45钢表面Ni/WC复合熔覆层的形成机制

采用真空熔覆技术在45钢表面制备Ni +WC复合熔覆层并进行阶段性取样,研究镍基复合涂层的形成机制。结果表明：在45钢表面生成与基体冶金熔合、WC硬质颗粒分布均匀的Ni基复合熔覆层。整个熔覆层由4 mm厚的复合层、1 mm厚的过渡层、20 μm厚的扩散熔合区以及250 μm厚的扩散影响区组成。复合层区由WC和分解形成的富W复相碳化物包围在Ni颗粒周围组成;复合熔覆层的主要组成相有γ-Ni固溶体、Cr₇C₃、Ni_2.9Cr_0.7Fe_0.36、Cr₂₃C₆、Ni₃Fe、Ni₃Si、Ni₃B、W₂C以及C等;真空熔覆过程包括：镍基合金颗粒达到熔点(900℃)前升温阶段颗粒间微烧结颈的形成、升温达到熔点(1020℃)开始的镍基合金颗粒熔融以及保温阶段(1060℃)的熔合扩散与WC颗粒微区位置的调整。     

12Cr13马氏体不锈钢B/C化学热处理的研究

研究了固体硼碳共渗及复合渗技术工艺参数对12Cr13马氏体不锈钢的组织和性能的影响。共渗方面对12Cr13钢进行不同硼碳比例的固体硼碳共渗热处理;复合渗方面对12Cr13马氏体不锈钢先进行固体渗碳,然后再进行渗硼处理,得出最优的复合渗参数。对最优参数下的共渗及复合渗12Cr13马氏体不锈钢试样进行显微硬度、XRD物相结构、电化学下耐腐蚀和摩擦磨损性能检测分析。结果表明：共渗温度950℃、共渗6 h条件下,硼碳共渗最优渗剂硼碳比为6∶4;化学渗6 h条件下,硼碳复合渗最优参数为950℃渗碳,950℃渗硼;硼碳共渗和复合渗试件经过最终热处理(淬火+低温回火)后,表层组织硬度最高可达1 507.3 HV_{0.98 N},心部硬度为420.6 HV_{0.98 N},最优参数下硼碳共渗及复合渗渗层厚度分别为976μm和1 125μm;电化学测试表明硼碳共渗和硼碳复合渗处理后材料的耐蚀性有所提高,共渗腐蚀电位为-0.578 V,复合渗为-0.582 V。磨损试验显示硼碳共渗和硼碳复合渗后经化学热处理可以显著提高12Cr13马氏体不锈钢的耐磨性能。     

TA2熔盐电解法渗硼的研究现状及展望

钛及其合金作为21世纪重要的结构材料,具有抗腐蚀、熔点高、密度小、比强度高、无磁性及生物相容性等优点,但表面硬度低、耐磨性差、摩擦系数大,严重限制了其应用范围.熔盐电解法渗硼作为一种金属表面改性技术,具有成本低廉、效果明显等优点,可有效提高钛及其合金的表面硬度和耐磨性.综述了熔盐电解法渗硼的研究现状,从渗硼的工艺参数、机理、热力学和动力学方面进行了分析.综合双相硼化物(TiB和TiB2)渗层的生长动力学的研究结论,可以看出渗硼问题的核心就是活性B原子在固相的扩散,因此研究近相变温度下B原子的扩散行为对渗硼过程尤为重要.     

黄铜表面等离子体电解氧化膜层的制备及性能分析

为了提高黄铜的耐蚀性能，对其表面进行等离子体电解氧化，并分析Na₂SiO₃电解质浓度对氧化膜层性能的影响。调配以Na₂SiO₃·9H₂O,NaOH为主要成分的电解液，设置正向电压为520 V、正向电流1.4 A、脉冲频率2000 Hz、正负占空比20%,对黄铜试件进行80 min的等离子体电解氧化。通过场发射扫描电子显微镜(SEM)、表面粗糙度测量仪、涡流测厚仪、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、百格刀附着力测试仪、电化学工作站(动电位极化曲线),研究Na₂SiO₃浓度对氧化膜层的微观形貌、厚度、粗糙度、化学组分、结合力及耐蚀性能的影响。结果表明：膜层表面的化学组分是以Cu, Zn, O,Si等元素组成，并以金属氧化物和非晶二氧化硅的形式存在；随着Na₂SiO₃浓度的升高，膜层表面的微孔数量逐渐增多，孔洞尺寸和分布越来越均匀，膜层厚度先增大后减小，表面粗糙度值先减小后增大；然而过大的...     

槽电压对纯铁表面液相等离子体电解硼碳氮三元共渗层摩擦磨损性能的影响

利用液相等离子体电解渗技术分别在340,360V和380V槽电压下对纯铁进行硼碳氮三元共渗(PEB/C/N)表面处理。分析纯铁表面PEB/C/N共渗层的形貌、成分、相组成和显微硬度分布。采用球-盘摩擦磨损仪评估槽电压对渗层摩擦磨损性能的影响,并分析渗层与ZrO_2球对磨时磨损机理。纯铁表面的PEB/C/N三元共渗层厚度随着放电电压升高而增大,最高硬度也相应增加。380V处理1h后硼碳氮三元共渗层中渗硼层和过渡层厚度分别达到26μm和34μm,渗层最高硬度可以达到2318HV。硼碳氮三元共渗层的磨损率仅为纯铁基体的1/10。硼碳氮共渗处理大幅度降低纯铁的摩擦因数和磨损率,但不同槽电压下制备的PEB/C/N共渗层的摩擦因数和磨损率变化较小。     

钛合金表面等离子体电解氮碳共渗的研究

在含有硝酸铵、甘油、乙醇的水溶液中,利用等离子体电解渗入技术在Ti6Al4V钛合金表面制备了氮碳共渗层.利用SEM、XRD、GDS以及显微硬度计分析了渗层的形貌、成分、组织和显微硬度,探讨了渗层形成的机理和过程.结果表明:(1)以300V的电压经45min处理制备的渗层总厚度约为100μm,其中化合物层约为20μm,主要由Ti(C,N)相组成;(2)渗层最高显微硬度超过2000HK0.0025.等离子体电解渗入技术可以较快地在钛合金表面制备出厚度大、硬度高的氮碳共渗层.     

Q235钢固体粉末渗硼及渗层生长动力学行为

各类材料渗硼工艺不同,硼的扩散也不同,其中有许多现象往往不能定量分析.采用固体粉末法对Q235钢进行了渗硼,得到的渗硼层为锯齿状,垂直于钢表面楔入基体.用sigma Plot 10.0软件对试验数据进行了分析和拟合,得出了渗硼层等厚度图,为制定渗硼工艺提供了依据:利用此图,既可以对设定的渗硼时间和温度预测渗硼层厚度,又可以用一定的固体渗硼厚度值确定渗硼时间和温度.通过动力学研究得到了渗层相组成为单一的Fe2B相硼,在不同温度下的扩散速率常数:K800℃=1.074×10-13m2/s,K850℃=1.622×10-13m2/s,K900℃=3.921×10-13m2/s,平均扩散激活能为134.473 kJ/mol.     

马氏体气阀钢多元共渗层的组织及性能

用固体粉末法,在4Cr10Si2Mo马氏体气阀钢表面制备了Al—Cr二元渗层及Al—Cr—Ce三元渗层,研究了渗层的显微组织和成分分布,测定了渗层由表及里的显微硬度。Al—Cr渗层厚度约为3501μm,硬度为580Hv;Al-Cr—Ce渗层厚度约为420μm,硬度为500Hv。     

低碳钢液相等离子体电解硼碳共渗层生长特性研究

在含有硼砂和甘油的电解液中对Q235低碳钢表面进行液相等离子体电解硼碳二元共渗(PEB/C)处理,研究不同时间条件下PEB/C共渗层的组织形貌,着重探讨了PEB/C二元共渗过程中电解质的分解反应和渗硼层快速生长机理。结果表明,在330V电压条件下,经过6min PEB/C处理后,在样品表面开始生成不连续的岛状硼化物;而经过30min PEB/C处理后,可以形成主要由Fe2B相组成的均匀致密的渗硼层,渗硼层的硬度可以达到1 800HV,厚度约为20μm。PEB/C共渗样品渗硼层的生长过程主要包括共渗初期阶段、生成岛状硼化物阶段和渗硼层均匀生长阶段。     

45钢激光硼氮合金化层制备及性能研究

为了使得工程上常用的零部件保持自身韧性的同时提高其表面的耐磨性，利用激光合金化技术在45钢表面制备了二元硼氮合金化层，优化了工艺参数，研究了合金化层的组织及性能。结果表明：随激光功率、扫描速度、搭接率增大，合金化层硬度均呈先增后降的趋势，在1.5 kW、500 mm/min、50%时硬度分别达到最大值954,885,882 HV_{2 N},随B∶N（质量比）中B的含量提高，合金化层硬度逐渐上升；最佳工艺参数为：激光功率1.5 kW,扫描速度500 mm/min,搭接率50%,经最优工艺处理后的合金化区组织由Fe₂N、Fe₂B、FeB、Fe₇C₃、γ-（Fe, N）等化合物和固溶体组成，以柱状晶和胞状晶为主，厚度约为600μm,平均硬度为1 023 HV_{2 N},热影响区组织由少量针状马氏体以及残余奥氏体等组成，厚度约为250μm,硬度由967 HV_{2 N}到265 HV_{2 N}呈梯度分布；合金化层的摩擦系数约为0.451 ...     

钒酸镍/生物质碳复合材料的制备及其作为超级电容器性能的研究

由于钒酸镍(Ni₃V₂O₈)中钒(V)和镍(Ni)元素存在多价态变化，具有化学活性高、理论比电容大，而受到广泛关注。以NH₄VO₃、H₂C₂O₄和Ni(CH₃COO)₂为试剂，蒲棒绒毛为原料，两步水热法制备了钒酸镍/生物质碳复合材料(Ni₃V₂O₈/BC)。结果表明：Ni₃V₂O₈/BC其在三电极体系下电流密度为1.0A/g时，具有较高的比电容为达到953F/g。因此，Ni₃V₂O₈/BC复合材料是作为高性能超级电容器的潜在材料。     

包埋渗铝法制备Fe-Al渗层及其扩散机制

包埋渗铝法可在钢基体表面制备出一层致密、坚固、连续的Fe-Al渗层，以改善基体性能。本文在不同温度和不同时间下对Q235低碳钢进行包埋渗铝，形成Fe-Al渗层，采用X射线衍射、扫描电镜及能谱分析等方法研究了渗铝层的物相结构、表面及截面形貌和成分，采用显微硬度仪测量了截面硬度。结果表明，不同渗铝温度下获得的渗铝层，主要含有Fe₂Al₅和FeAl₃两相，且750℃得到的渗层存在较多Fe₂Al₅相；随着渗铝温度升高，Fe-Al渗层厚度增加，Al原子扩散系数增大，但显微硬度降低；不同渗铝时间下制备的渗铝层，物相仍以Fe₂Al₅和FeAl₃为主，但随着渗铝时间延长，FeAl₃含量减少，且Al原子扩散系数变大，渗层显微硬度略有降低。在进一步分析Fe-Al渗层形成的热力学与动力学基础上，总结了渗铝层形成的扩散机制。     

稀土对H13钢固体渗硼层高温摩擦磨损性能的影响

研究了稀土氯化物CeCl3添加量对H13钢固体渗硼层截面形貌、显微硬度、表面粗糙度以及相组成的影响,以及稀土催渗辅助渗硼H13钢的高温摩擦磨损性能。结果表明:添加2.5%和5%的稀土显著提高渗硼层厚度、显微硬度与致密性,但是表面粗糙度略有提高;10%稀土渗硼试样的渗层最厚,但是其显微硬度、致密性明显下降,表面粗糙度提高;稀土辅助渗硼层中除Fe2B相外还出现了(Fe,Cr)2B相;与不加稀土渗硼试样相比,5%稀土渗硼试样的渗层磨穿时间约增加一倍,磨损率降低21%;5%稀土渗硼试样磨损率比未渗硼H13钢降低了61%,并且也低于10%稀土渗硼试样。因此,加入5%稀土催渗辅助渗硼H13钢的高温耐磨损性能较优。     

H13钢自保护膏剂稀土渗硼工艺优化

目前鲜见针对H13钢铁稀土渗硼的工艺优化研究。为此,采用自保护膏剂对H13钢进行稀土渗硼试验,运用正交试验法考察了渗硼时间、渗硼温度、稀土含量对渗层厚度、显微组织、显微硬度的影响,从而优选渗硼工艺。结果表明:渗层厚度随着稀土含量的增大先增加后减少,渗硼温度和渗硼时间的增加均可提高渗层厚度。由此得到最优的稀土渗硼工艺参数为:渗硼温度950℃、渗硼时间4 h、稀土含量4%,在此最优工艺下稀土渗硼层厚度达92.1μm,比无稀土渗硼提高约70%;其中,稀土渗硼的高硬度层(大于800 HV)厚度达75μm,比无稀土渗硼提高约1倍,并且显微组织更为致密均匀,渗硼层与基体结合更为紧密。     

四硼酸锂电解液浓度对Zr-4合金微弧氧化陶瓷层的影响

为了提高Zr-4合金在核工业中的服役性能并避免引入杂质元素,以Li₂B₄O₇为电解液在Zr-4合金表面制备微弧氧化陶瓷层,研究了Li₂B₄O₇浓度对微弧氧化陶瓷层的物相组成、微观形貌、膜层厚度、硬度、粗糙度、耐磨损和耐腐蚀性能的影响。结果表明：当ρ(Li₂B₄O₇)=3～15 g/L时,随着Li₂B₄O₇浓度的增加,电解液的电导率持续增加,陶瓷层的粗糙度总体持续增加,只在电解液浓度从6 g/L变化到9 g/L时稍有下降,微弧氧化陶瓷层厚度先在ρ(Li₂B₄O₇)=3～9 g/L范围内持续下降,后在ρ(Li₂B₄O₇)=9～15 g/L范围内上升;陶瓷层的硬度先是在ρ(Li₂B...     

电解质浓度对TiB2基刀具表面MAO涂层组织和摩擦性能的影响

研究了以高浓度Na₅P₃O₁₀作为电解液对钛合金实施微弧氧化,并对其表面结构和各成分组成情况进行了分析,之后测试了氧化层的表面硬度及其耐磨特性。研究结果表明:提高Na₅P₃O₁₀浓度后,发生了电导率明显增大现象,反应时间显著缩短。加入50 g/L的Na₅P₃O₁₀涂层的表面形成了尺寸差异较大的微孔,这些微孔的尺寸都在1μm以内,表面较平滑。所有微弧氧化涂层内都存在B、Ti、O。各膜层中主要存在B₂TiO₅,同时形成了B₂O₃与金红石TiO₂衍射峰。逐渐提高Na₅P₃O₁₀含量后,加入50 g/L的Na₅P₃O₁₀涂层试样获得了更高硬度,但硬度变化速率发生了降低。加入50 g/L的Na₅P₃O₁₀涂层具备很高极限载荷,迅速达到了稳定的摩擦状态,因此摩擦系数快速减小到稳定的程度。基体的表面受到了较大破坏,产生了许多磨屑颗粒与犁沟;涂层表现为粘着磨损的特征,可以显著降低粘着磨损的程度。     

温度和甲酸镍含量对制备Zn-Ni合金渗层的影响

为改善渗锌层的防腐性能，通过在渗锌过程添加甲酸镍制备了Zn-Ni合金渗层，分析了不同温度(400℃、450℃、500℃、550℃、600℃)和不同甲酸镍含量(0 g、15 g、44 g、75 g、103 g)对渗层制备过程的影响。采用扫描电镜(SEM,配备有EDS能谱)、X射线衍射仪(XRD)分析了不同试样渗层截面形貌和物相组成；采用电化学极化曲线和阻抗谱(EIS)表征了不同试样在3.5%(质量分数，下同)NaCl溶液中的电化学行为，并通过中性盐雾实验测试了渗层的耐蚀性能；利用显微维氏硬计测试渗层表面至基体不同相层硬度。结果表明：随温度的升高渗层显著增厚，渗层表面硬度降低；随甲酸镍含量的增加渗层明显减薄，渗层中ZnO、Fe₃ZnC_0.5相衍射峰明显增强，渗层中间相层硬度值增大；温度和甲酸镍含量对渗层自腐蚀电位无明显影响，腐蚀电流密度随温度的升高而增大，随甲酸镍含量的增大而明显减小；试样阻抗弧半径和渗层电阻均随甲酸镍含量的增加而增大；甲酸镍含量越高，对盐雾实验白锈的出现抑制越明显，出现红锈的时间显著延长。综上所述，添加甲酸镍显著改善了渗锌层的组...     

Cr7C3 / Ni3Al 复合材料制备过程中碳化铬的溶解再析出行为

将真空常压烧结方法制得的Cr₃C₂-Ni₂Al 复合焊丝堆焊于碳钢表面。分析表明, 在堆焊过程中, 利用氩弧物理热和Ni-Al 反应热, Ni 与Al 化合反应生成Ni₃Al 金属间化合物, Cr₃C₂ 则发生分解, 除少部分[ C]与[Cr ]固溶于Ni₃Al 基体中外, 大部分反应析出更稳定的Cr₇C₃ 相, 其尺寸取决于堆焊层中不同区域的冷却环境,较为均匀地分布于Ni₃Al 基体中。由于Cr 在Ni₃Al 中的固溶度远大于C , 加之Cr₃C₂ 转化为Cr₇C₃ 也造成部分富余的C , 结果造成在该Ni₃Al 表面强化材料焊层中形成石墨相, 其密度轻、熔点高, 主要偏聚于焊层表层。Cr₇C₃ / Ni₃Al 复合材料的室温、高温硬度远高于传统高温耐磨材料Stellite 合金, 该材料有望成为一种新型的高温耐磨表面强化材料。      

TiO2-PTFE对6063铝合金微弧氧化膜层的影响

为了探究TiO₂和聚四氟乙烯(PTFE)对6063铝合金微弧氧化膜层的影响,在Na₂SiO₃基础电解液中添加TiO₂和PTFE固体纳米微粒,采用微弧氧化技术(MAO)在6063铝合金上制备了微弧氧化复合膜层。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、摩擦磨损试验机以及电化学工作站研究了微弧氧化陶瓷膜层的形貌、相组成、元素分布以及耐磨性和耐蚀性。结果表明：加入4 g/L TiO₂和10 mg/L PTFE制成复合添加剂制备的复合膜层其表面孔径尺寸明显降低,膜层厚度增加,结构致密;摩擦系数由0.9降到0.5,耐磨性最好;电化学试验测得复合膜层的自腐蚀电位最大,为-0.18 V;自腐蚀电流密度最小,为1.09×10^-8 A/cm²。     

Q235低碳钢等离子体电解硼碳共渗处理及性能分析

采用液相等离子体电解渗方法对Q235低碳钢进行硼碳共渗(PEB/C)处理,研究了Q235低碳钢表面硼碳共渗层的形貌、结构和显微硬度。评估了PEB/C处理前后Q235钢的电化学腐蚀性能,以及以GCr15钢球作为摩擦副在不同载荷条件下PEB/C渗层的摩擦磨损特性。结果表明,经过PEB/C处理后(330V/30min),形成厚度约为20μm并主要由Fe2B相组成的渗硼层。PEB/C处理轻微提高了Q235钢的耐腐蚀性能,但明显降低了Q235低碳钢与GCr15钢球对磨的摩擦因数和磨损率。当载荷为5N时,PEB/C样品的摩擦因数和磨损率分别是Q235钢基体的1/4和1/59。