真空熔结镍基合金涂层性能的研究

为提高零件的表面性能,在真空炉中采用熔结镍基合金获得了连接牢固、高硬度的涂层.采用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射、显微硬度等研究了真空熔结镍基合金涂层的微观组织、断口形貌等特征.结果表明,在真空烧结镍基合金Ni60与45钢的界面处出现了薄而白亮的熔合带,该白亮带由镍元素溶入45钢基体形成,涂层的显微硬度最高为935HV,其断口呈韧窝的韧性断裂.     

感应重熔Ni60/WC涂层的界面组织与耐磨性研究

用冷涂工艺在45钢表面制备了Ni基WC覆层,并采用高频感应加热的方法获得重熔涂层.用金相显微镜、扫描电镜和X射线能谱仪分析涂层的成分、显微组织和界面特征,分析了不同重熔温度对涂层组织和硬度分布的影响.进行了磨损试验.比较Ni基WC涂层与Ni60、T10钢的磨损性能.结果表明,冷涂结合高频感应重熔可以获得WC颗粒弥散分布的致密的Ni基涂层,涂层与钢基体间由于原子扩散形成一条冶金结合的白亮带;涂层的磨损机理是磨粒磨损和微犁削,Ni基WC涂层的磨损性能优于Ni60涂层,远高于淬火T10钢.     

颗粒间断裂在P/M镍基高温合金低周疲劳断口上的特征

粉末冶金(P/M)合金中由于原始颗粒边界(PPB)的存在,在力学性能试样断口上呈现颗粒间断裂。通过SEM、TEM、AES等手段对采用等离子旋转电极(PREP)制粉+直接热等静压(HIP)成形工艺的一种P/M镍基高温合金低周疲劳(LCF)断口上颗粒间断裂的形貌和类型进行了表征和分析,讨论了PPB的起因及其与疲劳裂纹在颗粒间萌生、扩展断裂机制的关系和颗粒间断裂对疲劳寿命的影响。结果表明:PREP+HIP工艺成形的镍基合金中的PPB由多种综合因素造成;PPB降低了合金的断裂韧性,直接影响颗粒间断裂程度;在LCF断口上,单颗粒成为裂纹源的占颗粒间断裂断口总数的67%,多颗粒裂纹源占17%,其他占16%;颗粒间断裂在LCF断口上的分布表征分为4级;颗粒间断裂越严重,对合金疲劳寿命影响越大。     

某核电厂不锈钢螺栓开裂原因分析

某核电厂不锈钢螺栓发生开裂,采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等方法对开裂螺栓的组织形貌、断口形貌和位错结构进行观察,分析螺栓开裂的原因。结果表明:断口存在明显的疲劳条带特征,疲劳条带间距很小,断口附近区域组织错密度较大,并有大量的驻留滑移带形成,远离断口区域组织位错密度较低,没有驻留滑移带形成。结合螺栓的服役条件推断该螺栓的主要失效原因为高周疲劳断裂。     

真空热处理对冷喷涂Ni-Al_2O_3复合涂层组织与显微硬度的影响

采用冷喷涂制备了Ni-Al2O3复合涂层,并通过真空热处理改善了Ni-Al2O3复合涂层的组织与性能。结果表明,后热处理可使涂层与基体发生冶金结合,同时热处理态涂层的孔洞缩小、层间裂纹间隙有闭合趋势,涂层更致密。但热处理对Al2O3颗粒的尺寸、分布及形貌几乎没有影响。同时热处理态涂层断口表现出韧性断裂特征,基体颗粒之间以及基体与增强体之间的结合增强。热处理后涂层硬度降低为(98.2±19.2)HV0.2,涂层韧性得到提高。     

铝合金表面超音速等离子喷涂WC-12Co涂层的结合机理

在经磨抛处理后的光滑铝合金表面上,利用超音速等离子喷涂制备WC-12Co涂层,通过扫描电镜观察分析,对涂层的结合机理进行了研究.发现涂层与基体的结合是以机械结合为主,还伴有部分冶金结合、物理结合和扩散.实验及模拟结果表明:硬质相WC能够嵌入到基体内部,基体的硬度越小,WC颗粒嵌入基体表面的深度越大;颗粒的速度越大,撞击基体产生的凹坑深度也越大.     

镍基单晶高温合金530 ℃低周疲劳性能及断裂机制

对镍基单晶高温合金在530℃的低周疲劳断口及断裂损伤机制进行研究。结果表明：在530℃时,单晶高温合金低周疲劳裂纹一般萌生于试样表面、亚表面或内部。亚表面存在铸造缺陷时裂纹从缺陷处起源。在大应变幅（>0.85%）条件下,合金在疲劳循环过程中表现出明显的循环硬化行为,应变幅低于0.85%时循环应力响应曲线基本趋于稳定。镍基单晶高温合金主要通过滑移产生变形,在530℃合金主要通过八面体滑移机制进行断裂,主滑移系为{111}<110>。分析断口特征可知,断口在源区附近未见明显塑性变形,稳定扩展区可见疲劳条带特征,快速扩展区在滑移台阶处存在大量交叉滑移带。通过电子背散射衍射分析发现,不同滑移面交界处的断口表面存在明显塑性变形,靠近断口表面的γ基体及立方γ’相变形严重。该温度下疲劳断口表面未见明显氧化特征。     

单晶高温合金损伤与断裂特征研究

研究了单晶高温合金在持久、拉伸和低周疲劳条件下的损伤与断裂特征。结果表明:单晶合金高温持久微观断裂方式为沿原始微孔洞扩展的微孔聚集型断裂,中温持久微观断裂方式为微孔聚集型断裂与滑移剪切断裂共存的混合型断裂;高温拉伸首先在内部以微孔聚集型模式开裂,最后阶段以滑移剪切的方式发生断裂,微孔聚集型断裂过程占主要地位,中温拉伸以纯滑移剪切的方式发生断裂,断口由一个平面组成;低周疲劳断裂由裂纹萌生、裂纹稳定扩展和裂纹失稳扩展3个阶段组成。断口呈现多源开裂特征,疲劳裂纹一般萌生于表面。疲劳裂纹扩展初期断口基本与主应力方向垂直,随着疲劳裂纹扩展,断口表现为与主应力约成45°的平面特征。     

粉末高温合金颗粒界面及断裂研究

研究了Rene95粉末高温合金原始颗粒边界(PPB)析出相的形貌和分布状态,及其对As—HIP合金力学性能、断口形貌和微观断裂特性的影响,原始颗粒边界密集分布的析出相质点会导致颗粒间结合界面的脆化,降低塑性,断裂沿颗粒的球面进行增大析出质点的间距,可改善合金的界面结合强度,提高HIP合金的高温塑性、持久寿命,断裂变为穿颗粒进行     

取向差对SRR99双晶高温合金拉伸性能的影响

通过对具有不同取向差的SRR99双晶高温合金试样进行室温拉伸实验,系统比较了取向差对试样拉伸行为、表面形貌、断裂方式和断口形貌的影响.结果表明:取向差为4°的晶界对双晶的拉伸性能几乎没有影响;当取向差达到10°时,晶界的作用开始明显显现;而取向差为16°和18°的晶界对双晶的力学性能影响最大.扫描电镜观察发现:滑移易于贯穿4°取向差晶界,最后沿滑移带开裂,断口呈明显的滑移特征;取向差为10°的双晶在滑移带撞击下,裂纹沿滑移带和晶界同时扩展,最后率先沿滑移带失稳断裂,断口上除有滑移特征,还呈现枝晶间开裂特征;而取向差为16°和18°的双晶,在屈服初期便萌生晶界裂纹,最后沿晶界快速发生断裂,断口枝晶间开裂特征明显.     

退火对TA1/5052爆炸复合板界面组织与性能的影响

将TA1/5052爆炸焊接复合板在350、400及450 ℃分别保温1、3、6、9 h退火,对退火前后复合板组织和性能进行分析。结果表明:随退火温度升高,原子扩散加剧,界面形成的扩散层逐渐变厚;退火过程中铝易于向钛侧扩散,白色亮带和柯肯达尔孔洞主要位于靠近界面的5052铝合金侧;退火前界面处物相组成为α-Ti、α-Al、TiAl₃,经350、400 ℃退火3 h及450 ℃退火1、3、6、9 h后,物相组成不变。经不同温度退火后,复合板界面抗拉强度低于退火前,而断面收缩率和伸长率明显高于退火前。拉伸断口分析表明,复合板TA1侧为以脆性断裂为主、韧性断裂为辅的韧脆混合断裂,5052侧为韧性断裂;复合板在350 ℃退火时界面剪切强度和剥离强度最大,较爆炸态分别增加8.24%和45.68%,随退火温度升高,界面剪切强度和剥离强度降低。退火前后界面结合区硬度均高于基复板两侧硬度,且随离界面距离增加,硬度逐渐降低直至降至钛铝两侧母材硬度。退火后界面结合区硬度明显低于爆炸态硬度。     

宽束激光熔覆Ni60/WC复合层显微组织及抗剪强度

利用宽束激光在Q550钢表面制备Ni60/WC复合熔覆层,分析熔覆层显微组织、元素分布和物相组成,通过剪切试验定量表征熔覆层/基体界面结合强度,并对断口形貌进行分析阐述界面断裂机制.结果表明,熔覆层中WC颗粒部分溶解,形成了具有复杂结构的析出相,内核为M₂₃C₆碳化物（M代表Cr,W,Fe）,外部为M₂₃C₆复合碳化物和γ-Ni共晶.平面晶和树枝晶在界面上生长,形成牢固冶金结合.激光功率大于2.8 kW时,熔覆层抗剪强度达到279.8 MPa以上,超过母材的75%.断口分析表明,熔覆层界面具有脆性-韧性混合断裂特征,低功率下WC颗粒在界面上沉积,削弱了界面结合强度.     

氢对多孔Ti6Al4V合金扩散连接质量的影响

文章通过采用Gleeble1500热模拟机进行真空扩散连接试验,研究了氢对多孔Ti6Al4V合金扩散连接质量的影响,并应用光学显微镜、扫描电镜(Scanning electron microscope,SEM)及电子万能试验机对界面孔洞弥合率、界面组织形貌、抗弯强度和断口形貌进行分析。结果表明,真空扩散连接后的孔洞弥合率随着原始氢含量的增加而升高,但升高的趋势逐渐平缓;扩散连接后,原始氢含量较低的试样室温组织为α+片状(α+β),原始氢含量高的试样室温组织为条状α+等轴状(α+β);室温下,在一定的氢含量范围内,氢元素在多孔合金中以间隙固溶和氢化物状态存在,均起到了强化作用,使扩散连接后材料抗弯强度增加;随着剩余氢含量的增加,断口由韧性沿晶断裂逐渐转变为脆性沿晶断裂和解理型穿晶断裂两种断裂方式的混合,并且随着氢含量增加,穿晶解理断裂特征增多。     

Q345R板材表面冷喷涂Al-Zn涂层的组织及性能研究

目的 研究添加元素Zn含量的变化对涂层的显微组织、孔隙率、硬度及涂层-基体间界面结合强度等的影响规律.方法 采用冷喷涂技术在Q345R板材表面制备性能优良的纯Al和Al-Zn复合涂层,通过扫描电子显微镜对涂层的形貌进行分析,通过维氏显微硬度计对涂层的力学性能进行表征,并揭示涂层与基体间的界面结合机理.结果 冷喷涂纯Al...     

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。     

铁中间层钛-钢扩散复合界面组织与性能

利用真空扩散焊方法制备了铁中间层钛-钢扩散焊接头,并采用OM、SEM、EDS、XRD、显微硬度和拉伸试验方法,研究了铁中间层钛-钢扩散复合界面组织和性能。结果表明,在900～1050℃、30 min扩散条件下,Fe、Ti原子在界面处发生了互扩散;钛侧形成βTi+α-βTi+αTi组织,钢侧发生脱碳,铁中间层形成柱状晶组织;拉伸强度随扩散温度升高呈现先增加后减小的趋势,900℃、30 min扩散试样拉伸强度最高,达到260 MPa;拉伸断口具有粗糙断裂区、脆性断裂区及二次断裂区特征,并在断口上检测出TiC、FeTi和Fe2Ti相。     

Be/CuCrZr合金扩散连接的界面行为

在不同表面粗糙度的Be侧镀Ti/Cu中间层,采用热等静压技术将铍与CuCrZr合金进行扩散连接。通过AES、SEM(EDS)、室温剪切试验和XRD等分析其镀层形貌及成分、界面特性与相结构。结果表明:9μmTi、35μmCu镀层带征较为均匀,影响扩散连接强度的元素较少,采用双靶单侧镀复合膜的工艺有利于减少Ti镀层的氧化;界面剪切强度明显提高,最高可达243MPa,Be表面粗糙度的不同对强度影响不明显;Be-Ti连接强度高,剪切断裂均发生在Cu镀层。     

Characterization of diffusion-bonded joint between Al and Mg using a Ni interlayer

Aluminum and magnesium were joined through diffusion bonding using Ni interlayer. The microstructure and mechanical performance of the Al/Ni/Mg joints at different temperatures was investigated by means of scanning electron microscope(SEM), electro-probe microanalyzer(EPMA), X-ray diffraction(XRD), Vickers hardness testing, and shear testing. The results show that the addition of Ni interlayer eliminates the formation of Mg–Al intermetallic compounds and improves the bonding strength of the Al/Mg joints. The Al/Ni/Mg joints are formed by the diffusion of Al, Ni and Mg, Ni. The microstructure at the joint interface from Al side to Mg side is Al substrate/Al–Ni reaction layer/Ni interlayer/Mg–Ni reaction layer/Mg substrate multilayer structure. The microhardness of the Mg–Ni reaction layer has the largest value of HV 255.0 owing to the existence of Mg_2Ni phase.With the increase of bonding temperature, the shear strength of the joints increases firstly and then decreases.The Al/Ni/Mg joint bonds at 713 K for 90 min, exhibiting the maximum shear strength of 20.5 MPa, which is greater than that of bonding joint bonded directly or with Ag interlayer. The fracture of the joints takes place at the Mg–Ni interface rather than the Al–Ni interface, and the fracture way of the joints is brittle fracture.     

高速电弧喷涂 Mo 涂层性能初探

目的初步研究高速电弧喷涂Mo涂层的综合性能,为进一步发展热喷涂Mo涂层制备工艺提供参考。方法利用高速电弧喷涂设备在45Cr Ni Mo VA钢表面制备Mo涂层,采用场发射扫描电镜、X射线能谱仪、显微硬度测试仪及电子万能试验机等对涂层形貌、成分、显微硬度及结合强度进行表征和测试,并结合断口微观形貌对拉伸断裂机理进行分析。采用CETR-3型多功能摩擦磨损试验机,在润滑条件下对涂层进行不同载荷的摩擦磨损实验,通过磨损体积及表面磨痕微观形貌分析涂层的摩擦磨损性能及机理。结果 Mo涂层具有一定量的微观孔隙,氧化物含量低,与基体结合牢固可靠,平均显微硬度高达416.3HV0.1,平均内聚强度为22.7 MPa。拉伸断口呈脆性断裂,并伴有半熔融颗粒剥落留下的剥落坑。润滑条件下,涂层在10,30,50 N载荷下的磨损体积分别为1.1×107,4.4×107,5.5×107μm3。结论高速电弧喷涂可成功制备Mo涂层,涂层与基体为机械结合。在润滑条件下,涂层的磨损体积随载荷增大而增大,不同载荷下的磨损机理均以粘着磨损为主。     

采用冷喷涂铜涂层做中间层的镁合金与钢共晶接触反应钎焊工艺及接头性能

采用厚度为50 μm的冷喷涂铜涂层作为中间层,研究了连接温度和保温时间对AZ31B镁合金/钢异种金属接触反应钎焊接头剪切强度的影响规律.通过金相显微镜、扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、显微硬度和剪切强度试验,研究了AZ31B镁合金/钢钎焊接头界面微观组织和力学性能.结果表明,当连接温度为530℃,保温时间为60 min时,接头剪切强度达到最大值36.9 MPa.AZ31B镁合金/钢钎焊接头界面反应产物主要为Mg₂Cu,α-Mg固溶体和Mg-Cu-Al三元相.Mg-Cu-Al三元相的尺寸和分布,以及08F钢侧是否存在Mg₂Cu共晶相共同决定了接头的强度.由钎焊接头断口可知,最佳工艺参数下断裂方式为脆性断裂与韧性断裂的混合方式.