TiAl合金表面Si-Al-Y共渗层的组织与摩擦磨损性能

通过1050 ℃下Si-Al-Y2O3扩散共渗4 h的方法在TiAl合金表面制备了Y改性的Si-Al共渗层,采用SEM、EDS和XRD分析共渗层的结构及相组成,并对TiAl合金基体及共渗层的常温(20 ℃)及高温(600 ℃)耐磨性进行研究。结果表明：1050 ℃下共渗4 h所制备的Si-Al-Y共渗层具有多层复合结构,由外向内依次为TiSi2-外层,(Ti,X)5Si4(X表示元素Nb和Cr)及(Ti,X)5Si3中间层,TiAl2和γ-TiAl内层及富Al的过渡层组成;在常温和600 ℃高温条件下,Si-Al-Y共渗层的耐磨性均明显优于TiAl合金基体,并且Si-Al-Y共渗层具有良好的耐高温磨损性能,在实验温度条件下其磨损机理无明显变化,均为剥层磨损和磨粒磨损;TiAl合金基体在常温下的磨损机理为犁削磨损和磨粒磨损,在600 ℃高温下的磨损机理为犁削磨损、氧化磨损和磨粒磨损     

45钢低温双辉等离子渗铬的研究

采用"氮化+双辉等离子渗铬"复合工艺,在630℃扩散层组成;渗层表面形成4～5μm的沉积层,含铬量达到52%左右,致密并与基体结合紧密;内有20～25μm的扩散层.扩散层含铬量呈梯度分布;表面物相由Fe-Cr、Cr7C3、Cr23C6、CrN等组成;渗层表面显微硬度达950HV,硬度向内呈梯度分布,而没有改变基体材料的结构和性能.这种高的表面硬度对提高材料表面耐磨性具有重要意义.     

不同稀土掺杂固体渗铬对Cr-RE渗层结构及性能的影响

目的 改善GCr15轴承钢的表面性能,以满足其在重载恶劣工况下服役的要求。方法 采用固体包埋法对GCr15轴承钢进行渗铬处理,通过添加不同的稀土氧化物La2O3、Y2O3和CeO2,获得三种Cr-RE渗层。利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、能谱仪（EDS）、显微维氏硬度计、Rockwell-C硬度计及球-盘式摩擦磨损试验机,对Cr-RE渗层的表面形貌、截面形貌、物相组成、渗层成分、显微硬度、结合强度和摩擦磨损性能分别进行表征。结果 不同稀土元素添加都能在GCr15轴承钢表面形成一层致密、连续的稀土改性渗铬层,其厚度为10 μm,其中Cr-La渗层韧性和结合强度最好,其压痕等级为HF1。Cr-RE渗层主要由Cr7C3、Cr2C和(Cr,Fe)7C3等相组成。Cr-RE渗层能显著提高基体表面硬度,其中Cr-Y渗层表面硬度最大可达1520 HV。三种Cr-RE渗层均有提高耐磨性和减摩作用,其中Cr-La渗层具有最好的摩擦学性能,其平均摩擦系数为0.4714,磨损率为4.4806×10?7 mm3/(N?m),其磨损机理为粘着转移和氧化磨损。结论 稀土掺杂渗铬能有效改善渗铬层的韧性和耐磨性,其中Cr-La渗层综合性能最好。     

铁基粉末冶金材料渗硼强化的干滑动高温摩擦磨损行为

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。将铁基粉末冶金材料在850、950和1050 ℃渗硼处理3、5和10 h,采用光学显微镜及扫描电镜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Rockwell-C粘附性试验评估渗硼层与基体的粘合强度质量。使用 HT-1000 型高温摩擦磨损试验机测试了试样的摩擦磨损性能。结果表明,在850 ℃及950 ℃下渗硼形成单相Fe₂B,而FeB+Fe₂B双相渗硼层在1050 ℃下生成。粘附性试验与高温磨损试验均表明,在950 ℃下渗硼5 h的试样的渗层与基体结合最为紧密,抗磨损及抗氧化的能力最强。高温摩擦磨损试验中,微裂纹引起的分层剥落及氧化磨损是渗硼试样主要的磨损机制,未渗硼试样出现严重的的氧化和塑性变形。     

Cr12MoV钢渗钒层组织及耐磨性能

为改善Cr12MoV钢耐磨性,提高其使用寿命,通过950℃×8hTD盐浴渗钒处理在Cr12MoV钢表面制备渗钒层。利用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射和摩擦磨损试验对渗钒层组织成分和磨损性能进行检测分析,结果表明:Cr12MoV钢表面渗钒层组织均匀致密,且覆层与基体间存在明显的界面,渗钒层厚度约为9.0μm。渗钒层主要物相由VCx相组成,碳化钒覆层具有(200)和(220)晶面择优取向。经渗钒处理后试样表面显微硬度可达2 002HV0.05,约为原始试样显微硬度值的2.88倍。用GCr15钢球作为摩擦副,载荷为4.9N,滑动速度为0.1m/s,磨损时间为30min条件下,渗钒层的摩擦因数约为0.58;渗钒后试样的磨损体积约为原始试样的0.29倍,其磨损的机制主要为粘着磨损。通过TD盐浴渗钒处理,在Cr12MoV钢表面制备碳化钒涂层可有效提高其耐磨性。     

DZ125合金表面Al-Ce-Y渗层的组织与摩擦磨损性能

采用扩散共渗法在DZ125合金表面制备了Ce-Y改性渗Al涂层,分析了涂层的组织结构和形成机制,对比研究了DZ125合金基体及涂层在20、300和600℃时的摩擦磨损行为。结果表明,经950℃保温2h所制备的Ce-Y改性渗Al涂层厚约125μm,组织致密,主要由Al_3Ni_2、Al_3Ni和Cr_7Ni_3相组成。Ce-Y改性渗Al涂层在20和600℃时的耐磨性能优于DZ125合金,但在300℃时其耐磨性能低于基体合金。在20℃磨损时,DZ125合金的磨损机理为剥层磨损和轻微的磨粒磨损,Ce-Y改性渗Al涂层为表面擦伤;30 0℃时DZ125合金表现为粘着磨损、剥层磨损和磨粒磨损,Ce-Y改性渗Al涂层为剥层磨损及磨粒磨损;当温度为600℃时,二者均为剥层磨损和磨粒磨损。     

不锈钢机械臂的强化与磨损性能研究

通过电火花强化工艺在不锈钢机械臂表面制备了YG8强化层,采用金相显微镜、X射线衍射分析、硬度和摩擦磨损试验等对物相组成、硬度分布和耐磨性能进行了测试,并分析了表面强化层的作用机理。结果表明,表面强化层中的物相组成为Co_3W_3C、Fe_3W_3C、Fe_7W_6C、Fe_3Mo_3C、W_2C和(Fe,Cr)相;不锈钢机械臂表面强化层的显微硬度远远大于基材硬度,且中间过渡区硬度也相较于基材更高;在相同摩擦磨损时间下,不锈钢基体的摩擦系数都高于表面强化层;不锈钢机械臂表面强化层的相对耐磨性为基体的3.4倍,其磨损机制为磨粒磨损。     

Q235低碳钢液相等离子体电解硼碳共渗层摩擦磨损性能

采用液相等离子体电解渗入技术在30%硼砂电解液中在Q235低碳钢表面进行硼碳共渗(PEB/C)快速硬化处理,研究与ZrO2、Si3N4组成两种摩擦副及5 N、10 N、15 N 3种载荷条件下PEB/C渗层的摩擦磨损特性。结果表明,PEB/C处理可以明显降低Q235钢基体在干摩擦条件下摩擦系数和磨损率。当与ZrO2球对摩,载荷为5 N时,PEB/C渗层的摩擦系数只有0.15,磨损率减少为9.10"10-7mm3/N#m,摩擦系数和磨损率分别是Q235钢基体的1/4和1/19。载荷增加时,PEB/C渗层的磨损率也随之增加,但它与Si3N4对摩的磨损率要比ZrO2对摩高。在不同载荷下,PEB/C渗层与ZrO2和Si3N4对摩的磨损机制主要为粘着磨损。PEB/C渗层耐磨性较高的原因是Q235低碳钢表面形成了硬度高达1800 HV的Fe2B渗硼层。     

2Cr13不锈钢的硼碳共渗及其摩擦学性能

为了提高2Cr13不锈钢的的摩擦学性能,对其进行了950℃保温10 h的固体硼碳共渗,渗剂系自制,成分为5%碳化硼、20%无水硼砂(作供硼剂),15%木炭(作供碳剂),3%氯化铵和2%氟硼酸钾(作活化剂),10%石墨和40%碳化硅(作填充剂),以及5%氧化钇(作催渗剂)。采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)检测了渗层的表面和截面形貌、微观结构和相组成;对经过和未经过硼碳共渗的2Cr13钢进行了纳米压痕试验,在330 g、530 g和730 g载荷下进行了摩擦磨损试验,以揭示硼碳共渗层的摩擦学性能及其磨损机制。结果表明:硼碳共渗层的厚度约为156μm,主要由FeB、Fe_2B、Fe_3C和CrB相构成,表面硬度达1 572 HV0.1,约为基体的6倍高;共渗层弹性模量约为265 GPa,表面粗糙度约为0.126μm。不同载荷的摩擦磨损试验表明,经硼碳共渗的钢的摩擦因数、磨损体积和比磨损率均显著小于未经共渗处理的钢。在以730 g载荷摩擦磨损试验的情况下,未经硼碳共渗的2Cr13钢的磨损机制为磨粒磨损、黏着磨损和氧化磨损,而经硼碳共渗的钢则主要为磨粒磨损和氧化磨损。     

原位生成碳化铬颗粒增强铁基表面梯度复合材料

利用铸渗-热处理法将纯铬板与H7300进行原位反应制备了(Fe,Cr)_7C_3/Fe表面梯度复合材料。应用XRD、SEM和ML-100对1185℃保温不同时间所得的(Fe,Cr)_7C_3/Fe表面梯度复合材料的物相、显微组织和相对耐磨性进行了分析。结果表明:1185℃保温1h后生成的表面梯度复合材料的主要物相组成为(Fe,Cr)_7C_3、α-Fe、(Fe,Cr)_3C及未反应Cr,1185℃保温3 h后主要物相组成变为(Fe,Cr)_7C_3、α-Fe、(Fe,Cr)_3C以及(Fe,Cr)_(23)C_6;表面梯度复合材料表面显微组织由表面至基体呈梯度分布;在5 N载荷120目SiO_2两体磨料磨损下,(Fe,Cr)_7C_3/Fe表面梯度复合材料相对耐磨性有了明显提高,而陶瓷区的相对耐磨性最高,约为HT300的7倍。     

不同温度下TC21钛合金表面Cr-Al共渗层的耐磨性分析

为了提高TC21钛合金的耐磨性,采用双辉等离子渗金属技术对其进行了Cr-Al共渗。采用扫描电镜、能谱分析和X射线衍射分析了Cr-Al共渗层的微观组织形貌、物相组成等。采用硬度测试仪、纳米压入仪测定了Cr-Al共渗层的硬度和弹性模量。在20℃、300℃和500℃对基体及共渗层进行了球盘磨损试验,分析其磨损机制。结果表明,Cr-Al共渗层均匀致密,厚度为35μm,表面硬度达到950 HV0.1,约为基体的2.9倍;纳米硬度为7 506 MPa,弹性模量为506 GPa,分别是基体的2.4倍和3.3倍;TC21合金经Cr-Al共渗后,在以上三种温度下耐磨性均得到了提高。在20℃,TC21合金基体主要发生磨粒磨损、黏着磨损和氧化磨损,Cr-Al共渗层发生磨粒磨损和轻微的氧化磨损;在500℃,TC21合金基体的黏着磨损、氧化磨损及剥层磨损加剧,Cr-Al共渗层则处于氧化磨损与剥层磨损的动态平衡中。     

碳素工具钢低温双辉等离子渗镀铬硬化的研究

利用双层辉光等离子渗金属技术,在580℃对T10钢进行表面渗镀铬硬化的研究.结果表明:渗镀层由沉积层 扩散层组成;沉积层厚5～6μm,组织致密,与基体结合紧密,且w(Cr)＞48%;内有15～20μm的扩散层,扩散层中铬含量呈梯度分布;经X射线衍射分析,其表面物相由Fe、Fe-Cr、Cr7C3、Cr23C6、等组成;渗层的显微硬度达700HV以上,硬度向内逐步降低,且呈梯度分布.     

Cr12MoV钢渗硼工艺及渗层的组织与性能

采用正交试验方法,优化出Cr12MoV钢最佳的渗硼工艺参数为950℃×5 h及最佳的稀土加入量为0.3wt%。与普通工艺的渗硼层相比,优化的渗硼层较厚且致密,疏松和空洞减少,硬度压痕完整,渗层脆性较低,渗层前沿较齐整。经X-ray衍射分析表明,渗硼层主要由FeB、Fe2B、(Fe、Cr)3C、(Cr、Fe)7C3组成。经优化渗硼后再经970℃淬火、200℃回火处理后,其渗层耐磨性比优化渗硼层提高15倍。     

SKD11钢的气体热渗铬工艺和性能

采用热反应扩散沉积法(TRD)对有无预渗氮处理的SKD11钢试样分别以950、900、850、800和750℃进行气体热渗铬。利用SEM和EDS测量铬原子扩散深度;根据经典动力学理论计算活化能及扩散系数;利用XRD分析相结构;再进行维氏硬度测量和耐磨实验。结果表明,经渗氮前处理的渗铬试样在各温度下铬原子扩散深度比未经渗氮均有增加,有预渗氮渗铬层最深达到20μm,未经渗氮渗铬层只有13μm,其活化能分别为106.09和147.47 k J/mol,表面硬度分别为1610及1760 HV。在各实验温度下,经渗氮预处理渗铬试样的耐磨性均比未经渗氮试样好,渗铬温度高于850℃耐磨性优于基材,低于850℃硬度虽然高于基材,但耐磨性不及基材。在较高温度(950和900℃)渗铬时,有渗氮预处理试样的渗铬层结构为Cr2C和Cr2N相,无渗氮预处理为Cr2C相;在较低温度(800和750℃)渗铬时,有渗氮预处理试样的渗铬层结构为Cr7C3和Cr N相,无渗氮预处理为Cr7C3相。     

H13钢QPQ处理工艺及耐磨性

目的研究540℃氮化温度下,QPQ处理对H13钢耐磨性的影响并选出最优氮化时间。方法通过SEM、EDS、XRD分别测试了H13钢QPQ处理后渗层微观组织形貌、成分分布以及物相组成。采用HVS-1000显微硬度计、MFFT-R4000高速往复摩擦磨损试验,分别对H13钢基体与540℃下不同氮化时间QPQ处理试样的渗层厚度、硬度分布、耐磨性进行了分析研究。结果 QPQ处理后,H13钢由表面向心部依次形成均匀致密的Fe_3O_4氧化膜、高硬度的ε-Fe_3N和CrN化合物层、α-Fe和Cr_2N稳定扩散层。N原子均匀分布于渗层内部。显微硬度沿截面均呈良好梯度分布。在540℃×4 h氮化工艺下,渗层次表层硬度达到最大值(1173HV0.1),是基体(498HV0.1)的2.4倍左右,磨损量仅为基体的1/13。H13钢磨损表面存在严重犁沟效应与大量磨屑,表现为典型的磨粒磨损伴随少量粘着磨损。而QPQ处理试样磨损表面仅存在少量浅显划痕,并伴随轻微结疤状凹坑,为粘着磨损。结论经QPQ处理,H13钢的耐磨性得到了显著提高,其中氮化工艺为540℃×4 h时所得的性能最优。     

45Cr钢氮气-甲烷离子氮碳共渗工艺研究

采用氮气-甲烷作为气源对40Cr钢进行离子氮碳共渗,研究了渗层的显微硬度分布、相组成以及耐磨性,结果表明:渗层由化合物层、扩散层和基体组成;表面渗层物相结构主要由氮(碳)ε化合物和Fe3C构成;试验电压600V时,渗层深度最大,但耐磨性最差;探讨了氮气-甲烷离子氮碳共渗机理.     

AISI316L不锈钢等离子氮碳共渗层的表征

奥氏体不锈钢通过等离子氮碳共渗可显著提高其表面硬度,从而提高耐磨性而又不损害其抗腐蚀性能。本文采用光学显微镜、显微硬度和微磨损试验对经于450℃等离子氮碳共渗的AISI316L不锈钢和所获得的渗层进行了表征。结果证明,等离子氮碳共渗层由氮化铬析出相和富氮奥氏体基体组成,其硬度约850HV;渗层总深度平均约为45μm,且很均匀;渗层的耐磨性大大高于基体。     

Nb-Ti-Si-Cr基超高温合金及其表面Zr-Y联合改性硅化物渗层的摩擦磨损性能（英文）

采用扩散共渗方法在Nb-Ti-Si-Cr基超高温合金表面制备Zr-Y改性的硅化物渗层,对比研究基体合金和共渗层在室温和800°C与SiC球对磨时的摩擦磨损性能。所制备的Zr-Y改性硅化物渗层主要由较厚的(Nb,X)Si_2外层和较薄的(Ti,Nb)_5Si_4内层组成。共渗层的显微硬度明显高于基体合金。基体合金和共渗层在常温和800°C时的磨损率均随摩擦载荷的增加而增加,但在相同的摩擦条件下,共渗层的磨损率明显低于基体合金。Zr-Y改性硅化物渗层在室温和800°C时的磨损抗力均优于基体合金,能够为基体合金提供良好的保护。     

碳钢浸镀扩散渗铝复合渗硼及其表面性能研究

对Q235、45、GCr15钢在720℃±5℃的条件下进行了热浸渗铝,分别扩散1h、2.5h和5h后再进行950℃×6h高温渗硼。利用光学显微镜、扫描电镜、X射线等手段研究了Q235、45钢的热浸渗铝和热浸渗铝复合渗硼层的组织结构。探讨了热浸扩散渗铝复合渗硼中的硼化物的形成机理及硼的迁移机制。采用高温氧化试验和耐热腐蚀试验考察了这两种渗层在高温下的氧化机制,并比较了它们的耐高温氧化性能和耐热腐蚀性能,以及它们在干摩擦条件下的耐磨性。试验结果表明,热浸渗铝经扩散处理后,渗层明显,渗层组织由表及里出现了η相(Fe2Al5)、β1相(Fe3Al)和α相固溶体等组织。热浸渗铝复合渗硼所形成渗层具有与单一渗硼相类似的齿状形态。X射线衍射分析表明,渗层主要由Fe2B、Fe2AlB2及Fe2Al5组成。Q235钢热浸镀铝复合渗硼处理在950℃高温下不具有明显的抗氧化的作用。而热浸渗铝的Q235钢950℃氧化后仍然为扩散处理后的灰色外观。而650℃循环氧化中,这两种渗层的抗氧化能力相当。800℃熔盐腐蚀试验中热浸渗铝与热浸渗铝复合渗硼处理均具有较高的耐蚀胜,比未经处理的试样高10倍左右。在干摩擦条件下,热浸渗铝复合渗硼试样比渗铝扩散处理具有更高的耐磨性。     

包渗工艺制备TiAl合金表面Si-Y共渗层的组织和抗高温氧化性能（英文）

通过在1030,1080和1130℃下扩散共渗5h在TiAl合金表面制备Y改性的硅化物渗层,分析共渗层的显微组织及相组成,并对其高温抗氧化性能进行研究。结果表明:共渗温度对共渗层的组织有显著影响,在1080℃共渗5h所制备的共渗层由外向内依次为富Al的(Ti,Nb)_5Si_4和(Ti,Nb)_5Si_3表层、(Ti,Nb)Si_2外层、(Ti,Nb)_5Si_4和(Ti,Nb)_5Si_3中间层及γ-TiAl内层。1080℃共渗5h制备的共渗层在1000℃下具有良好的抗高温氧化性能,且渗层的氧化速率常数较基体的约降低了2个数量级。