钛表面钛钯合金层耐蚀性能及耐蚀机理研究

采用磁控溅射沉积钯膜层+热扩散技术在工业纯钛表面制备Ti-Pd合金层,研究了Ti-Pd合金层的耐蚀性能,用重量法评价了合金层的腐蚀速率,分析了不同样品经腐蚀后的表面形貌和成分。结果表明:Ti-Pd合金层在37%(质量分数,下同) HCl溶液和80%H_2SO_4溶液中的腐蚀速率比纯钛降低了2个数量级。Ti-Pd合金层经37%HCl腐蚀后,表面含有Ti、Pd、O元素,表面有微小的点蚀坑。Ti-Pd合金层经80%H_2SO_4腐蚀后,表面含有Ti、Pd、S、O元素,表面有亚微米级的点蚀坑。提出了Ti-Pd合金层的耐蚀机理:微量的Pd和Ti O2组成的钝化膜使表面腐蚀电位提高,产生耐蚀效果。     

GH4720Li合金高温氧化行为研究

采用静态增重法测定了GH4720Li合金在650~900℃的氧化动力学,并利用SEM、EDS和XRD手段分析了不同温度下氧化膜的组成及结构,据此对GH4720Li合金的氧化机制进行了研究。结果表明,GH4720Li合金在900℃以下属完全抗氧化级。750℃以下,GH4720Li合金的氧化速率随温度升高缓慢增加,氧化膜主要由(Cr0.88Ti0.12)2O3和Cr2Ni O4组成;超过750℃,合金的氧化速率显著增加,氧化层主要由(Cr0.88Ti0.12)2O3和Ti O2组成。Ti的含量沿氧化层厚度方向由里向外逐渐增加,而Cr的分布规律正好相反。合金氧化动力学遵循抛物线规律,氧化机制由初始表面生成反应控制转变为扩散机制控制。     

烧结气氛对注射成形Fe/2Ni合金性能的影响

在H_2,H_2+N_2及真空气氛下对Fe/2Ni合金进行了烧结,讨论了烧结气氛对合金碳含量以及合金力学性能的影响;指出烧结气氛是通过H_2+N_2混合气氛中H_2脱出合金中的碳,从而影响合金的最终组织来影响合金力学性能的,因此可以通过控制烧结气氛的H_2与N_2体积比来控制合金中的碳含量,以得到所需的力学性能;并对合金脱碳机理作了初步探讨。     

元素Cr对粉末冶金Ti-6Al-4V合金组织与性能的影响

采用冷等静压、真空烧结的方法制备不同Cr含量的Ti-6Al-4V合金,通过金相观察、力学性能测试及SEM分析等方法研究Cr元素对Ti-6Al-4V合金显微组织与力学性能的影响。结果表明:添加Cr元素后,合金中并未出现化合物Ti Cr2,其组织是由(α+β)相组成的魏氏组织。Cr的添加降低了合金的致密度,提高了其抗压强度,当Cr质量分数为4%时,合金的抗压强度达到1 855 MPa。Cr质量分数为1%、2%时,合金断裂形式为韧性断裂;Cr含量为3%、4%时,合金断裂形式为解理断裂。     

马氏体时效钢离子氮化工艺和渗层的研究

本文对超高强度18Ni马氏体时效钢离子氮化前后的尺寸稳定性和渗层进行了研究。预时效和氮化工艺选择恰当使氮化前后有高度的尺寸稳定性。通过金相,X光相分析,俄歇谱仪,扫描电镜和透射电镜等,研究了渗层的组织、结构及相成分。采用了单侧减薄的制膜技术,观察了化合物的精细结构。18Ni马氏体时效钢经离子氮化后,表面硬度可达HRC62以上,渗层深度大于0.2mm,扩散层内除有分布均匀的氮化物外,还有细而密的Ni_3Mo存在,表面化合物层是由晶粒细小,且有一定方向性的γ′相组成。     

Cr对超重力场燃烧合成TiC-TiB_2复合陶瓷凝固行为的影响

采用超重力场燃烧合成技术,以Ti+B4C为主反应体系,同时辅以不同含量的CrO3+Al增强体系,制备出不同Cr含量的TiC-TiB2复合陶瓷。XRD、FESEM与EDS分析表明,所得TiC-TiB2复合陶瓷主要由大量细小的TiB2片晶、TiC球晶构成,富Cr金属相多与TiB2片晶交织在一起。随着CrO3+Al含量增加,体系绝热温度升高,TiC-TiB2复合陶瓷中富Cr金属相体积分数逐渐增加。分析认为,超重力场下燃烧反应完成后,得到Ti-Cr-C-B合金液相,在冷却凝固过程中,TiC率先形核析出,TiB2随后析出,Cr及少量未反应Ti最后析出,并对TiB2片晶形成的骨架结构进行补缩,从而提高了TiC-TiB2复合陶瓷的致密性。     

等离子表面Cr-Si合金化改善TiAl基合金高温抗氧化性能的研究

利用等离子表面合金化技术,在TiAl基合金表面实现了Cr-Si二元共渗。通过SEM、EDS、XRD检测合金渗层的形貌、合金元素含量与相结构,并研究了合金化处理对TiAl基合金高温抗氧化性能的改善效果。结果表明,合金渗层组成相为Cr3Si及Laves相TiCr2,过渡层物相主要为Al8Cr5与Al3Ti,合金层内Cr、Si元素含量呈梯度分布;经高温氧化后合金渗层表层形成致密CrO2,内层形成连续Al2O3阻隔层,其氧化动力学曲线呈典型的抛物线型。     

TA2纯钛表面激光气体氮化工艺研究

采用Nd:YAG激光器在氮气环境中对TA2纯钛进行激光气体氮化处理,研究了不同工艺下TA2纯钛表面激光气体氮化层的宏观形貌、物相组成、显微组织、硬度及摩擦磨损性能。结果表明,经过激光表面氮化处理后,氮化层与基体之间为冶金结合,氮化层的组织主要由细小的、枝晶状的Ti N构成。激光离散氮化可显著降低材料表面的摩擦系数,提高材料的耐磨性能,且氮化强化区域的分布越密集,摩擦系数值越小,耐磨性越好。激光离散氮化还可以提高加工效率,抑制裂纹的萌生。     

内生氮化物弥散强化合金氮化前组织性能演变

内生氮化物弥散强化高温合金是一种新型的高性能燃烧室用高温合金,首先介绍了该合金的研制背景和进展。在此基础上,以典型的内生氮化物弥散强化合金NS163为目标合金,研究了该合金在氮化前热处理过程中组织性能演变。结果表明:合金在900~1 250℃温度范围内组织构成简单,为奥氏体基体+MC碳化物。对实验条件下冷轧态板材的再结晶行为进行了系统研究,确定合金成品固溶温度以1 200℃为宜,在1 200℃固溶后基体平均晶粒度为5级,并表现出优异的冷加工性能和较低的高温抗拉强度。上述结果有助于优化氮化前NS163合金板材的组织状态,同时为合金内生氮化处理后的强化效果评估提供一个基点。     

各向异性Sm12.8Fe87.2Nx粘结磁体的研究

采用粉未冶金法对合金及其氮化物与粘结磁体的组织形貌、物相及磁性能进行了较为详细的研究.结果发现，均匀化退火可以明显减少Sm12.8Fe87.2合金中的富Sm相与α—Fe含量。氮化后Sm2Fe17晶格膨胀形成Sm2Fe17Nx主相，氮化20h内Sm2Fe17Nx相单胞体积膨胀超过6％，在20h有最大值△Ve／Ve=8.36％：氮化后合金中的α-Fe含量增加，未见相应用胞体积膨胀:Sm12.8Fe87.2Nx取向粘结磁体中Sm2Fe17Nx相的006衍射明显增强，而其他衍射及α-Fe的衍射减弱，易轴方向磁体的矫顽力优于磁粉的，而剩磁与最高场下磁化强度值劣于磁粉.     

Cu-Ti合金中Ti含量对C/C复合材料润湿性能的影响

利用超高温接触角测量仪、光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪研究Ti含量对Cu-Ti合金与C/C复合材料润湿性的影响。结果表明,随Ti含量增加,Cu-Ti合金对C/C的接触角逐渐降低。当Ti的质量分数为4.8%时,接触角降低到90°以下,Cu-Ti合金与C/C复合材料部分润湿;当Ti的质量分数为8%时接触角降为0°,Cu-Ti合金与C/C复合材料完全润湿。润湿界面形貌与Ti含量相关,当Ti含量为8%时,界面出现宽大的层状剪切裂纹;当Ti含量为12%时,界面致密无裂纹,Cu-Ti合金能较好地渗入C/C复合材料中的孔隙;当Ti含量为16%时,界面出现数量较多的细小裂纹,Cu-Ti合金熔体中的钛元素向界面扩散形成富钛层,并与C/C复合材料中的碳元素反应生成厚度为3~5μm的连续TiC层,该TiC层可改善合金对C/C复合材料的润湿性能。     

Ti—6Al—4V合金激光氮化前的预热研究

为了得到薄厚均匀并且无裂纹的氮化表面,人们对激光氮化条件进行了大量研究。虽然通过对基材预热和淡化氮气气氛,可以避免裂纹产生,但由于难以精确确定预热温度且不能保证得到均匀的熔深,因而对工件较大面积改性时不适用。通过考察裂纹产生的趋势、熔深、激光道能量与试样温度变化之间的关系,探索出了在纯Ar气氛下用精确的激光道数对试样进行预热,然后氮化的工艺方法,可获得厚度均匀且无裂纹的氮化层。l实验部分基材为Ti－6A14V合金。用带有旋转装置的5kw连续CO。激光器进行激光氯化工艺研究。激光能量为2kw,光束半径为1mm,旋转…     

Nb元素对粉末冶金TiAl基合金高温氧化行为的影响

采用等离子旋转电极法制备Ti-47Al-2Cr-0.2Mo,Ti-50Al-2Nb-0.3W和Ti-45Al-7Nb-0.3W(元素含量均为原子分数,%)3种预合金粉末,再通过热等静压制备成块体合金,在950℃空气环境中进行合金的高温氧化实验,并利用扫描电镜(SEM)观察与分析合金氧化后的表面形貌以及截面的元素面分布,用X射线衍射(XRD)分析氧化膜的相组成,研究Nb元素及其含量对Ti Al基合金高温氧化行为的影响。结果表明:Nb元素的添加可提高粉末冶金Ti Al基合金的抗氧化性能,这3种合金中Ti-45Al-7Nb-0.3W合金的抗氧化性能最好,经过80 h氧化后质量增量仅为2.484 mg/cm2,为不含Nb合金的12.44%,并且氧化膜整体厚度最薄,最厚的地方氧化膜厚度约为8.3μm。该合金表面形成连续致密的Al2O3氧化层,氧化膜从外向内依次为TiO2层/Al2O3层/(Ti,Nb)O2层/富Al和Nb层。     

真空感应炉熔炼合金钢时用氮化物增氮的试验研究

分析了真空度、温度和氮化物成分对钢中氮溶解度影响,并在50 k真空感应炉对不同化学成分的合金钢(/%:0.06～0.36C、≤3.23Si、≤2.20Al、≤9.00Cr)进行3种氮化物-氮化硅、氮化锰和氮化铬的增氮试验。结果表明,气相中氮气分压对钢液中氮溶解度影响最大;钢中Ti、Cr提高氮溶解度和氮化物的收得率;增加C含量则降低氮溶解度和氮化物的收得率;钢中含有一定量的铝,可以显著提高氮化物的收得率。40 kPa氩气压力,1 600～1 650℃时在硅钢、结构钢和9%Cr钢中氮化硅、氮化锰、氮化铬的收得率分别为25%～30%、30%～50%、60%～100%。     

FeMnAlC TWIP钢加热过程中的氧化行为GD-OES研究

摘要：以成分（质量分数）为Fe-16%Mn-1.5%Al-0.6%C-0.11%Cr的TWIP钢为研究对象，采用模拟试验研究了加热过程中的氧化行为，使用GD-OES分析了加热温度和加热气氛中O2含量对表面元素深度分布的影响。结果表明，当TWIP钢在N2-0.05%（体积分数）O2的气氛中加热至550~700℃时，表面会形成Fe-Mn氧化层，次表层会形成贫锰层、脱碳层及内氧化层，各层厚度随加热温度升高而增大。在氧化性气氛中加热时，Al元素优先在次表层形成内氧化，少量的Cr元素在氧化层/基体界面上形成外氧化，表面氧化层中基本不含Al和Cr。当加热温度为650℃时，气氛中O2体积分数在0.025%~0.2%之间变化对氧化层厚度影响较小，均可获得厚度介于400~500nm的氧化层。由此可见，为获得TWIP钢合适的预氧化层厚度，同时减少预氧化层/基板界面位置的氧化物，直火加热出口温度控制比空燃比控制更重要。     

离子氮化对高速钢表面类金刚石膜性能的影响

根据空心阴极原理,研究了离子氮化对高速钢表面渗氮层的厚度、硬度等影响.在此基础上,研究了气体体积配比对渗氮后高速钢表面沉积的类金刚石膜的结合力、sp³键含量和耐磨性能的影响.研究结果表明：离子氮化后,高速钢表面镀膜结合力明显提高,由10.35 N提高至18.56 N;降低气体体积配比中CH₄的含量有利于提高膜层中sp³键的含量,高速钢耐磨性能明显提升,摩擦系数由0.175降至0.1.离子氮化可有效提高高速钢表面沉积的类金刚石膜性能.     

合金碳含量和烧结气氛对WC-6%Co超细硬质合金表面形貌及成分的影响

通过对WC-6%Co(质量分数)超细硬质合金烧结后的表面形貌进行扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)分析,分析和讨论造成合金表面麻点、呈灰黑色和出现黑斑的原因,得出合金碳含量和烧结气氛对合金表面贫钴和吸附杂质、富钴的影响机制,及该实验条件下造成合金表面形貌及成分差异的原因。合金碳含量比烧结气氛碳浓度低时,合金表面极易出现贫钴现象,同时表面会吸附烧结气氛中夹杂的C,O,Ca,S杂质元素;反之,会出现合金表面富钴现象,合金表面不会吸附O,Ca,S杂质元素。合金碳含量与烧结气氛碳浓度高低变化,而使合金表面既有富钴区、又有贫钴区时,合金表面有麻点或呈灰黑色;合金渗碳时,合金表面易有黑斑出现;合金表面富钴且一致时,合金具有正常金属光泽。     

用氮化铬、氮化锰冶炼高氮钢

 为了研究钢液增氮的新工艺,以钢液增氮的冶金热力学和动力学为基础,在10 kg感应炉上添加氮化铁合金以过饱和氮的方式来提高钢液最终氮含量,并对Cr18Mn18N和Cr23Mn17N两种实验材料的理论氮含量饱和值进行了计算。实验表明,采用氮化铬和氮化锰冶炼,钢液最终氮含量大幅度超过钢液与气相平衡时的氮含量,且氮化铬的增氮效果明显优于氮化锰。采用氮化铬冶炼,氮的收得率和氮的质量分数最高可达89%和098%。     

Ti6Al4V合金表面火焰喷焊W_xC涂层耐磨性分析

采用"一步法"火焰喷焊技术在Ti6Al4V合金表面制备出由Ni60过渡层和W_xC+Ni60强化层组成的喷焊层。喷焊层在氩气气氛中冷却,避免了涂层的氧化。过渡层与基体结合良好,没有孔洞等缺陷;强化层中碳化钨颗粒呈弥散分布,与过渡层界面处存在大量的孔洞。喷焊层硬度为12. 3 GPa,相比基材,硬度提高了近3倍,摩擦系数降低60%以上。喷焊层与GCr15和Si_3N_4对磨后,对磨副GCr15和Si_3N_4磨损严重,而喷焊层无明显磨损,表现出优异的耐磨性。     

Ce和Re对CoNiCrAlY合金1000℃氧化行为的影响

在热障涂层粘结层用CoNiCrAl Y合金中添加适量活性元素Ce和合金元素Re,1000℃空气气氛下进行恒温氧化,测试合金氧化动力学,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜/能谱(SEM/EDS)等手段观测氧化产物的物相组成和转变、氧化膜结构,进而比较添加适量活性元素Ce和合金元素Re对合金氧化行为的影响。结果表明,当前氧化条件下,合金氧化动力学可以划分为两个阶段:氧化初期,氧化速率较快;稳定氧化阶段,氧化产物由亚稳态θ-Al2O3转化成稳态α-Al2O3,氧化速率明显降低。CoNiCrAl Y合金表面形成了单一Al2O3膜,而CoNiCrAl YRe合金生成了富Cr氧化物外层+Al_2O_3内层双层氧化膜,并且在贫铝区形成了少量内氮化物。0.1%Ce(质量分数)的加入促进了Al的选择性氧化,加快了Al2O3的相转变,从而促进保护性α-Al2O3氧化膜的更快形成,使得CoNiCrAl Y合金稳定氧化阶段氧化速率常数由3.3×10~(-13)g~2·cm~(-4)·s~(-1)降低为1.5×10~(-13)g~2·cm~(-4)·s~(-1)。而且,Ce和Re元素共同存在时对合金抗氧化性能的改善效果更显著,CoNiCrAl YRe Ce合金表面形成了单一、连续、致密的Al_2O_3保护膜,Ce的加入使得含Re合金CoNiCrAl YRe的稳定氧化阶段氧化速率常数由2.8×10~(-13)g~2·cm~(-4)·s~(-1)降低为7.5×10~(-14)g~2·cm~(-4)·s~(-1)。