镍基热喷涂粉末的相分析

利用X光衍射技术结合金相观察和扫描电镜能-波谱分析,测定了Ni-B-Si系、Ni-Cr-B-Si系和Ni-Cr-Mo-B-Si系热喷涂粉末的金相组织。结果表明:基体是以镍为基的固溶体,它们分别为Ni-Si固溶体、Ni-Cr-Cu固溶体和Ni-Cr-Mo固溶体,其晶格参数因固溶元素的不同而异:而析出的硼化物、硅化物和碳化物的类型的成分也因组元的不同而有所差别。Ni-B-Si系合金粉末出现Ni_3Si超结构相;而另外二种合金粉末中均发现有M_3B_2硬质相,该相的成分为(Mo_(0.55)Cr_(0.35Ni_(0.69Fe_(0.01)_3B_2。     

碳热还原法制备Cr_3C_2-WC复合粉末的研究

采用碳热还原法在1 400℃反应1 h制备了Cr_3C_2-30WC复合粉末。采用XRD和SEM对复合粉末的相成分和显微组织进行了分析表征,并以自制Cr_3C_2-10WC复合粉末为原料制备了Cr_3C_2基金属陶瓷。结果表明,Cr_3C_2-30WC复合粉末合成反应的相转变主要为:WO_3→WO_(2.9)→WO_(2.72)→W(W_2C)、Cr_2O_3→Cr_7C_3→Cr_3C_2以及W固溶到Cr_3C_2中形成(Cr,W)C固溶体。随着碳热还原温度的升高,复合粉末的粒度增大,在1 400℃下出现由3～5μm左右的小颗粒聚集熔合成的10～20μm大团粒。Cr_3C_2-10WC复合粉末能明显抑制传统Cr_3C_2-20Ni金属陶瓷的硬质相长大,使得金属陶瓷的抗弯强度由850 N/mm~2提高到1 240 N/mm~2,提高幅度达45.9%;HV_(30)硬度从930 MPa提高到了1 030 MPa,提高约10.8%。     

高硼合金在布料溜槽表面堆焊分析

针对高铬堆焊合金高温下宏观硬度、耐磨性下降的缺点,本文采用高硼合金为主要添加物的堆焊焊丝。通过硬度,金相,磨粒磨损实验对硼化物在堆焊合金中的作用进行了分析。通过硬度实验表明:950℃保温2h随炉冷却后,高硼堆焊合金宏观硬度未发生变化,硬度稳定;通过金相组织观察发现,堆焊合金中含有大量硬质相;通过XRD分析确定,硬质相为Fe2B;通过磨粒磨损试验表明:950℃保温2h随炉冷却后,与高铬堆焊合金相比,高硼堆焊合金的抗磨损性能提高2.5倍。与高铬堆焊合金相比,采用高硼堆焊合金制造布料溜槽具有硬度高,耐磨性好,使用效果优越的特点。     

不锈钢酸洗污泥碳还原过程中的物相变化及元素迁移行为

不锈钢酸洗污泥是危险废弃物,但其中含有大量有价值重金属,因而如何对其资源化利用具有重要意义。研究不锈钢污泥在碳热还原反应过程中铁、铬、镍等元素在物相间的相互作用及转化,探究铁、铬、镍元素在污泥中分布的影响因素。利用XRD分析污泥在还原过程中的矿相变化,金相显微镜、SEM-EDS分析污泥还原过程中金属颗粒的形貌及其迁移行为。结果表明,在污泥升温碳还原的过程中,NiO与Fe_2O_3形成NiFe_2O_4尖晶相并被还原形成Ni-Fe金属相;FeO与Cr_2O_3形成FeCr_2O_4并与碳还原形成Fe-Cr-C金属固溶体;含碳的Ni-Fe-Cr-C等合金颗粒在高温下熔化并汇聚长大。当温度为1 300℃时,渣相内部结构软化形成微熔池,使得金属液滴具备更好的迁移长大条件,非金属元素形成了以[Si-O]为主要网络结构的熔渣球团,这些网络结构由Ca_2Al(AlSiO_7)组成。     

Ni60-Cr_3C_2-WC/TiC等离子堆焊层耐磨性能的研究

本研究使用等离子堆焊技术,采用冶金结合的方式将Ni60、WC、Cr_3C_2和TiC等混合粉末以一定的比例熔覆在基体的表面,利用粉末材料的优良特性提高截齿性能。实验结果表明:堆焊层主要由Ni-Cr-Fe奥氏体相,硼化物硬质相、碳化物硬质相组成,由于这些相的存在,使得堆焊层硬度大大提高。3号试样显微硬度达到713.8HV,硬度最大;3号试样在180 min时堆焊层完全磨损,完全磨损时间最长;3号试样的耐磨性最强。     

扩散连接温度对钼合金与不锈钢连接行为的影响

采用Ni-Cr-B-Si非晶箔作为中间连接层在1 090~1 180℃真空下对钼合金与耐热不锈钢进行液态扩散连接,研究扩散连接温度对钼合金/不锈钢连接样微观结构、成分分布、显微硬度的影响。结果表明:Ni-Cr-B-Si非晶箔熔化后对钼合金及310S不锈钢母材具有较好的润湿性,在真空下可实现较好的冶金结合。中间连接层组织演变为镍基固溶体,并在钼合金一侧发现Mo-Ni-B金属间化合物。随连接温度升高,连接层中的元素向母材的扩散更加充分,生成的金属间化合物层厚度增加,Kirkendall孔洞数量增多。     

专利

ＵＳ5936 16 9　高钒抗蚀耐磨粉末冶金工具钢及其制造方法含钒量高的粉末冶金冷作工具钢及其制造方法。为了达到期望的耐蚀性、金属对金属耐磨性、淬硬性 ,镍、铬、钒、碳和氮含量均需要严格控制。ＵＳ5936 170　预合金粉液相烧结不锈钢及其机械性能混合预合金不锈钢粉 ,并且进行液相烧结 ,粉末的基本组成质量分数为碳 <0 .0 5% ,铬 2 2 % 2 6 % ,镍 10 % 2 4 % ,钼 2 .75% ,硼 0 .1% 1% ,锰 <2 .0 % ,硅 <2 .0 % ,其余铁及杂质 ,与 4 %质量分数的硫化锰粉末混合 ,实验结果显示 ,显著提高了机械性能 ,该专利还宣布了用这种混合粉末的方法制…     

GH941新型钴基高温合金研制

本文研究了新型钴基高温合金GH941的成分、组织及性能。结果表明：钨作为合金的主要固溶元素，其含量必须控制在适当的范围内，才能有效地起到固溶强化作用，过多的钨元素将与钴、碳、铬、镍等元素形成大量的μ和M6C等析出相，使晶粒细化，在1200℃的使用温度下，大量薄弱的晶界使拉伸强度明显降低。     

少量添加Cr(Cr_3C_2)、Mo(Mo_2C)、Ta(TaC)的WC-10%Ni系非强磁性硬质合金粘结相的组成

研究了少量添加金属Cr、Mo、Ta及其碳化物的WC-10％Ni合金的磁性和粘绪相的关系,探讨了在何种粘结相成分下能得到非强磁性合金。其结果表明,由于粘结相中Cr和W同时大量固溶,不管合金碳含量如何,均形成非强磁性,另外,添加Mo(Mo_2C)、Ta(TaC)的合金与纯WC-Ni合金的机构大致相同,只有在减少碳含量,增加粘结相中W固溶量的条件下才能变为非强磁性。也证明了添加Cr(Cr_3C_2)的合金的室温强度在本质上比纯WC-Ni合金低。     

铁-镍基耐蚀合金的灰化机理

利用SEM和EDX分析,作者在模拟的H2+CO合成气氛中对镍基、铁-镍基耐蚀合金的金属灰化机理进行了研究.发现含铬的镍基、铁-镍基耐蚀合金的灰化损伤起源于合金表面局部氧化膜的破坏.化学反应所生成的碳原子从氧化膜破坏处进入合金基体,形成碳化物,达到过饱和后析出石墨,从而阻止了氧化膜的修复.金属灰化的产生取决于合金元素铬外扩散形成氧化物的速度与碳的内扩散速度、达到过饱和固溶后析出石墨的速度相互竞争.石墨丝的生长与其底部金属基体灰化所形成蚀坑的扩张是相互促进的.     

一种等离子表面冶金高铬高钼高碳钢及其制备方法

本发明公开了一种等离子表面冶金高铬高钼高碳钢及其制备方法,其特征是;在被渗碳钢材料表面渗入主加合金元素铬,以及辅助合金元素钼或钨,形成固溶于基体表面的合金扩散层或合金扩散层＋沉积层,然后再进行超饱和离子渗碳,形成高铬高钼高碳合金层,最后进行淬火和回火而成,所形成的表面高铬高钼高碳层,铬含量在10%～15％,钼的含量在6％-8％,碳含量在2．0％～3．0％。这种钢的耐磨性、硬度和红硬性均较好,是一种很好的耐磨材料。     

42CrMo钢表面高频感应熔覆WC增强镍基复合涂层的研究

通过高频感应加热在42CrMo钢表面熔覆制备0.5 mm厚的WC增强Ni60复合涂层。通过电子显微镜、显微硬度计、能谱仪、X射线衍射仪以及万能摩擦磨损实验机研究分析了图层的组织形貌、相结构、硬度和耐磨性。结果表明:熔覆层组织均匀,主要由WC、W_2C、Cr_(23)C_6、Cr_7C_3、FeNi、Ni_3Fe等相组成,与基体呈冶金结合并伴随有大量合金元素的扩散,结合界面较致密,无明显夹杂等缺陷,结合强度高;熔覆层组织致密,硬度分布较为均匀,WC增强Ni60复合熔覆层耐磨性相比淬火态42CrMo有较大提高。     

电脉冲脉宽对高硼中碳合金钢凝固组织的影响

 为改变高硼中碳合金钢中硬质相的形态和分布,在高硼中碳合金钢凝固过程中施加电压1600V、频率30Hz、脉宽不同的电脉冲,并研究了电脉冲脉宽对其凝固组织的影响规律。结果表明,经过电脉冲处理,高硼中碳合金钢凝固组织中马氏体片层间距变小,基体中W、Cr、Mo、V等合金元素含量升高,基体硬度提高;硬质相体积分数降低,片层状硬质相消失,网状硬质相产生断网现象,硬质相形态和分布也变得均匀。随着电脉冲脉宽的增加,断网现象先变得明显,后又减弱。在该试验条件下,脉宽为30μs时,断网现象最明显,硬质相的分布和形状也最均匀。     

Ni基Cr_3C_2、WC增强等离子堆焊焊层的耐磨性能

以粒径53~150μm的WC、Cr_3C_2(Cr_3C_2质量分数为10%~40%)和NiCrBSi粉末为原料,采用Stellite等离子转移弧(PTA)堆焊系统在45#钢基体上制备焊层。应用金相显微镜、X-射线衍射仪、扫描电镜、硬度计等设备分析焊层的结构和性能。结果表明:Ni Cr BSi自熔合金焊层组织由γ-(Ni,Fe)和其间弥散分布的CrB和(Cr,Fe,Ni)_7C_3相组成;Cr_3C_2加入后,焊层中出现Cr_3C_2衍射峰。随Cr_3C_2含量增加,焊层硬度、孔隙率和耐磨性逐渐提高,Cr_3C_2含量为30%时,硬度和耐磨性均达到峰值。铸造WC加入后,以WC、W_2C为主,并有少量(Cr,Fe,Ni)_7C_3和(Ni,Cr,W)3C产生。Cr_3C_2含量为40%的Cr_3C_2焊层较Ni50A焊层耐磨性提高197.6%,比加入相同含量铸造WC焊层耐磨性提高97.6%。Cr_3C_2、铸造WC加入后,焊层的磨损机理不同:Cr_3C_2/Ni属于均匀磨损,WC/Ni属于非均匀磨损。     

Ti(CN)基金属陶瓷饱和磁化强度和矫顽磁力的研究

用X射线衔射、背散射电子像、钻磁计、矫顽磁力等分析手段研究了真气空烧结Ti（CN）基金属陶瓷合金的成分、品格常数与其饱和磁化强度及矫顽磁力的父系试验结果表明：金心陶瓷合金的饱和磁化强度和矫顽磁力随着合金中碳、氮、氧总含量的增加而增大；金属陶瓷的饱和磁化性发和矫顽磁力具有很强的正相关性。饱和磁化强度能用不表征金属陶瓷合金中碳、氮和氧的变化；矫顽磁呼不能作为评价金属陶瓷硬质相颗粒大小的判据。金属陶瓷合金的饱和磁化强度与钻镍粘结相固溶体的品格常数成反比：合金中碳、氮、氧总含量较低时，金属陶瓷合金没有磁性。     

高熵合金粘结相WC基硬质合金的研究进展

WC基硬质合金因其高硬度、高强度、耐腐蚀的优点广泛应用于切削工具、凿岩工具以及军工等领域。但传统WC基硬质合金无法同时满足高强度和高韧性的要求,从而限制其在部分领域的应用。高熵合金（HEA）是至少五种或更多种等量或大约等量的金属元素形成的合金,其固有的高熵效应可以抑制合金材料中间相的形成,促进形成单一的固溶体,从而具备高硬度、高韧性、抗高温氧化、耐腐蚀性、高耐磨性等优异的性能。研究者用高熵合金代替Co作为WC基硬质合金的粘结相进行深入研究,发现高熵合金作粘结相制备的WC基硬质合金具有较高的硬度、强度和刚度,良好的耐磨性和韧性。文章阐述了WC基硬质合金的概述、特点、分类及用途,介绍了以高熵合金作为粘结相的WC基硬质合金的制备方法以及力学性能,然后对WC基硬质合金的应用和发展进行了总结与展望。     

真空液相烧结法制备三元硼化物硬质合金覆层材料

采用液相烧结法在钢基体表面制备三元硼化物硬质合金覆层,将三元硼化物硬质合金的优异性能赋予钢基体表面,获得了耐磨抗蚀、界面结合强度高的新型硬质覆层材料。同时确定了硬质合金覆层的化学配比(B、Fe、Mo元素成分的配比)和C、Cr、Ni合金元素的添加量。对硬质合金覆层的洛氏硬度的测量结果表明,覆层的硬度明显高于钢基体的硬度,其中5Cr2Ni0.8C材料试样的硬度最大;对硬质合金覆层以及覆层与钢基体的界面结合处的扫描电镜观察和能谱分析表明,铬加入后部分进入陶瓷硬质相,加强了其硬度,而镍元素只在铁基粘结相中存在,并且覆层与钢基体之间形成了致密的冶金结合。     

铈对铬在镍中扩散速率的影响

在Ni—30Cr合金中加入微量稀土元素铈,与未加铈的试样一起进行固体渗铬,然后采用波谱对比测定试样渗铬层的厚度和浓度变化,分别计算出铬在各试样中的扩散系数。结果表明:铈能提高铬在镍中的扩散系数,并能降低在镍—铬合金表面形成Cr_2O_3保护腆所需铬的临界浓度值。从理论上分析了铈能提高镍—铬合金抗高温氧化能力的原因。     

新型镍基粉末高温合金相变温度的测定

分别采用热力学计算(thermo-calc,TC),差热分析(differential thermal analysis,DTA)和金相法(metallography observation)测定一种新型镍基粉末高温合金(CSU-A)的铸态母合金及其热挤压态合金的相变温度,分析和对比升温测试和降温测试对差热分析结果的影响。结果表明,热力学计算可准确预测合金的固、液相线温度;铸态合金的γ′相先后发生2次析出/固溶,且γ′相的完全固溶温度高于挤压态合金的γ′相完全固溶的温度;DTA降温曲线的相变温度低于升温曲线的相变温度,凝固过冷度(TL)和γ′相析出过冷度(T1γ′,T2γ′)分别为16,35和43℃。最终确定挤压态CSU-A合金的γ′相完全固溶温度为1 145±5℃,铸态合金的γ′相完全固溶温度为1 196℃,固、液相线温度分别为1 25 9和1 356℃。     

锅炉受热面防护涂层高温冲蚀性能

为提高锅炉受热面管的耐磨性并延长其使用寿命,利用高速电弧喷涂技术在SA-210C钢表面制备Ni55耐磨涂层。采用钨极氩弧焊机对喷涂涂层进行重熔处理,并对基体、涂层进行显微组织、相组成、涂层结合强度、显微硬度、耐冲蚀能力分析。结果表明:涂层晶体相主要由γ-(Fe,Ni)、Ni_3Fe、CrB、Cr_7C_3、Cr_(23)C_6、Fe_3B和WC等组成。涂层在沉积过程中形成了典型的层状结构,致密性优良,以机械结合为主;喷涂涂层的结合强度为40.85 MPa,重熔后的涂层结合强度为53.25 MPa;喷涂涂层的平均硬度为1 081HV,重熔后涂层硬度达到1143HV;在冲蚀角度为45°,冲蚀速度为200 m/s及温度600℃,重熔涂层耐冲蚀磨损性能最好,喷涂涂层比基体的耐冲蚀磨损能力强;重熔涂层呈现典型的脆性材料冲蚀磨损行为。涂层中与基体结合牢固的CrB、Cr_7C_3、Fe_3B硬质相,具有抵抗磨粒连续切削的功能,其冲蚀机制为氧化膜的剥落与磨粒对基体金属的微切削和犁削。