激光诱导自蔓延Ni-Al合金组织性能及掺杂B的影响

在Ni14.3Al5.7中掺杂原子数分数为1.86%的B,将原始粉末压制成坯。采用不同激光点火功率对压坯进行激光诱导自蔓延烧结,利用SEM、XRD及硬度、磨损、耐蚀性测试表征手段,分析研究烧结合金的微观组织结构及宏观性能。结果表明:未添加B,烧结合金物相为Ni3Al、NiAl、Al2O3,合金组织呈网状分布;掺杂B后,烧结产物为Ni3Al、NiAl、Al4B2O9、Al2O3,对产物组织形貌影响较小。当烧结功率为700 W,烧结合金的显微硬度达到381.27HV,维钝电流为0.253 mA/mm2;功率为1 100 W,相对密度达89.3%;功率为900 W,耐磨性最佳,相对质量损失为0.24%。在相同烧结功率下,B提升了烧结合金的相对密度、硬度,但耐磨性、耐蚀性能有所下降。     

激光合成Ni65Al35掺杂钨精矿粉合金组织及性能研究

选用亚共晶Ni65Al35粉末,加入不同含量的钨精矿粉并压制成坯。利用激光引燃自蔓延烧结合成技术合成NiAl基复合材料。采用OM、XRD进行微观组织观察及结构分析,并进行硬度、耐磨性和耐蚀性能测试。结果表明:合成产物组织由针状晶和胞状晶组成;随钨精矿粉含量的增加,针状晶变得细小并逐渐转变为胞状晶;烧结合金产物物相由NiAl、Ni3Al、Ni4.22Al0.9、Ni17W3、Ni4W、Al2O3等组成。当钨精矿粉的质量分数为2%,合金硬度最高为654.7HK;耐磨性能最好,磨损率最低为0.31 mg/mm2;钨精矿粉的加入降低了烧结合金的耐蚀性能,减小了合金钝化区,钝化电位区间由1 500 mV缩短至1 100 mV。     

45钢激光硼合金化工艺优化及性能研究

为提高45钢表面硬度,采用CO2激光器在45钢表面进行激光硼合金化处理,通过正交试验方法优化激光硼合金化工艺,研究合金层的组织和性能。结果表明:45钢激光硼合金化的最佳工艺参数为激光功率4 k W,扫描速度8 mm/s,KBF4的质量分数3%;经该工艺处理后的合金化层分为合金层、过渡区;合金层厚度约为860μm,组织为Fe2B及少量α-Fe,表层组织形态呈胞状,次表层呈树枝状,平均硬度为1 350HV0.1;过渡区厚度约为100μm,硬度从1 350HV0.1到230HV0.1呈梯度分布。     

反应烧结制备FeAl/Al2O3复合材料的研究

对不同成分配比的Fe2O3粉和Al粉末生坯分别进行900,1 000,1 100℃烧结,利用自蔓延反应放热和加热炉加热的综合作用制备FeAl/Al2O3复合材料。用扫描电镜、维氏硬度计、M-200型磨损试验机对烧结合金的金相组织、硬度以及磨损性能进行测试。结果表明:Fe2O3-Al在适当配比和烧结温度下,可以合成以FeAl为基体、Al2O3和铝铁金属间化合物为增强相的复合材料;试样烧结前后相对密度受Al含量和烧结温度的影响,Al含量越高,烧结温度越高,相对密度越大;Al的质量分数为40.3%,1 100℃烧结后的样品具有最高硬度和最佳耐磨性能。     

基于正交试验法的激光熔覆4J36低膨胀合金涂层工艺优化

用半导体激光器在45#钢表面激光熔覆4J36低膨胀合金涂层,采用正交试验方法研究激光功率、扫描速度、送粉率、搭接率等工艺参数对熔覆层表面裂纹及显微硬度的影响。结果表明:4种参数对熔覆层裂纹及显微硬度都有影响,其中激光功率对两指标影响最大,而搭接率影响最小;当激光功率为1 400 W、送粉率为25 g/min、扫描速度为270 mm/min、搭接率为45%时,熔覆层表面裂纹最少;当激光功率为1 400 W、送粉率为30 g/min、扫描速度为270 mm/min、搭接率为40%,熔覆层显微硬度最高,可达到457.2HV0.2。     

电流密度对Al-Si合金微弧氧化膜结构及耐蚀性的影响

采用微弧氧化技术在Al-Si合金表面制备氧化物陶瓷膜层,利用激光共聚焦显微镜、SEM、EDS、XRD、极化曲线等测试方法研究电流密度对Al-Si合金微弧氧化膜层的生长过程、微观结构、元素成分、相组成和耐蚀性的影响规律。结果表明:随电流密度的增大,起弧所需时间减短,膜层厚度和粗糙度均增加,膜层生长速率先增大后减小。电流密度较小时,氧化膜生成相为γ-Al_2O_3,当电流密度达到13.3 A/dm~2时,氧化物生成相出现α-Al_2O_3和莫来石相。当电流密度小于16.6 A/dm~2时,氧化膜的耐蚀性随电流密度增大而增强;当电流密度大于16.6 A/dm~2时,氧化膜耐蚀性能降低,相对于合金基体,氧化膜始钝电位降低,维钝电流密度降低两个数量级。     

烧结工艺对Ni/Al/W含能反应材料性能的影响

采用粉末冶金工艺制备Ni/Al/W含能反应材料,对比研究550℃烧结温度下烧结时间对Ni/Al/W含能反应材料密度、抗压强度以及显微组织的影响,并通过烧结样品DSC曲线计算得到不同烧结时间Ni/Al/W材料的反应放热量,分析烧结样品的反应放热特征。研究表明,烧结温度为550℃、烧结时间为1~3 h时,Ni/Al/W材料的密度先降低后升高,抗压强度先升高后降低,反应放热量不断减小;烧结时间为2 h时,Ni/Al/W含能反应材料具有相对较高的密度、强度和反应放热量,密度达到9.8 g/cm3,准静态压缩强度为1 150 MPa,反应放热量为121.2 J/g。     

Al2O3/Fe金属基复合材料的制备工艺及性能研究

为提高铁基复合材料的耐磨性能和降低生产成本,采用粉末冶金法制备Al2O3/Fe基复合材料,研究Al2O3/Fe金属基复合材料制备工艺及性能。结果表明:Al2O3/Fe基复合材料的硬度随着成型压力的增加先升高后降低,80 MPa时达到最大;随着保压时间的延长而升高,在10 min后升高趋势较小;随着烧结温度的升高而升高,1 600℃后升高趋势较小。通过工艺参数优化,得到成型压力为80 MPa、保压为10 min和烧结温度为1 600℃较适宜,获得的Al2O3/Fe基复合材料的硬度为194HV。     

Ni60B有氧烧结工艺的研究

采用箱式炉在有氧状态下烧结制备Ni60B自熔合金,研究烧结工艺对Ni60B自熔合金组织和性能的影响。结果表明:Ni60B自熔合金粉末经1 000℃×15 min,随炉冷却至400℃后空冷的最佳工艺烧结后,合金的金相组织为在γ-Ni固溶体基体上均匀的分布着Cr、Fe的碳化物、硼化物硬质相;其密度为7.64 g/cm3,硬度为56.96HRC。     

有氧烧结Ni60/WC合金涂层的组织和性能

在有氧烧结条件下,在45钢基体上制备Ni60/WC自熔合金涂层。利用XRD、SEM、EDS等对涂层的组织和性能进行分析。结果表明:涂层中主要有γ-(Ni,Fe)、WC、(Cr,Ni)23C6、Co3W3C、Ni2B等相组成,涂层平均显微硬度为918.4HV0.1;在磨粒磨损条件下,磨损率为1.47×10-2 cm3/h;过渡层的显微硬度从918.4HV0.1至220HV0.1呈梯度分布,宽度约为0.30mm。     

等离子喷涂Al65CU23Fe12涂层的组织与性能研究

采用等离子喷涂方法在AZ31镁合金表面制备一层Al65Cu23Fe12涂层以改善其表面性能。通过OM、XRD及EDS等分析方法,分析了涂层热处理前后的组织及性能。结果表明:等离子喷涂Al65Cu23Fe12涂层组织由Al65Cu20Fe15准晶相和Al(Cu,Fe)相两相组成;经过T4和T6处理后,相组成没有发生变化,T6处理使准晶相含量明显增加,由喷涂态的31.3%(原子分数)提高到40.4%(原子分数);Al65Cu23Fe12涂层的硬度与其准晶含量呈正比,T6态下的准晶含量最多,硬度最大,达到752.8HV0.1,比喷涂态提高了22.2%,远远大于AZ31基体的硬度;涂层的耐腐蚀性(自腐蚀电位=-1.22～-0.79V,自腐蚀电流密度=21.5～58.7A/m2)远高于基体的耐腐蚀性(自腐蚀电位=-1.6V,自腐蚀电流密度=135.8～242.7A/m2)。热处理使涂层和基体的耐蚀性能降低。     

镁合金AZ31腐蚀性能研究

利用强流脉冲电子束对镁合金AZ31表面进行快速铝合金化处理。分析表面合金化层的显微结构,测量铝合金化前、后镁合金AZ31样品在5%NaCl溶液中的腐蚀性能。测试结果表明,AZ31样品表面约10μm层深范围内的Al元素含量有所增加,合金化层的晶粒细化,加入的Al元素以固溶形式存在。表层铝元素的添加可提高镁合金AZ31的耐蚀性,原始样品自腐蚀电位为-1231mV,极化电阻为0.4531kΩ·cm2,铝合金化样品的自腐蚀电位提高到-669.1mV,对应极化电阻增加到2.202kΩ·cm2,较原始样品的极化电阻提高近5倍。     

掺杂及溅射功率对ZnO:Al薄膜结构与电性能的影响

采用直流磁控溅射工艺,室温下在载玻片上制备ZnO∶Al透明导电薄膜。研究Al掺杂和溅射功率对薄膜生长取向、微观结构和电阻率的影响。研究表明:不同溅射功率下Al掺杂ZnO薄膜均为高度c-轴择优取向生长;在1%~3%(质量分数)的掺杂范围内,薄膜的电阻率随掺杂量的增加而减小,掺杂的质量分数超过3%后,薄膜的电阻率又有所增大。溅射功率通过改变晶粒尺寸和晶界所产生的散射作用而影响薄膜的导电性能,溅射功率低于100 W时,薄膜的电阻率随功率增加而明显降低,但超过100 W后,薄膜的电阻率下降趋缓,并最终趋于平稳。在Al掺杂的质量分数为3%、溅射功率为100 W的条件下,可获得2.3×10-3Ω.cm的最低电阻率。     

热处理对D36钢接头组织及腐蚀性能的影响

采用手工电弧焊对D36级结构用钢进行焊接,分析预热保温工艺对焊接接头微观组织、硬度的影响,并通过电化学测试评价不同工艺焊缝金属在模拟海水中的腐蚀行为。结果表明:D36钢焊接热影响区铁素体和无碳贝氏体针状平行分布,焊缝区为柱状铁素体和粒状珠光体;经预热保温的焊缝晶粒细化、组织均匀,整体硬度大于210HV1.0,冲击韧性提高,裂纹倾向降低;焊缝经100℃预热+150℃保温后,焊缝腐蚀电流密度最低,为2.4μA/cm2,腐蚀电位接近母材,电荷传递电阻达3683Ω,膜层稳定性最佳,是最优的热处理工艺。     

Sb对Mg-6Al合金腐蚀行为的影响

采用腐蚀试验和组织分析,结合腐蚀速率计算和腐蚀形貌观察,研究Sb对Mg-6Al合金在3.5%NaCl溶液中腐蚀行为的影响。结果表明,加入质量分数为0.5%的Sb后,Mg-6Al合金的显微组织得到细化,腐蚀速率降低,腐蚀形貌改善,耐腐蚀性能得到显著提高。     

钴磷合金镀层的热疲劳组织结构变化的研究

选用钢结硬质合金为基体材料,在其表面进行化学镀钴磷合金,再进行热处理。在自制的热疲劳度试验机上进行热循环实验,研究所获的钴磷合金镀层及在热疲劳过程中组织结构变化的基本规律。结果表明,在该合金表面所获得的钴磷合金镀层平整光滑,与基体材料结合良好;镀层在热处理过程发生α-Co→β-Co的同素异构转变;随着热循环温度的提高以及热循环次数的增加,镀层表面氧化腐蚀加剧,部分镀层剥落;镀后的热处理影响镀层表面的显微硬度。     

复合助剂Y2O3-CaC2对氮化铝陶瓷热导率的影响

为研究复合助剂Y2O3-CaC2的助烧机制和效果,试验分别在1700℃和1850℃热压烧结含添加剂Y2O3-CaC2的AlN陶瓷。测定了AlN陶瓷的密度和热导率,并分析了AIN陶瓷的微观结构及微观组织与宏观性能的关系。结果表明,添加复合助剂Y2O3-CaC2在1700℃和1850℃热压烧结的AlN陶瓷的第二相均为Y3Al5O12,但在1850℃烧结的AlN陶瓷的第二相和AlN晶内氧含量更低,其热导率高达223W/(m·K)。