等离子喷涂及真空热处理过程中MoSi2涂层的相演变

分别采用MoSi2Mo-66.7%Si和Mo-70%Si(摩尔分数)粉末为原料,在45钢上大气等离子喷涂MoSi2涂层,对喷涂前后相以及真空热处理对涂层相和组织的影响进行了研究.结果表明,以MoSi2为原料喷涂后,涂层主要是由MoSi2和Mo5Si3相组成,MoSi2由亚稳定的MoSi2(h)六方结构和稳定的MoSi2(t)四方晶体结构组成.而Mo-66.7%Si和Mo-70%Si两种粉末喷涂后,涂层均由Mo,Si单质粉组成,喷涂过程没有形成硅化物.Mo-66.7%Si涂层在1 050,1 200℃热处理1 h后,涂层中主相是Mo5Si3,次相为MoSi2.Mo-70%Si涂层在800,1 000 ℃热处理30 min后,生成了少量的MoSi2,Mo5Si3和Mo3Si.在1 050 ℃热处理时,随着时间的延长,MoSi2相含量相对增多,当热处理时间为30,45 min时,由于Mo,Si和Fe之间的反应扩散,还生成了FeMoSi和Fe3Si相.     

热处理对原位烧结合成Mo_2FeB_2陶瓷组织与性能的影响

用X射线衍射仪、扫描电镜、万能材料试验机研究了真空液相烧结制备的Mo2FeB2金属陶瓷热处理后的组织与性能。结果表明,真空液相烧结Mo2FeB2金属陶瓷主要由Mo2FeB2、MoB2、Fe2B相和铁基粘结相组成,经700～1000℃热处理后,MoB2、Fe2B相逐渐转化为Mo2FeB2相,并且Mo2FeB2晶粒细化,呈规则块状均匀分布在铁基粘结相中。Mo2FeB2金属陶瓷在700～1000℃范围内随热处理温度的升高,弯曲强度、断裂韧性与维氏硬度均增加,当热处理温度为1000℃时,其值分别达到1182.42MPa、13.59MPa·m1/2、9.114GPa,与未处理试样相比,分别增加了5.4%、6.0%、7.0%。     

热处理对喷涂Mo涂层微观组织和性能的影响

在纯铌基体上等离子喷涂Mo涂层,将试样在1750~1950℃进行真空热处理,研究了不同温度、不同保温时间对涂层微观组织、孔隙率和硬度的影响规律以及Mo涂层的最佳热处理工艺。结果表明,适当的热处理可以增加Mo涂层的致密性,在Mo涂层与铌基体之间生成了扩散层,增强了涂层与基体的结合力。喷涂态Mo涂层最佳热处理工艺为1850℃保温1 h,此工艺下获得Mo涂层的孔隙率为0.9%,显微硬度113 HV0.5。在热处理后Mo涂层的表面成功制备了MoSi2涂层。     

反应火焰喷涂三元硼化物金属陶瓷涂层的组织和性能

反应喷涂是近年来发展的一种制备陶瓷/金属复合涂层的新技术,它是将自蔓延高温合成与普通的热喷涂技术相结合,在合成材料的同时使合成材料沉积,陶瓷相为原位合成,晶粒细小,与金属基体之间结合良好.采用反应火焰喷涂方法在45钢表面制备Mo2FeB2三元硼化物金属陶瓷涂层,分析了粉末团聚方式对涂层显微组织的影响,测试了涂层的显微硬度及耐磨性能.结果表明:团聚粉末经过火焰喷涂获得Mo2FeB2三元硼化物金属陶瓷涂层,其显微硬度达到1 200HV0.1,具有良好的耐磨性能.     

TiB_2增强Ni/Al冷喷涂层的组织结构

在不同的冷喷温度条件下,采用冷喷涂技术制备含不同TiB_2陶瓷含量的Ni/Al-TiB_2涂层,其中Ni/Al-TiB_2喷涂粉末为机械混合制成。采用扫描电镜(SEM)表征Ni/Al-TiB_2粉末、冷喷涂层及热处理后涂层的形貌,通过X射线衍射技术(XRD)分析Ni/Al-TiB_2粉末和冷喷涂层物相结构,采用能谱分析仪对热处理后涂层成分元素进行分析。结果表明,冷喷涂层截面组织结构致密,孔隙率低,尤其是在冷喷温度为450℃条件下涂层孔隙率更低。冷喷涂层的物相与粉末相同,主要为TiB_2、Ni和Al三相。在650℃热处理10 h后涂层中孔隙率增加,涂层中原位生成了Ni Al3和Ni Al金属间化合物,并且涂层与基体界面之间生成了Fe Al3金属间化合物,从而提高了涂层与基体之间的结合力。     

真空粉末烧结三元硼化物基金属陶瓷覆层的组织与性能

研究了真空粉末烧结在45钢基体表面制备三元硼化物基金属陶瓷覆层的组织和性能，论述了烧结工艺对覆层显微组织的影响，分析了覆层显微组织、显微硬度分布以及覆层与钢基体界面的形成特点。结果表明，含B、M0、Ni、Cr的原料粉末在1220℃～1250℃反应烧结，可获得1～3mm厚的三元硼化物（Mo2FeB2）基金属陶瓷覆层。该覆层由α粘结相＋Mo2FeB2硬质相组成，其组织致密，显微硬度为1200HV，覆层和钢基体通过Fe、B、Cr、Ni相互扩散渗透形成牢固的冶金结合。     

热处理对超音速火焰喷涂FeAl-Al涂层组织结构的影响

目的通过超音速火焰喷涂(High Velocity Oxygen Fuel,HVOF)的粉末喂料设计,获取结构致密的铁铝金属间化合物涂层,并详细考察热处理对所制备涂层组织结构的影响。方法在铁铝合金粉末喂料中添加质量分数为5%的铝粉,改善喷涂效果,在316L不锈钢表面制备致密的FeAl-Al涂层,并进行真空热处理。采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)及维氏显微硬度计,详细分析了涂层在不同热处理温度下的微观组织、成分、结构与显微硬度的变化。结果喷涂态FeAl-Al涂层厚度约为150μm,物相为Fe2Al5,未检测到单质Al。随着热处理温度升高,Fe2Al5相的衍射峰逐渐增强。500℃热处理后,喷涂态涂层中扁平粒子间存在的细微孔隙大量消失,涂层致密性明显提高。但是800℃热处理后,涂层中产生了与界面平行的裂纹。喷涂态FeAl-Al涂层的硬度为465.06HV0.1,500℃热处理2 h后增加至472.06HV0.1,继续提高热处理温度,涂层的显微硬度则明显下降。结论在粉末喂料中引入质量分数为5%的Al粉,可明显改善超音速火焰喷涂效果,获得结构致密、与基体结合牢固的FeAl-Al涂层。合适的热处理能进一步消除喷涂缺陷,使涂层显微硬度增加,微观结构更加致密。     

感应加热三元硼化物金属陶瓷涂层的组织及耐磨性

采用反应喷涂技术在钢表面制备了三元硼化物金属陶瓷涂层,为了进一步提高涂层的结合强度,对所制涂层进行了感应加热处理,研究了感应加热工艺对涂层组织和界面结构的影响规律,并测试了相应涂层的显微硬度和耐磨性。结果表明:涂层经过980℃感应加热温度后,金属陶瓷层组织无变化,由Mo2FeB2硬质相和α-Fe基体相组成,涂层的显微硬度达到HV0.11 200,具有较高的耐磨性。     

超音速火焰喷涂原位制备MoB/NiCr金属陶瓷涂层的组织结构

通过机械球磨结合粘结破碎法制备了Mo-B-Ni-Cr复合粉末,然后采用超音速火焰喷涂方法在316L不锈钢基体上制备了MoB/NiCr涂层。采用扫描电镜、X-射线衍射仪、激光粒度、图像法和硬度计等手段观察并分析了粉末和涂层的组织结构。结果表明,复合粉末的组织形态呈近球形,复合粉末各粒子间结合良好;通过X-射线衍射发现,复合粉末的主要物相为Mo、Ni和Cr三相。原位制备的涂层组织致密性良好,孔隙率仅为0. 23%,且涂层扁平粒子间及涂层与基体界面之间结合良好。涂层中原位生成了Mo_2NiB_2三元硼化物。     

32Cr2MoV钢表面电泳沉积氧化铝和氧化锆涂层*

采用电泳沉积法以硝酸铝和硝酸钇为溶胶原料,在溶胶制备过程中加入钇稳氧化锆(YSZ),然后利用电泳沉积和热压滤烧结相结合方法在32Cr2MoV钢表面制备氧化铝和氧化锆涂层。用扫描电子显微镜(SEM)对涂层表面及界面形貌进行观察,利用X射线衍射仪(XRD)对涂层物相组成进行分析,采用热循环氧化试验研究涂层对基体在900℃空气中高温氧化行为的影响。结果表明,利用电泳沉积法在32Cr2MoV钢表面制备了一层致密陶瓷涂层,经热压滤烧结后涂层由表层α-Al2O3和ZrO2、次表层Fe的氧化物以及靠近基体的Fe、Mo、Cr氧化物层组成,经900℃热循环氧化试验表明,陶瓷复合涂层对基体32Cr2MoV钢起到了一定的抗氧化保护作用。     

反应烧结法制备Mo_2FeB_2基金属陶瓷的研究

以Mo、Fe、FeB、Cr、Ni、C为原料,采用反应烧结法制备Mo2FeB2基金属陶瓷。研究了Mo2FeB2基金属陶瓷的合金元素和烧结工艺对其组织的影响,并用SEM、EDS、XRD等方法对材料微观结构进行分析。研究发现,w(Cr)=10%的Mo2FeB2基金属陶瓷在1 280℃烧结25 min时,所得材料晶粒细小均匀,并且具有良好的力学性能     

Mo_2FeB_2基金属陶瓷的相变及其显微组织演变研究Ⅰ:相变

本文运用XRD和DSC等研究了Mo2FeB2基金属陶瓷在不同烧结温度下的相变规律。结果表明:Mo2FeB2基金属陶瓷随烧结温度的升高依次有Fe2B相、Mo2FeB2相、共晶液相L1(γ-Fe+Fe2B)和液相L2(γ-Fe+L1+Mo2FeB2)的生成,其中Mo2FeB2相由Mo与Fe2B的固相反应合成,Mo与FeB反应合成Mo2FeB2相的可能性较小。在固相烧结过程中,由于反应合成的Mo2FeB2相的体积膨胀,金属陶瓷在固相烧结阶段相对密度增加有限。金属陶瓷在液相L1烧结阶段快速基本致密,表现出相对密度的突变,液相L2对金属陶瓷致密化无贡献。     

烧结气氛对Mo_2FeB_2基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响

本文运用XRD和SEM等对比研究了烧结气氛对Mo2FeB2基金属陶瓷相组成、显微组织和力学性能的影响。结果表明,当烧结温度为1250℃,保温时间为40min时,真空烧结后,金属陶瓷可获得较均匀的显微组织和较佳的力学性能,抗弯强度为1774MPa,硬度为90.4HRA;氩气气氛烧结时,由于碳不能完全除去粉末颗粒表面和B2O3中的氧,降低了烧结过程中液相对硬质相颗粒的润湿性,从而导致金属陶瓷的力学性能明显降低;氮气气氛烧结时,粘结相Fe与氮气发生反应生成了Fe3N,导致烧结过程中没有出现液相,未能得到致密的烧结体。     

Mo_2FeB_2基金属陶瓷烧结过程中显微组织和力学性能的变化

采用真空烧结法制备了Mo2FeB2基金属陶瓷。运用XRD、SEM、EDS研究了Mo2FeB2基金属陶瓷的烧结过程中显微组织的变化并测试了不同烧结温度下所得金属陶瓷材料的力学性能。实验结果表明:进入L1液相(奥氏体+Fe2B)烧结阶段后,金属陶瓷由于颗粒重排致密度大幅度提高,但溶解-析出过程进行得较缓慢,晶粒基本没有长大。提高烧结温度至L2液相(奥氏体+L1+Mo2FeB2)生成后,由于溶解-析出过程明显加剧,晶粒长大趋势明显,但致密化程度进一步提高。当烧结温度达到1280℃,保温时间为40min时,烧结体接近完全致密,所得材料组织均匀具有较佳力学性能。     

硬质相晶粒尺寸对MO2FeB2基金属陶瓷断裂韧性的影响

以Mo、Fe、FeB等为原材料,采用最高烧结温度（保温时间）分别为1170℃（0min）、1250℃（0min）以及1250oC（40min）的真空烧结工艺制备了硬质相晶粒尺寸不同的M02FeB：基金属陶瓷,所得烧结体的硬质相晶粒尺寸分别为1．12、1．31和1｜73wm。利用压痕法测定了M02FeB：基金属陶瓷的断裂韧性。结果表明：M02FeB：基金属陶瓷的断裂韧性随着硬质相晶粒尺寸的增加而增大,当晶粒尺寸从1．12μm增加到1．73μm时,Mo2FeB2基金属陶瓷的断裂韧性从11．4MPa·m^1/2增加到14．2MPa·m^1/2。随着硬质相晶粒尺寸增加,裂纹偏转增强,并出现裂纹桥联和晶粒拔出现象,导致裂纹扩展路径和能量消耗增大,从而提高了Mo2FeB2基金属陶瓷的断裂韧性。     

高发射率金属氧化物涂料的制备与性能

以改性粘结剂、Cr2O3、MnO2为主要原料,辅以ZrSiO4、Fe2O3、MgO等多种氧化物,分别在950、1100和1250℃下保温2 h,水淬急冷出料,然后采用高温熔烧法在不锈钢表面制备高发射率涂层。采用X射线衍射仪、扫描电镜、红外辐射测量仪对涂料样品物相、形貌和辐射性能进行了测试表征,并测试了涂层抗热震性能。结果表明:不同温度下煅烧生成不同的尖晶石结构,1250℃煅烧后生成多种复杂尖晶石及其固溶体结构,表现出最佳的红外辐射性能,在1～22μm波段法向发射率可达0.90;涂层试样的抗热震次数可达25次(室温至800℃),表明涂层结合强度较高。     

渗硼对Ti(C,N)基金属陶瓷抗热震性能的影响

采用粉末冶金法制备了Ti(C,N)基金属陶瓷,并对其进行了固体渗硼。研究了渗硼后金属陶瓷的显微组织和力学性能以及渗硼对抗热震性能的影响。结果表明,Ti(C,N)基金属陶瓷的渗硼层由硼化物层、扩散层和基体区组成;渗硼使金属陶瓷的表面硬度提高,抗弯强度降低,使导致金属陶瓷热震残留强度急剧下降的临界热震温差降低约100℃;渗硼使Ti(C,N)基金属陶瓷热震后的残留强度降低,主要是分布不均和形状不规则的孔洞所致;当热震温差较小时,渗硼使金属陶瓷表面萌生热震裂纹的孕育期延长,从而推迟了主裂纹的形成;而热震温差较大时,经渗硼的金属陶瓷热震裂纹扩展较快,易形成龟裂。     

超音速火焰喷涂技术在模具修复中的应用

采用超音速火焰喷涂(HVOF)技术,在Cr12MoV模具钢表面制备了纳米结构的WC_12Co金属陶瓷涂层,对涂层的组织、结合强度、剪切强度以及抗冲击性能进行了测试研究。测得涂层平均剪切强度达150.8 MPa,涂层的结合强度大于80 MPa,涂层硬度高于1000 HV。试样涂层在冲击1 000次时,表面形貌以表面蚀坑为主,涂层表面出现龟壳状裂纹。运用HVOF技术对某冷挤压模修复后,使用效果良好。     

基于机械诱发自蔓延反应制备TiC基金属陶瓷的组织与性能

以Ti、Mo、C、Ni粉末为原料在氩气保护下通过高能球磨诱发的自蔓延燃烧反应合成了TiC-Ni和(Ti,Mo)C-Ni复合粉末,将合成的粉末经成形和烧结后制备得到了高韧性的金属陶瓷材料,并对碳化物的形成机理以及金属陶瓷的显微组织与力学性能进行了研究。结果表明:高能球磨诱发的自蔓延燃烧反应释放的热量造成了金属Ni熔化产生液相,Ti、Mo、C不断溶解于液相并发生反应,生成的TiC或(Ti,Mo)C在液相中形成并析出;制备得到的TiC-Ni和(Ti,Mo)C-Ni金属陶瓷易于烧结致密化,其硬度不低于13.2 GPa,弯曲强度不低于1 559 MPa,与传统粉末冶金方法制备的金属陶瓷相当,但是其断裂韧性高于传统金属陶瓷,可达12.04 MPa·m1/2。