铸铁-硬质合金复合铸造的机理

介绍了铸铁—硬质合金的复合铸造试验。通过对过渡区的形貌结构和成分分析探讨了铸铁—硬质合金的复合机制。发现在复合过程中 ,由于界面作用和扩散反应及新相的产生 ,发生了铸件—硬质合金的冶金复合     

高铬铸铁-碳钢双金属复合铸造界面形貌和性能

高铬铸铁-碳钢双金属复合铸造的界面组织特征对结合性能产生重要的影响。利用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)观察了双金属复合界面组织特征,利用洛氏硬度计、显微硬度和纳米显微力学探针测量了双金属复合界面的硬度。结果表明:高铬铸铁与碳钢实现了良好的冶金结合,复合界面上形成一层薄的马氏体组织。高铬铸铁与碳钢的硬度过渡区域小,硬度变化较剧烈。显微硬度的压痕在结合界面上无裂纹产生,证明界面结合良好。     

煤矿工业用耐磨复合材料的制备与性能研究

针对采用整层复合的陶瓷增强铁基表层复合材料存在的复合层易开裂、剥落的问题,提出采用局域化增强结构的设计方案,制备了钴基硬质合金局域化增强高铬铸铁铁基表层复合材料,并对复合材料的组织、界面、磨损性能和磨损机理进行了研究。结果表明:该复合材料具有增韧效果较好,裂纹不易扩展,增强区域分布均匀等优点;钴基硬质合金/高铬铸铁复合材料相对耐磨性是基体材料的8.24倍,具有优异的耐磨性。随着磨损阶段的进行,复合材料的磨损率下降更为明显,反映了高硬度硬质合金在磨损后期充分发挥了抗磨作用。磨粒磨损过程中,复合材料组织中硬质合金增强区域凸出于高铬铸铁基体,且其间具有良好的冶金结合界面,因此增强体保护基体材料和基体材料支撑增强体的协同效应使复合材料具有了优越的耐磨性。     

机械振动对双金属复合铸造行为的影响

通过铸造方式制备高铬铸铁-合金钢双金属复合组织,观察机械振动对双金属复合界面的影响。利用光学显微镜、扫描电子显微镜观察界面金相组织,以及扫描Fe、Cr元素在界面过渡区域分布情况;利用显微硬度计测量界面两侧硬度变化;通过拉伸和冲击试验测量界面结合力学性能。合适的振动频率能有效的改善铸造品质,提高元素扩散效率,高铬铸铁与合金钢实现良好的冶金结合。     

铸造烧结TiC钢结硬质合金/多元低合金钢复合界面及组织的研究

在研究烧结坯体压制工艺和铸造烧结工艺的基础上,采用铸造烧结法在多元低合金钢基体上,复合了2～4mm厚的铸造烧结TiC钢结硬质合金层.利用扫描电子显微镜和XRD等方法研究了烧结结合界面以及复合层组织和成分.结果表明:铸造烧结TiC钢结硬质合金复合层与基体材料结合界面存在明显的过渡层,为冶金结合;铸造烧结层中硬质相主要为TiC颗粒,其形状近似球形,颗粒直径在0.5～2 μm,体积分数约为50％～60％,均匀分布在粘结相中;粘结相为Fe-Cr的固溶体,含有少量Cr3C2和Cr7C3等烧结过程中形成的碳化物.     

双金属离心铸造碾辊的复合机理研究

对新开发的双金属离心铸造三层结构碾辊的复合机理进行了研究。研究表明，碾辊外层的高铬铸铁和中间层灰口铸铁的复合界面由过渡区和复合区组成；中间层灰口铸铁和内层灰口铸铁的复合界面处存在一个脱碳层区。     

钢/铁双金属复合锤头的界面组织及性能研究

利用液-液复合铸造技术制备低合金钢/高铬铸铁双金属复合锤头。采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、背散射衍射系统(EBSD)和显微硬度分析仪研究钢/铁双金属复合锤头的界面组织与性能。结果表明,液-液复合铸造实现合金钢与高铬铸铁良好的冶金结合,界面处存在厚度约为30μm的过渡层,界面处的显微硬度约为333 HV。     

有序排列硬质合金颗粒增强铁基复合材料的研究

目的 研究有序排列硬质合金颗粒作为增强相对高铬铸铁组织与性能的影响。方法 采用对WC-Co硬质合金颗粒进行预先排布固定的方式,结合离心铸造制备了有序排列硬质合金颗粒增强高铬铸铁复合材料。通过相组成和显微组织的演变分析复合材料的形成过程,并对摩擦磨损性能进行研究。结果 制备的复合材料实现了硬质合金颗粒在基体上的有序排列及与基体的冶金结合。存在由颗粒表层熔解区和碳化物散布区构成的梯度过渡层,硬度也呈梯度变化,有利于降低应力集中。在载荷为100 N时,复合材料的体积磨损量相较于高铬铸铁降低了57.6%;载荷为150 N时,复合材料的体积磨损量相较于高铬铸铁降低了69.2%,硬质颗粒的有序排列可减缓磨粒磨损和剥层磨损。结论 通过对增强颗粒进行有序排列,可提高复合材料性能的可设计性,抑制了过度反应,并促进梯度过渡层的形成,同时还可减少硬质颗粒的用量,改善复合材料的韧性。有序排列硬质合金颗粒可以有效提高高铬铸铁的硬度和耐磨性。     

铸造烧结三元硼化物硬质合金-钢覆层材料

运用铸造烧结技术,在铸钢件表面制备生成了厚度约为3 mm~4 mm的Mo2FeB2硬质合金表面覆层材料。研究分析表明,硬质合金覆层中生成了大量弥散分布的三元硼化物陶瓷硬质相。利用SEM-EDS研究了硬质合金覆层的微观结构和元素分布,并研究了覆层-钢基体界面微观结构和界面区元素分布,发现硬质合金覆层与钢基体之间形成了一个具有一定厚度的过渡层,并且两相之间形成了良好的冶金结合。讨论了硬质合金覆层-钢基体之间界面层形成的机理。     

柴油机铝活塞镶铸铁耐磨圈结合层的缺陷分析

采用宏观观察、金相检验和能谱分析等方法分析了铝活塞镶铸铁耐磨圈结合层的缺陷原因并提出了相应的解决措施。结果表明,镶圈活塞结合层包含Al-Fe结合界面、扩散层、过渡层和渗铝层与活塞本体结合界面,缺陷主要表现为镶圈表面存在氧化物、气孔、渗铝不充分,Al-Fe结合区粘结层开裂,以及渗铝层与活塞本体结合界面存在氧化夹杂和渣、气孔等。缺陷类型与渗铝及活塞铸造工艺控制有密切关系。     

双金属液-液复合耐磨板锤的工艺研究

双金属液.液三次浇注——双层复合铸造工艺成功地应用于耐磨板锤的生产.先浇注高铬铸铁,中间层浇注低合金钢,最后再次浇注高铬铸铁.合理的铸造工艺设计,适当的界面保护措施与浇注间隔,是实现三层金属之间良好冶金结合的关键工艺技术.合理的热处理工艺,可以同时满足两种合金性能的良好匹配,使板锤获得良好的综合性能.     

高速钢／结构钢双金属复合材料界面研究

采用镶铸法,以液固结合的方式制备了高碳钡系高速钢/结构钢双金属复合材料。研究了不同结合条件下,双金属复合材料界面结构及形态。试验结果表明,镶铸是靠外层合金带入的过热热量来获得界面结合的,当外材与芯材在体积比大于8.0的条件下,才有可以获得界面结合,其界面结合为扩散结合,复合材料界面结构由芯材扩散层,激冷凝固层、方向性生长层和胞状晶粒层组成,外层材料凝固时有明显的方向性生长,其液固相线推移速度对在液固结合条件下外层材料的凝固组织具有明显影响,当外材与芯材体积比为1.25时,外层材料的凝固速度最快,出现了棒状伪共晶组织,随体积比的增长,凝固组织表现为沿径向传热方向拉长的胞状晶粒。     

钎焊法制备硬质颗粒复合材料的耐磨性和磨损机理

为了提高硬质颗粒复合合金材料的耐磨性并揭示其与界面结合、微观组织及磨损机理之间的关系,本文设计并通过钎焊法,在普通铸钢件表面制得了厚度可达30mm的WC颗粒增强铜基合金覆层,测试分析了上述各种因素对此覆层耐磨性的影响.力学性能测试表明:该覆层与钢母体结合强固,且具有良好的综合性能.SEM观察和能谱分析说明:复合合金层组织由弥散强化铜基合金基体与WC颗粒相组成,且二者形成了强有力的反应性结合.磨料磨损试验证明:该复合合金在二体和三体磨损条件下均有较高的耐磨性,与低合金钢的切削和犁沟变形应变疲劳以及高铬铸铁的切削磨损机理不同,该复合合金与切削及脆性剥落两大磨损机理相对应.     

Development of an 8090/3003 bimetal slab using a modified direct-chill casting process

A modified direct-chill (DC) casting method was used to prepare an 8090/3003 bimetal slab of aluminum alloys with consistent mechanical properties. The interface of the as-cast bimetal material was free of detrimental intermetallic compounds, which indicated excellent metallurgical bonding. A diffusion layer with an average thickness of approximately 80 μm was obtained due to the interdiffusion of Li, Mg, Cu and Mn at the bimetal interface. The average ultimate tensile strength of the as-cast bimetal slab was 101 MPa, and all fractures occurred on the side of the softer 3003 alloy. T6 treatment was performed on the bimetal slab to investigate the response of the slab to heat treatment. The Vickers hardness of the 8090 side increased by 30% after T6 treatment, reaching 153 HV. The Vickers hardness of the interface layer also increased from 70 HV to 89 HV. The solution strengthening was considered to make the primary contributions on the hardness improvement of the bimetal slab at the interface after T6 treatment.     

型内感应加热铝-钢双金属复合界面的研究

双金属复合铸件外圈采用铸造铝合金，内圈选取碳素结构钢，采用型内感应加热工艺进行复合。造型时内层钢套预先放置在砂型中，复合时将包含有钢套的砂型整体放人到感应圈内采用中频感应原理对钢套进行预热，达到预定温度后浇注并继续进行加热，复合层将基体钢套包覆后停止加热。所得到的双金属复合铸件结合界面为完全冶金结合，复合层组织为连续分布FeAl3与Fe2Al5中间化合物，界面结合强度为76．4MPa。     

感应加热钢／铝双金属界面的研究

双金属复合铸件外层采用铸造铝合金,内层选取碳素结构铜,采用型内感应加热工艺进行复合。造型时内层钢套预先放置在砂型中,复合时将包含有钢套的砂型整体放入到感应圈内采用中频感应原理对钢套进行预热,达到预定温度后浇注并继续进行加热,复合层将基体钢套包覆后停止加热。所得到的双金属复合铸件结合界面为完全冶金结合。复合层组织为连续分布FeAl3与Fe2Al5中间化合物。界面结合强度为76．4MPa。     

45钢/铜合金双金属界面特征分析

借助于显微硬度计、SED和EDS等手段,从显微硬度、结合状态及元素分布等方面对45钢/铜合金双金属界面特征进行了分析.结果表明,45钢与铜合金之间的结合区无任何冶金缺陷,Fe、Cu互相扩散,呈冶金结合状态,结合区宽度10μm.铜合金组织中的Pb分布均匀,在减摩性和耐磨性方面获得良好的综合性能.同时,Ni作为隔离金属层向两侧进行了扩散,在45钢/铜合金的结合中取得了很好的效果.     

双金属复合锤头界面结合性能的研究

分析了采用消失模铸造工艺来制备高铬铸铁和中碳钢双金属复合锤头时，锤头的外材与芯材在不同体积比下界面组织的不同。为双金属复合铸造工艺的优化起到指导性作用。     

高铬白口铁-灰铁双金属材料的消失模铸造

采用消失模铸造生产铬系白口铁－灰铁双金属材料。通过对其宏观及显微分析，表明该法生产的双金属材料界面结合良好，组织致密。对此复合工艺进行了较详细的讨论。