TC4钛合金固体粉末法渗硼工艺研究

在不同温度和时间下制定渗硼配方,并在最优配方中进行添加稀土试验,对制备的试样进行组织形貌观察、X射线衍射分析和静态腐蚀等性能测试,根据试验结果得出适合固体粉末法渗硼的最佳工艺,并总结影响结果的规律。     

以氢作保护介质生产钛合金优质铸件

以氢作保护介质生产钛合金优质铸件氢在钛中的溶解具有可逆特性，溶解度随反应温度的提高而急剧下降。这就可以将氢作为保护介质生产钛合金的优质铸件。在金属—铸型界面上建立氢保护气氛，这可由含氢钛粉末来实现；把以氢化钛粉末为基的悬浮液涂于铸型的工作表面，通过铸...     

碳钢表面粉末包埋法渗铝的实验研究

目的 解决粉末包埋渗铝过程中渗剂粘结导致渗铝层表面质量差的问题,在无惰性气体保护气氛中,在Q235钢表面制备出耐高温氧化、耐高温硫化和耐腐蚀的渗铝层。方法 采用粉末包埋渗铝法,通过改变渗剂中填充剂的成分,解决渗剂粘结导致表面质量变差的问题,研究渗铝温度、保温时间对渗层试样表面质量及渗铝层厚度的影响,确定最佳渗铝条件。使用电子显微镜观察渗铝层表面质量并测定渗铝层厚度,采用能谱仪分析渗铝层主要元素分布,采用X射线衍射仪分析渗铝层物相组成,采用显微硬度计检测渗铝层硬度变化。结果 采用成分为15%铝粉+5%氯化铵+75%氧化铝+5%石墨粉的渗剂,在无惰性气体保护下900 ℃保温4 h,获得渗铝层厚度约为370 μm的渗铝试样。渗铝层由外向内依次为铝化物层、过渡层和基体,铝化物层主要含有Al、Fe两种元素,原子百分比保持在7:3左右,主要物相为Fe2Al5,硬度达到896HV0.1,远高于基体硬度。结论 渗剂中添加适量的石墨粉能够改善渗铝层表面质量,增加渗层厚度,过多的石墨粉反而不利于表面质量改善和渗铝层厚度的增长。渗铝层厚度随渗铝温度的升高先增大后减小,与保温时间呈抛物线关系。     

黄铜渗Ti的研究

获得用粉末渗镀法对黄铜渗Ti的工艺条件,影响渗Ti效果的最显著因素是温度,其次是活化剂含量,在最佳工艺条作下,渗Ti层厚度为20.5μm,渗Ti后耐蚀性提高6.4倍,硬度下降11％,用X射线衍射分析等方法证实,渗Ti层由表面至基体的相结构是: TiZn_(2)O_4→Ti(Cu,Al)_2→α-CuZn(Ti)→α-CuZn     

钛金属(B4C+B2O3)固体粉末渗硼

B4C在(B4C+B2O3)中的含量分别为30%和40%,温度900℃,保温6h,在金属钛表面进行固体粉末渗硼。通过XRD测定试样表面的物相。结果表明,2种不同渗剂条件下均没有TiB2生成。对于B4C含量为40%的渗剂,钛表面生成TiB,而B4C含量为30%的渗剂,生成的TiB极少,表明活性B主要由B4C提供。对于B4C含量为40%的渗剂,当温度升高到1050℃时,钛表面生成TiB2,而TiB的生成速度受到抑制。从热力学上以B4C、B2O3为渗剂均有可能生成TiB2和TiB。动力学上,900℃下,由于B在TiB中的扩散系数大于其在TiB2中的扩散系数,主要生成TiB。温度为1050℃,由于B在Ti中的扩散系数大于其在TiB中的扩散系数,主要生成TiB2。     

表面渗硼对新型β-钛合金耐腐蚀性能的影响

目的通过制备渗硼涂层,提高新型β-钛合金的耐腐蚀性能。方法采用固体粉末包埋法,在空气及氮气气氛中,选取不同的渗硼温度,在Ti-33Nb-4Sn(简称334钛合金)表面渗硼。对比分析涂层的表面、断面形貌,总结渗硼涂层的生长规律。利用电化学测试方法,测定334钛合金制备渗硼涂层前后,在3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀性能。结果在不同的制备条件下,都能在新型β-钛合金表面形成一层致密、连续的渗硼层。该涂层为双层结构,由致密的外涂层和针须状的过渡层组成。在相同气氛下制备的涂层,随着渗硼温度的升高,致密外涂层厚度增加。在氮气气氛下制备的涂层致密外涂层的厚度,大于同温度下在空气中制备的涂层。基体经过不同条件渗硼处理后,开路电位都明显提高。334钛合金基体的自腐蚀电位为0.6692 V,腐蚀电流密度为2.356μA/cm^2。在空气中经过900、950、1000℃温度渗硼后,自腐蚀电位分别为1.0993、0.7221、0.7639 V,腐蚀电流密度分别为3.377、2.274、1.584μA/cm^2。在氮气中经过900、950、1000℃温度渗硼后,自腐蚀电位分别为0.8617、0.6804、0.8143 V,腐蚀电流密度分别为1.358、1.445、1.525μA/cm^2。结论渗硼涂层可提高334钛合金的耐腐蚀性能,氮气气氛下制备涂层的耐腐蚀性能明显优于空气气氛。     

一种节能高效快速渗硼技术

介绍了一种以直流电场加速固体粉末渗硼的技术及其效果.采取在固体粉末渗剂中相对零件欲渗硼面放置板状电极作为电场正极,以需渗硼金属件作为负极.正负电极与渗硼剂装入渗箱中密封,置于箱式炉中加热,同时在需渗硼金属件与正极间施加一定的直流电场,即可实现快速渗硼.该法与现行固体渗硼相比,在700℃～900℃范围的不同温度,渗速至少可提高0.5～1倍.该技术提高固体粉末渗硼剂的利用率、减少处理能耗,还可降低渗硼温度.     

纯铜离子渗镀钛层的耐蚀性

采用加弧辉光离子渗镀技术, 实现了在纯铜表面形成均匀的渗镀钛层. 用电化学测试技术对渗镀层在0.5moL/LH2SO4溶液中的耐蚀性进行了对比试验研究. 结果表明渗镀钛层的耐蚀性能大大提高, 与钛板相当, 并对渗镀层钛浓度的分布、渗镀层显微硬度、渗镀层相的结构进行了测定.     

多元离子复合渗镀表面改性与钎焊设备的研制

多元离子复合渗镀设备是由炉体、辉光电源、电弧电源、水冷系统、真空系统和监测系统六部分组成;复合靶是由多种金属材料组成,其中包括钛、铜、镍、银、铝等,依据工件材料选定.陶瓷或金属表面复合渗镀的以及钎焊的工艺参数,如工作气压、辉光电压、电弧电流、渗镀时间、复合靶与工件之间的距离、焊接温度和保温时间等,对表面合金化和钎焊造成影响.本装置可以用于陶瓷及金属的表面合金化及其真空钎焊连接.     

铁基渗硼强化粉末冶金材料的性能及渗层生长动力学研究

目的 通过固体粉末渗硼法直接烧结铁基粉末冶金材料,制备具有渗硼层的试样。方法 采用固体渗硼工艺对铁基粉末冶金材料在1123、1223、1323 K温度下渗硼处理3、5、7、10 h,采用光学显微镜及扫描电镜（SEM）观察了渗硼层的形貌,测定了渗硼层的厚度。用X射线衍射仪分析了渗硼层的物相组成,用摩擦磨损试验评估渗硼层的耐磨性,采用Rockwell-C粘附性试验评估渗硼层与基体的粘合强度质量。对渗层的生长动力学曲线进行拟合,得出渗层动力学曲线和厚度等值线图。结果 试样的渗硼层厚度为35~ 183 μm,1323 K条件下获得双相渗硼层（Fe2B+FeB）,1123 K及1223 K条件下获得单相渗硼层Fe2B。试样在1223 K温度下渗硼处理5 h获得的渗硼层的耐磨性最佳,其粘合强度质量根据规范通过HF3等级认可。该试验中B元素的扩散激活能为164 kJ/mol。结论 烧结温度和渗硼时间与渗层厚度关系密切,渗硼时间与渗层厚度的关系呈现出抛物线关系。厚度值的平方与渗硼时间符合阿瑞纽斯（Arrhenius）公式呈线性关系。渗硼层的显微硬度显著高于基体硬度,随时间的增加,渗层中出现较多的孔洞与疏松,渗硼层形状由明显的梳齿状逐渐变成不太明显的梳齿状,此情况在高温下更加明显。     

塑性变形对渗钛过程的影响

用正交试验方法对１６Ｍｎ钢形变渗钛过程进行了探讨。根据实验结果分别讨论了温度、时间、形变量对渗钛过程的影响规律，实验结果表明预先室温塑性变形对置换原子钛的渗入有促进作用，存在一个最佳形变量。     

塑性变形对渗钛过程的影响

用正交试验方法对１６Ｍｎ钢形变渗钛过程进行了探讨。根据实验结果分别讨论了温度，时间，形变量参渗钛过程的影响规律，实验结果表明预先室温塑性变形对置换原子钛的渗入的渗入有促进作用，存在一个最佳形变量。     

钢件硼钛共渗的渗剂成份

这是一项有关化学热处理的专利发明,可用做钢材硼钛共渗的饱和介质。过去报导的硼钛共渗的渗剂成份是Na_2B_4O_7TiO_2系列的熔融盐,用电解方法进行硼钛共渗。但是电解硼钛共渗法要求贵重的设备,需有直流电源,操作复杂,难以在化学热处理后直接进行热处理。还报导过一种硼钛共渗的固体渗剂成份,这种成份是用粉末钛和有活性添加剂的含硼物质配制的。这种渗剂成份的缺点是硼钛扩散层的生长速度相当低,且必须在有液封闸门的密封耐热钢容器中进行饱和。     

铝钛共渗及稀土的影响

用粉末法对20、45钢进行铝钛共渗,结果表明,采用双层密封比单层密封能获取更厚的渗层,此外,当以TiO_2为供钛剂时,AlF_3是适宜的活化剂,而以Ti粉为供钛剂时,NH_4F比AlF_3更好,在共渗剂中掺入稀土可使渗层厚度增加30%以上,稀土的催渗效果与扩渗温度和稀土掺入量等有关。     

2205双相不锈钢包埋粉末渗硼性能研究

目的 提高2205双相不锈钢的硬度和耐蚀性能.方法 2205双相不锈钢采用固体包埋粉末渗硼,于马沸炉中分别在830、860、890℃下保温5 h;在860℃下保温3、5、7 h,随炉冷却到室温.用金相显微镜、扫描电镜观察渗硼层的形貌和测定渗硼层的厚度,用维氏硬度计测定渗硼层的硬度,用纳米压痕仪测定渗硼层不同深度的硬度,用X射线衍射仪分析渗硼层的物相组成,评定渗硼层与基体的结合力,做不同介质下耐蚀性对比试验.结果 渗硼层与基体结合牢固,破坏等级评为一级,渗硼层主要由Fe2 B单相组成.在860℃下保温不同时间,渗硼层的厚度及硬度均随时间的增长而逐渐增大;在不同温度下保温5 h时,渗硼层的厚度及硬度随温度的升高而逐渐增大.渗硼后试样在质量分数都为10%的HCl和NaCl溶液中耐蚀性提高,在质量分数均为10%的H2 SO4、NaOH和HNO3溶液中耐蚀性变差.结论 固体粉末包埋法渗硼工艺改善了2205双相不锈钢的表面组织和性能,有效提高了其硬度及耐蚀性.     

钛金属表面熔盐电解法制备TiB2/TiB表面层

运用渗硼技术改进金属钛及其合金的表面特性。以无水硼砂为主渗硼剂,无水碳酸钠为助熔剂和高温络合剂的渗剂体系,在电流密度为7.3 A/dm2,保温温度为900℃,通电时间为30 min的电解渗硼工艺下制备出复合硼化物表面层。通过热重与差热图谱确定几种硼砂-碳酸钠配比体系的初晶温度。对4种不同配比的渗硼剂试验得到的样品做XRD测试,分析了相结构。并对硼化物生长机理与结构进行了研究与分析。结果显示:质量比为8∶2的渗硼剂组成最优。纯硼砂电解的样品表面物相组成与二渗硼钛标准粉末的XRD完全吻合。钛金属表面主要生成TiB2与TiB;扫描电镜图像可知渗硼表面致密,TiB2与TiB分层较为明显;TiB厚度可达35μm,TiB2厚度为43μm。     

熔渗法制备CrW/Cu复合材料的组织与性能研究

采用熔渗法制备了CrW/Cu复合材料,即首先把铬粉和钨粉的混合粉末烧结成骨架,然后把铜液渗入CrW骨架的孔隙中制备CrW/Cu复合材料;研究了气氛、熔渗温度、溶渗时间对CrW/Cu复合材料的显微组织和性能的影响.研究结果表明:真空环境下溶渗法制备的CrW/Cu复合材料组织最致密;当熔渗温度大于1 350℃时,尽管没有达到铬的熔点温度,但W-Cr骨架中的Cr颗粒开始逐步消失,随着熔渗温度的提高或熔渗时间的延长,Cu取代其位置;Cr通过Cu合金液迁移到W骨架的孔隙中,与W形成Cr-W固溶体;材料组织的变化导致材料的硬度明显升高,导电率明显降低.     

V—EPC法铸渗过程的热力学及动力学研究

对铸渗表面合金化过程的热力学和动力学进行了分析,导出了铸渗速度和深度的公式;并在不同气氛条件下,对基粉末在钢表面及石墨表面的润湿角进行了测定;指出提高浇注温度和增加真空度是增加铸渗深度的７种有效措施。     

稀土硼铬共渗工艺及渗层性能的研究

研究了４５钢、Ｔ１０钢固体粉末法稀土硼铬共渗工艺及渗层的耐磨性、耐蚀性和高温抗氧化性能。发现ＲＥ－Ｂ－Ｃｒ共渗速度低于ＲＥ－Ｂ共渗，但稀土对硼铬共渗有明显的催渗作用，其最佳浓度为３％；ＲＥ－Ｂ－Ｃｒ共渗层具有较高的表面硬度和较小的硬度梯度，和渗硼层相比，耐磨性和耐蚀性分别提高３倍，抗７００℃氧化性提高１０倍左右。     

机械合金化Ti-Al复合粉末的结构及显微形貌(英文)

研究了不同球磨时间内Ti-Al复合粉末显微结构及成分的演变。随着球磨时间的延长,原始粉末的形貌发生了一系列变化,从球磨2h的扁平状变为球磨6h的细小的等轴状。球磨8h后粉末的晶粒尺寸达到纳米级,平均约为17nm。对钛铝复合粉末的演化机理进行了分析。在球磨过程中,铝逐渐融入钛晶格形成钛的固溶体。球磨不同时间的粉末中钛铝反应的起始温度的差热分析表明,机械合金化细化了复合粉末,显著降低了钛、铝反应的起始温度。