高速电弧喷涂FeAlNbB非晶纳米晶涂层的组织与性能

为了提高钢铁材料的耐磨性和硬度,利用高速电弧喷涂技术在45钢基体上制备了FeAlNbB非晶纳米晶涂层.采用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDAX),透射电镜(TEM)和X射线衍射仪等设备对涂层的组织结构和相组成进行了分析,研究了非晶纳米晶的形成机制.实验结果表明:FeAlNbB非晶纳米晶涂层是非晶相、α-Fe、FeAl纳米晶和Fe3Al微晶共存的多相组织,涂层中非晶相含量约36.2%,纳米晶尺寸约14.1 nm;涂层组织均匀,结构致密,平均孔隙率约2.3%;非晶纳米晶涂层具有较高的硬度,其耐磨性是相同实验条件下制备的3Cr13涂层的2.2倍.     

电弧堆焊铁基非晶/纳米晶复合涂层的组织及性能研究

以铁基非晶合金Fe41Co7Cr15Mo14C15B6Y2作为焊芯制备低氢型非晶堆焊焊条,利用手工电弧堆焊,调控堆焊工艺参数,在Q235钢上制备两种不同非晶/纳米晶组分的复合堆焊层。利用XRD/SEM/TEM探索不同堆焊工艺下的结构组织演变及非晶/纳米晶的组成比例变化,研究了不同比例非晶/纳米晶复合堆焊层的晶化特征、硬度和耐磨性变化。实验结果表明,堆焊层为铁基非晶/纳米晶复合涂层,与基体达到了良好的冶金结合;涂层中非晶相含量最高可达47.44%,纳米晶粒尺寸为10~48 nm,堆焊层的最高硬度达1 226HV1,其耐磨性可达Q235钢的8倍;两组堆焊层的晶化激活能分别为Ex(150 A)=107.476 kJ/mol,Ex(160A)=58.104 kJ/mol;随着堆焊热输入的增加,堆焊层中非晶相的含量降低,纳米晶粒尺寸增大,堆焊层的晶化温度、热稳定性、硬度和耐磨性有所降低。     

等离子喷涂Fe基合金涂层组织及接触疲劳损伤性能的研究

使用超音速等离子喷涂设备在45钢基体上制备了铁基合金涂层,采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪等设备对涂层的组织结构进行了表征,借助显微硬度仪测定了涂层截面的硬度分布,以球盘式接触疲劳试验机为平台,利用声发射技术实时监测涂层的接触疲劳损伤过程。结果表明,涂层组织主要是由α(Fe,Cr)相和网状的Cr7C3组成,纳米级α(Fe,Cr)相分布于裂纹周围。声发射特征参数RMS可以反映涂层的接触疲劳损伤程度,在转速为2500r/min和应力水平为1.8489GPa实验条件下,分层是涂层失效的最终形式。     

块体非晶合金及其涂层的电化学行为

采用铜模吸铸法制备了直径为2mm的Fe58Cr12Mo7C15B6Y2和直径为4mm的Fe55Cr12Mo10Cu2C13B6Y2两种块体非晶合金.利用电弧喷涂方法将相同成分的粉芯丝材喷涂在Q235基板上.对涂层进行的结构分析表明,涂层由非晶相和晶化相共同组成,涂层中含有＜2%的孔隙.涂层和块体非晶合金电化学腐蚀研究结果表明,块体非晶合金在极化过程中发生了多次钝化现象,涂层在电化学反应过程中钝化现象比较短暂.非晶样品和涂层之间电化学性能的差异与涂层成分和结构的不均匀性有关.     

Nd2Fe14B/(α-Fe,Fe3B)复合纳米晶的生长动力学研究

采用X射线衍射分析(XRD)研究了Fe-Co-Nd-Dy-B非晶合金晶化过程中α-Fe、Fe3B纳米晶的生长动力学.根据纳米晶生长达到稳定状态所需的时间常数tE与退火温度Ta的关系,计算了α-Fe和Fe3B纳米晶的生长激活能为Egα-Fe=95±2 kJ/mol和E Fe3B=133±13 kJ/mol.该值远小于α-Fe和Fe3B两相的表观晶化激活能Ecα-Fe=555 kJ/mol和EcFe3B=481 kJ/mol.这表明Fe-Co-Nd-Dy-B非晶合金晶化过程中α-Fe和Fe3B纳米晶的形成主要由成核所控制.     

Cr/Mo比对FeCoMoCrZr非晶合金晶化过程及磁性能的影响

采用单辊急冷法制备了一系列不同Cr/Mo比的FeCoMoCrZr非晶薄带,并对该系非晶合金进行等温热处理。用XRD和VSM研究Cr/Mo比的变化对(Fe0.58Co0.42)73Mo17-xCrxZr10系非晶合金晶化过程和磁性能的影响。结果表明,x在9~17之间变化时,所制备的合金薄带为非晶结构;(Fe0.58Co0.42)73Mo5Cr12Zr10非晶合金的晶化过程为:Am→α-Fe(Co)+CrFe4+Fe23Zr6+Cr2Mo,(Fe0.58Co0.42)73Cr17Zr10非晶合金的晶化过程为:Am→α-Fe(Co)+Am′→α-Fe(Co)+CrFe4+Fe3Ni2+未知相;Cr/Mo比例的增加降低了合金的热稳定性,促进了退火后α-Fe(Co)相的析出。两种合金的饱和磁化强度Ms随退火温度的变化趋势相同但幅度不同,在低于晶化峰值温度Tp退火,(Fe0.58Co0.42)73Mo5Cr12Zr10合金的Ms随退火温度的升高缓慢上升;而(Fe0.58Co0.42)73Cr17Zr10合金的Ms随退火温度的升高快速大幅上升。     

Fe基非晶合金涂层的多晶型晶化过程研究

等离子喷涂Fe基非晶合金涂层的晶化温度在590℃左右.在高于晶化温度热处理时,涂层首先以多晶型晶化方式直接结晶形成亚稳的Fe23(c,B)6和Fe23B6化合物相.随热处理时间延长,Fe23(C,B)6和Fe23B6相发生分解,逐渐转变为更稳定的Fe3B相和Fe固溶体相.热处理温度越高,Fe23(C,B)6相和Fe23B6相的分解转变速度越快.随热处理温度升高或时间的延长,晶化涂层的硬度呈线性降低.经590℃,4h热处理后,涂层结晶形成纳米晶组织;经660℃,4h热处理后,涂层结晶形成树枝状晶组织,随热处理温度升高,涂层中扁平状粒子间结合增强并趋于熔合,晶粒发生长大.     

使用梯度过渡层的掺Cr碳膜的显微组织特征

为了探究C、Cr两种主要成膜元素在非晶碳膜中的存在和分布状态,采用非平衡磁控溅射离子镀技术制备出了具有梯度过渡层的掺Cr碳膜,利用高分辨透射电子显微术(HRTEM)分析了薄膜的显微组织.结果表明,沉积在硅晶片上的纯Cr底层具有典型的柱状晶结构,其上的梯度过渡层则由各种形态的Cr纳米晶和富碳非晶基质构成.沿薄膜生长方向,随着Cr含量逐渐降低,过渡层中的Cr纳米晶依次形成层片晶、岛状晶和微晶.掺Cr碳膜的工作层则是一种非晶的纳米多层膜.膜中的C始终以非晶态存在,所观察到的结晶相均属金属Cr,同时纯Cr层柱状晶和过渡层中的各种Cr纳米晶都不同程度地具有(110)晶面的择优取向.     

超音速火焰喷涂Fe基非晶合金涂层的性能研究

利用超音速火焰喷涂(HVOF)技术,在0Cr13Ni5Mo不锈钢基体上制备了Fe基非晶合金涂层,结果表明,采用超音速火焰喷涂工艺成功制备了一种高非晶含量的Fe基非晶合金涂层.涂层各个区域的组织均匀,孔隙率小,呈典型的层状分布;其孔隙率约为2.2%,具有很高的硬度,平均显微硬度为1065.0HV50.并且所获得的非晶合金涂层具有较高的热稳定性,在596.0℃以下使用,不会发生晶化过程.     

CrNi3MoVA钢表面磁控溅射Ta涂层的摩擦磨损性能

为进一步提高火炮身管寿命,利用磁控溅射技术在CrNi3MoVA钢表面沉积了Ta涂层。沉积态Ta涂层由体心立方相α-Ta和亚稳态四方相β-Ta组成,在850℃下真空退火3h后其全部转化为单一的α-Ta相。利用纳米压痕仪和摩擦磨损试验机测试了α-Ta涂层的硬度、弹性模量及摩擦系数,结合扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)及掠入射X射线衍射(GIXRD)分析了涂层的微观结构,并与传统电镀硬Cr涂层进行比较,研究了α-Ta涂层的摩擦磨损性能。结果表明:α-Ta涂层的摩擦系数(0.70~0.80)略小于硬Cr涂层的摩擦系数(0.75~0.85),α-Ta涂层的磨损机制主要为粘着磨损,而硬Cr涂层的磨损机制主要为疲劳磨损和粘着磨损。