和力学性能进行了研究. 结果表明,高温钛合金Ti60板材和Ti700sr铸件电子束焊接性良好,可以获得优质的接头. 获得的接头中焊缝为细小针状马氏体组织,Ti700sr侧熔合区马氏体内部存在层错和孪晶. Ti700sr侧热影响区相比于母材网篮状的α相长大. Ti60侧熔合区和热影响区均发现富Nd稀土弥散相析出. 焊缝区显微硬度与Ti60和Ti700sr母材相当,基本在360 HV左右.硬度最高点出现在Ti60侧热影响区,硬度最大值达到418 HV.接头室温抗拉强度达到1 100 MPa以上,断裂于Ti60热影响区. 接头600 和650 ℃高温抗拉测试均失效断裂在Ti60母材. 其中接头600 ℃高温拉伸性能均值为695 MPa,650 ℃高温拉伸性能均值为587 MPa.     

电子束焊接2A14铝合金接头的组织与特征

对10 mm厚的2A14铝合金板进行电子束焊接,通过金相及扫描电镜沿焊缝熔深方向对各个区域的微观组织进行对比分析。结果表明:电子束焊接2A14铝合金接头沿焊缝中心和焊缝边缘的组织在尺寸、结晶形态和生长方向上存在很大差异,焊缝顶部和根部的组织尺寸较粗大,晶粒尺寸可达到20-50μm,靠近熔合线附近的焊缝组织沿最快散热方向具有明显的方向性,焊缝中心部位的组织非常细小,晶粒尺寸小于10μm,分布均匀,呈典型的非平衡快速凝固形成的枝晶组织。焊缝根部容易形成缩孔并伴随裂纹的产生,可通过散焦焊接和焊后背部重熔的方法加以消除。