铁基自熔合金光束熔覆层的微观组织及强化机理

采用SEM、EDS、X射线衍射及显微硬度和洛氏硬度分析手段研究了铁基自熔合金粉末光束熔覆层的微观组织及其物相组成。结果表明,Fe-Ni-Cr-B-Si合金粉末的光束熔覆层微观组织由固溶于大量Cr,及少量B,Si,C的γ（Fe,Ni)树枝晶,枝晶间（Cr,Fe)7(C,B)3 γ（Fe,Ni)共晶所构成,光束熔覆层的宏观硬度达HRC47．3,高于同种材料喷涂层及TIG熔覆层的硬度。Cr,Si元素在γ相中的固溶,枝晶间共晶（Cr,Fe)7(C,B）3高硬度相的析出是光束熔覆层得以强化的主要原因。     

两种Ni-Cr-B-Si系合金等离子堆焊层组织结构和显微硬度的研究

采用等离子堆焊技术在304L不锈钢表面堆焊Ni-Cr-B-Si合金粉末熔覆层。应用扫描电子显微镜、电子探针、X-射线衍射仪、显微硬度计等测试手段,研究两种Ni-Cr-B-Si系合金成分等离子堆焊层组织结构和显微硬度。结果表明:堆焊合金层组织由γ-Ni树枝晶和树枝晶间多元共晶组成;Cr,C,B和Si元素含量增加,树枝状组织含量大幅减少,碳化物和硼化物含量显著增加。硬度测试结果表明:硼化物和碳化物含量增大使得堆焊层硬度显著提高。     

铌元素含量对等离子堆焊镍基合金的影响

采用添加了5种不同比例Nb粉的镍基复合合金粉末,通过等离子堆焊技术在304L上进行堆焊,并对堆焊层的显微组织、元素分布和显微硬度进行对比分析。结果表明,堆焊层组织主要由γ-Ni树枝晶、枝晶间的共晶组织、Cr的硼化物、弥散分布的NbC颗粒等相组成。当Nb粉含量为5wt%时硬度值最高,相比于纯镍基合金堆焊层显微硬度提高了约40%。     

等离子弧堆焊镍基复合粉末涂层材料

采用等离子弧堆焊技术，在Q235钢表面堆焊镍基复台粉末，该复合粉末经三水平三因子正交设计及正交多项式同归分析，确定在镍基基础粉末中添加的强化元素最佳配比为Cr 10％、Mn 4％、W7％。利用金相显微镜、X射线衍射仪(XRD)对堆焊层的相及组织进行了研究，通过硬度试验和磨损试验测试了堆焊层表面及横截面的硬度和表面耐磨性能，结果表明，复合粉末堆焊层显微组织主要为γ-(Ni，Fe)、γ-M、WC、W2C、Mn31Si12、Cr23C6、Cr7C3、Cr、NiB、Ni2B等，其硬度及耐磨性较基体有显著提高。     

激光堆焊Cr MnFeCoNi高熵合金组织与力学性能研究

采用激光堆焊技术在Q235钢上制备了成型良好的CrMnFeCoNi堆焊层,通过XRD,OM,SEM和EDS等分析手段研究了堆焊层的物相结构、微观组织和化学成分;通过硬度测试和拉伸测试表征了堆焊层的力学性能。结果表明,堆焊层内形成了呈树枝晶形貌的FCC单相固溶体。堆焊层内元素分布较均匀,但在枝晶内外存在细微的元素差异,Cr,Fe和Co富集在枝晶内部,Mn和Ni在树枝晶间偏析。堆焊层的硬度由表面至底部缓慢递减,约为180～200 HV0.5。堆焊层的拉伸性能有较强的温度依赖性,当温度从298 K降至77 K时,堆焊层的屈服强度和抗拉强度分别提升了60%和65%,达到了564 MPa和891 MPa,断后伸长率从26%提升到了36%。     

等离子堆焊Ni基合金粉末熔覆层性能研究

采用等离子堆焊技术在Q235钢表面分别堆焊Ni-W-C合金粉末和M—Cr—Mn系复合粉末熔覆层。利用金相显微镜、扫描电镜、C射线衍射仪（XRD）及磨损试验机对两种镍基合金熔覆层的微观组织及耐磨性进行了研究。结果表明，Ni-w．c合金粉末熔覆层显微组织主要为γ-Ni，Cr7C3，WC，（Ni，Fe）3（B，C）等，Ni-Cr-W-Mn系复合粉末熔覆层显微组织主要为γ-Ni，γ-（Ni，Fe），WC，W2C，Mn31Si12，Cr23C6，Cr3C3，NiB，Ni2B等。Ni-Cr-W-Mn系复合粉末较Ni-W-C合金粉末熔覆层耐磨性提高近10倍。Ni-Cr-W-Mn系复合粉末熔覆层通过多元素固溶强化及生成大量金属间化合物提高了熔覆层的硬度及耐磨性。     

Fe对NiAl金属间化合物光束堆焊层成形及组织结构的影响

采用X射线衍射、SEM、EDS等分析方法，研究了铁元素对光束堆焊合成NiAl金属间化合物层的成形和组织结构的影响规律。结果表明，光束堆焊镍铝混合粉制备NiAl金属间化合物层时，NiAl的高熔点导致堆焊层成形困难。在镍铝混合粉中加入适量铁粉（11at％～28at％）可以降低堆焊合金体系的熔点、改善堆焊层成形。随着铁粉加入量的增加，堆焊层的稀释率呈现先增加后降低的趋势，过多的铁粉加入量（43at％）将使熔池金属不能润湿母材。铁元素的引入使堆焊层中析出了Fe3Al相，随着堆焊层中含Fe量的增加，Fe3Al的析出量增加，堆焊层的微观组织为NiAl柱状晶和柱状晶间的Fe3Al条状相。     

不同镍基合金等离子堆焊层的微观组织及性能

采用等离子弧堆焊技术在1Cr1 8Ni9Ti不锈钢表面分别堆焊Ni40A、Ni50A、Ni60A镍基合金粉末,研究不同镍基合金堆焊层的显微组织、硬度及磨损性能.结果表明,堆焊层基体都是由γ-Ni组成,Ni40A堆焊层中析出相主要是Cr7C3、M23C6、Ni3Si,而Ni50A和Ni60A堆焊层中析出相由CrB、M23(C,B)6、Cr7C3、Cr5B3、Ni3Si组成.Ni60A堆焊层的显微硬度最高,达780HV.耐磨性Ni60A＞Ni50A＞Ni40A.Ni60A堆焊层的摩擦系数最大,而Ni40A和Ni50A差别不大.     

两种Ni-Cr-B-Si系合金等离子堆焊层组织结构和显微硬度的研究

采用等离子堆焊技术在304L不锈钢表面堆焊Ni-Cr-B-Si合金粉末熔覆层。应用扫描电子显微镜、电子探针、X-射线衍射仪、显微硬度计等测试手段,研究两种Ni-Cr-B-Si系合金成分等离子堆焊层组织结构和显微硬度。结果表明:堆焊合金层组织由毭-Ni树枝晶和树枝晶间多元共晶组成;Cr,C,B和Si元素含量增加,树枝状组织含量大幅减少,碳化物和硼化物含量显著增加。硬度测试结果表明:硼化物和碳化物含量增大使得堆焊层硬度显著提高。     

涂覆预处理对SiC增强铁基堆焊层组织的影响

采用PIRAC技术处理后SiC表面的涂覆层由Cr3 Si,Cr7C3,Cr23C6等组成.通过等离子堆焊_后送粉技术制备SiC增强铁基合金复合涂层.结果表明,未预涂覆SiC颗粒在涂层表层完全分解,由于分解产物碳、硅扩散不均匀,影响了各区域的成分.上部出现大量初生多边形状碳化物,中部为树枝晶,底部为不规则胞状晶.预涂覆SiC颗粒分布在涂层表面上,没有发生明显溶解,原始形态保持完好.SiC颗粒与基体之间包括界面反应区和过渡区,界面反应区由(Fe,Cr)7C3,(Fe,Cr) 23 C6碳化物和α-(Fe,Cr)固溶体组成;过渡区为固溶较多Cr元素的α-(Fe,Cr)固溶体,耐蚀性较好,形貌难以显示.     

光束反应合成碳化物增强的镍基合金堆焊层

以镍基合金粉Ni35、铬粉和石墨为堆焊材料,用光束反应合成的方法制备了碳化物增强的镍基合金堆焊层,研究了堆焊材料组成对堆焊层显微组织及宏观硬度的影响规律.结果表明,在镍基合金粉中加入铬粉和石墨,堆焊层中析出了一次碳化物,可显著提高堆焊层的宏观硬度;随铬粉和石墨加入量的增加,堆焊层中一次碳化物的析出量随之增加,堆焊层的宏观硬度相应提高,最高可达62 HRC,是镍基合金粉光束堆焊层的2.8倍;但加入过多的铬粉和石墨将恶化堆焊层的成形.     

不锈钢／Al固液轧制复合板材界面的精细结构

应用场发射透射电子显微镜研究了不锈钢／Ａｌ固液轧制复合板材界面的精细结构。结果表明,在钢－Ａｌ之间存在主要由两种金属间化合物组成的界面反应层。靠近钢处由一层细小的（Ｆｅ,Ｃｒ,Ｎｉ）２Ａｌ５纳米晶组成,靠近Ａｌ处由纳米级的（Ｆｅ,Ｃｒ,Ｎｉ）４Ａｌ１３柱状晶组成。反应层附近的Ａｌ中有各种形态的（Ｆｅ,Ｃｒ,Ｎｉ）４Ａｌ１３相析出,并对界面结构的形成进行了初步的分析。     

CO2气体保护药芯焊丝喷粉堆焊层组织及其耐磨性

采用CO2气体保护焊方法,使用高铬铸铁药芯焊丝,喷射优化设计的Cr-Ti-Mn-B系粉体形成耐磨堆焊层。利用XRD及金相显微镜分析堆焊层组织结构,并测定堆焊层的硬度和磨损性能。结果表明:与单纯高铬铸铁芯堆焊层相比,喷射粉体后堆焊层的洛氏硬度HRC增加,当Mn铁、Cr铁、B铁、Ti铁质量分数比为4.3∶52.2∶3.9∶39.6时,堆焊层硬度和耐磨性最高。喷射粉体堆焊层以马氏体为主,并有(Cr,Fe)7C3,FeMn2等相产生,从而提高堆焊层硬度和耐磨性。     

自动化等离子堆焊技术在发动机缸体再制造中的应用

在构建自动化粉末等离子堆焊再制造系统的基础上,选择Ni15合金粉末为堆焊材料,通过发动机缸体止推面再制造堆焊试验对再制造系统进行了验证,并对堆焊组织进行了金相及能谱分析,表明堆焊层组织没有任何气孔、裂纹等冶金缺陷.底部能谱分析表明,底部组织由Ni、Fe中固溶Cr形成的奥氏体基体和基体上弥散分布的碳化物硬质相及其共晶组织组成,平面晶区域有明显的溶碳现象.硬度测试表明,堆焊层除熔合区因溶碳硬度较高,达200 HV,其余区域硬度值与基体相当,达130 HV.每再制造一个发动机缸体止推面,约消耗合金粉末40 g,材料成本不到20元,具有显著的节材及经济效益.     

硼对等离子熔覆高硼铁基合金组织和性能的影响

采用等离子弧熔覆技术在20g钢表面堆焊Fe-Cr-B-C系的铁基复合材料,利用X射线衍射（XRD）,光学显微镜（OM）,扫描电镜（SEM）,洛氏硬度计及湿砂磨损试验机等试验设备进行检测、试验,研究不同硼加入量对熔覆层显微组织与性能的影响规律.结果表明,熔覆层显微组织由过饱和α-Fe枝晶固溶体、枝晶间硼化物共晶组织以及碳化物等组成;熔覆层中硬质相主要有Cr2B,CrB2,Fe2B,Cr7C3,B4C等;随着硼含量的增加,硼化物明显增多,当硼添加量为5%时熔覆层的硬度及耐磨性达到最佳,其硬度值为66.1 HRC,磨损量仅为0.383 g;继续增加硼的添加量,熔覆层的耐磨性能降低.     

铬含量对Fe-Cr-B堆焊合金显微组织及耐磨性的影响

目的在Fe-x Cr-3.5B-0.1C药芯焊丝中加入不同含量的铬,了解铬含量对堆焊合金硼化物形貌以及耐磨性能的影响。方法采用CO_2气体保护堆焊的方法在Q235钢基板上制备Fe-Cr-B系耐磨合金,利用光学显微镜、XRD、SEM等方法观察堆焊合金层的显微组织结构,以及湿砂橡胶轮磨粒磨损试验机对堆焊层进行磨粒磨损试验。结果堆焊合金层主要由铁素体枝晶、马氏体、珠光体和硼化物组成,硼化物随着Cr含量的增加发生Fe_2B到M_2B(M=Fe,Cr)的转变,它主要分布在金属基体的连续网状和鱼骨状结构中。凝固过程中,当Cr质量分数大于9%时,首先形成初生M_2B颗粒,随后形成共晶的M_2B和BCC结构的Fe基固溶体,这种共晶的微观结构主要由基体和长条状的M_2B硼化物组成。从Cr与(Fe,Cr)的原子数分数比值可以看出,硼化物发生从Fe_2B→(Fe,Cr)_2B→(Cr,Fe)_2B的转变。铬含量对Fe-Cr-B系耐磨堆焊合金的组织、硼化物形貌有较大影响。由于硼化物空间结构的变化,硼化物的显微硬度会随着铬原子进入Fe_2B而逐渐提高。结论随Cr含量的增加,及共晶硼化物硬质相的析出,堆焊合金的硬度和耐磨性呈现持续提高的趋势。当Cr含量为20%时,合金中生成的长条状M_2B相作为耐磨骨架无序的分布且镶嵌于基体中,合金耐磨料的磨损性能比Cr含量为9%时的提高了约7.4倍。     

激光热输入对激光增材修复1Cr17Ni2不锈钢组织与力学性能的影响

在1Cr17Ni2不锈钢上进行激光增材修复镍基高温合金粉末试验,研究了激光热输入对1Cr17Ni2钢修复接头显微组织及力学性能的影响。结果表明,1Cr17Ni2钢激光增材修复接头分为熔覆区、热影响区和不锈钢基体,熔覆区上部为均匀分布的树枝晶结构,一次臂较为发达,且生长方向具有一致性,大致平行于熔覆高度方向生长,树枝晶尺寸随激光热输入的减小而逐渐减小,晶粒间的空隙逐渐增大;熔覆区中部和下部区域为短小的柱状枝晶结构,且生长方向具有一致性,随激光热输入的减小,尺寸略有减小。熔覆区主要由基体相γ、沿晶界析出的不规则δ相和MC相等组成;不锈钢侧热影响区主要由块状δ铁素体、奥氏体、马氏体及球状珠光体等组织构成,且与合金熔覆区存在着明显的分界线。随激光热输入的减小,熔覆区平均硬度呈现先增后减的趋势,在激光热输入为80 J/mm时,其硬度达到最大值330.64 HV0.2,较不锈钢基体提高了9.78%。     

钴基合金粉末等离子弧堆焊的显微结构

对钴基多元合金粉末等离子弧堆焊层的金相组织、X射线衍射、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)的研究结果表明，合金层基体为具有(200)晶面择优取向的Co基固溶体，Co基固溶体中存在许多堆积层错；与固溶体组成共晶体的碳化物主要为具有六方点阵并含有层片状孪晶的(Cr，Fe)7C3。     

等离子熔覆Fe基/WC-10Co-4Cr涂层的组织与性能研究

目的 制备高强度和高硬度的耐磨性涂层,用于已磨损的机械零件表面,以延长其使用寿命,避免机器因磨损而带来的各种故障。方法 采用等离子熔覆技术在40CrMnMo表面制备WC-10Co-4Cr/Fe300合金复合熔覆层,研究不同质量分数WC-10Co-4Cr对熔覆层组织和性能的影响。利用金相显微镜、超景深光学显微镜、SEM、EDS、XRD对熔覆层的组织形貌进行表征和物相分析,借助数显显微硬度计和销盘式摩擦磨损试验机测试熔覆层的硬度和耐磨性。结果 WC-10Co-4Cr/Fe300合金作为一种复合材料,与基材形成了冶金结合,结合区域无孔洞和裂纹。熔覆层微观结构随着WC-10Co-4Cr含量的增加,逐渐由柱状晶向树枝晶过渡,它主要由Fe₆W₆C、(Cr、Fe)₂₃C₆和WC相组成。熔覆层的平均硬度大致随着WC-10Co-4Cr含量的增加而提高,当WC-10Co-4Cr的质量分数达到20%时,熔覆层的硬度最高(518.5HV0.2),大约是基体硬度的1.7倍。熔覆层的主要摩擦机理为磨粒磨损,随着WC-10Co-...     

Magnetic properties and structure of Ni80Fe20/Ni48Fe12Cr40 bilayer films deposited on SiO2/Si（100） by electron beam evaporation

Ni80Fe20/Ni48Fe12Cr40 bilayer films and Ni80Fe20 monolayer films were deposited at room temperature on SiO2/Si（100） substrates by electron beam evaporation. The influence of the thickness of the Ni48Fe12Cr40 underlayer on the structure, magnetization, and magnetoresistance of the Ni80Fe20/Ni48Fe12Cr40 bilayer film was investigated. The thickness of the Ni48Fe12Cr40 layer varied from about 1 nm to 18 nm while the Ni80Fe20 layer thickness was fixed at 45 nm. For the as-deposited bilayer films the introducing of the Ni48Fe12Cr40 underlayer promotes both the （111） texture and grain growth in the Ni80Fe20 layer. The Ni48Fe12Cr40 underlayer has no significant influence on the magnetic moment of the Ni80Fe20/Ni48Fe12Cr40 bilayer film. However, the coercivity of the bilayer film changes with the thickness of the Ni48Fe12Cr40 undedayer. The optimum thickness of the Ni48Fe12Cr40 underlayer for improving the anisotropic magnetoresistance effect of the Ni80Fe20/Ni48Fe12Cr40 bilayer film is about 5 nm. With a decrease in temperature from 300 K to 81 K, the anisotropic magnetoresistance ratio of the Ni80Fe20 （45 nm）/Ni48Fe12Cr40 （5 nm） bilayer film increases linearly from 2.1% to 4.8% compared with that of the Ni80Fe20 monolayer film from 1.7% to 4.0%.