高温合金Inconel625切削用刀具材料抗氧化性能

通过化学热力学从理论上推导高温合金Incone1625切削用刀具材料在高温下可能发生的氧化反应,选用硬质合金(YG8)、涂层硬质合金和陶瓷3种刀具材料,利用高温加热炉对不同刀具材料进行抗氧化实验,并对高温氧化产物进行扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析。结果表明:在高温氧化试验中,YG8和涂层硬质合金的刀具材料中的WC和Co部分被氧化成WO_3、Co_3O_4,且随着温度的升高,氧化反应更加剧烈;而陶瓷刀具中只有TiC被氧化成了TiO_2,表现出较好的抗氧化性能;3种刀具材料的抗氧化性的顺序为:陶瓷刀具涂层硬质合金YG8。     

高温合金切削刀具的研究现状及进展

高温合金具有较高的强度、抗高温氧化性等性能,被广泛应用于各种领域中,其加工时切削温度高、加工硬化严重、刀具磨损严重,是最难加工的材料之一。本文综述了国内外高温合金切削刀具的研究现状。阐述了高温合金的切削特性,重点对高速钢、硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷、PCVB这几类高温合金切削刀具材料的研究现状进行了分析;同时,也对国内外切削高温合金刀具的结构、切削加工工艺参数以及磨损机理的研究现状进行了概述。在此基础上,发现高温合金切削刀具虽然已经研发设计出了多种新刀具材料、新切削工艺参数,但仍然需要进一步了解影响刀具性能的因素及刀具磨损机理。因此,本文提出了建立评估刀具使用性能体系和研发高性能的刀具材料是高温合金切削刀具的主要研究方向。     

Al对高温合金高温抗氧化性能的影响

通过加入Al改善高温合金氧化膜的稳定性,并辅以微量强化元素Nb与合理的热处理工艺来提高高温合金抗氧化性。在真空感应熔炼炉中熔炼合金,利用扫描电镜、X射线衍射仪研究了Al元素对高温抗氧化性能的影响。结果表明:Al的加入提高了钢的抗氧化性,但含5%Al试样的氧化膜表面出现大量裂纹;合金氧化膜主要是由Cr2O3和具有尖晶石结构的FeCr2O4、Fe3O4以及少量Al3Fe5O12组成。     

铝硅储能合金高温抗氧化性能及热物性能的研究

选取金属相变材料ZL102作为研究对象,对其进行1200 h的高温抗氧化性试验,并利用XRD、SEM和DSC检测ZL102氧化试样的相关数据。结果表明,ZL102所生成的表层氧化膜主要成分是Al2O3,其具有良好的抗氧化性;氧化1200 h后的ZL102熔化起始温度略增2.4℃,相变潜热下降9.01%,仍具有较好的热物性能。     

W，B，Y合金元素对高铌TiAl基合金高温长期抗氧化性能的影响

在高铌TiAl基金属间化合物的基础上添加W,B,Y合金元素,熔炼了5种合金,研究了这5种合金在900℃静止空气中的断续氧化行为。1000h氧化后的结果表明：含0．1％（原子分数,下同）的Y使合金的抗氧化性有所提高,促进合金形成了以Al2O3为主的连续致密氧化层;存高铌含Y合金中添加W,B2种合金元素则导致基体发生了严重的内氧化,使合金的抗氧化性能降低。     

Inconel625高温合金J-C本构建模

为了研究Inconel625高温合金在较高温度和应变率变化范围内的热变形行为,采用CSS电子万能试验机和分离式霍普金森压杆试验装置对Inconel625高温合金进行准静态试验和霍普金森压杆试验,在温度为20~800 ℃、应变率为0.001~8000 s-1范围内得到Inconel625高温合金的真实应力—应变曲线。结果表明：随着温度的升高,Inconel625高温合金的流动应力与屈服应力并不单一地随应变率增大而增大,同一温度条件下,随着应变率的增加,Inconel625高温合金的真实应力先增大后减小(分界线是应变率为6000 s-1);同一应变率条件下,Inconel625高温合金的真实应力随着温度的升高而减小。基于Johnson-Cook模型对其真实应力-应变曲线进行拟合分析,经过计算得到模型的预测值与实验值的相关性和绝对误差,并进一步改进Inconel625高温合金的Johnson-Cook本构模型,使模型能够更好地反映Inconel625高温合金在较高温度和应变率变化范围内的热变形规律。     

高铌TiAl基合金高温抗氧化性能研究

在等原子比的TiAl基化合物的基础上添加不同量的Nb元素，获得了4种含不同组成相和微观组织的合金．用氧化增重法研究了这4种含Nb合金和二元TiAl合金在1000℃静止空气中的断续氧化行为．采用XRD、SEM和EPMA分析了氧化膜的结构和组成．结果表明，Nb的加入能够提高合金的高温抗氧化性．以γ α2为主相的合金Ti-42．8Al-14．2Nb形成了有效的保护性抗氧化膜．过量Nb的加入促使合金中富Nb相增多，氧化膜中出现Nb2O5，使氧化膜的结构疏松，同时氧化膜出现分层，氧化层剥落加速．     

Inconel 625合金高温高速热变形行为

通过等温热压缩实验研究Inconel 625合金的高温高速热变形行为,获得了合金在温度为1000～1200℃、应变速率为1～80 s-1的条件下的真应力-应变曲线,并在考虑变形热效应的基础上对真应力-应变曲线进行了修正。对修正后的峰值应力进行线性回归,得到材料的材料常数:Q=442.97 kJ/mol,n=4.49,α=0.0029 MPa-1。通过非线性回归建立了Inconel 625合金在高温高速条件下的本构模型。     

Ta含量对镍基粉末高温合金高温氧化性能的影响

采用XRD、FEG-SEM和EDS等实验技术对不同Ta含量合金在800℃条件下进行抗氧化性能的研究。结果表明,含Ta合金的氧化增重和氧化时间的关系曲线符合抛物线规律,氧化层为Al_2O_3+NiCr_2O_4+Ta_2O_5+(Ti/Cr)TaO_4的复合氧化物结构,而随着Ta含量的增加,氧化层厚度减小,且氧化深度变浅,氧化层也变得更加平滑而致密。实验发现,在外层和内层氧化层之间存在富Ta的氧化物Ta_2O_5、(Ti/Cr)TaO_4,很容易与Cr_2O_3结合形成CrTaO_4,从而减少高温下Cr_2O_3氧化物的挥发损失,提高合金的抗氧化性能。富Ta氧化物Ta_2O_5、(Ti/Cr)TaO_4的出现能阻碍金属阳离子向外扩散的速率,Ta元素的加入改变了氧化层离子扩散速率从而提高了合金的抗氧化性能。     

PtRhMoReCr高温电阻应变合金性能研究

研究了PtRhMoReCr高温电阻应变合金铸态组织、退火组织、电阻-温度特性、抗氧化性及物理性能。结果表明,高频感应熔炼时,采用特殊冷却结晶器制备的合金铸锭可以避免出现穿晶组织,得到易于加工的等轴、细小的柱状晶;PtRhMoReCr合金1200℃的氧化增重量较低,高温抗氧化性能优于其他同类型合金;合金具有较高的电阻率和抗拉强度等综合性能;在0~1000℃温度区间,合金的电阻-温度保持线性关系,PtRhMoReCr合金可将材料测温范围从0~900℃拓宽到0~1000℃。     

Ti2AlNb合金不同温度下的高温氧化行为

研究了Ti₂AlNb合金在不同温度下的高温氧化行为。采用连续氧化增重的方法计算了合金氧化动力学规律;用XRD、SEM、EDS等手段研究氧化后的表面相结构和表面、截面形貌以及元素分布。结果表明,Ti₂AlNb合金在650 ℃和750 ℃下的连续氧化动力学曲线近似符合抛物线规律,而在850 ℃时符合直线规律。氧化层分层现象明显,且都未形成连续致密的Al₂O₃保护层。氧化产物主要为TiO₂,少量的Al₂O₃、Nb₂O₅,以及微量的AlNbO₄、Nb₂TiO₇、AlNb₂。氧化温度越高,分层越明显,富氧层越厚,危害性氧化物越多。     

Nb-Hf 合金表面Si-Ti-Cr硅化物涂层在恒温氧化和热震中的高温抗氧化性能

为了提高Nb-Hf 合金的高温抗氧化性能,采用浆料烧结和高温渗透制备了Si-Ti-Cr硅化物涂层。分析了Si-Ti-Cr 硅化物包覆的Nb-Hf 合金样品在恒温氧化和高温热震条件下的抗氧化性能,揭示了Si-Ti-Cr 涂层高温恒温氧化和高温热震条件下的失效机理。结果表明,在1800 ℃恒温氧化5 h条件下,涂层的增重为7 mg/cm²;在1700 ℃热震循环50周次和恒温氧化5 h条件下,涂层的最大增重为1.8 mg/cm²。硅化物涂层在1800 ℃恒温氧化环境下和1700 ℃热震/恒温氧化环境下具有优异的抗氧化性能。     

Nb-Hf 合金表面Si-Ti-Cr硅化物涂层在恒温氧化和热震中的高温抗氧化性能

为了提高Nb-Hf合金的高温抗氧化性能,采用浆料烧结和高温渗透制备了Si-Ti-Cr硅化物涂层。分析了Si-Ti-Cr硅化物包覆的Nb-Hf合金样品在恒温氧化和高温热震条件下的抗氧化性能,揭示了Si-Ti-Cr涂层高温恒温氧化和高温热震条件下的失效机理。结果表明,在1800℃恒温氧化5 h条件下,涂层的增重为7 mg/cm²;在1700℃热震循环50周次和恒温氧化5 h条件下,涂层的最大增重为1.8mg/cm²。硅化物涂层在1800℃恒温氧化环境下和1700℃热震/恒温氧化环境下具有优异的抗氧化性能。     

溶胶-凝胶法制备薄膜材料抗高温氧化性能研究

制备了SiO2、ZrO2和添加不同成分的siO2-ZrO2复合溶胶，研究了在Cu／Ni上浸涂不同溶胶后形成膜层的抗高温氧化性能，探讨了不同膜层对Cu／Ni在800℃、900℃C下高温氧化规律的影响。结果表明，这些膜层很好的改善了Cu／Ni的抗高温氧化性能，而且向SiO2-ZrO2复合溶胶中添加铈、钇等稀土元素以及ZrO2纳米粉，可以进一步改善SiO2-ZrO2凝胶膜层的抗高温氧化性能。     

Ti-16.28Si合金的高温抗氧化行为及添加Cu的影响

选用Ti、Si、Cu粉末通过高能球磨-冷压-无压烧结制备了Ti-16.28Si和Ti-15.46Si-5Cu两种合金,并在800℃、900℃、1000℃空气中对其进行高温氧化试验。利用SEM、EDS及XRD对烧结和氧化试样的表面及横截面形貌、物相组成进行分析,以研究合金的氧化机制。结果表明：两种配方试样烧结之后主要含有Ti、Ti5Si3、Ti5Si4相,加Cu配方出现Cu3Si相;加Cu后致密度升高。高温氧化80 h后,氧化试样的主要物相为TiO2,还含有少量的SiO2、Ti3O5、TiO、TiN、CuO或Cu2O相。两种合金在800℃和900℃氧化温度下都达到抗氧化等级。Ti-16.28Si合金在900?C时氧化膜表层基本上全是金红石TiO2,抗氧化性能最好。800℃下,添加Cu显著改善Ti-16.28Si合金的抗氧化性能;在Cu含量为5 wt%时其平均氧化速度仅为Ti-16.28Si合金的57.8 %;但在900℃和1000℃下,添加Cu后,Cu3Si相可降低合金的抗氧化性能。     

铸钢轧辊亚微米WC-4Co电火花沉积涂层高温性能

用新型电火花沉积设备,把WC-4Co陶瓷硬质合金材料沉积在铸钢轧辊材料上,制备了电火花沉积合金涂层,用SEM和XRD等技术研究了沉积层在300 ℃的高温耐磨性和800 ℃高温氧化100 h后氧化膜形貌、组织结构和高温抗氧化性能.结果表明,沉积层厚度为20～30 μm,沉积层由Fe3W3C,Co3W3C,Si2W和W2C等物相组成.300 ℃高温条件下沉积层的耐磨性比基体提高了3.4倍,300 ℃高温条件下沉积层的磨损机理主要是粘着磨损、疲劳磨损、氧化磨损和磨粒磨损的综合作用.800 ℃高温条件下沉积层氧化100 h后的氧化膜的厚度约为10～20 μm;氧化膜主要由Fe3O4,Fe2O3,W20O58和Si物相组成;800 ℃高温下沉积层抗氧化性能比基体的抗氧化性能提高了2.6倍.细小弥散分布的硬质相提高了沉积层的抗高温磨损性能和抗高温氧化性能.     

贵金属高温材料的研究及应用进展

现代工业和高技术领域中,部分高熔点的贵金属材料(Pt、Rh、Ir)及其合金、复合材料等作为耐高温耐腐蚀型材料具有重要应用。因其具有高熔点、高温抗氧化性、高的抗腐蚀性能及高温强度等一系列优点,近年来在高温材料领域的研究及应用有了突飞猛进的发展。综述了贵金属材料在高温结构材料及高温抗氧化功能涂层方面的研究与应用进展,探索贵金属金属材料在高温领域的发展方向。