自保护药芯焊丝明弧堆焊Fe-Cr-C-B-W合金的组织及性能

采用自保护药芯焊丝明弧堆焊技术制备五组不同钨含量的Fe-Cr-C-B-W合金. 借助金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、洛氏硬度计和磨损试验机分析堆焊合金的组织及性能. 结果表明,合金的显微组织由马氏体、残余奥氏体、M₇(C,B)₃,M₃(C,B),Fe₃W₃C和WC组成. 大部分钨元素被迁移到晶界生成了比WC稳定性更好的Fe₃W₃C缺碳复合相,堆焊层中没有典型的初生WC硬质相颗粒生成. 随着钨添加量的增多,共晶硬质相M₇(C,B)₃,M₃(C,B)和Fe₃W₃C随之增多,间距减小,呈连续网状均匀分布. 当钨的添加量为12%时,堆焊层的耐磨性达到最佳.     

Fe-Cr-C-B-Nb堆焊合金的显微组织和耐磨性

采用明弧自保护法制备Fe-Cr-C-B-Nb系耐磨堆焊合金,借助光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等手段,分析堆焊层中的物相组成,探究熔池中硬质相析出顺序,研究B和Nb元素含量对其显微组织和耐磨性影响. 结果表明,制备的堆焊合金显微组织为马氏体+残余奥氏体+ M23(C,B)6+NbC,NbC先于M23(C,B)6生成. 当堆焊层中B元素含量为0.21%,Nb元素含量为1.44%时,可以使堆焊合金有较高的硬度和耐磨性. 洛氏硬度可达69 HRC±1.5 HRC,磨损量为0.037 6 g. 过量的B元素不利于NbC析出,而使Nb元素固溶强化硼化物和基体. 耐磨性试验结果表明,M23(C,B)6和NbC两种硬质相显著改善了Fe-Cr-C-B-Nb系堆焊合金的耐磨性.     

W对Fe-Cr-C-W-B系堆焊合金组织和性能的影响

机械设备的使用寿命会因为磨损而减少,因而应该提升材料耐磨性能以提高机械设备的使用时间.利用埋弧焊机采用明弧堆焊的方法制备Fe-Cr-C-W-B堆焊合金,在一定试验条件下分析了改变药芯焊丝中W的质量比例后堆焊合金硬质相的数量以及耐磨性能的变化情况.结果表明,当W含量提高后,堆焊层中硬质相的所占比例增加,从而显著改善其硬度...     

Mo对高硬度明弧堆焊合金显微组织及耐磨性的影响

采用药芯焊丝自保护明弧焊方法制备了含有11%~13%Cr、3.5%~3.8%C、2.1%~2.3%Nb、0.6%~0.7%B、0%~4.0%Mo (质量分数)且宏观硬度高达65 HRC的耐磨合金。采用光学显微镜、X-射线衍射仪和扫描电镜,研究了钼含量对其显微组织及耐磨性的影响。结果表明,随着钼含量增加,合金组织整体细化,形成了强韧性配合良好的奥氏体+针状马氏体复合基体以及韧性更好的M23(C,B)6+原位析出NbC耐磨相,脆性变态莱氏体Ld′的形成得到明显抑制。此外,湿砂磨粒磨损试验结果表明,适量Mo减小碳化物间隔尺寸及NbC颗粒脱落几率,显著改善耐磨性,但如加入过多,合金磨损机制会变为磨粒显微切削。     

陶瓷硬质相对铁基复合材料组织和性能的影响

采用明弧堆焊技术在Q235基体金属表面制备Fe-Cr-C-B-N-Ti系铁基复合材料. 借助金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、洛氏硬度计和磨料磨损试验机对铁基复合材料的组织和性能进行分析与测试. 结果表明,铁基复合材料的基体组织由马氏体（M）和少量残余奥氏体（A）组成,硬质相由TiB₂,TiN,TiC,M₂₃（C,B）₆,M₃（C,B）和M₂B组成. 随着钛添加量的增多,初生陶瓷硬质相颗粒（TiB₂,TiN和TiC）和共晶硬质相（M₂₃（C,B）₆,M₃（C,B）和M₂B）增多,基体组织减少并细化. 当钛添加量为4%时,铁基复合材料的耐磨性达到最佳,此时硬度为66 HRC,磨损量为0.042 9 g.     

B元素对Fe-Cr-C系耐磨堆焊合金组织和耐磨性的影响

采用直径为1.6 mm的细径药芯焊丝,利用CO₂气体保护焊堆焊的方法制备了含有1.0%~3.0%C(质量分数),15%~20%Cr,0%~2.0%B的高铬堆焊合金.研究了B₄C含量对堆焊合金的硬度及耐磨性的影响.结果表明,堆焊合金的硬度从57.1 HRC增加到65.2 HRC,硬度提高14.2%;堆焊层合金的相对耐磨性从3.5倍提高到18.0倍.借助光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射等微观分析方法,研究了堆焊合金的显微组织及碳化物分布形貌.结果表明,堆焊合金的显微组织主要由铁素体+奥氏体+(Fe,Cr)₇C₃组成,加入B₄C可显著改善堆焊合金层基体组织,使碳化物(Fe,Cr)₇C₃数量增加且呈弥散分布.     

合金元素对铁基耐磨堆焊合金性能的影响

采用碳弧堆焊方法成功研制了一种耐磨料磨损铁基堆焊合金,该合金为多元复合强化合金,合金系为Cr-B-Ni-W-V.通过对比堆焊层的平均硬度、磨料磨损试验的磨损失重及微观组织的分析,研究了堆焊合金系统的耐磨料磨损性能.同时系统地讨论了合金元素Cr,B,Ni,W,V对堆焊层金属的组织、硬度和耐磨性的影响规律,从而确定了堆焊合金系统的最佳合金元素含量.结果表明,Cr元素的含量为24.5%～25.5%,B元素的含量为1.30%～1.40 %,W元素的含量为3.9%～4.2%,V元素的含量为3.0%～3.2%时,堆焊合金系的配比适当,堆焊层具有较好的硬度及耐磨性.     

Fe-Cr-C-B-N系堆焊合金的显微组织及耐磨性

在低碳钢表面采用明弧堆焊的方法制备了不同氮含量的Fe-Cr-C-B-N系堆焊合金.借助X射线衍射仪（XRD）、光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、洛氏硬度计和湿砂磨损试验机对堆焊层的组织和性能进行分析.结果表明,堆焊层的显微组织为马氏体+奥氏体+BN+M₂₃（C, B）₆+M₃（C, B）+M₂B.随着氮添加量的增多,组织中有BN生成,初生奥氏体向针状马氏体转变,枝晶间共晶组织的数量减少;堆焊层硬度增加,磨损量出现先减少后增加的趋势.当堆焊层中氮的含量为0.17%时,基体组织与硬质相之间匹配良好,堆焊层的综合性能达到最佳,其硬度值为62.7 HRC,而磨损量仅为0.054 2 g.     

TiC对高铬堆焊层显微组织及耐磨性的影响

采用药芯焊丝自保护明弧方法在Q235A基体上制备了高铬耐磨层。通过光学显微镜、扫描电镜、X-射线衍射仪和显微硬度计分析研究了TiC对堆焊合金层显微组织和性能的影响。结果表明,随着药芯焊丝中TiC含量增加,母材稀释作用减弱,堆焊层因成分稀释所产生的富铬α-Fe固溶体、网状或者树枝状碳化物等显著减小直至消失,并降低了堆焊合金层的各向异性。此外,湿砂磨粒磨损试验和表面磨损形貌分析结果表明,加入一定量的TiC可改善明弧堆焊合金的耐磨性,其磨损机理主要为微观剥落。     

Nb含量对FeAlCuCrNiNbx系高熵合金组织及性能的影响

为了研究Nb对FeAlCuCrNiNbx系高熵合金的组织及性能的影响,采用药芯焊丝堆焊方法制备FeAlCuCrNiNbx系高熵合金,对焊缝进行了硬度、显微组织和物相组成的分析。结果表明,对于FeAlCuCrNiNbx系高熵合金而言,加入Nb对合金硬度的提高有一定的积极作用,当Nb摩尔比为0.8时,合金堆焊层的硬度最高,平均硬度达到49.53 HRC,磨损量最小为0.28 g。随着Nb的加入,该系高熵合金的晶粒对尺寸先减小后增大,当Nb摩尔比为0.6时,FeAlCuCrNiNbx系高熵合金晶粒尺寸最小,析出物最少。Nb摩尔比继续增加,合金组织出现大量高硬度析出物。     

Improving microstructure and mechanical properties of Ti43Al5Nb0.1B alloy by addition of Fe

Alloying additions of 0 at%-1.1 at% Fe were added into Ti43A1Nb0.1B alloys for increasing the roomtemperature strength and ductility,and the microstructure and mechanical properties were systematically studied.The results show that the lattice tetragonality(c/a) of γ phase and the average width of columnar grains of alloys decrease with Fe content increasing.Fe addition brings about the formation of Fe-rich B2 phase both in the dendrites and in interdendritic regions,and its content increases with Fe contents increasing.Furthermore,Fe addition aggravates the Al segregations in the interdendritic regions.The alloy with 0.7 at% Fe exhibits higher combined mechanical properties with the ultimate compression strength and fracture strain of 1958.4 MPa and 29.8%,respectively.The grain refinement strengthening and solid-solution strengthening of Fe are responsible for the improvement in the strength and the strain.However,excessive Fe addition results in the decrease in the strength and strain,which is attributed to the severe A1 segregations in the interdendritic regions that cause the premature fracture during compression.     

退火温度对Ni47Ti44Nb9合金冷轧板组织与性能的影响

采用金相显微镜、电子背散射衍射（EBSD）、维氏硬度计、差示扫描量热仪（DSC）和电阻-温度测量仪,研究了不同温度（300~900 ℃）退火1 h对Ni₄₇Ti₄₄Nb₉合金冷轧板的微观组织、力学性能及相变行为的影响。结果表明,当热处理温度低于400 ℃时,材料硬度值变化不明显,合金未发生马氏体相变;当退火温度为400 ℃时,硬度值显著下降,合金开始发生再结晶;当退火温度在500~800 ℃时,随着温度升高,再结晶越充分,马氏体相变温度越高,相变焓增加。800 ℃退火1 h后,合金基本完成再结晶,晶粒尺寸约11 μm;当退火温度升高至900 ℃,晶粒出现长大现象,晶粒尺寸增加至20 μm。     

变形率和热处理制度对Nb47Ti合金显微组织的影响

通过对比Nb47Ti合金在4种变形率和4种热处理制度下的显微组织.结果发现:晶粒的生长受到热加工变形率、热处理温度等综合因素的影响,变形率对再结晶温度影响较大;当变形率达到80%以上时,再结晶可以在较低的温度下进行,选择合适的热处理制度,能够获得具有细小和均匀显微组织的Nb47Ti合金.     

工艺参数对堆焊层组织性能的影响

采用碳弧堆焊设备制备 Cr-B-Ni-V 系耐磨合金,在制备过程中加入直流横向磁场.外加磁场将与电弧、熔池相互作用形成电磁搅拌现象,细化堆焊层金属的组织,影响硬质相的形核及分布,进而提高堆焊层的综合力学性能.通过对堆焊层进行硬度、磨损试验以及显微组织分析,研究堆焊速度、磁场强度对堆焊层金属的硬度和耐磨性的影响规律.结果表明,堆焊速度应与磁场电流配合使用,才能使堆焊层的性能得到充分改善;当堆焊速度为 12cm/min,磁场电流为 3A 时,堆焊层的硬度得到最大值,而磨损量达到最小值,其具体数值硬度为 54.4 HRC,磨损量为 0.0335 g.

Abstract：

In order to refine the structure of deposited metal and control the morphology and distribution of hard phase in surfacing deposit, DC transverse magnetic field was applied to the carbon arc surfacing of Cr-B-Ni-V iron based alloy system. The influence of magnetic intensity and surfacing speed on degree of hardness and wearing resistance was studied through analyzing the hardness, wearing and microstructures of the surfacing deposit. The results show that good match of magnetic field intensity and surfacing speed can improve the properties of surfacing deposit; the optimal values of surfacing deposit are 54.4 HRC and Δm = 0.033 5 when magnetic field current is 3 A, surfacing current is 180 A and surfacing speed is 12 cm/min.     

Effect of Nb addition on microstructure evolution and nanomechanical properties of a glass-forming Ti–Zr–Si alloy

The glass-forming Ti₇₅Zr₁₀Si₁₅ alloy is regarded as a potential material for implant applications due to its composition of non-toxic, biocompatible elements and some interesting mechanical properties. The effects of partial substitution of 15 at.% Ti by Nb on the microstructure and the mechanical behaviour have been investigated by X-ray diffraction, scanning electron microscopy with energy-dispersive X-ray analysis, transmission electron microscopy and nanoindentation techniques. Copper mold casting and melt-spinning methods have been applied to study the influence of the cooling rate on the properties of both alloys, Ti₇₅Zr₁₀Si₁₅ and Ti₆₀Zr₁₀Nb₁₅Si₁₅. As a result of different cooling rates, significant microstructural variations from multiphase crystalline states in cast rods to nanocomposite structures in ribbons were observed. The limited glass-forming ability (GFA) of the Ti₇₅Zr₁₀Si₁₅ alloy results for melt-spun ribbons mainly in nanocomposite structures with β-type nanocrystals being embedded in a glassy matrix. Addition of Nb increases the glass-forming ability. Raising the overheating temperature of the melt prior to melt-spinning from 1923 K to 2053 K yields for both alloys a higher amorphous phase fraction. The mechanical properties were investigated using compression tests (bulk samples) and the nano-indentation technique. A decrease of hardness (H), ultimate stress and reduced Young's modulus (E_r) is observed for Ti₆₀Zr₁₀Nb₁₅Si₁₅ rods as compared to Ti₇₅Zr₁₀Si₁₅ ones. This is attributed to an increase of the fraction of the β-type phase. The melt-spun ribbons show an interesting combination of very high hardness values (H) and moderate reduced elastic modulus values (E_r). This results in comparatively very high H/E_r ratios of >0.075 which suggests these new materials for applications demanding high wear resistance.     

保护气体对(Nb,Ti)C增强铁基复合堆焊层组织与性能的影响

复合碳化物增强铁基复合堆焊层由于其优异的耐磨性能受到研究者广泛关注。文中利用气体保护堆焊技术,采用3种不同的保护气体(纯Ar/80%Ar+20%CO2/纯CO2)制备了(Nb,Ti)C增强铁基复合堆焊层,分析不同保护气体堆焊层中(Nb,Ti)C的析出过程,堆焊层的组织、硬度以及耐磨性能。结果表明,使用纯CO2保护气体时堆焊层的(Nb,Ti)C析出量最少(0.44 个/μm2),弥散分布在马氏体基体中,并且堆焊层中有O原子的渗入,显微硬度为620.3 HV,磨损失重为8.4 mg;随着保护气体中CO2含量的降低,堆焊层的显微硬度以及磨损性能呈上升的趋势,使用纯Ar保护时堆焊层的(Nb,Ti)C析出量最多(0.54 个/μm2),显微硬度为708.2 HV,磨损失重为0.8 mg,是纯CO2保护气体下的9.5%,耐磨性能最佳。堆焊层磨损形式为粘着磨损伴有疲劳磨损与磨粒磨损,其中使用纯CO2保护气体堆焊层,产生了较为严重的粘着磨损。(Nb,Ti)C的析出显著提高了堆焊层的硬度及耐磨性能。     

退火工艺对Ti80合金组织与性能的影响

通过不同的热处理制度研究了退火工艺对Ti80合金板材组织和性能的影响。结果表明,退火工艺对Ti80合金的力学性能的影响较大,在退火温度为900℃时,随着保温时间的延长,室温抗拉强度先升后降;在退火时间均为2 h的情况下,随着退火温度从850℃提高到950℃,初生α相的含量逐渐减少,β相的含量逐渐增多,初生α相的晶粒尺寸没有明显的变化。     

时效温度对Ti-45Nb合金组织与性能的影响

研究了不同时效温度对Ti-45Nb合金的显微组织和力学性能的影响。结果表明：随着时效温度的提高,Ti-45Nb合金基本上未发现析出第二相,呈单一等轴状的β相组织;其抗拉强度、屈服强度和剪切强度先增加后减小,显微组织及拉伸塑性的变化不很明显;当时效温度为300 ℃时,合金获得了较理想的塑性以及拉伸强度与剪切强度的良好综合力学性能。     

Er对Ti-16Al-27Nb合金组织和性能的影响

采用添加稀土元素Er改善Ti-16Al-27Nb合金的力学性能,分析其对合金组织结构和性能的影响。结果表明:添加微量Er可以细化合金的晶粒,但不改变合金基体的相组成,合金均由B2、α2和O相组成;当Er含量较低时,主要以固溶形式存在于合金中;当Er含量约为0.6%(摩尔分数)时,合金中将析出面心立方结构的富Er相,并弥散分布于基体中,随着Er含量的增加,富Er相尺寸变大且沿晶界聚集,导致合金性能下降。固溶强化和弥散强化是微量Er元素改善合金性能的原因,当添加0.6%Er时,合金具有优良的塑性变形能力。