［例29］自熔剂合金喷熔在油田抽油泵柱塞上的应用

自熔剂合金喷熔技术是在失效的工件表面先喷涂一层自熔剂合金粉末,然后用氧一乙炔火焰或中频感应加热使其重熔,可在零件表面制备出平整光滑的熔覆层.在合金元素中加入硼或硅等与氧亲和力强的元素,可降低合金的熔点,改善对母材的润湿性,并自动造渣,使液态金属得到保护.自熔剂合金粉末分为镍基、钴基、铁基及含碳化钨的自熔剂合金粉末4个系列.熔覆层的单层厚度一般为1.6 mm.对于不易变形的零件,自熔剂合金粉末喷熔是一种经济而有效的方法.     

消失模法高锰钢表面合金化工艺的研究

利用干砂负压消失模铸造工艺对高锰钢表面合金化进行研究,通过正交试验研究合金粉配比、助熔剂和粘结剂含量、合金涂层厚度等因素对表面合金层质量的影响,确定合金化涂料的最佳配比,分析表面合金层的组织和性能。结果表明：表面合金层由表及里分为烧结区、过渡区和熔合区,其外层为耐磨性能较好的烧结区和过渡区,内层为综合性能较好的熔合区,基体为奥氏体组织。     

熔剂对高频熔覆耐磨覆层工艺性能的影响

采用高频感应加热可以在低碳钢表面熔覆一层耐磨材料，熔剂对覆层与基体的结合、覆层表面成形、脱渣性等工艺性能起着决定性的作用。本文探讨了熔剂对高频熔覆工艺性能的影响。在Fe基Cr13Ni2B合金粉末中加入适量的焊剂431、硼酐及氟化物，可以有效地去除粉料表面的氧化物，降低其熔点，促进粉料与基体的结合．形成一层脱渣容易、表面成形美观且与基体形成牢固冶金结合的耐磨覆层，覆层厚度可以达到2．5mm。     

熔剂对高频熔覆耐磨覆层工艺性能的影响

采用高频感应加热可以在低碳钢表面熔覆一层耐磨材料,熔剂对覆层与基体的结合、覆层表面成形、脱渣性等工艺性能起着决定性的作用。本文探讨了熔剂对高频熔覆工艺性能的影响。在Fe基Cr13Ni2B合金粉末中加入适量的焊剂431、硼酐及氟化物,可以有效地去除粉料表面的氧化物,降低其熔点,促进粉料与基体的结合,形成一层脱渣容易、表面成形美观且与基体形成牢固冶金结合的耐磨覆层,覆层厚度可以达到2.5mm。     

ZAlSi7Mg经电熔剂净化后成分及力学性能的研究

依据正交实验研究了电熔剂净化法时渣剂种类、渣层厚度和电流强度对ZAlSi7Mg合金元素的影响,利用直读光谱仪和万能力学试验机测量了ZAlSi7Mg净化前后的化学成分及力学性能。研究发现,经电熔剂净化过的ZAlSi7Mg合金中,Si、Fe、Cu、Mn含量基本不变,Mg元素含量波动较明显;在净化过程中,各影响因素对合金元素含量的影响作用从大到小为电流大小,渣剂种类,渣层厚度;净化后的铝合金抗拉强度为286.8 MPa,同时伸长率也有一定程度地提高,均明显高于净化前的。     

阳极氧化对半固态成形ZL114A合金铸件耐蚀性能的影响

研究了阳极氧化工艺和表面液相偏析层对半固态成形ZL114A合金铸件耐蚀性的影响。结果表明：对于阳极氧化而言，表面液相偏析层会显著影响氧化膜生长速率，使得氧化膜厚度减小，但由于膜层平整，反而有利于氧化膜对合金耐蚀性能提高；然而，去除表面液相偏析层虽然会增加试样表面氧化膜的厚度，但由于这种氧化膜分布不均匀，从而无法提高合金的耐蚀性。未经阳极氧化处理的试样耐蚀性分析结果表明，表面液相偏析层的存在会降低试样的耐蚀性，去除表面液相偏析层会在一定程度上提高耐蚀性。对氧化膜腐蚀后的蚀坑研究发现，共晶组织对氧化膜的蚀坑的形成起着决定性作用，蚀坑通常位于共晶组织部位，且在蚀坑中往往发现有富铁金属间化合物。     

电火花表面强化工艺的参数优化

研究了Ti合金表面电火花强化WC过程中,影响强化层厚度的因素及其规律性。认为电容两端输出电压、充电电容量、比强化时间、保护气体流量、电极旋转速度是影响强化层厚度的主要因素。通过合理的参数优化,可以在Ti合金表面获得平均厚度大于100mm的WC-Co8强化层。     

Ti合金表面WC92-Co8电火花强化层形成规律

电火花强化技术可在Ti合金表面制造0．05mm以上的硬质合金强化层，彻底改变Ti合金表面性能。通过微分电火花强化过程，研究了单脉冲、多脉冲放电时强化点的形成规律；不连续、连续强化点的形成及最终形成一定厚度强化层的规律性。认为Ti合金表面的WC92-Co8强化层是通过无数次合金化过程实现的；基体的单脉冲强化点具有明显的“坑涌”现象。旋转的电极对熔池有搅动作用。     

钽合金在熔融镍中的防护涂层研究

在钽合金微弧氧化陶瓷层表面电镀镍,分析了陶瓷层和镀镍层的形貌、成分组成及陶瓷层与镀镍层的结合情况,研究了陶瓷层表面有无镀镍层对浇铸时钽合金在熔融镍中防护作用的影响。结果表明:采用微弧氧化技术在钽合金表面制备的陶瓷层主要成分为Ta2O5,厚度可达30~35μm;采用PVD结合电镀的方法在陶瓷层表面制备的镍镀层厚度为20~30μm,且镀镍层表面致密,镀镍层与陶瓷层结合连续紧密;无镀镍层的钽合金试样在浇铸过程中受到熔融镍的作用后表面陶瓷层会开裂失效,导致基体与熔融镍发生反应,无法起到防护作用;有镍镀层的钽合金试样在受到熔融镍的作用后表面陶瓷层连续完整,镀镍层可以有效地防止陶瓷层开裂,显著提高陶瓷层对钽合金的防护作用。     

高频堆焊耐磨覆层工艺及结合机理研究

采用高频堆焊方法在低碳钢基体上熔敷一层耐磨覆层材料。研究了这种获得覆层材料的工艺；分析了熔剂、粉块厚度、粉块组成和粉末粒度等对覆层质量的影响；测定了主要合金元素的过渡系数。对覆层与基体的结合机理进行了分析，通过界面分析表明：覆层与基体达到了较好的冶金结合。     

消失模铸钢件表面合金化铸渗机理研究

利用干砂消失模工艺对铸钢件表面铸渗进行了研究 ,通过建立数学模型对铸渗过程中钢液的传输进行了理论分析 ,对合金颗粒形成的孔道半径与铸渗量的关系提出了新的见解 ,给出了铸渗量与孔道半径的关系式 ;用正交试验对合金粉末的粒度和加入量、合金涂层厚度等因素进行了考证 ,给出了最佳工艺配方 ,所获得的合金化层厚度可达 10mm以上。     

镀液合金元素对钢镀铝界面组织的影响

研究了钢铁热浸镀镀液中添加不同元素对合金层生长的影响,检测了镀层的形貌和结构并分析了合金层形成和生长的机理.结果表明,镀层由表面的浸铝层和内层的合金层构成;合金层由Fe2Al5和FeAl3等Fe-Al金属间化合物组成;Si的添加能有效抑制合金层的生长,Mn与Mg的作用不明显,Zn则加剧了合金层的生长;合金层的生长随时间近似遵循抛物线关系.     

Increasing the load‐carrying capacity of spot welded joints in low‐carbon steels

It is shown to be possible to produce a heat-resisting coating for an intermetallic titanium alloy with the hardening ortho phase preventing changes in the surface layer of the alloy as a result of the build-up of oxide corrosion products, which can soften the component at working temperatures of 700–800°C. The results of investigation of the heat resistance properties, evolution of the composition and structure of the alloyed ion-plasma coatings on the titanium alloy with the hardening ortho-phase at working temperatures show that the deposition of the coating greatly reduces the depth in which the surface layer of the alloy changes and the thickness of this layer does not exceed 5 μm.     

Pulveraluminieren von niedriglegiertem Stahl: Metallkundliche Gesichtspunkte zum Beschichtungsverfahren und zur Beständigkeit der Schutzschicht im Hochtemperatureinsatz

Pack aluminizing of low alloyed steel: Metallurgical aspects of the coating procedure and coating reliability in high temperature service This study concentrates on metallurgical aspects of the pack aluminizing coating procedure of a low alloyed 1% Cr½% Mo steel (13 CrMo 44) as well as on the coating reliability in high temperature service. It is reported, how the coating procedure can be optimized by controlling coating temperature and time as well as the composition of the powder mixture. In high temperature service a protective coating has to withstand diffusion and corrosion reactions. Creep and low cycle fatigue of a component also can result in coating failure. Optimized coatings on low alloyed steels withstand high temperature sulfidation up to 600°C, where no increase in layer thickness or decrease of aluminium concentration in the specimen surface occurs. Even after creep strains of six percent no cracks are found in the coating. Thermal cycling of coated specimens results in nucleation and growth of cracks in the coating and thus represents the life limiting damage process of aluminized low alloyed steel.     

高铬刚玉涂料及防粘砂机理研究

试验了醇基高铬刚玉粉涂料并在铸钢生产中应用,采用电子探针分析了高温钢液作用过的涂层断面结构,探讨了其防粘砂机理。结果表明,这种涂料有较好的防粘砂效果;发现了钢液表面的FeO和砂型中的水玻璃向涂层中渗透,涂层中耐火骨料颗粒表面熔融,烧结成彼此相连的大块状,骨料间隙填充硅酸铝、铁、钠玻璃相,形成一定厚度的致密隔离层,有效地防止了钢液的渗透。     

不同镀层重量的铝硅镀层加热时的镀层结构转变规律

采用扫描电镜和能谱分析仪研究了不同镀层重量的铝硅镀层热成形钢经不同温度和时间加热后的镀层结构转变规律。结果表明,不同重量的铝硅镀层在完全合金化后的镀层结构相同,由基体至表面依次为扩散层、Fe-Al层、Fe-Al-Si层和Fe-Al表面层;随着加热的进行,Fe-Al-Si层和扩散层逐渐增厚,Fe-Al-Si层中Si含量逐渐降低,厚镀层AS150未出现镀层层数减少的现象,薄镀层AS40、AS80出现镀层层数减少的情况。综合考虑铝硅镀层热成形钢加热后的镀层结构、性能变化和产品使用要求,对于1.4 mm厚22MnB5钢基板,薄镀层AS40、AS80的优选热处理工艺为900~930 ℃×3~6 min,厚镀层AS150的优选热处理工艺为900~930 ℃×4~6 min。     

载荷对钛合金Al2O3Y2O3/AlY复合涂层摩擦学性能的影响

为了提高耐摩擦磨损性能,采用磁控溅射技术在γTiAl钛合金表面制备了Al2O3Y2O3/AlY复合涂层。检测了涂层的厚度、表面硬度、微观组织和成分变化。通过在130g、230g和330g载荷下采用GCr15钢球作摩擦副进行的摩擦磨损试验,研究了有和无复合涂层的γTiAl合金的耐摩擦磨损性能。结果表明:Al2O3Y2O3/AlY复合涂层的厚度约为33μm,由Al2O3Y2O3层、AlY层和扩散层组成,平均表面硬度为433.4HV0.1。带复合涂层的γTiAl合金摩擦因数和比磨损率均比无涂层γTiAl合金的小。在不同的摩擦磨损试验载荷下,无涂层γTiAl合金的磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损,而有Al2O3Y2O3/AlY复合涂层的γTiAl合金则主要是磨粒磨损和氧化磨损。     

Surface alloying of an Mg alloy subjected to surface mechanical attrition treatment

A 100  200 μm thick Al-enriched surface alloyed layer was formed on an AZ91D Mg alloy subjected to surface mechanical attrition treatment and diffusion coating at temperature as low as 400 °C. Transmission electron microscopy observations indicated the formation of a large volume fraction of pearlite-like lamellar microstructure within the surface alloyed layer, which was identified to be Mg₁₇Al₁₂ precipitates (γ phase) in Mg solid solution matrix. The Al-enriched alloyed layer enhanced the wear resistance of the alloy in comparison with the un-treated AZ91D Mg alloy substrate under the same dry sliding wear condition. Examination of the worn surface indicated that the enhanced wear resistance of the alloyed layer was mainly attributed to the strengthening effect of γ phase.     

稀土镝对钨钼合金渗层的影响

利用等离子表面冶金技术对20钢进行W-Mo-Dy和W-Mo共渗。对合金渗层的硬度、金相组织、截面形貌、合金元素的分布和相结构进行检测和观察。结果表明:W-Mo-Dy共渗和W-Mo共渗合金渗层的表面硬度分别为347 HV0.05、294 HV0.05,合金层厚度分别为128μm、107μm,合金渗层与基体之间均存在反应扩散线,W-Mo-Dy共渗合金渗层组织较W-Mo共渗合金层组织晶粒细小,W-Mo-Dy共渗合金层基本相结构由(W、Mo、Dy)在Fe中固溶体、Dy2O3和少量的DyFe10Mo2组成;W-Mo共渗合金层共渗层基本结构为(W、Mo)在Fe中固溶体组成。W-Mo-Dy共渗合金层表面的[W]当量为24.79%,W-Mo共渗合金层表面[W]当量为18.4%;稀土镝具有明显的促渗、改善合金渗层组织的作用。     

ZTA15大型钛合金熔模精密铸件界面反应研究

钛合金作为易氧化金属在熔融状态下非常活泼,大尺寸钛铸件在铸造过程中更容易和铸型材料发生界面反应,并对铸件表面质量产生影响。本研究采用氧化钇铸型在真空自耗凝壳炉中浇铸了大尺寸钛合金铸件,并采用SEM、XRD、EDS等方法对不同厚度试样的表层进行了检测和分析。结果发现,试样表层均存在一定厚度的氧元素扩散层,同时,还发现表层存在一定厚度的组织过渡区,最后,通过酸洗方法对试样表面反应层和组织过渡区进行了有效去除,有效提高了铸件的表面质量。