Microstructure and Wear Resistance of in situ Formed Duplex Coating Fabricated by Plasma Nitriding Ti Coated 2024 Al Alloy

In this study, plasma nitriding was carried out on pure titanium film coated 2024 Al alloy to improve its surface mechanical property. Ti film with the thickness of 3.0 mm was firstly fabricated by means of magnetron sputtering method. Then, the Ti coated specimen was subjected to plasma atmosphere comprising 40% N2e60% H2 at 430 C for 8 h. The microstructures of the nitrided specimens were characterized by X-ray diffraction and scanning electron microscopy. Microhardness tester and pin-on-disc tribometer were used to test the mechanical properties of the untreated and nitrided specimen. The results showed that the surface of the nitrided specimen was composed of three layers（i.e. the outside nitride Ti N0.3layer, the middle Al3 Ti layer and the inside Al18Ti2Mg3 layer）. The surface hardness and wear resistance of 2024 Al alloy were increased simultaneously by duplex treatment. The untreated specimen exhibited severe adhesive wear while the nitrided one behaved in middle abrasive wear.     

表面预处理对钛合金表面低温等离子体氮化的影响

为提高TC4钛合金表面摩擦学性能,探究酸洗及等离子体预处理对TC4钛合金表面低温等离子体氮化进程的影响。首先采用热丝增强等离子体氮化系统分别对表面酸洗及未酸洗TC4钛合金在氩气气氛下进行等离子体预处理,然后对各种表面预处理的TC4钛合金实施低温(500℃)等离子体氮化。采用扫描电子显微镜、能谱仪及X射线衍射仪分别分析了试样的截面形貌、氮势分布和物相组成;采用显微硬度计、摩擦磨损仪和轮廓仪测试氮化后TC4钛合金表面的显微硬度、磨痕曲线和摩擦系数,并计算了磨损量。结果表明:低温氮化后TC4钛合金基体组织形貌不变,表面获得厚度约10μm的氮化层。氮化后TC4钛合金的XRD衍射峰均向低角度偏移,表明形成含氮固溶体相。其中酸洗复合30 A等离子体预处理的TC4钛合金氮化后,XRD衍射峰向低角度偏移最明显,偏移量达0.2°。与基体相比,酸洗复合30 A等离子体预处理的TC4氮化表面显微硬度提高至691 HV,磨损量仅为基体的16%。酸洗复合等离子体预处理有效去除TC4钛合金表面氧化层、粗化表面,促进低温等离子体氮化进程,有利于含氮固溶体相形成,从而提高其表面摩擦学性能。     

37CrMoMn钢渗氮处理微观组织与性能研究

对37CrMoMn钢钻杆接头进行气体渗氮处理,采用光学显微镜（OM）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、显微硬度计及磨擦磨损试验研究了渗氮层的显微组织、硬度及耐磨性能。结果表明：渗氮层厚达150μm,氮化形成的ζ-FezN相、ε-F-e3N相和Cr2N相等氮化物增强相,使表面硬度显著增加。渗氮层与基体材料相比摩擦系数显著降低,钻杆接头经过渗氮后,耐磨性提高了8倍。     

Fatigue life determination of plasma nitrided medical grade CoCrMo alloy

In this paper, the fatigue behaviour of plasma nitrided medical grade forged CoCrMo alloy was studied. Since metallic biomaterials are used for implant applications where high and/or cyclic stresses along with corrosive effects of human body are of concern, enhancing mechanical and surface properties of implant alloys is crucial. Plasma nitriding was implemented at three different temperatures as 600, 700 and 800 °C for time intervals of 1 and 4 h. S–N curves of untreated and nitrided specimens were obtained via axial tension compression fatigue tests. It was found that plasma nitriding treatment reduces the fatigue resistance of forged CoCrMo alloy by the ratios of 7–23% depending on the surface roughness, phase structure and hardness of the modified layer which are determined by the treatment parameters.     

ECR微波等离子体氮化铁基材料的参数研究

以纯铁和 38CrMoAl为例给出了用电子回旋共振微波等离子体氮化的实验结果 ,并给出了气体成分及配比、时间、温度、偏压等工艺参数对氮化结果的影响。指出在 0 1Pa的工作气压下 ,采用N2 H2混合气体 ,样品温度接近 50 0℃ ,微波功率 2 0 0～ 2 50W ,可在样品表面形成氮化层 ,使样品表面硬度显著提高。改变N2 和H2 比例将改变样品氮化层中ε相和γ′相的比例。样品施加合适的负偏压有利于氮化     

钛合金表面氮化技术研究进展

本文概述了近年来为了提高钛及钛合金表面耐磨性在钛合金表面制备氮化钛膜层而采用的表面处理技术。从气体氮化、液体氮化以及离子氮化三方面讨论了每种工艺方法所获表面改性层的结构和性能特征及其适应范围。     

电磁搅拌作用下CoCrMo合金熔模铸件凝固细晶研究

目的 研究电磁搅拌对CoCrMo合金熔模铸件晶粒尺寸的影响,解决熔模铸造CoCrMo合金铸件晶粒粗大的问题。方法 将CoCrMo合金熔化后,在其凝固过程中分别施加不同工艺参数的电磁搅拌,并对其凝固后的组织进行表征分析。同时,采用有限元法对电磁搅拌在金属熔体中的电磁场和流场进行数值模拟。结果 在不同的电磁搅拌参数下,CoCrMo合金铸件凝固组织出现了不同程度的细晶效果,浇道处的细晶效果优于铸件试棒处的。铸件试棒处的晶粒尺寸最小能控制在1 mm以下,等轴晶率最高能提升至31%。数值模拟结果表明,在电磁搅拌过程中,铸件试棒的磁场、电流和洛伦兹力都呈周期性变化,铸件试棒内部的流速随搅拌时间的延长而增大,最后趋于稳定。结论 电磁搅拌对CoCrMo合金的凝固组织产生了明显的细化效果,促进了柱状晶向等轴晶转变。电磁搅拌的时间越长,铸件凝固组织的细化效果越好,铸件厚大部位的细晶效果越显著。结合实验结果和数值模拟结果发现,在电磁搅拌过程中,熔体流动引发枝晶断裂是晶粒细化的主要原因,而电磁场促进异质形核为次要原因。     

氮势对奥氏体不锈钢离子渗氮性能的影响

对AIS1304奥氏体不锈钢进行了不同氮势的离子渗氮,利用金相显微镜、轮廓仪、摩擦磨损试验机、X射线衍射仪和显微硬度计测试了经渗氮处理后试样改性层的截面形貌、微观结构、相组成和力学性能,并与未渗氮的试样进行了比较。结果表明：随着氮势的增加,试样表面的渗层深度、磨损程度、显微硬度呈规律性变化;X射线衍射分析表明：低氮势容易形成S相,高氮势有利于氮化物的形成。     

Effect of Graphene Nanoplate and Silicon Carbide Nanoparticle Reinforcement on Mechanical and Tribological Properties of Spark Plasma Sintered Magnesium Matrix Composites

Processing of magnesium （Mg） matrix composites reinforced with low reinforcement content （up to 4-5 vol.%） of graphene nanoplates （GNPs） and silicon carbide （SIC） nanoparticles using bait milling and spark plasma sintering （SPS） is reported. Near full densification was observed for all the composite compositions at the sintering temperature of 450 ~C （soaking time of 5 min and applied pressure of 50 MPa）. Detailed analysis of the microstructure and mechanical and tribological （under dry sliding contact with alumina counter-face） properties with reinforcement content in Mg-GNP and Mg-SiC is presented. Mg-GNP and Mg-SiC composites reinforced with about 2 vol.% of reinforcement content exhibited significant improvement in microhardness and wear resistance as compared with Mg compacts.     

铂—钡合金微观组织研究

本文利用光学显微镜及透射电子显微镜研究了Pt-Ba合金的微观组织,用于透射观察的合金薄膜采用Ar离子溅射的方法制备。试验结果表明:Pt-Ba合金由多晶的面心立方结构的Pt基体相及六方结构的BaPt5相组成。BaPt5的含量随Ba在合金中的浓度增加而增加。Pt基体相的晶粒由许多小的亚晶粒组成,而BaPt5相均存在于Pt基体的晶界或者亚晶界上。     

Ti-Al-Zr-Mo-Nb-Sn-Si系铸造钛合金高温蠕变性能及显微组织研究

针对Ti-Al-Zr-Mo-Nb-Sn-Si铸造高温钛合金,研究了其在600℃、750℃下的蠕变性能与组织变化。结果显示,该铸造钛合金在750℃/180 MPa/0.5 h和600℃/400 MPa/0.5 h条件下的蠕变残余伸长率分别<3%和<0.4%,持久断裂时间分别为>2 h和14 h,具有良好的蠕变性能;高温蠕变断口存在细小颗粒;高温蠕变后塑性变形区的组织变化较小,呈魏氏组织,而集中变形区存在部分晶界消失、α片层宽化现象;高温蠕变后位错明显增多,与析出相相互纠缠。     

表面激光织构化复合盐浴渗氮改性304钢的摩擦学特性

为了较大程度上提高304钢在各工业领域的应用,采用M-DPSS-50半导体激光打标机在304钢基体表面刻蚀出直径及间距分别为269,131μm的点坑状织构,之后采用盐浴渗氮炉对织构化表面进行渗氮处理。分别采用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜及显微硬度测试仪检测复合改性表面的化学成分、表面形貌及表面显微硬度;采用微机控制多功能摩擦磨损试验机测试复合改性表面的摩擦学性能。结果表明:织构化处理获取了规则的织构点坑表面,盐浴渗氮处理后表面的显微硬度达到574.27 HV1 N,大大高于304钢基体表面的222.58 HV1 N。渗氮光滑表面的抗磨减摩特性都显著优于304钢基体表面,而复合改性表面又都明显优于渗氮光滑表面,说明复合改性表面具有极为优异的抗磨减摩特性。     

热处理制度对航空发动机用TC11合金组织和性能的影响

研究了不同热处理制度下TC11钛合金锻件的组织和性能.结果表明,在空冷的条件下,随着温度的升高,β转变组织体积增加,初生α含量减少同时体积增大;当热处理温度达到1020℃时组织变成了典型的β区冷却后针状马氏体组织;随着温度的继续升高,等轴α相完全消失,形成了完全由β转变组织构成的层状结构.拉伸试验研究表明,950℃/2...     

离子氮化处理对涂层组织与耐磨性能的影响

研究了NiCrBSi自熔合金炉熔涂层的离子氮化后处理工艺，考察了离子氮化处理对涂层组织与耐磨性能的影响。结果表明，NiCrBSi合金涂层经离子氮化处理后，在其表面区（宽度约50μm）形成了弥散分布的尺寸小于5μm的颗粒状氮化物相（如CrN,BN等），表面硬度从800HV0.01提高到1300HV0.01左右，耐磨性能因此得以显著提高，从38CrMoAl氮化钢的20％－25％提高到优于氮化钢2－3倍。由于已存在高硬度WC颗粒相的强化作用，含20％WC的NiCrBSi昨合涂层的耐磨性能在离子氮化处理后没有明显改善。     

一种含少量Zn、Mn的Al-Cu-Li-Mg-Zr合金的力学性能及微观组织

设计了一种含少量Zn、Mn的Al-Cu-Li-Mg-Zr合金，并研究了其拉伸性能及微观组织。结果表明：该合金的主要析出相为6（Al5Cu6Mg2）相、T1（A12CuLi）相及θ′（A12Cu）相。160℃／18h时效时，随固溶温度升高，θ′相减少，6相和T1相含量增加，合金强度提高。530℃／1h固溶后，随时效温度升至175℃时，6相及T1相增加，合金强度增大；时效温度进一步升高至190℃，T1相减少，合金强度降低，且随时效温度升高，合金塑性降低，其断裂方式由韧性断裂逐渐转变为复合断裂。     

Zn及热处理工艺对Al-Li合金组织与性能的影响

研究了Zn及时效工艺（T6、T8）对高Cu／Li比Al-Li-Cu-Mg-Ag-Zr合金组织与性能的影响,结果表明：添加少量Zn除能促进合金主要强化相T1、θ’等析出相数量增加和弥散分布外,而且还有球形颗粒状含Zn相的析出,从而使合金强度提高;但Zn的加入使合金塑性有所下降。     

钪对2618合金挤压前后组织及性能的影响

主要研究了添加Ｓｃ对２６１８合金挤压前后及挤压加淬火时效后组织与性能的影响，同时也考察了Ｃｕ含量的影响。结果表明，添加Ｓｃ进行合金化可以改善２６１８合金的显微组织，提高组织稳定性，有利于获得亚结构，实现预形变热处理；可以明显提高合金最终强度、塑性以及热稳定性。分析认为这主要归功于Ａｌ３Ｓｃ的沉淀硬化、Ｓ相的细化以及强烈的挤压效应。     

二次调质离子渗氮工艺参数对35CrMo耐磨性的影响

文中通过对35CrMo进行热处理,采用一次调质＋亚温淬火＋回火＋离子渗氮的方法提高材料的耐磨性。采用不同的回火温度、渗氮温度和渗氮的N2和H2的比例,通过正交试验分析这些参数对渗氮层耐磨性能的影响,结果表明最佳的耐磨性渗氮工艺为回火的温度600℃、渗氮温度460℃、N2：H2为1：5;耐磨性最差的渗氮工艺为回火的温度650℃、渗氮温度540℃、N2：H2为1：1。通过XRD分析表明白亮层的组织为以γ′相为主,并含一定量的α-Fe（N）相。这样的组织有很好的耐磨性,并且具有较小的的脆性。     

双重退火对ZTC18铸造钛合金组织及性能的影响

目的 研究ZTC18合金双重退火热处理时合金微观组织和力学性能的变化规律。方法 通过对ZTC18合金熔模精密铸造拉伸试棒试验件进行双重退火热处理实验,对比不同热处理工艺铸件的微观组织和力学性能,分析其变化规律。结果 不同的双重退火温度下,晶粒尺寸无明显变化,随着第2级退火温度升高,晶粒内部初生α相由长针状逐渐变化为棒状及等轴颗粒,次生α相逐渐减少,合金的强度随第2级退火温度升高而降低,塑性则呈增加趋势。结论 通过双重热处理可以达到调整合金强度塑性比的目的,对比HIP后的室温拉伸数据,在二级退火温度为610和590 ℃的试样（空冷或炉冷）的强度和塑性综合匹配性较好,抗拉强度能够达到1100 MPa,伸长率大于11%。     

退火热处理对TA15钛合金组织性能的影响

研究了不同的退火热处理制度对TA15钛合金显微组织、室温拉伸性能、高温拉伸性能、室温冲击韧性及硬度的影响。结果表明：在相变点以上温度退火,合金具有较高的室温、高温强度,但室温塑性、高温塑性、室温冲击韧性较低;在相变点以下温度退火,合金的室温、高温断裂强度在860℃退火时出现峰值,而室温塑性、高温断面收缩率和室温冲击韧性则随着退火温度的升高而提高;同单重退火相比,双重退火、三重退火对提高合金性能的作用不大。