15CrMnMoVA加工工艺试验研究

1.前言 15CrMnMoVA属高强度、高韧性调质型贝氏体钢。在较低的含碳量中添加适量的锰、铬、钼、钒,使钢在空冷、油淬时分别得到粒状和下贝氏体组织,而拥有较高的强韧性(σ_b≥980N/mm~2,δ_5≥10％,α_κ≥98J/cm~2)。钼的加入同时抑制了第二类回火脆性的出现。本文以顶锻、热轧、冷轧和冷拉钢丝的方法,进行不同程度的变形,部分进行回火试验,然后测定σ_(0.2)、σ_b、δ_5、ψ等项性     

电子束焊接对调质15CrMnMoVA高强钢组织及性能的影响

为实现高淬火倾向的航空高强钢材料的高质量接头,以15CrMnMoVA高强钢为研究对象,进行了电子束焊接工艺试验研究;针对不同结构的电子束焊接接头,分析了焊缝显微组织特征、焊接接头的显微硬度分布和力学性能,探讨了电子束焊接工艺对接头组织性能的影响。结果表明,15CrMnMoVA钢的焊缝中心形成了网篮状马氏体组织,其显微硬度为典型的马鞍形分布。不同锁底结构的电子束焊接接头的拉伸性能基本都与母材相当,但其疲劳性能差异明显,锁底长度为1.5 mm时焊接接头的疲劳性能较好。     

NdFeB永磁体表面磁控溅射铝防护镀层性能研究

目的研究一种NdFeB永磁体表面腐蚀防护技术。方法采用磁控溅射技术,在烧结NdFeB永磁体表面沉积一层纯铝防护薄膜,然后对纯铝薄膜进行阿洛丁化学转化复合处理,表征膜层的表面和截面形貌,并研究结构及耐腐蚀性能。结果沉积的Al中间层和Al薄膜均结构致密,膜/基界面平整,膜层的自腐蚀电流密度为3.5×10-6A/cm2,说明纯Al薄膜能够对NdFeB永磁体提供有效的防护。阿洛丁化学转化可使铝薄膜表面更加致密,自腐蚀电流密度低至7.9×10-7A/cm2,进一步提高了纯铝薄膜的防护性能。结论 NdFeB永磁体表面磁控溅射镀铝是一种有效且环保的防护技术,可用于替代不环保的电镀防护。     

15CrMnMoVA钢Φ610mm电渣锭锻造表面裂纹及工艺改进

利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)等研究了15CrMnMoVA钢Φ610 mm钢锭锻造开坯过程中圆坯料表面裂纹产生的根本原因。结果表明：钢锭在锻造加热前,锭的中上部附近已经存在微小裂纹;锻造开坯前,钢锭在加热炉中长时间处于加热均温阶段,微小裂纹附近严重脱碳及富Cu相析出的综合作用恶化了钢锭在开坯过程中钢锭表面的热塑性;Φ610 mm钢锭开坯过程中钢锭中上部附近出现了明显的横向热裂纹,裂纹两侧附近脱碳严重,并且在热裂纹附近的晶界上出现了液膜状富Cu相。通过降低母电极中的Cu含量及延长电极在电渣重熔后的炉冷时间,有效地消除了Φ610 mm钢锭在锻造开坯过程中圆坯料的表面裂纹,提高了成品棒材的表面质量。     

过渡层对钕铁硼表面蒸发镀铝涂层耐腐蚀性能的影响

目的提高钕铁硼磁体表面Al防护涂层的结合强度及耐腐蚀性能。方法通过磁控溅射在钕铁硼磁体表面沉积Al过渡层,用高偏压进行轰击后,使用离子辅助蒸发镀技术沉积Al防护涂层。用扫描电子显微镜观察涂层表面及截面形貌,电化学工作站及盐雾试验检测涂层腐蚀性能,拉伸试验评价涂层与基体结合强度。结果随着磁控溅射靶电流从10 A提高到25 A,所制备的Al层自腐蚀电压从-0.7367 V递减到-0.9075 V,耐中性盐雾腐蚀性能下降。在用相同工艺制备表面离子辅助蒸发镀Al防护涂层的前提下,磁控溅射靶电流为25 A时制备的100 nm和500 nm过渡层的防护涂层耐盐雾腐蚀时间分别为48 h和36 h,耐腐蚀性能不如无过渡层的纯蒸发镀铝涂层(72 h);磁控溅射靶电流为15 A制备的100 nm和500 nm过渡层的防护涂层耐盐雾腐蚀时间分别为96 h和103 h,其耐腐蚀性能优于无过渡层的纯蒸发镀铝涂层。采用过渡层技术的Al防护涂层结合强度均大于40 MPa,与钕铁硼基体结合良好。结论过渡层技术均可使Al涂层与Nd Fe B基体结合良好,合适的过渡层工艺可提高离子辅助蒸发镀铝涂层的耐腐蚀性能。     

NdFeB表面磁控溅射沉积Ti/Al多层膜的结构及耐腐蚀性能

采用直流磁控溅射技术在烧结NdFeB磁体表面沉积Ti/Al多层膜,并研究其结构及在NaCl溶液中的耐腐蚀性能。在Ti/Al多层膜中,Ti层为密排六方结构,成功打断了Al层(面心立方结构)的柱状晶结构生长。与纯Al膜相比,Ti/Al多层膜具有更致密的表面,且周期数增加,表面越平整致密。动电位极化曲线结果发现,纯Al膜试样的自腐蚀电流密度为1.9×10-5 A/cm-2左右,5周期Ti/Al多层膜试样的自腐蚀电流密度约为1.1×10-7 A/cm2,比纯Al膜小近两个数量级,且随着多层膜周期数的增加,其腐蚀电流密度进一步减小。这些结果表明在快速且破坏性强的腐蚀情况下,Ti/Al多层膜抗腐蚀能力比纯Al膜好,且随着周期数的增加进一步提高。NaCl溶液中长期腐蚀试验时,Ti/Al多层膜的耐腐蚀性能不如纯Al膜,这可能是由Ti层和Al层间形成原电池且多层膜应力较大导致。     

建筑用钢的耐腐蚀性能研究

对建筑用管线钢X60进行了含水土壤中的应力腐蚀试验,研究了外加电位和附加应力对管线钢土壤应力腐蚀敏感性的影响。结果表明,随着外加电位的正向移动,建筑用管线钢的抗拉强度逐渐增大,且断后伸长率逐渐增加;随着外加电位的正向移动,应力腐蚀敏感性逐渐降低;随着附加应力的增加,应力腐蚀敏感性逐渐升高。     

晶粒尺寸对桥梁钢的耐腐蚀性能影响

通过周期性浸润腐蚀试验,研究了晶粒尺寸对桥梁钢Q345的耐腐蚀性能的影响。不同晶粒尺寸的Q345钢的失重数据表明,大晶粒尺寸的铁素体和珠光体组织的耐腐蚀性能略优。扫描电镜和X射线衍射仪对加速腐蚀产物-锈层进行了分析。结果表明,两种试样均存在较致密的内锈层和疏松外锈层,大晶粒尺寸试样的内锈层与钢基的结合更紧密。两种试样的锈层成分主要是Fe3O4和少量的各种FeOOH,内锈层FeOOH的含量更多。     

调制周期对CrAl/CrAlN多层薄膜结构及耐腐蚀性能的影响

采用中频非平衡磁控溅射技术制备CrAl/CrAlN多层薄膜,研究了调制周期对CrAl/CrAlN多层薄膜的微观结构、机械性能和耐腐蚀性能的影响。研究表明:CrAl/CrAlN多层薄膜具有致密的层状结构。随着调制周期的增大,薄膜应力由拉应力转变为压应力,当调制周期为285.7nm时,CrAl/CrAlN多层薄膜的硬度出现了极大值。此外,调制周期对薄膜的耐腐蚀性能有显著的影响。经过96h盐雾(3.5%NaCl)试验,调制周期为142.8nm的CrAl/CrAlN多层薄膜依然没有发生腐蚀现象,表明此条件下CrAl/CrAlN薄膜具有优异的耐腐蚀性能。     

非平衡磁控溅射CrTiAlN涂层的耐腐蚀性能

采用非平衡磁控溅射技术,在304不锈钢表面沉积CrTiAlN硬质涂层,测定和研究涂层组织结构和耐腐蚀性能,探索提高奥氏体不锈钢表面性能和耐腐蚀性能的可能性.基于奥氏体不锈钢在含氯离子酸和非氧化性酸中缺乏足够抵抗力的特点,腐蚀介质选用了0.5 Mol/L的NaCl水溶液.结果表明CrTiAlN涂层试样表现了优异的表面性能和耐腐蚀性能,特别是对于提高304不锈钢耐点蚀的能力有很大作用.     

基于正交试验的磁控溅射铝涂层对孪晶诱发塑性钢耐蚀性的影响

目的 利用磁控溅射技术在孪晶诱发塑性钢板表面沉积铝涂层,借助L9(3³)正交试验设计表研究热丝电流、靶电流和基体偏压3个工艺参数对铝涂层相结构、微观形貌以及耐蚀性能的影响。方法 利用XRD和SEM研究铝涂层的微观结构。利用电化学工作站和盐雾试验箱测试并分析铝涂层的耐蚀性能。通过极差分析得到热丝电流、靶电流和基体偏压所对应的极差值(R值)。结果 引入热丝后,基体偏流密度从0.02 mA/cm²提升至0.72 mA/cm²,提高了1个数量级;靶电流与基体偏压的影响不明显。涂层厚度随靶电流的增加而增大,靶电流由3 A增至9 A的过程中,涂层厚度由0.67μm增加至3.16μm。择优取向在热丝电流与基体偏压的共同作用下由(200)向(111)转变,这反映了晶体内部应力增大。铝涂层均为典型的再结晶形貌。在热丝电流从0 A增大到20 A的过程中,自腐蚀电位由-969 V增大至-656 V,靶电流和基体偏压的影响较小。自腐蚀电流密度随靶电流的增加而增大,当靶电流从3A增至9A时,其数值由1.15×10^-7 A/c...     

30CrMnSiNi2A钢紧固件磁控溅射铝膜的腐蚀和氢脆性能

为提高30CrMnSiNi2A螺栓紧固件的耐腐蚀性能,采用磁控溅射技术在30CrMnSiNi2A试样和螺栓表面制备铝薄膜。采用SEM观察铝膜层的微观形貌。选取与镀铝薄膜厚度相同的氰化镀锌试样为对比件,采用电化学工作站和中性盐雾试验测试薄膜的耐腐蚀性能;采用氢脆试验测试基体和镀铝后处理试样的氢脆性能。结果表明:螺栓表面铝薄膜的厚度为7.26~10.47μm,厚度不均匀性为±17.2%;镀铝薄膜的螺栓耐盐雾腐蚀性能比氰化镀锌的耐腐蚀性能好;化学转化后处理和喷丸+化学转化复合后处理的镀铝螺栓的耐盐雾腐蚀性能优异,自腐蚀电流与30CrMnSiNi2A基体相比下降了1~2个数量级;磁控溅射镀铝薄膜和后处理工艺对30CrMnSiNi2A钢基体的氢脆性能没有影响。     

压强对磁控溅射沉积铌膜耐磨和耐蚀性的影响

采用直流磁控溅射在钢基体上制备了铌薄膜,分别采用扫描电镜、原子力显微镜、X射线衍射仪、球盘式摩擦磨损实验机和电化学分析仪研究了不同溅射气压下铌膜表面形貌、相结构、耐磨性以及耐蚀性.结果表明:低压强下,晶粒细小,膜层平滑,晶粒择优取向为(110)晶面;压强升高使得晶粒粗大,粗糙度明显提高,择优取向转变为(211)晶面.较高的和较低的溅射压强对耐磨性和耐蚀性的提高较大,适中的压强对铌膜的性能提高反而较小,这可能是由于表面缺陷和组织结构的不同造成的.     

镀锌钢表面硅烷膜的耐蚀性能研究

采用浸涂技术,在热镀锌（HDG）钢板表面制备3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷膜。通过电化学方法研究硅烷膜在3．50％的氯化钠溶液中的耐蚀性能,并用SEM研究存在硅烷膜的镀锌钢在腐蚀前后的形貌变化。结果表明,形成硅烷膜的镀锌钢在3．50％的氯化钠溶液中的自腐蚀电流密度下降到2．434×10^-8A·cm^-1自腐蚀电位正移。经SEM测试表明,硅烷膜在腐蚀前后的形貌几乎不变,耐蚀性能明显优于空白样镀锌钢。     

Zr含量对磁控溅射NiCrZr薄膜结构及耐蚀性的影响

目的在316L不锈钢基体表面磁控溅射Ni CrZr薄膜,提高其在3.5%NaCl溶液中的耐蚀性。方法采用非平衡磁控溅射技术,在316L不锈钢基体上,用Ni Cr(原子比80:20)复合靶和纯Zr靶制备了不同Zr含量的Ni CrZr薄膜。采用XRD、原子力显微镜、扫描电镜和Gamry电化学工作站,分别分析了Ni Cr Zr薄膜的物相组成、表面形貌、表面粗糙度、截面形貌、元素组成、厚度以及在3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀性能。结果随着Zr靶功率的增加,薄膜中Zr含量不断增加,薄膜的组织结构不断细化,表面粗糙度由4.91 nm减小到了2.79 nm。薄膜主要由Cr3Ni2、Cr1.2Ni0.8Zr、Cr2Zr、CrO3、Ni Cr O4和ZrO2相组成,表明薄膜容易在空气中氧化。此外,随着Zr含量的增加,与316L基体相比,Ni Cr Zr薄膜在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电流减小,腐蚀电位增大。当Zr原子分数为24.73%时,NiCrZr薄膜可以在溶液中形成稳定的钝化膜,从而表现出最佳的耐蚀性,腐蚀电流密度达到最小值13.10nA/cm2,与316L基体相比减小了95%。结论 Zr含量的增加可以使薄膜变得更加细密,有效阻隔电解质与基体的接触,从而提高涂层的耐蚀性。     

镀锌钢板表面有机硅烷钝化膜的耐蚀性研究

通过极化曲线和交流阻抗测试技术,对比研究了镀锌钢板经单-BTESPT溶液处理、经添加铈盐的BTESPT溶液处理、先经y-APS预处理再经添加铈盐的BTESPT溶液处理所得3种有机硅烷钝化膜的耐蚀性.研究发现:有机硅烷成膜过程中添加一定量的铈盐,可通过其形成的三价和四价氧化物,修复单一硅烷膜存在的缺陷,从而提高防护效果;...     

直流偏压对铝合金表面高功率脉冲磁控溅射沉积钒薄膜耐蚀性的影响

采用高功率脉冲磁控溅射(HPPMS)法,在工业纯铝基体上生长得到V薄膜,研究不同直流偏压对薄膜相结构、形貌及不同温度处理对耐蚀性的影响。结果表明,薄膜相结构为单一的V(111)相。薄膜表面光滑、平整,且随偏压的增大,薄膜表面粗糙度先减小后增大,最小仅为0.488nm。薄膜沉积过程中离子吸引效应和溅射效应的竞争导致薄膜沉积速率随着偏压的增大先减小后增大。20℃时镀V薄膜样品在偏压为-100V时耐蚀性最佳,其腐蚀电位比基体提高了0.425V,腐蚀电流下降了2个数量级以上。镀V薄膜样品经过200和300℃加热处理后,其耐蚀性提高,但是与基体相比,经200℃处理后的镀V薄膜样品腐蚀电流最大降低了1个数量级,而经300℃处理后的镀V薄膜样品耐蚀性与基体相比提高并不明显。     

氩离子轰击对中频-直流磁控溅射铝薄膜耐蚀性能的影响

目的研究氩离子轰击这种后处理工艺对TC4钛合金表面铝膜层结构和耐蚀性能的影响,为飞机钛合金紧固件的表面腐蚀防护工作提供理论依据。方法首先采用中频-直流相结合的磁控溅射离子镀方法在Ti-6Al-4V钛合金(TC4)基体表面制备铝膜,通过电化学方法研究膜层厚度和腐蚀时间对耐蚀性能的影响规律。其次,采用氩离子轰击工艺对膜层进行后处理,探讨氩离子轰击对膜层耐蚀性能的影响,同时利用SEM、EDS、AFM表征界面形貌,并分析耐蚀机理。最后,通过显微硬度仪和微纳米划痕仪测试膜层表面硬度和界面结合性能。结果随着膜层厚度从11.1μm增加至15.9μm,自腐蚀电流密度下降了76.6%,而当厚度由15.9μm增加至20.3μm时,自腐蚀电流密度又下降了24.3%。腐蚀浸泡时间达到24 h时,腐蚀产物在疏松氧化膜内的累积和覆盖阻碍了膜层的腐蚀;在48～72 h时,随着铝膜层相对疏松的腐蚀产物逐渐脱落,腐蚀逐渐加剧;浸泡至96h时,涂层表面出现宏观腐蚀坑。氩离子轰击后,膜层表面粗糙度增加,铝膜层自腐蚀电流密度由未轰击时的1.65×10~(-8)A/cm~2大幅度降低至7.29×10~(-10)A/cm~2。结论随着铝膜层厚度的增加,膜层耐蚀性逐渐增强。膜层在浸泡初期和中期,均具有较强的耐腐蚀性能;浸泡后期,膜层逐渐发生点蚀,耐蚀性能下降。表面氩离子轰击后,膜层的耐蚀性能、显微硬度和界面结合性能显著提高。     

Q235钢表面熔盐电镀铝及其耐蚀性的研究

将Q235钢试样分别经150℃的AlCl3-NaCl-KCl熔盐和800℃的Al和NaCl-KCl熔盐处理后,可在试样表面获得电镀铝层。对电镀铝层的耐蚀性进行了研究,结果表明,无论是低温电镀还是高温电镀,电镀铝层的厚度都随电流密度的增大和电镀时间的延长而增加,镀层厚度和电镀时问的平方根呈线性关系,而且其耐蚀性得到显著的提高。