稀土硼共渗渗层中稀土元素的分布

近几年来,人们利用稀土元素特有的化学活性,将稀土元素应用于渗硼等化学热处理领域,收到了明显的催渗效果,为了明确稀土元素的催渗机理及其对工件性质的影响,我们应用扫描电镜及电子探针等手段研究了45钢稀土硼共渗的渗层中稀土元素的分布特征。     

稀土对模具钢钒硼共渗层组织和性能的影响

本文研究了模具钢盐浴钒硼共渗工艺中，添加适量稀土对共渗层组织和性能的影响。并探讨了稀土元素对共渗层催渗作用机理，以及盐浴稀土钒硼共渗工艺在模具表面强化处理中的实际应用。应用结果表明，冷作模具经盐浴稀土钒硼共渗处理后比常规热处理的模具使用寿命提高３～７倍。     

稀土粉末渗硼及其在冷拔模上的应用

对冷拔模加稀土渗硼工艺进行了比较,结果表明,一定的稀土物质在渗硼中具有催硼作用,且能使渗硼体的组织和性能得到改善,稀土粉末渗硼工艺应用于冷拔模处理具有很好的经济价值。     

稀土对低温固体B-C-N共渗的影响

本文研究了硼－碳－氮－稀土（Ｂ－Ｃ－Ｎ－ＲＥ）共渗工艺及共渗层的组织性能，并与硼－碳－氮（Ｂ－Ｃ－Ｎ）共渗工艺及共渗层的组织性能进行了比较，结果表明，在适当范围内，稀土具有明显的催渗作用；与Ｂ－Ｃ－Ｎ共渗相比，Ｂ－Ｃ－Ｎ－ＲＥ共渗层的耐磨性和耐蚀性明显提高。本文对Ｂ－Ｃ－Ｎ－ＲＥ共渗的机理及稀土元素的作用作了初步的探讨。     

稀土对H13钢低温粉末渗硼的影响

研究了Ｈ１３钢经低温加稀土粉末渗硼的组织和性能。结果表明，在低温下，加稀土渗硼具有比较明显的“滑化”效果，能够提高渗硼层的耐磨性；合适的稀土加入量有一定的催渗作用，但不如高温渗硼时明显。     

钛合金固相渗硼-稀土渗硼机理研究

表面强化处理可以大幅提升钛合金的耐磨性， 也有利于钛合金在高温环境中应用。 钛合金高温固相渗硼是 重要的表面强化方式， 添加稀土提高渗硼效率是重要技术手段。 为深入研究稀土的渗硼催化机制， 本文开展了 900~1050℃渗硼试验， 重点分析了渗硼剂在试验后的相组成变化。 结果表明， 稀土可通过与硼源、 氧发生化学反 应， 生成熔点较低的稀土硼酸盐。 本文对该硼酸盐发挥的作用进行了解释， 论述了稀土在渗硼反应过程中的作用。 经过渗硼的钛合金表面形成了 TiB/TiB2 双相渗层， 显微组织分析表明该渗层与基材结合紧密、 无孔洞缺陷。 本文 还对渗硼钛合金的拉伸性能、 表面摩擦系数、 维氏硬度、 高温洛氏硬度、 结合力等基础力学性能进行了测试， 结 果表明， 渗硼钛合金具有优良的综合力学性能。     

稀土在H13模具钢低温粉末渗硼中的应用

对低温加稀土粉末渗硼进行了研究，初步探讨了稀土含量和工艺因素对渗层组织和性能的影响。结果表明，在低温下，加稀土渗硼仍具有比较明显的“滑化”效果，能够提高渗硼层的耐磨性；合适的稀土加入量促使渗层趋向均匀、致密，并有一定的催渗作用。     

稀土对45钢硼铝共渗渗层生长初期的影响

本文研究了稀土对45钢硼铝共渗层生长初期的影响,建立了渗层生核长大模型。试验结果表明:稀土硼铝共渗试样在保温8分钟时表面就已形成较完整渗层,而硼铝共渗试样表面则24分钟才完成这一过程。由此认为,稀土促进了渗剂的分解,并促使活性元素大量吸附在试样表面,提高了硼化物的成核速度和成核率。     

稀土化学热处理与稀土材料表面改性

综述了稀土元素在化学热处理与某些其它表面工程领域中的应用情况,结合笔者的研究工作,介绍了稀土元素在渗碳、渗硼、离子注入、电弧离子镀等方面对工艺过程和改性效果的影响。稀土元素对钢的渗碳和渗硼过程有明显的催化作用,渗速提高20%～30%;对提高渗碳层和渗硼层的品质和磨损特性、强韧性也有良好的效果。在离子注入技术中,稀土元素能使经离子束改性的材料表面硬度和耐磨性大为提高。在电弧离子镀中,对提高膜-基结合力有明显的效果。本文对稀土元素的合金化作用作了分析讨论和概括。     

稀土对硼铝共渗铝渗入量的影响及稀土元素的分布

采用膏剂法进行稀土硼铝共渗试验研究，结果表明：稀土改变了硼铝共渗层内铝元素的渗入量，并有少量的渗入。分析认为，稀土能够渗入并富集于晶界，对晶界的结构、能量都产生影响，从而改变渗层铝元素的渗入量，形成特殊类型的化合物相，是改善硼铝共渗层性能的主要因素。     

45钢滴注式气体碳硼稀土共渗的研究

采用滴注式气体化学热处理方法对４５钢进行了表面强化的研究。在温度、时间、煤油滴量均相同的条件下，采用碳稀土共渗、碳硼稀土共渗和常规单纯渗碳３种工艺，从金相组织、渗层厚度和显微硬度的分布三方面作了对比试验，结果表明，碳硼稀土共渗试样的渗层度高于碳稀土共渗与单纯渗碳，以深度显著大于单纯渗碳，稍低于碳稀土共渗，显示了的催渗作用，同时试验了稀土加入量与渗层深度伯关系，找出稀土垢最佳加入量。     

稀土元素对球墨铸铁软氮化动力学、渗层组织及硬度的影响

本文在通氨滴醇软氮化基础上加入不同量的稀土元素,研究了稀土元素对QT70—2球铁软氮化动力学、渗层组织及硬度的影响。结果表明,稀土元素(La)对软氮化过程具有显著的催渗作用,使渗层表面硬度及渗层硬度增加,渗层深度增加。加15克稀土软氮化可使软氮化渗速提高55%。同时,本文对稀土的渗入及催渗机理进行了研究。     

稀土对硼铝共渗过程及渗层性能的影响

本文研究了双涂层法稀土硼铝共渗工艺及渗层的性能,考察了稀土对渗层厚度、渗层表面硬度和渗层组织形态的影响,获得了稀土加入量的最佳值。试验结果表明:加入稀土后渗速可提高近1倍,改善了渗层的组织形态及性能。     

球化剂对改善渗硼层耐磨性的研究

固体渗硼时添加１０％球化剂得到的硼－稀土共渗层的耐磨性优于渗硼层，其原因是共渗层表层致密、渗层较深、渗层至过渡区的硬度梯度较平缓以及共渗层具有较低的脆性等。     

20CrMnTi钢稀土催渗渗碳研究

在滴注式气体渗碳介质中加入稀土添加剂，可起到明显的催渗效果。在９２０℃×４ｈ的渗碳条件下，渗碳速度可提高２６．９％，同时渗层的硬度和耐磨性都有明显提高。在渗碳过程中，稀土元素对介质的分解，吸收和碳原子的扩散都起到了促进作用     

稀土加入量对钢硼钒共渗的影响

研究了稀土加入量对钢硼钒共渗组织和性能的影响。结果表明在共渗剂中加入适量的稀土能有效的提高渗层的耐磨性和抗蚀性,并有明显的催渗作用。但稀土加入量的合适范围很窄,并且视钢的成份不同而不同。     

等离子钨、钼和钇共渗时钇原子对渗层的交互作用

利用双层辉光等离子渗金属技术,在20号钢表面进行钨-钼-钇和钨-钼共渗,并获得合金渗层。利用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)进行微观组织分析和成分分布检测,用X射线衍射仪(XRD)进行结构分析,用Fick第二扩散定律分别计算上述二元共渗和三元共渗渗层的钨、钼扩散系数以及扩散激活能。研究表明:钨-钼-钇和钨-钼共渗渗层组织均为柱状晶,渗层与基体之间有一条分界线。稀土钇的加入细化了渗层的组织;钨-钼-钇共渗层物相主要为:Fe(W,Mo,Y),Fe3Mo,Fe17Y2,W,Y等;钨-钼共渗渗层物相主要为:Fe(W,Mo);钇的加入使渗层中钼在距表面12~15,24~25,35~36μm处的扩散系数分别提高了1.72,1.85,2.10倍,平均增大1.89倍。而钨原子的扩散系数在加入稀土元素后减小了0.92,0.99,0.76,平均降低了0.89倍;稀土钇的加入降低了钼原子的扩散激活能,说明了稀土钇对钼具有催渗作用,但对钨没有催渗作用。     

稀土对低温硫氮共渗的作用

本文研究了稀土元素对低温硫氮共渗过程的催化作用及其机理。研究表明,渗剂中加入稀土,可以提高渗速,增加渗层氮浓度,改善渗层组织,提高渗层硬度及耐磨性。     

稀土-硼共渗预处理对YG6表面金刚石薄膜质量的影响

分别对YG6(WC-wt.6%.Co)硬质合金基体表面进行常规固态渗硼和固态稀土(CeO2)共渗处理,再以甲烷和氢气为反应气体,采用热丝化学气相沉积法在合金基体表面沉积金刚石膜,通过调控灯丝功率和进气总流量制备微米晶或纳米晶金刚石膜。利用场发射扫描电镜、X射线衍射仪、激光拉曼光谱仪和洛氏硬度计对渗硼基体和金刚石膜进行检测分析,研究YG6硬质合金基体稀土硼共渗与常规固态渗硼处理对微米晶金刚石膜与纳米晶金刚石膜的物相组成、结构形貌和附着性能的影响。结果表明,与常规固态渗硼处理相比,稀土(CeO2)硼共渗样品表面残留物较少,沉积的金刚石膜样品表面粗糙度低,在1 000 N载荷下薄膜无剥落现象,表现出较好的附着性能;纳米晶金刚石膜的生长速率低于微米晶金刚石膜,但其附着性能明显优于微米晶金刚石膜。     

硼—稀土共渗石油钻机泥浆泵单金属缸套的研制

泥浆泵缸套是石油钻采机械中泥浆泵的主要易损件,它的寿命直接影响钻井效率和钻井质量。介绍了用硼－稀土共渗法制造泥浆泵缸套的实验研究及结果。试验表明,硼－稀土共渗层在磨粒磨损使用条件下具有较高的耐磨性,用这种方法制造的缸套,不但工艺简单,成本低。而且在同样试验条件下,缸套的寿命比高铬铸铁作内衬的双金属缸套高。推荐了硼－稀土缸套的和产方法和生产工艺。