Ni-Al系金属间化合物光束堆焊层的成形及析出相特征

采用X射线衍射、SEM、EDXS及显微硬度等方法，研究了光束堆焊Ni，Al混合粉末制备的金属间化合物涂层的成形和微观组织特征．结果表明，堆焊层的成形与堆焊材料的比热容量和熔点有关．采用Al含量(原子分数)高于50％或不超过25％的堆焊材料，均可获得成形良好的光束堆焊层，但Al含量过高将使堆焊金属的致密度降低．当堆焊材料中Al含量为50％-75％时，堆焊层全部由金属间化合物(Al1.1Ni0.9，Al3Ni2和Al3Ni)组成；当采用富Ni堆焊材料(不超过25％Al)时，堆焊层中将析出较多的γ-Ni固溶体，得到由γ-Ni和Ni3Al金属间化合物组成的显微组织；而采用富Al堆焊材料(80％Al)将导致堆焊层中析出大量Q—Al，其显微组织为在α—Al (α—Al Al3Ni)亚共晶基底上分布有Al3Ni2金属间化合物相．     

激光反应合成Ni-Al金属间化合物涂层

以镍包铝、镍基自熔性合金以及铝的混合粉为原料,利用激光工艺与镍、铝之间的反应合成相结合,制备了Ni-Al金属间化合物涂层。实验结果表明,涂层显微组织主要由NiAl和Ni3Al两相构成,其中NiAl相呈树枝晶形貌,Ni3Al相有两种形态,一种沿NiAl树枝晶间呈连续网状分布,另一种在NiAl相上析出,呈细小不规则角状。与直接熔覆镍包铝相比,镍包铝中添加镍基合金与铝后,多道熔覆功率由2.4 kW下降为2.1 kW,涂层质量改善,同时降低了基底中铁元素的熔入;涂层硬度由410~440 HV提高到490~540 HV。     

光束反应合成碳化物增强的镍基合金堆焊层

以镍基合金粉Ni35、铬粉和石墨为堆焊材料,用光束反应合成的方法制备了碳化物增强的镍基合金堆焊层,研究了堆焊材料组成对堆焊层显微组织及宏观硬度的影响规律.结果表明,在镍基合金粉中加入铬粉和石墨,堆焊层中析出了一次碳化物,可显著提高堆焊层的宏观硬度;随铬粉和石墨加入量的增加,堆焊层中一次碳化物的析出量随之增加,堆焊层的宏观硬度相应提高,最高可达62 HRC,是镍基合金粉光束堆焊层的2.8倍;但加入过多的铬粉和石墨将恶化堆焊层的成形.     

堆焊工艺制备金属间化合物复合材料的组织和性能

以WC，NiAl，NiB和Ni粉末等混合球磨、烧结制备复合材料焊条，在球磨过程中，WC颗粒被破碎，NiAl，NiB和Ni反应生成金属间化合物Ni3A1。用氩弧焊将这种复合材料焊条堆焊在1Cr25Ni20Si2不锈钢的表面，形成5mm厚的金属间化合物耐磨复合材料。堆焊过程中，部分WC溶解，析出新碳化物W2C，Ni3Al转变成新金属间化合物Ni3(A1Ti)C。这种复合材料的耐磨性可达45钢的3倍以上。     

聚焦光束粉末堆焊熔池的凝固特征及微观组织形成机理

采用OMI，SEM，EDS及XRD法研究了聚焦光束预涂粉末堆焊和送粉堆焊过程的熔池凝固特点，分析了堆焊层微观组织的形成机理，实验结果表明。大线能量光束堆焊层由底部具有外延生长特征的γ（Fe,Ni)平面晶及逆热流择优生长的γ（Fe,Ni)树枝晶组成，而且堆焊层表面树枝晶与光束扫描方向的夹角小于堆焊层底部树枝晶与光束扫描方向的夹角。送粉堆焊及预涂粉末堆焊层中的基底相均为γ（Fe,Ni)相，后析出的γ（Fe,Ni)富Cr。预涂粉末堆焊时堆焊层局部区域Cr,C元素的富集导致了Cr23C6析出。送粉堆焊过程中熔池过热度小，B，Si等造渣元素的烧损少。堆焊层中局部区域富集的B元素优先与Cr元素结合以Cr5B3形式析出。     

铁铝混合粉热喷涂及扩散处理组织分析

利用等离子喷涂方法在不锈钢基体上喷涂铁铝混合粉获得了铁铝涂层,并对涂层的组织进行了分析。研究结果表明,Fe粉和Al粉熔化后由喷枪高速喷出,沉积在基体上可发生部分化合反应,生成少量的铁铝金属间化合物,涂层与基体结合良好。600℃扩散处理后,涂层中的铁铝金属间化合物增多。800℃和1000℃扩散处理后,Al全部反应,Fe有剩余,涂层由Fe、铁铝金属间化合物和氧化物组成。     

等离子原位合成Ni-Al基金属间化合物涂层的研究

通过高温等离子光束激发不同配比的Ni、Al、Fe混合粉产生原位反应,利用扫描电镜(SEM)对原位反应获得的涂层的显微结构进行观察.并利用XRD进行成分分析.结果表明,实验获得的金属间化合物结构致密,并与基体呈冶金结合,其中质量比为1:1的Ni、Al混合粉末熔覆涂层的主要成分为NiAl,而加人Fe后得到的涂层成分为NiAl和Fe_3Al两种金属问化合物涂层.     

碳化铬/Ni3Al复合堆焊层组织及摩擦磨损分析

采用光学显微镜、扫描电镜、电子探针及X射线衍射分析钨极氩弧堆焊碳化铬增强Ni3Al基复合堆焊层的组织结构,并采用销盘式干摩擦磨损试验机对堆焊层与活塞环用蠕墨铸铁材料的干摩擦磨损性能进行试验比较.结果表明,复合堆焊层内形成Ni3Al金属间化合物基体,其中弥散分布有大量细小的块状和条状碳化物硬质相Cr3C2和Cr7C3;焊接时焊丝中Cr3C2颗粒溶解析出,重新析出的碳化铬颗粒中包含Fe和Ni元素,碳化铬颗粒与Ni3Al基体形成良好的冶金结合;弥散分布的碳化铬颗粒和Ni3Al基体固溶强化的Cr元素决定了堆焊层具有较高的硬度.室温条件下,复合堆焊层具有优异的耐干摩擦磨损性能,其摩擦系数为0.23,远低于活塞环蠕墨铸铁的0.39;磨损率仅为蠕墨铸铁材料的43%.     

TIG粉末堆焊反应合成FeAl金属间化合物层的工艺优化

采用正交试验法研究了堆焊工艺对FeAl金属间化合物堆焊层成形质量的影响,通过极差分析和方差分析,评价了堆焊工艺参数对成形质量影响的显著程度,并对堆焊工艺参数进行了优化.结果表明,堆焊电流、堆焊速度与电流之间的交互作用对堆焊层成形的影响最显著,堆焊速度对堆焊层成形质量影响较小,而粉末涂敷厚度的影响程度最小.对于Fe∶Al(原子比)为1∶2的混合粉末而言,本试验条件下能够获得较好成形的堆焊工艺参数是电流130 A、堆焊速度0.9 mm/s、粉末涂敷厚度2 mm.     

等离子堆焊球形碳化钨颗粒增强镍基合金堆焊层的组织与性能

采用等离子堆焊技术在304L不锈钢表面上堆焊碳化钨颗粒增强镍基合金层。研究了不同碳化钨颗粒含量对堆焊层组织形态、显微硬度的影响。结果表明,堆焊层组织包括树枝晶和枝晶间多元共晶组织;堆焊层中初始碳化钨颗粒沉积在堆焊层底部,堆焊层顶部无碳化钨区域出现新的鱼骨状和块状结构。在堆焊过程中,碳化钨颗粒发生熔解并与镍基合金元素相互作用形成低熔点共晶组织,以块状和长片状析出。随碳化钨含量增加,堆焊层平均硬度增加,堆焊层顶部鱼骨状和块状结构对堆焊层硬度没有影响。     

自保护药芯焊丝激光-电弧复合热源堆焊参数对焊道表面成形的影响

以自保护药芯焊丝(414N-O)为研究对象,借助焊道表面成形系数来评价自保护药芯焊丝激光-电弧复合热源堆焊焊道的表面成形特征,研究了自保护药芯焊丝激光-电弧复合热源堆焊过程中堆焊参数对焊道表面成形的影响. 结果表明,复合热源堆焊过程中,激光的加入明显降低了自保护药芯焊丝电弧作用点漂移概率,有效地克服了自保护药芯焊丝长弧堆焊气孔问题,降低了电弧对工件表面的作用能量. 堆焊参数中,光丝前后位置和光丝间距对焊道表面成形特征起决定性影响,激光前置时光丝间距对焊道表面成形影响显著,激光后置时则影响较小;光丝间距DLA=0 mm和DLA=+2 mm时,有利于焊道表面成形;光丝间距DLA=-2 mm时,恶化了焊道表面成形;激光功率、堆焊速度、堆焊电流和堆焊电压对焊道余高影响显著,激光功率、堆焊电流和堆焊电压对焊道表面成形系数影响显著,焊丝伸出长度对焊道余高和焊道表面成形系数影响较小.     

竖直方向低稀释率射流堆焊方法研究

通过改造传统的MIG焊接系统,使电弧在钨极与焊丝间稳定燃烧,建立竖直方向堆焊系统。通过改变堆焊工艺参数,分析了焊接电流、焊接速度、钨极到工件表面距离对焊缝成形的影响。对堆焊层的显微组织、显微硬度、拉伸及冲击性能进行分析。结果表明,与传统立焊相比,焊缝成形美观,无宏观缺陷,飞溅小,焊接效率高;堆焊层显微组织主要有先共析铁素体、侧板条铁素体及针状铁素体;堆焊层硬度高于基体,且其拉伸、冲击性能符合标准要求。     

工艺参数对堆焊层组织性能的影响

采用碳弧堆焊设备制备 Cr-B-Ni-V 系耐磨合金,在制备过程中加入直流横向磁场.外加磁场将与电弧、熔池相互作用形成电磁搅拌现象,细化堆焊层金属的组织,影响硬质相的形核及分布,进而提高堆焊层的综合力学性能.通过对堆焊层进行硬度、磨损试验以及显微组织分析,研究堆焊速度、磁场强度对堆焊层金属的硬度和耐磨性的影响规律.结果表明,堆焊速度应与磁场电流配合使用,才能使堆焊层的性能得到充分改善;当堆焊速度为 12cm/min,磁场电流为 3A 时,堆焊层的硬度得到最大值,而磨损量达到最小值,其具体数值硬度为 54.4 HRC,磨损量为 0.0335 g.

Abstract：

In order to refine the structure of deposited metal and control the morphology and distribution of hard phase in surfacing deposit, DC transverse magnetic field was applied to the carbon arc surfacing of Cr-B-Ni-V iron based alloy system. The influence of magnetic intensity and surfacing speed on degree of hardness and wearing resistance was studied through analyzing the hardness, wearing and microstructures of the surfacing deposit. The results show that good match of magnetic field intensity and surfacing speed can improve the properties of surfacing deposit; the optimal values of surfacing deposit are 54.4 HRC and Δm = 0.033 5 when magnetic field current is 3 A, surfacing current is 180 A and surfacing speed is 12 cm/min.     

高钒复合堆焊合金的耐磨性分析

为了研制一种高钒耐磨复合材料,通过调节钒含量制备多组Fe-Cr-V-C合金,对其进行等离子弧堆焊,通过硬度和磨损试验得出合金力学性能的变化规律,利用XRD,OM和SEM分析合金的物相组成、组织形态和分布情况.结果表明,堆焊层的力学性能随着V元素含量的增加而提高,当V元素含量达到26.2%时,堆焊层的力学性能达到最佳值,...     

冷冲模具堆焊材料及堆焊工艺

针对冷冲模具的工作条件,失效形式和性能要求,研制了了ＣｒＭｏＷＶＴｉ合金系堆焊金属,并把它分别配制成钨极氩弧焊用药芯焊丝和焊条两种堆焊材料。     

冶金轧辊堆焊技术综述

分析对比了国内外冶金轧辊堆焊修复及复合制造技术发展状况,重点对冶金轧辊堆焊工艺进行了较为全面的介绍,并对我国冶金轧辊堆焊复合制造技术进行了展望.     

冷轧辊局部冷焊焊条的设计及其熔敷金属分析

根据冷轧辊的可焊性及工况，设计专用局部冷焊焊条ＧＴ－５５和ＧＴＦ－５５。采用高密度弥散初生碳化物为强化质点，并配以板条马氏体（ＭＬ）和薄膜状残余奥氏体（ＡＲ）为基体组织，使焊缝具有高硬度兼高抗裂性，满足了冷轧工作辊局部冷焊要求。     

大模数齿轮磨损后的堆焊修复工艺研究

通过试板的工艺试验，探索选用适当的焊条、采用适当的焊接工艺和焊后热处理工艺来修复ＺＧ４５钢大模数齿轮磨损齿面的可能性。试验结果表明，联合使用Ｄ１３２＋Ｄ１１２或Ｄ１３２＋Ｊ４２２进行堆焊，均可满足堆焊修复工艺的要求。     

大型支承辊的堆焊修复

大型支承辊的堆焊修复是一项系统工程,涉及面广、难度大、要求高.主要对材料、工艺、装备保证修复成功的三大主要因素进行了论述.并指出选择合适的堆焊材料和严格的工艺是满足辊面性能要求和堆焊层质量的可靠保证,而精良的工艺装备能够保证工艺的正确实施.     

铝对高铬合金埋弧堆焊层组织和耐磨性的影响

采用合金粉末与实心焊丝埋弧堆焊相结合的方法,在Q235钢表面堆焊含铝和不含铝的高铬合金堆焊层,使用扫描电镜、能谱仪和磨粒磨损机等手段研究铝对高铬合金堆焊层的组织和耐磨性的影响。结果表明,未加铝粉的堆焊层中主要有含(Fe,Cr)_3C型碳化物,含3%Al的堆焊层中主要有M_7C_3碳化物和黑色小块状氧化铝硬质相存在;两种堆焊层磨损形貌均呈凿槽或犁沟形态,碳化物形成耐磨骨架。加3%Al堆焊层中的氧化铝硬度高,能有效减少磨粒的显微切削运动,堆焊层犁削划痕比未加铝粉的浅而细小,耐磨性较好。