电火花沉积Ni-Cr合金涂层的组织及性能

利用电火花沉积技术,采用自制电极在P20钢基材表面沉积Ni-Cr合金涂层,研究了沉积层的组织特征、显微硬度分布及耐磨、耐蚀性能。结果表明:通过优化沉积工艺参数可以获得厚度高达430μm的沉积层。电火花沉积层与基体的结合界面属于非均匀混合互熔结晶型界面,沉积层与基体呈现良好的冶金结合;涂层中下部组织为细小的枝晶组织,而上部组织为纳米晶结构。沉积层的硬度呈梯度分布,涂层外层硬度值最高。涂层的耐磨、耐蚀性能比基体有较大提高,涂层上部超细的纳米晶结构是其耐磨性能及耐蚀性能提高的主要因素。     

超声振动对EA4T钢激光熔覆质量和性能的影响

采用超声振动辅助激光熔覆对EA4T钢表面进行修复,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD),对比分析超声振动对EA4T钢激光熔覆成形质量、微观组织和物相组成的影响,通过显微硬度仪对熔覆层和基体的显微硬度进行测试。结果表明:超声振动作用下,熔覆层成形质量得到提高,原来方向性较强的枝晶组织被打断、打碎,枝晶偏析程度显著减轻;与此同时,施加超声振动晶粒得到细化,促进Cr₂₃C_6碳化物在枝晶上析出,但并未改变熔覆层物相组成;相比较未施加超声振动,超声振动作用下的熔覆层显微硬度分布更加均匀,平均显微硬度提高126.2HV_0.2,热影响区平均显微硬度下降31.2HV_0.2。     

H13钢表面电火花沉积Deloro 50合金层的组织和性能

利用电火花沉积技术在H13钢基体表面制备了Deloro 50合金层,采用扫描电镜和X射线衍射仪研究了沉积层的微观结构和物相组成,并采用显微硬度计测试了沉积层的硬度。结果表明:沉积层与基体呈良好的冶金结合,平均厚度约35μm;沉积层主要由FeNi3,Ni3(CrFe),C6(Co,Cr,Ni)23相组成;沉积层的表层显微硬度为954.4HV0.05,约为H13钢基体硬度的2倍。     

CoCrFeNiTix高熵合金涂层的显微组织和耐磨性能

用激光熔覆工艺在40Cr钢表面制备CoCrFeNiTi_x (x=0、0.2、0.5、0.8)高熵合金涂层并计算其热力学参数,使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度仪、摩擦磨损试验机等手段检测合金的物相组成、组织、元素分布、硬度及耐磨性,研究了Ti元素含量对其显微组织和耐磨性能的影响。结果表明：随着Ti元素含量的提高,合金物相在面心立方(FCC)结构的基础上形成了体心立方(BCC)结构,熔覆层中部的组织由晶界明显、晶粒分布均匀的等轴晶组成,最后形成了柱状树枝晶;随着Ti元素含量的提高,合金横截面的硬度逐渐提高,最高为412.32 HV_0.2,比基体的硬度提高了1.8倍;涂层的磨损量和摩擦系数均随之降低,Ti含量为0.8时涂层其耐磨性能最优,磨损量最小为6.8 mg,摩擦系数为0.35。涂层的磨损机制,以磨粒磨损、粘着磨损和氧化磨损为主。     

稀土CeO_2对AlCoCuFeMnNi高熵合金组织与性能的影响

采用等离子熔覆技术,在45钢基体上制备添加稀土CeO_2的AlCoCuFeMnNi高熵合金涂层。利用XRD,SEM和EDS研究涂层的显微组织和相组成,并测试其显微硬度和磨损性能。结果表明:合金涂层主要由BCC枝晶和FCC枝晶间组织构成。热力学计算表明,未添加稀土CeO_2的涂层中有少量AlCoNi相,而且其枝晶内析出了大量富Fe颗粒,涂层硬度值在260~420HV0.2间呈梯度变化,摩擦因数在0.16~0.57之间。添加1%(质量分数)的稀土CeO_2后,基体中Fe元素向涂层内部的扩散程度降低,涂层底部形成一条宽约32μm的富Fe胞晶过渡层,涂层硬度在400HV0.2左右,摩擦因数稳定在0.28~0.31之间,磨损量为添加前的74.4%,细晶强化是涂层磨损性能提高的主要原因。     

SiCP添加量对AZ91D镁合金表面纳米环保复合沉积层的影响

为进一步扩大镁合金的应用范围，环境友好地提高其耐蚀、耐磨性，以AZ91D镁合金为基体，采用无铬、无氟，直接化学沉积方法在其表面制备了Ni-P-纳米SiC_P复合沉积层。通过SEM,EDS,XRD,硬度计，电化学工作站等方法，研究纳米SiC_P添加量对沉积层形貌、成分、物相及性能的影响规律。结果表明：随着SiC_P添加量的增加，沉积层表面颗粒的沉积量先增加后减少，胞状组织尺寸逐渐减小后增大，硬度先增大后减小，耐蚀性先提高后降低。当SiC_P添加量为1.2 g/L时，颗粒的沉积量最大，弥散强化及细晶强化效果最好，沉积层均匀、致密，厚度约为36μm,与基体间结合良好。沉积层硬度达682HV,较镁合金基体明显提高；腐蚀电位为-0.397 V,较镁合金基体提高了75%。沉积层的腐蚀电流密度为6.18×10^-7 A·cm^-2,较镁合金基体降低了约4个数量级。     

T10钢低温双辉等离子表面渗镀铬硬化的研究

采用双辉等离子渗铬技术,首先在560℃对T10钢进行不同时间的渗铬,再对已渗铬试样进行4h离子氮化,研究了该工艺对渗镀铬层硬化效果的影响.结果表明:双辉渗铬后的渗层由厚3～5μm的沉积层+扩散层组成,沉积层组织致密并与基体结合良好,基体组织和晶粒度与渗铬前基本一致;沉积层铬浓度达45%(质量分数)以上,内有20～25μm的扩散层,铬浓度向内呈梯度分布;表面物相均由Fe,Fe-Cr,Cr7C3,Cr23C6等组成;渗层表面显微硬度达650~850HV,向内逐步降低,呈梯度分布.沉积层厚度、渗层深度、渗层的铬浓度及显微硬度等均随渗铬时间的增加而增加.渗层经离子氮化后的组织与氮化前的组织无明显变化,但表面物相为Fe-Cr,Cr7C3,Cr23C6,CrN,Fe4N,表面显微硬度提高到1000~1350HV,较未氮化前提高约60%以上.     

HT300/7CrMnSiMoV双金属复合铸造汽车模具组织性能的研究

采用扫描电镜、显微硬度计、Instron-3382型力学性能试验机等,对双液复合铸造铸件的界面结合情况、微观组织和力学性能进行研究。结果表明:采用合理的铸造生产工艺,成功制备了满足使用性能要求的HT300/7CrMnSiMoV双金属汽车模具铸件,其复合界面清晰、致密,无明显缩孔、缩松等铸造缺陷;复合界面由钢基体区、过渡区和铁基体区3个区域组成。过渡区呈犬牙状/锯齿形结构,过渡层厚度约为400μm,界面附近Cr和Si元素呈梯度分布,两种合金冶金结合状态良好;复合界面两侧显微硬度呈梯度分布,其抗拉强度达到339 MPa,断裂位置出现在灰铸铁一侧,双金属界面的结合强度高于灰铸铁。     

Q345R表面钛涂层的激光熔覆制备及显微组织研究

本文以采用铜为过渡层、表面激光熔覆钛涂层的Q345R钢板为研究对象,研究了各层凝固组织、结合界面显微组织、元素扩散行为及显微硬度,阐明了两个结合界面处显微组织及元素扩散行为的差异。研究发现,钛层组织为均匀分布的单一柱状树枝晶,与前一条熔覆轨迹交界处为不具备明显方向性的树枝晶,近界面处形成细小而紧密的等轴树枝晶。铜层中部区域的显微组织为典型柱状树枝晶,在铜/钢结合界面铜侧,显微组织表现为垂直于界面的细小树枝晶向细小等轴树枝晶的过渡,细小等轴树枝晶垂直方向的厚度约为20μm。由于激光熔覆过程中强烈的热量影响,钢层存在明显的热影响区,该区域组织发生了重结晶或不完全重结晶,组织由粒状贝氏体、细小的铁素体和珠光体组成。远离界面处组织为典型的铁素体和珠光体组织,呈现带状分布。钛/铜结合界面存在熔合区,并存在显著的元素扩散行为,而铜/钢结合界面不存在熔合区,Cu、Fe元素在铜/钢结合界面处的含量急剧变化,扩散距离约为1～2μm。显微硬度方面,结合界面的硬度实现了两侧材料硬度的过渡,有效避免了界面微裂纹的产生。     

扩散处理对低温粉末渗铝涂层组织及硬度的影响研究

采用粉末包埋渗铝方法在K418B镍基高温合金表面制备了铝化物涂层，并在真空条件下对其进行了1080℃/4h扩散处理，采用扫描电子显微镜、能谱仪、电子探针、X射线衍射仪和维氏硬度计等分析了扩散处理前后试样的横截面显微形貌、涂层成分、主要元素分布、相结构及硬度。结果表明：扩散处理有利于涂层中元素的互扩散；扩散处理后，涂层厚度由扩散处理前的53.37μm增长至95.14μm，涂层主要相组成由ε-Al₃Ni相转变为β-NiAl相，涂层硬度从450HV_0.01降低至350HV_0.01；扩散处理使涂层与基体合金之间形成一层紧密结合的互扩散区，增强了涂层结构稳定性。     

温度对40Cr13钢等离子表面渗铌层组织的影响

为提高马氏体不锈钢的耐蚀和耐磨性能,选择40Cr13不锈钢为基材、纯铌板为靶材,采用双辉等离子表面冶金技术在不锈钢表面制备合金化层.用SEM、GDOES、XRD等方法分析渗铌温度对铌合金层组织、成分、相组成、表面形貌及硬度的影响,并对渗层形成机制及表面硬化机理进行了研究.结果表明:在900~1 000℃形成的铌合金层组织均匀致密,合金层主要由Nb2C、Nb C、Fe2Nb、Cr2Nb及铌组成;合金层表面粗糙度随渗铌温度的提高而增加;合金层厚度随渗铌温度改变发生不同变化规律,950℃渗铌形成的渗层约13μm,900和1 000℃渗铌后合金层厚度均为7μm左右;不同温度渗铌后试样的表面硬度与基体相比均有较大幅度的提高,1 000℃渗铌后试样表面硬度高达约985 HV0.025,900℃渗铌后约758 HV0.025,而950℃渗铌后表面硬度最低,约698 HV0.025.     

1Cr12Ni2W1Mo1V不锈钢表面等离子堆焊司太立熔覆层的组织及性能

为提高1Cr12Ni2W1Mo1V不锈钢的耐水蚀性能,采用等离子堆焊方法在其表面制备司太立熔覆层。研究了涂层的显微组织和显微硬度分布,分析了涂层的抗微粒冲蚀性能和耐水蚀性能。结果表明:司太立熔覆层与基体材料冶金结合良好,熔覆层组织细小、分布均匀,基体为枝晶状Co-Cr固溶体,枝晶间较均匀地分布着黑色碳化物,主要为M7C3和少量WC颗粒;司太立熔覆层的平均显微硬度(382.38 HV4.9 N)约为基材平均硬度(195.29HV4.9 N)的1.96倍,最高硬度值达到了421.00 HV4.9 N;堆焊第2层的硬度明显高于第1层的;司太立熔覆层合金的抗微粒冲蚀性能优于基材,其水蚀速度比基材小,在基材1Cr12Ni2W1Mo1V上堆焊司太立合金能有效提高其耐水蚀性能。     

放电等离子烧结Ni60_WC涂层的显微组织与性能

利用放电等离子烧结技术在45钢基体上制备了Ni60_WC涂层,并分析和研究了Ni60_WC涂层的显微组织、界面结合情况以及耐磨性能。结果表明,Ni60_WC涂层主要由WC、FeW3C、Cr23C6、Ni3Fe等相组成;涂层平均硬度为968.5HV0.3,过渡层硬度在968.5~225.2HV0.3呈梯度分布,宽度约为0.25mm,涂层与基体属于冶金结合;在磨粒磨损条件下涂层体积磨损率为2.31×10-2cm3。     

Q&P980镀锌高强钢电阻点焊工艺及液态金属脆化裂纹分布EI北大核心

通过设计电阻点焊工艺的正交实验,确定了Q&P980镀锌高强钢的点焊工艺参数范围,并对其焊接接头进行显微组织表征和力学性能分析。结果表明:熔核区组织以交错分布的板条马氏体为主;热影响区组织由板条马氏体、残余奥氏体和铁素体组成,马氏体板条平均宽度在不完全淬火区最大为4.86μm。显微硬度测试发现,焊接接头硬度值呈“W”形对称分布,硬度峰值出现在细晶区,达到559HV,硬度最低值出现在不完全淬火区,为338HV,呈现明显的软化现象。对焊接接头进行室温拉伸,最大拉剪载荷的峰值为27.92 kN,其断口形貌呈现典型的韧窝状,属于韧性断裂。由于Zn的熔点较钢基体低,镀锌高强钢点焊时易发生Zn层优先熔化并沿晶界向基体渗透,在焊接接头处可观察到明显的液态金属脆化裂纹。     

316H堆焊UNS N10003合金参数优化、组织和硬度的研究

研究异种合金焊接可以降低熔盐堆结构材料的成本并确保其安全性,本文采用钨极氩弧焊(GTAW)工艺,在316H不锈钢表面堆焊一层耐高温熔盐腐蚀的UNS N10003合金,优化了焊接工艺参数,通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、维氏硬度计等研究了堆焊层及界面的形貌、组织和硬度,为进一步研究多层、多道堆焊提供理论依据。研究结果表明:当电流一定时,稀释率随送丝速度的增加而减小,堆焊层高度随送丝速度的增加而增加,当送丝速度一定时,改变电流大小,堆焊层高度的变化范围为0.2~0.5 mm。堆焊层界面处可以细分为对流混合区(WM)、非对流混合区(UZ)和热影响基体区(BM)。堆焊层主要为奥氏体组织,在WM区有大量富Mo的M2C碳化物析出,UZ区的析出相主要是δ铁素体;316H基体区和WM区硬度分别为(160±10)HV和(202±11)HV,在γ基体的枝晶界上分布着尺寸细小的骨架状碳化物导致WM区硬度升高。     

铁含量对激光熔覆层微结构及性能的影响

为满足不同支承辊再制造表面硬度需求,利用激光熔覆技术,将添加不同含量纯铁粉的铁基合金粉末材料熔覆到Cr5支承辊钢表面。研究了铁含量对熔覆层微结构及性能的影响。结果表明,所有材料设计成分条件下熔覆层的截面组织差异很小,均为鱼骨状枝晶和网状晶间组织。通过改变添加铁粉的量可以控制熔覆层中枝晶含量。随着合金粉末中铁含量增多,激光熔覆层截面硬度和耐磨性显著下降。添加50%(质量分数)纯铁粉的粉末材料可以制备出硬度约为480HV、耐磨性高于传统淬火工作层的激光熔覆层,可以满足Cr5支承辊再制造需求。     

晶粒尺寸对贝氏体钢SDP1的连续冷却转变规律的影响

采用热膨胀仪测量了150μm和20μm大小两种晶粒尺寸的SDP1贝氏体钢的过冷奥氏体连续冷却转变(CCT)曲线,结合组织观察、硬度测试、热力学计算及动力学分析研究了晶粒尺寸对相变过程组织和硬度的影响。结果表明,小晶粒材料在低冷速相变过程中出现了片状珠光体,最低硬度为305HV,贝氏体转变对应冷速区间较小;大晶粒材料在各冷却条件下无珠光体产生,且贝氏体转变区较大,最低硬度为423HV。150μm和20μm晶粒材料的贝氏体相变激活能分别为124kJ·mol~(-1)和134kJ·mol~(-1)。     

1 200 MPa级HSLA钢的SH-CCT曲线及其热影响区组织与性能

为在工程应用中对焊接工艺的合理选取与制定提供理论和试验依据,采用焊接热模拟技术研究了800~500℃冷却时间(t8/5)对1 200 MPa级低合金高强钢焊接热影响区粗晶区(CGHAZ)显微组织和性能的影响.结果表明:t8/5为6~20 s时,该钢热影响区的粗晶区组织为板条马氏体,硬度为477~456 HV5;随着冷却时间的延长,组织中开始出现板条贝氏体,在t8/5为60 s时硬度下降到380 HV5;当t8/5为60~600 s时,粗晶区组织为板条贝氏体和粒状贝氏体,硬度为380~300 HV5;t8/5600 s时粗晶区组织主要为粒状贝氏体,硬度为300~315 HV5.试验钢碳当量为0.626%,冷裂纹敏感系数为0.335%,说明其淬硬倾向较大,焊接热影响区容易产生裂纹.     

45 钢表面激光合金化组织分析及硬度测试

目的为了提高45钢表面性能,采用CO2激光器对其表面进行合金化处理。方法利用带有能谱的扫描电子显微镜(SEM/EDS)、金相显微镜、X射线衍射仪、显微/维氏硬度计、扫描电镜等,对合金化层组织及性能进行了观察和分析。结果激光合金化层由合金化区、结合区和热影响区3部分组成,涂层与基体呈冶金结合;涂层主要含Cr3C2,Fe Ni3,Cr23C6,Fe3C相;激光合金化层的显微硬度达1032 HV,约为基体的3.5倍。结论 45钢经激光合金化处理,可改善其表面性能,显著提高其硬度。