T91/TP347H异种钢焊接接头服役过程显微组织研究

采用ERNiCr-3镍基焊丝作为T91/TP347H异种钢焊接接头的焊料,使用X射线衍射分析仪、光学显微镜、扫描电子显微镜和显微硬度计研究了原始态、服役6×10⁴ h和服役10⁵ h的T91/TP347H异种接头的相组成、微观组织、元素组成及显微硬度。结果表明,随着服役时间的增加,T91母材、TP347H母材和焊缝区晶粒尺寸均有一定程度的增大,T91母材存在析出相M₂₃C₆,TP347H母材存在析出相M₂₃C₆、Nb(C,N),焊缝区有少量M₂₃C₆存在。在服役过程中发生Fe、Ni元素的扩散。三种状态下的焊接接头均在T91热影响区硬度最高,TP347H母材硬度最低,随着服役时间的增加,焊缝打底层硬度基本不变,而焊缝盖面层和填充层的硬度急剧升高,其余区域硬度均有下降。     

(Cr,Fe)7C3颗粒原位自生的Fe3Al基金属陶瓷涂层磨损行为

制备研究了一种以Fe₃Al金属间化合物为基相,原位自生(Cr, Fe)₇C₃颗粒为陶瓷相的新型低成本金属陶瓷涂层及其摩擦磨损性能。通过投料成分的精准设计,采用真空冶金+堕气雾化的冶金方法直接制备了(Cr, Fe)₇C₃/Fe₃Al新型复合粉末,获得碳化物原位自生于Fe₃Al基相且呈弥散分布的(Cr, Fe)₇C₃/Fe₃Al金属陶瓷涂层原料;采用超音速火焰喷涂(HVOF)制备(Cr, Fe)₇C₃/Fe₃Al涂层,并通过销-盘往复干摩擦磨损实验,研究了具有原位自生(Cr, Fe)₇C₃颗粒弥散强化的(Cr, Fe)₇C₃/Fe₃Al金属陶瓷涂层在室温及400℃下的耐摩擦磨损性能。结果表明：(Cr,...     

氩弧熔覆制备WC颗粒增强涂层组织及性能研究

采用氩弧熔覆技术, 在45钢表面制备出WC颗粒增强的耐磨复合涂层。利用光学显微镜、SEM、XRD和EDS分析了氩弧熔覆层的显微组织和相组成, 并测试了熔覆层的显微硬度和耐磨性能。结果显示, 熔覆层枝晶中弥散分布WC和W₂C硬质相颗粒, 出现Fe(W)固溶体和M₆C型化合物, 显微硬度最高可达1 277.1 HV0.1, 磨损试验中其磨损量是基体磨损量的1/6, 熔覆层的良好耐磨性能主要得益于未熔的WC颗粒。     

Cu含量对铁基中熵合金涂层组织与性能影响

采用激光熔覆方法制备了(Fe_63.3Mn₁₄Si_9.1Cr_9.8C_3.8)_100-xCu_x(x=0,1%,3%,5%,7%,原子百分数,下同)中熵合金涂层。研究了Cu元素含量对涂层物相结构、微观组织、显微硬度和耐蚀性能的影响。结果表明,随着Cu元素含量增加,合金涂层均为单一的FCC结构,呈典型树枝晶结构。显微硬度均高于基材304不锈钢,且随着Cu元素含量增加呈递减趋势。在3.5%NaCl溶液中,(Fe_63.3Mn₁₄Si_9.1Cr_9.8C_3.8)₉₉Cu₁中熵合金涂层的腐蚀电位最高,相比基材304不锈钢向正方向移动了29 mV,且具有最低的腐蚀电流密度为4.977×10^-6 A/cm²,涂层表面腐蚀主要发生轻微的晶界腐蚀。(Fe_6...     

TC4表面激光熔覆原位合成Ti_3SiC_2/Ni基涂层的组织与耐磨性能

为研究Ti_3SiC_2/Ni基涂层对钛合金表面组织及耐磨性能的影响,以Ti-Si-C混合粉末和Ni基复合粉末为原料,在Ti-6Al-4V钛合金(TC4)表面激光熔覆原位合成了不同Ni含量的Ti_3SiC_2/Ni基涂层,利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等表征分析了涂层显微组织和物相组成,并在室温环境条件下测试其摩擦磨损性能。结果表明,涂层中主要形成树枝状TiC、Ti_3SiC_2/α-Ti共晶组织和γ-Ni相及钛镍间金属化合物。1#(30%Ni+70%Ti-Si-C)、2#(50%Ni+50%Ti-Si-C)和3#涂层(70%Ni+30%Ti-Si-C)的平均显微硬度分别为801.6、942.3、851.4 HV0.1,约是基体(360HV0.1)的2.3～2.6倍;1#、2#和3#涂层的磨损量分别10.4、6.2和9.4mg,均小于基体的磨损量(11.8mg)。其中Ni含量为50%的2#涂层硬度最高且磨损量最少,表现出良好的耐磨性。     

NbC添加量对风电部件用316L熔覆层组织及耐磨性的影响

采用激光熔覆技术在304不锈钢表面制备了316L+x%NbC(x=0,5,10,15)熔覆层,研究了NbC含量对熔覆层相组成、微观形貌、显微硬度及磨损行为的影响。结果表明,NbC含量为5%～15%时,熔覆层相组成为NbC、Cr₇C₃和γ-Fe;添加NbC后,316L基体组织显著细化;少量Nb元素固溶在γ-Fe相中,形成间隙固溶体。添加NbC,熔覆层显微硬度、耐磨性大幅提升,摩擦因数、磨损率显著下降,其中316L+15%NbC熔覆层显微硬度高达381HV_0.3,平均摩擦因数为0.437(比316L熔覆层降低了41%),磨损率为2.95×10⁶μm³/(N·m)(约为316L熔覆层的50%)。     

添加TiO2和Cr2O3对镍渣微晶玻璃析晶的影响

利用X射线衍射、扫描电镜（SEM）和能谱分析研究添加TiO₂和Cr₂O₃对镍渣微晶玻璃析晶的影响。结果表明,添加复合晶核剂TiO₂＋Cr₂O₃的镍渣微晶玻璃热处理后产生分相析晶,产生富钙相和富硅相。添加复合晶核剂TiO₂＋Cr₂O₃的镍渣微晶玻璃经过热处理后首先析出的晶相是尖晶石型晶体Mg₂TiO₄,并且有Ca(Mg,Al,Ti)(Si,Al)₂O₆普通辉石的晶体衍射峰出现。TiO₂在镍渣微晶玻璃的晶化过程中不是直接形成晶核,而是促进了尖晶石型Mg₂TiO₄晶核的形成,从而有利于晶体生长。     

激光扫描速度对Fe基火焰喷焊重熔层组织和耐磨性的影响

采用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射物相分析和显微硬度、耐磨性测定等试验手段, 研究了不同激光扫描速度对Fe基火焰喷焊重熔层组织和耐磨性的影响。试验结果表明, 经激光重熔后, 火焰喷焊层的组织得到不同程度细化; 喷焊重熔层的组织主要由γ-(Fe, Ni)及Fe₃Ni₂、FeNi₃、Cr₂B、FeB₂Ni₃、FeCrB等强化相组成; 随着激光扫描速度增加, 喷焊重熔层的硬度提高, 而且耐磨性均优于原始喷焊层。在相同激光扫描功率下, 经200 mm/min激光扫描后, 喷焊重熔层耐磨性最好。     

等离子束表面冶金强化截齿研究

采用等离子束表面冶金技术,在采煤机截齿磨损严重的部位制备了与基材呈冶金结合的铁基复合涂层。利用光学显微镜、扫描电镜、X衍射仪和显微硬度计等手段分析了冶金涂层组织,测试了涂层的显微硬度和磨损性能。结果表明：涂层主要由γ-（Fe,Ni）和（Cr,Fe）7（C,B）3相组成,在固溶强化、弥散强化和细晶体强化共同作用下,冶金涂层具有较高的显微硬度和较好的耐磨性能。     

Ni-65WC粉末的雾化造粒与激光熔覆层组织和冲蚀性能研究

为提高煤炭开采、洗选和煤化工的煤机装备耐冲蚀性能,利用雾化造粒和激光熔覆技术制备高WC含量Ni/WC复合熔覆层,通过组织观察、力学性能检测、腐蚀及磨损实验对比研究了雾化造粒和激光熔覆过程中Ni/WC复合熔覆层的组织、结构演变,并基于射流式冲蚀分析了材料的冲蚀行为。结果表明:喷雾干燥Ni/WC团聚复合粉末的球形度与粘结剂含量成正比,而粒径则与雾化器转速成反比。激光熔覆后,Ni/WC熔覆层由Ni、WC和W₂C相组成。其中,在熔覆过程中WC出现了熔解与析出变化,形成了层状共晶→棒状、针状→块状结构的富W和富Ni相。在冲蚀磨损工况下,WC有效改善了Ni/WC熔覆层冲刷磨损性能,磨损率为0.097 g/(m²·h),相比Q235A钢降低约23%。此时,细小的WC均匀镶嵌在磨损表面的粘结相中起到强化作用。同时,Ni/WC熔覆层的剥落处表现出明显的塑性特征,为典型的韧性破坏。     

CMT堆焊巴氏合金堆焊层组织及力学性能

采用冷金属过渡(CMT)技术在20钢表面制备了巴氏合金堆焊层，利用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪、维氏硬度计和摩擦磨损试验机分别对堆焊层的金相形貌、物相组成、显微组织、元素分布、硬度和摩擦因数进行测试。结果表明，巴氏合金堆焊层的相结构并未发生变化，由硬质点SnSb相、Cu₆Sn₅相和软基体α-Sn相组成；由于热输入的降低，巴氏合金堆焊层的冷却速率提高，堆焊层晶粒明显细化，硬度约为40HV_0.1,远高于铸造巴氏合金；由于显微硬度升高，巴氏合金堆焊层的摩擦因数和比磨损率均降低，分别为0.31和1.38×10^-5 mm³/(N·m);巴氏合金堆焊层的磨损机理为磨粒磨损。CMT堆焊技术可有效提升巴氏合金的硬度和耐磨性。     

热喷涂制备Cr涂层提高锆合金包壳耐事故性的研究

采用热喷涂工艺大气等离子喷涂(APS)在Zr-4包壳管上成功制备了Cr涂层,目的是为核反应堆燃料组件两端焊接区域进行涂层的喷涂修复,以及完成焊接区的涂层包覆并与PVD涂层区域无缝连接,实现外表面抗氧化耐磨涂层全包覆．将Cr涂层在高达1200℃事故高温蒸汽和空气环境中氧化,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱(EDS)和电子探针(EPMA)等多种分析技术,对其氧化前后进行了显微组织定性和定量分析．结果表明：Cr粉和喷涂态Cr涂层均为BCC相,喷涂态Cr涂层为典型的层状结构,涂层与基体的界面为机械咬合界面;在空气和流动蒸汽中进行高达1200℃的高温暴露后,均在Cr涂层表面形成致密的Cr₂O₃层,以及Zr-4基体与Cr涂层之间的相互扩散形成的Cr-Zr层;在高温水蒸气氧化后的Cr涂层试样,在其致密的氧化层上有高密度的针状和叶片形貌的晶须氧化物,但是在空气中未发现晶须状Cr₂O₃．氧化试验表明,Cr涂层能有效提高Zr-4包壳管在高温空气和水蒸气中的抗氧化性．     

Cu-Cr合金熔覆表面改性炭/炭复合材料

采用Cu-Cr二元合金对炭/炭复合材料实施表面熔覆处理, 研究其对炭/炭复合材料表面元素分布和组织结构的影响。结果表明, 熔覆促使合金中的Cr元素富集于炭/炭复合材料表面, 并与C元素原位反应生成Cr₃C₂; 该反应物呈层状连续分布于炭/炭复合材料表面, 在炭/炭复合材料与金属之间起界面过渡作用, 有助于改进两者间的连接性。     

激光熔覆TiC增强镍基熔覆层的微观组织与耐磨性研究

选择微纳尺度TiC为增强相、镍粉为基体粉,利用激光熔覆技术制备TiC增强镍基熔覆层,考察了TiC对熔覆层微观结构和耐磨性的影响。结果表明,镍基熔覆层组织以γ-Ni和TiC为主;高TiC含量时易引起熔覆层顶部TiC偏聚;随着TiC含量增加,熔覆层的硬度逐渐增大且表层硬度升高更为明显;三体磨损实验结果表明,复合熔覆层的耐磨性随着TiC含量升高而降低,表明冲击载荷下脆性增强相不利于提升熔覆层的耐磨性。     

真空热处理对钛合金基体/NiCrAlY涂层组织结构及元素扩散行为的影响

采用电弧离子镀(AIP)技术在钛合金基体表面沉积制备了NiCrAlY涂层。通过SEM与能谱分析、XRD分析研究了真空热处理钛合金基体/NiCrAlY涂层界面显微组织的变化和元素扩散行为。结果表明: 从650 ℃开始, NiCrAlY涂层和钛合金基体就有明显的界面反应, 随着温度的升高, 界面分层并加厚, 同时出现Kirkendall空位带, 导致涂层退化。NiCrAlY涂层在650 ℃真空热处理后发现析出γ'-Ni₃Al相, 在1 050 ℃时发现只有CrTi₄相。在750 ℃温度下主要发生了Ti, Ni元素的扩散, Cr元素在870 ℃开始扩散并参与界面反应, 当温度升高到950 ℃时, Ni、Ti、Al、Cr各元素的扩散现象都很明显, Ni元素在涂层聚集的现象消失。     

激光织构对Fe基非晶合金涂层润湿性的影响研究

为提高页岩油气钻进过程中钻头表面的耐磨性能及防泥包性能,采用冷喷涂(CS)和超音速火焰喷涂(HVAF)技术在35CrMo钢基体上制备了Fe48Cr15Mo14C15B6Y2非晶合金涂层,并利用紫外激光制备了涂层的疏水表面,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)测试分析了涂层的微观结构和力学性能,利用接触角测量仪表征涂层的润湿性,并分析其润湿机理.结果表明:利用CS技术制备的Fe基非晶合金涂层结构更加致密,非晶质量分数达到90%,且具有更好的热稳定性.激光过程中的熔融物快速冷却在涂层表面形成纳米尺寸级别的凝结物以及团聚物形成微纳复合结构,在激光扫描次数为7次时,CS涂层表面水接触角最高,具有良好的疏水性.     

Ni对铁基合金粉块氩弧堆焊层组织和性能的影响

通过氩弧焊在基体材料Q235钢板上熔敷铁合金混合粉末压块,研究了压块成分及堆焊工艺对堆焊层组织及性能的影响。结果表明:在固定压块粉末总质量为16 g、镍铁含量为0.64 g、堆焊电流为180 A时,堆焊层的硬度最大,达到HRC48.9;耐磨性最高,相对磨损量为0.013 4 g/(cm2·min)。     

Ti3C2 Mxene的制备及其电化学性能研究

采用氢氟酸刻蚀法制备了Ti₃C₂ MXene,研究了刻蚀温度和刻蚀时间对Ti₃C₂结构、形貌及电化学性能的影响。研究结果表明,室温下制备的Ti₃C₂呈手风琴状,随着刻蚀温度升高,Ti₃C₂层间距逐渐增大,且多层Ti₃C₂逐渐转变成单层结构。室温下刻蚀速度较为缓慢; 随着刻蚀时间延长,Al原子层逐渐被溶解,刻蚀24 h以上可得到手风琴状多层Ti₃C₂。电化学研究结果表明,室温下刻蚀24 h制备的多层Ti₃C₂ MXene电化学性能较好,该样品在0.1 A/g电流密度下的首次放电比容量为450.6 mAh/g,循环700次后比容量仍有124.1 mAh/g。     

菲律宾某低品位难选铬铁矿选矿工艺研究

菲律宾某地铬铁矿石属于低品位难选高铁坡积铬铁矿砂矿,该矿石泥化严重,其中-0.019 mm含量高达69.73%,分选困难。对该样品进行了选矿工艺研究,研究中采用了洗矿、脱泥、重选等技术,最终在原矿Cr₂O₃含量4.85%的前提下,获得Cr₂O₃含量44.15%、回收率3423%的铬精矿,铬铁比为1.69。该工艺流程简单,为该类型矿石的回收利用提供了一条新的途径。