Fe添加量对Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织及力学性能的影响

采用低压烧结工艺制备出Ti(C_(0.7)N_(0.3))-WC-Mo_2C-TaC-Fe/Co/Ni体系金属陶瓷,研究了Fe含量对Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织、相组成及力学性能的影响。结果表明,随着Fe含量的增加,组织中白芯-灰环结构的硬质相体积分数显著增大,且在固相烧结阶段,大量M_(12)C型η相转化为M_6N型脆性相;高Fe含量的金属陶瓷体系有利于脆性相的生成。力学性能测试结果表明,适量Fe置换Ni可显著提高Ti(C,N)基金属陶瓷的硬度和断裂韧性,并随Fe含量增加呈先升高后降低的变化趋势。当Fe含量为2%时,金属陶瓷的硬度和断裂韧性均达到最大值1 642 MPa和10.63 MPa·m~(1/2),与不含Fe的金属陶瓷相比,分别提高了96 MPa和11.3%。但添加过量Fe反而会极大地恶化金属陶瓷的力学性能,这主要归因于高Fe含量金属陶瓷组织中M_6N型脆性相含量的增加。     

Ni-20Cr-20Co-20W高温合金中的析出相

本文研究了Ni-20Cr-20Co-20W高温合金中第二相在长期时效过程中的析出规律,以及它们的溶解规律。结果表明,除析出有μ相和M_6C外,还发现有点阵参数略小于M_6C的M_(12)C型碳化物,其化学组成式为(Ni_(0.47)Co_(0.53)_(4.8)(Cr_(0.27)W_(0.13)_(7.2)C,析出温度范围是800～11℃,析出高蜂在900℃,而M_6C析出温度范围是900～1150℃,析出高峰在1000℃。此外,在700℃或800℃长期时效后,发现有M_6C Cr→M_(23)C_6 M的反应,式中M_C是属于一次MC。用金属薄膜技术测定出μ相和γ基体间的关系是(0110)_μ∥(110)_γ,〔0001〕_μ∥〔116〕γ。     

M2/FeV机械合金化及烧结过程中的碳化物形态转变

对水雾化M2高速钢粉和FeV合金粉末进行混合高能球磨,制备V含量(质量分数,下同)为8%的M2高速钢/Fe V合金化粉末,研究机械合金化过程中粉末形貌的变化与显微组织结构演化,并在球磨48 h的粉末配碳至目标碳含量(质量分数)2.2%,研究真空烧结过程中的碳化物形态转变。结果表明,随球磨时间延长,粉末颗粒细化速率逐渐降低,球磨28 h后粉末粒度趋于稳定,D_(50)为15μm左右。球磨过程中Fe V颗粒先嵌入到M2的基体相α-Fe中,然后固溶进入基体,V元素逐步均匀分散于基体相α-Fe和M_6C型碳化物中;M_6C发生细化并呈流线形分布,含量逐渐减少,MC颗粒有一定的细化但仍维持粒状形态,含量基本不变。烧结过程中合金元素先脱溶,析出大量粒状M_6C与MC型碳化物,随烧结温度升高,M_6C颗粒长大的同时含量减少,温度过高时M_6C呈针片状;1 180℃之前MC颗粒长大不明显,1 210℃时MC颗粒异常粗大并呈芯环结构。1 180℃下烧结可获得优良组织,其孔隙度为0.8%,M_6C与MC的平均尺寸分别约为1μm和0.3μm。     

GH128合金的析出相及其对力学性能的影响

本文采用金相显微镜,透射电镜、化学相分析、金属薄膜以及力学性能测试等方法鉴定了GH128合金的析出相。研究了μ相的析出规律、(?)_v值和应力与相析出速度的关系,以及析出相对力学性能的影响。结果表明,GH128合金时效后析出μ、M_6C、a_W和M_(23)C_6。它们与基体的取向关系是:(111)_γ//(001)_μ;(001)_γ//(001)_(M_6C),(110)_γ//(110)_(M6C);(100)_γ//(100)_(M23C6),(001)_γ//(001)_(M23C6)。μ相析出呈C曲线。析出温度范围是700～1050℃,析出峰为850～950℃。随(?)_v值增加,C曲线向时效时间短的方向移动,但不影响析出峰,应力加速μ相析出。合金持久性能的下降和时效后室温塑性降低,主要是μ相析出所致,但μ相对高温拉伸性能影响很小。     

烧结温度对钴基耐磨合金微观组织和性能的影响

在真空环境下采用粉末冶金法制备碳化物增强钴基耐磨合金,利用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、电子探针显微分析仪(electron probe microanalyzer,EPMA)、X射线衍射仪(X-ray diffractometer,XRD)等设备观察和分析烧结温度对合金微观组织的影响,研究了增强相的物相及其形成机制。研究结果表明:粉末冶金法制备的钴基耐磨合金基体由面心立方(face center cubic,FCC)结构的γ-Co和密排六方(hexagonal closed-packed,HCP)结构的ε-Co相组成,增强相为M6C和M_(23)C_6型碳化物。当固相烧结温度为1250℃时,块状M6C型碳化物和颗粒状M_(23)C_6型碳化物弥散分布于基体中;当烧结温度升高至1340℃,M6C型碳化物呈尖锐的棱角状,平均尺寸大于30μm,颗粒状M_(23)C_6消失;烧结温度继续升高至1360℃,M6C型碳化物呈骨架状,ε-Co相消失。对合金的力学性能测试结果表明,当烧结温度为1270℃时,钴基合金的综合性能最佳,硬度大于HRC 60,抗压强度为1921 MPa,抗拉强度为203 MPa,摩擦系数为0.561。     

GH105合金元素含量对析出相的影响

采用Thermo-Calc及JMatPro软件,对GH105合金在600~1 600℃的相图进行计算,并对C,Cr,Co,Mo,Zr,Ti,Al以及微量B对GH105合金主要析出相MC,M_(23)C_6,M3B2,μ,σ和γ′的影响进行探究。结果表明:C的增加提高了M_(23)C_6和MC相的析出量和M_(23)C_6相的析出温度,降低了σ相的析出量和析出温度,同时μ相的析出温度明显下降;Cr的增加显著提高了σ相的析出量和析出温度;Co的增加提高了μ相和σ相的析出量和析出温度,降低了M_(23)C_6相的析出量和析出温度;Mo的增加显著提高了μ相和σ相的析出量和析出温度;Zr的增加提高了σ相的析出量和析出温度,提高了MC相的析出量,降低了M_(23)C_6相的析出量和析出温度;B的增加显著提高了M3B2相的析出量;Al,Ti和m(Al)∶m(Ti)的增加,提高了γ′相的析出量,其中Al和m(Al)∶m(Ti)相的增加还提高了γ′相的析出温度。     

700℃时效过程中HR100合金的碳化物析出行为

对经700℃时效不同时间后的镍基HR100合金中的析出相进行了定性与定量分析,研究了HR100合金中的碳化物在长期时效过程中的析出行为。结果表明,HR100合金中的M_6C型碳化物为亚稳相。在长期时效过程中,随着合金元素的扩散,HR100合金中的M_6C会逐渐转化为M_(12)C。而且在700℃时效1万h过程中,HR100合金中的碳化物的析出行为主要分3个阶段:快速析出与M_6C→M_(12)C转化阶段,相对稳定阶段,M_(12)C和M23C6进一步析出、长大阶段。另外,对不同类型碳化物中的合金元素配比在长期时效过程中的变化进行了分析,发现在(M_6C+M_(12)C)的粗化过程中,Cr元素和Mo元素起主要作用;而在M_(23)C_6的粗化过程中,Cr元素起主要作用。     

烧结锰钢碳氮共渗层结构的研究

用TEM研究了粉末烧结Fe—C系和Fe—Mn—C系合金碳氮共渗层的组织结构。结果表明,锰能增加烧结体的开口孔隙度,从而增加共渗层深度。经150℃回火,碳氮共渗马氏体中析出Fe_(18)N_2(α″)相,合金元素锰能显著增加Fe_(16)N_2(α″)相的弥散度。经300℃回火,碳氮共渗马氏体中析出Fe_3C,没有发现Fe_4N(γ′)相。     

Inconel 690镍基合金平衡相的热力学计算和实验分析

采用Thermo-Calc软件研究了经1 t真空感应炉+电渣重熔工艺冶炼的典型Inconel 690镍基合金(%:0.015C、29.42Cr、9.10Fe、0.26Ti、0.16Al)的平衡相析出规律,以及合金成分对M23C6相析出行为的影响。通过扫描电镜、透射电镜、选区电子衍射和X-射线能谱法对固溶和敏化处理的Inconel 690合金的组织进行了实验分析。结果表明,Inconel 690镍基合金平衡态析出相主要为M23C6和M(CN);当固溶温度≥1000℃时,M23C6完全溶解。计算结果指出,合金中碳含量对M23C6析出量的影响最大。     

液相烧结W-Ni-Fe合金中析出相的研究及生产工艺的探讨

用金相分析,X射线衍射相分析和透射电镜观察等手段,全面细致地考察了液相烧结W-Ni-Fe合金的微观组织。发现90％W-Ni-Fe合金中,只要有少量的碳存在,在液相烧结后缓慢冷却的条件下将有析出相产生,经物理化学方法分析鉴定,它是η′类型(A_6B_6C型)碳化物,其结构属于复杂立方晶系(f.c.c.晶格),晶格常数为10.935,其化学组成式可近似写成(Ni,Fe)_6W_6C,其形貌随着冷却速度大小而变化。合金力学性能检验和断口扫描观察的结果证明,此析出相在合金中是脆性相,它严重地降低合金的强度和塑性。通过各种热处理试验,找出了其成因,并制定了避免其产生和将其消除的措施。考虑了快冷与缓冷各自的利弊,为W-Ni-Fe合金的生产提出了一个较合理的制度。     

Ti,C质量比对固溶态1515Ti奥氏体不锈钢显微组织的影响

采用光学显微镜(OM),扫描电子显微镜(SEM)等设备研究了不同Ti,C质量比的1515Ti奥氏体不锈钢在1200℃下保温不同时间后的组织演变.结果表明,当Ti,C质量比为4时,合金析出颗粒状的TiC,当Ti,C质量比为6和8时,富余的Ti原子与基体中的C与N原子反应,导致合金还析出了枝晶状Ti(C,N),且Ti,C质量比由6升高至8后,枝晶状Ti(C,N)的数量也随之增多.随着保温时间的延长,不同Ti,C质量比合金析出颗粒状TiC与枝晶状Ti(C,N)的数量逐渐增多.然而,当合金在1180℃保温2h的条件下进行固溶处理时, Ti,C质量比对显微组织无明显影响,合金均析出少量颗粒状的TiC.     

双芯环结构Ti(C,N)基金属陶瓷材料的制备与性能研究

采用固相化学反应与碳热还原氮化相结合的方法, 将W、Mo、Ta等重金属元素与(C, N)复合, 制备得到(W, Mo, Ta)(C, N)粉末, 并利用高能球磨机与Ti(C, N)基体进行混合, 再经压制成型、低压烧结制备出具有双芯环结构的Ti(C, N)基金属陶瓷。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜分析双芯环结构对Ti(C, N)基金属陶瓷微观形貌和力学性能的影响。结果表明, 在高温烧结过程中, 通过Ostwald溶解–析出机制所形成的双芯环结构可以阻止裂纹扩展, 达到增韧效果; 结果说明, 可通过优化Ti(C, N)基金属陶瓷材料的芯环结构, 达到增加金属陶瓷材料韧性的目的。     

25Cr3Mo3NiNb二次硬化钢中的碳化物

利用TEM和萃取相分析方法，研究了25Cr3Mo3NiNb二次硬化钢淬火回火组织中的碳化物。结果表明，随淬火奥氏体化温度的升高，M6C型碳化物逐渐溶解。于1050℃奥氏体化时M6C型碳化物全部溶解，淬火态试样中只有少量的Nb(C，N)颗粒和自回火M3C型碳化物。随回火温度的升高，先后析出ε、M3C、M2C和M7C3等类型的碳化物。Nb(C，N)颗粒可以阻止淬火奥氏体晶粒的异常长大，而高温回火析出的M2C碳化物有二次硬化作用，从而提高回火稳定性和高温强韧性。     

GH720Li合金的铸态组织和均匀化工艺

对GH720Li合金的铸态组织及均匀化工艺进行了研究,采用物理化学相分析的方法确定了该合金析出相的类型、数量和γ′相的粒径分布。结果表明：该合金在铸造状态下的析出相是γ′、Ti(C,N)、TiC和M2B2(痕),其中γ′相的质量分数高达34．187％。均匀化的结果表明：GH720Li合金适宜的均匀化温度为1190℃。     

烧结工艺对低粘结相硬质合金性能及微观结构的影响

采用粉末冶金法制备WC-0.5Cr3C2-0.5Co和WC-8.2(W、Ta、Ti)C-1.0Co两种合金粉末,以1 480℃/90 min真空烧结工艺和1480℃/90 min/5MPa低压烧结工艺分别制备出WC-0.5Cr3C2-0.5Co和WC-8.2(W、Ta、Ti)C-1.0Co两种无粘结相硬质合金。利用X射线衍射分析技术研究合金的物相,利用扫描电镜与能谱仪对合金微观组织结构进行观察与分析。结果表明:真空烧结工艺制备的合金晶粒细小、硬度高;低压烧结工艺制备的合金致密度较高、晶粒粗大、硬度降低。此外,Ti原子的存在使WC晶界能各向异性,从而造成W原子在粘结相中的各向异性溶解-析出,导致形成少量的板条状WC晶粒。     

脱β层梯度硬质合金的制备及组织结构

采用1步烧结法,在原料粉末中添加中颗粒Ti(C,N)的情况下制备表面含脱β层的梯度结构硬质合金。分别采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及能谱技术(EDS)分析合金样品的微观组织、相组成及成分分布。结果表明,在1 420℃下真空烧结时,初始成分不含Ti(C,N)的合金样品的组织为均质结构,由WC,Co基粘结相及(Ti,W)C三相组成;初始成分含有Ti(C,N)的合金样品表层形成了脱β层,脱β层中仅存在WC,Co基粘结相2相,芯部的组织除WC,Co基粘结相及(Ti,W)C 3相以外,还存在少量近球形未溶解的Ti(C,N)核心。脱β层既是1个缺立方相层,也是1个富钴层。     

0Cr20Ni65Ti3AlNb合金平衡析出相热力学计算

利用JMatPro热力学计算软件,对0Cr20Ni65Ti3AlNb合金的平衡析出相和非平衡凝固过程进行了模拟计算。结果表明：合金的主要平衡析出相有γ相、γ′相、MC和M₂₃C₆型碳化物相、η相,合金的非平衡凝固过程中Nb、Ti元素偏析比较严重,会降低合金的初、终熔点;Al含量对γ′相析出温度和析出量影响最大;C是MC和M₂₃C₆型碳化物相主要形成元素,对其析出温度和析出量起决定作用;η相的开始析出温度和析出量主要受Ti含量影响,过多的η相析出会影响合金的机械性能,因此,在成分设计过程中需合理控制合金的Ti含量。     

含氮高锰奥氏体热作模具钢析出相的研究

利用Thermo-Calc软件对含氮高锰奥氏体热作模具钢凝固过程进行了计算,利用扫描电子显微镜观察分析了退火态组织和析出相,对碳氮化钒沉淀析出行为进行定量理论计算,研究碳氮化钒在奥氏体中析出规律和碳氮化钒中C与N元素互相置换行为.结果表明:电渣锭经过830℃退火后的组织为γ-Fe+MC+M_2C,MC相几乎与奥氏体同时析出,通过扫描电镜和能谱分析可知MC为富钒的V(C,N),M_2C为富钼的合金碳化物,MC相形貌为不规则多边条状或片状,M_2C相形貌呈鱼骨状或螺旋状.在凝固过程中先析出VN,因此高温下平衡析出的碳氮化钒明显富氮;随着温度降低,C、N、V元素固溶量均逐渐降低,由于C从奥氏体中析出相对含量比N多并且C置换VN中的N元素,因此低温下平衡析出的碳氮化钒明显富碳.     

一种定向凝固镍基铸造高温合金的物理化学相分析

系统研究了一种定向凝固镍基铸造高温合金的物理化学相分析方法。对3种热处理制度下的试验合金中各析出相的结构、化学组成和含量及γ′相+微量相的粒度分布进行了测定,揭示了该合金中析出相在不同状态下的变化规律。该合金的析出相为:γ′,(Ti,Nb)C,HfC,M23C6,W3.2Cr1.8B3,WB,M6C(痕)等,没发现μ和M3B2相析出。粒度分布结果表明,在900℃时效3 000 h,γ′相略有长大。     

Ni-Fe-C对YG30硬质合金与45#钢TIG焊过程中η相形成的影响

采用Ni—Fe—C合金作为填充金属，实现了YG30硬质合金与45^#钢的TIG焊。采用光学显微镜、扫描电镜、电子探针、X射线衍射和显微硬度等方法对焊后试样的焊接接头进行了分析。结果表明：(1)采用Ni—Fe—C合金可以获得YG30硬质合金与45^#钢TIG焊的焊接接头；(2)在Ni—Fe合金的基础上加入适量的C可以抑制YG30／焊缝界面侧大块η相的形成；(3)由于C的扩散而引起的W—Co—C体系的贫碳与YG30／焊缝处高浓度Fe的出现是η相形成的重要原因，YG30／焊缝界面侧形成的η相为M6C型和M12C型复合碳化物。