铬对铁基预合金粉末烧结组织和性能的影响

采用冷压烧结方法制备Fe-Ni-Mo-Cu-Cr系铁基粉末冶金材料,研究了铬对粉末烧结密度、微观组织特征及耐磨性能的影响,并借助于扫描电镜观察分析磨损形貌、探讨其摩擦磨损机制。结果表明,添加少量铬的Fe-Ni-Mo-Cu预合金粉末,在1120℃下烧结,可获得较高的烧结密度；微观组织硬度随铬量的增加而增加,表观硬度随密度的增加而增加。干滑动摩擦磨损率随磨损滑移距离的增加先增加而后逐渐降低,磨损机制主要为粘着磨损和氧化磨损。     

铬对FeNiMoCu系预合金粉末烧结性能的影响

将Cr以铬铁的形式加入到FeNiMoCu系预合金粉末中,经充分混合后单轴600MPa下压制,然后分别采用冷压烧结、烧结热锻和复烧工艺,研究铬对FeNiMoCu系预合金粉末烧结密度、组织及性能的影响.实验结果表明,添加到预合金粉末中的铬在1573K温度烧结时可均匀扩散到组织中,使组织性能得到改善;随添加的铬量和复烧温度的提高,微观组织硬度和表观硬度逐渐增加,经热锻及热锻复烧可获得较高的烧结密度和硬度.当复烧温度为1573K时,Fe-1.5Cr-2.0Ni-0.85Mo-1.7Cu-0.5C获得的密度为7.71 g/cm3,硬度为105HRB;Fe-4.0Cr-3.0Ni-0.85Mo-1.7Cu-0.5C获得的密度为7.63g/cm3,硬度为105HRB.     

预混合工艺对铁基粉末冶金材料组织和烧结性能的影响

通过加入新型润滑剂制得Fe-2Cu-0.8C预混合铁基粉末,并制备了同成分机械混合粉末进行对比试验。对粉末流动性、松装密度以及压制性能进行了测试,并对烧结体的微观组织进行表征。结果表明:制备的预混合粉末流动性和松装密度均优于机械混合粉。当润滑剂加入量为0.6 mass%时,经600 MPa压力下压制所得的生坯密度为7.01 g/cm^3,烧结体密度为7.11 g/cm^3,批量压制时零件质量变化小于0.15%。通过预混合工艺,使得铜和石墨颗粒粘结到铁颗粒表面上,从而达到防止偏析和提高批次稳定性的目的。使用预混合粉末不仅提高了烧结体的尺寸精度和性能,同时可制备出更光洁的零件表面,进行形状复杂零件生产时更能体现出其在稳定性方面的优势。     

预合金粉含量对铁基胎体微观组织及性能的影响

研究添加2%、6%、10%和14%质量分数的CuZnSn预合金粉,对金刚石陶瓷磨边轮铁基胎体热压烧结组织、物相组成及力学性能的影响。结果表明:不添加预合金粉烧结的铁基胎体主要包括灰白色、浅灰色和深灰色3种组织,存在的物相主要为γ-Fe、(Cu, Sn)和(γ-Fe, Ni)固溶体以及Fe₄Cu₃、Cu₄₁Sn₁₁、Ni₄Sn等金属间化合物;加入预合金粉后,烧结工艺相同时,胎体中灰白色组织面积明显减少,浅灰色组织面积增加,深灰色组织面积变化不明显,除上述物相外,还出现了Cu_0.61Zn_0.39和CuZn₂物相。随着CuZnSn预合金粉含量增加,铁基胎体的致密度、硬度、抗弯强度均呈先增大后减小的趋势,而磨损量则呈先减少后增加的趋势;在CuZnSn添加质量分数为6%时,分别达到最大值99.8%、104.4 HRB、947.2 MPa和最小值0.272 5 g。添加适量CuZnSn预合金粉可以增加铁基胎体的液相量,改善粉体流动性,提高胎体性能,添加过量则会降低其综合性能。      

铁基非晶粉末对金刚石工具胎体的影响

将不同质量分数（分别为0,5%,10%和15%）的铁基非晶粉末加入铁基预合金粉末胎体中,通过热压烧结制成胎体试样后,测试其洛氏硬度、抗弯强度及磨损率。当不添加非晶粉末时,普通胎体的洛氏硬度、抗弯强度和磨损率分别为104.6 HRB, 610 MPa和3.3;加入10%的非晶粉末后,其洛氏硬度和抗弯强度分别提高至107.7 HRB和965 MPa,比原胎体分别提高了3.0%和58.2%,磨损率降低至0.9,降低了72.7%;加入15%的非晶粉末后,其洛氏硬度和抗弯强度分别提高至110.0 HRB和790 MPa,分别提高了5.2%和29.5%,磨损率降低至0.6,降低了81.8%。因而铁基非晶粉末的加入可以显著提高胎体试样的机械性能和耐磨性。此外,铁基非晶粉末的DSC及XRD测试发现,在500～700℃时,铁基非晶粉末会产生晶体化相变,NiSi相中融入了B元素转化成NiSiB相,CrFe相中融入了Si元素形成SiCrFe相,都起到改善胎体结构、提高胎体性能的目的。     

烧结温度对CuZnSn13粉末烧结体组织和性能的影响

分别选用CuZnSn13雾化预合金粉末和Cu、Zn、Sn单质机械混合粉末为原料,通过热压烧结法制备CuZnSn13合金,采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪等手段对烧结组织进行分析,运用排水法、洛氏硬度计和万能试验机测试致密度、硬度和抗弯强度。结果表明:相同烧结条件下,两种烧结体主要组成相基本相同;但是,和单质机械混合粉烧结体相比,预合金粉烧结体中固溶相更多,并存在少量硬脆相Cu₆Sn₅和Cu₆₁Zn₃₉相,组织更加均匀细小;两种烧结体随烧结温度的升高,致密度、硬度和抗弯强度整体呈上升趋势,但预合金粉烧结体的性能随温度变化幅度不明显。      

FeCoCu预合金粉末含量和烧结温度对碳化钨基钻头性能的影响

为提高钻头胎体耐磨性与地层研磨性的适应性,提高钻头自锐能力,选取FeCoCu预合金粉作为胎体成分,对胎体性能进行研究。在碳化钨基胎体中添加FeCoCu预合金粉末,调节金刚石钻头胎体中FeCoCu粉末与WC粉末的配比关系,并在不同的烧结温度下烧制试样,寻找FeCoCu含量和烧结温度对胎体性能的影响规律。试验结果发现：随着FeCoCu含量的升高,胎体的相对致密度、洛氏硬度、抗弯强度和耐磨性随之降低;烧结温度对相对致密度、洛氏硬度、抗弯强度的影响幅度小,对胎体耐磨性的影响幅度大,最大变化幅度达到310%。FeCoCu预合金与烧结温度的耦合作用下,胎体的耐磨性变化存在较宽的调节区间,可通过二者组合的变化,调节胎体耐磨性,提高胎体对地层的适应性。     

脉冲频率对铁基粉末脉冲电流烧结过程的影响

采用脉冲频率为0、50和100 Hz的电流对高能球磨铁基粉末进行脉冲电流烧结,并研究脉冲频率对粉末的致密化行为、烧结材料的显微组织和力学性能的影响。结果表明,通电烧结初期脉冲电流烧结样品的密度和硬度均高于直流电流烧结的试样,但通电烧结后期使用脉冲电流与直流电流所烧结样品的密度和硬度差别不大;相同烧结温度下不同脉冲频率烧结试样的横向断裂强度的相对大小为5σ0 Hz>1σ00 Hz>0σHz;当烧结温度为1 100℃时,不同脉冲频率下所获得的烧结材料的显微组织没有显著差别。     

TF系列预合金粉末的性能与应用

本文通过介绍TF系列预合金粉末的基本性能和应用情况,讨论预合金粉末的形貌、组成、杂质含量等对金刚石工具制备质量的影响,揭示了预合金粉末的发展方向。     

添加微量纳米铁粉对铁基粉末烧结温度的影响

将添加0.5%纳米铁粉的铁基粗粉末通过强烈球磨混合压制成的样品,在600、650、700、750、800、850、920℃温度下进行烧结,保温20 min,通过TEM、SEM等手段观察样品的形貌变化.结果表明,添加纳米铁粉后试样烧结温度可降低260℃.其原因是高活性低熔点的纳米铁粉在粗铁粉末颗粒界面上的快速吸附、溶解和扩散造成的.     

纳米晶W粉和W-Ni-Fe预合金粉的制备

采用高能球磨法制备纳米晶W粉和W-Ni-Fe预合金粉，研究了不同的球磨材质包括硬质合金球(CCB)、钨球(TAB)和球磨转速、球料比及球磨时间等条件对球磨后粉末性能的影响。利用XRD，TEM和EDX分析球磨后粉末的晶粒尺寸、晶格畸变、形貌、结构变化及颗粒成分变化。结果表明：高能球磨法可制得10nm～80nm的W粉和W-Ni-Fe预合金粉，纳米级颗粒含量达80％以上。相同材质的钨球制得的纳米粉末综合性能较好。球磨过程中，粉末保持颗粒状结构，纳米级粉末颗粒形状最终趋于等轴化。     

60Si2Mn钢表面激光熔覆铁基涂层的组织及耐磨性研究

目的 提高60Si2Mn钢的表面耐磨损性能。方法 采用同步送粉方式在60Si2Mn钢表面进行激光熔覆X₁、X₂ 2种铁基粉末。通过金相显微镜、场发射扫描电镜和X射线衍射仪,观察和分析熔覆层的显微组织、化学元素分布及相组成,采用显微硬度仪、多功能摩擦磨损试验机进行硬度、耐磨损性能测试。结果 2种熔覆层均无裂纹、气孔等缺陷,涂层内部存在大量树枝晶、等轴晶和少量沿基材表面生长的平面晶,其中X₁熔覆层的顶部区域等轴晶数量较多,组织更细小均匀。2种熔覆层均由相同物相(α-Fe)固溶体组成,未出现明显的其他物相的衍射峰。基体60Si2Mn钢平均硬度约为300HV,X₁熔覆层的硬度为950～1 000HV,平均硬度为975HV。X₂熔覆层的硬度为784～821HV,平均硬度为803HV。经过球-盘磨损试验后,X₁、X₂熔覆层以及基体的体积磨损率分别为1.32×10^-4、1.94×10^-4、3.29×10<...     

高频淬火对FeNiMoCuCr粉末烧结钢干摩擦磨损性能的影响

采用销盘式磨损试验机研究了FeNiMoCuCr系粉末烧结钢经表面高频淬火后,在干摩擦磨损条件下的磨损性能,并借助于扫描电镜观察和分析了磨损形貌,探讨其摩擦磨损机制。结果表明,试验材料的磨损率在磨损开始阶段,随摩擦滑移距离的增加而增加,而后逐渐趋于稳定;高频淬火处理后的FeNiMoCuCr粉末烧结钢的耐磨性高于烧结未淬火的磨损率,扫描电镜显示干摩擦磨损形貌为微观犁沟和塑性变形,粘着磨损和氧化磨损是主要的磨损机制。     

钼对铁基合金等离子熔覆层组织及耐磨性能的影响

应用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）和磨粒磨损试验,研究了质量分数为4％的钼对等离子熔覆铁基合金涂层组织结构和耐磨性能的影响。结果表明,未加钼的铁基合金熔覆层主要由面心立方结构的γ-（Ni,Ve）固溶体、正交结构的（Cr,Fe）7C3和四方结构（Cr,Fe）2B等物相构成,组织为粗大的亚共晶。4％Mo的加入,不但使熔覆层中出现了立方结构的M23C6和正交结构的Mo2C,而且增加了共晶化合物相的相对含量。添加4％Mo的熔覆层呈伪共晶特征,组织得到显著细化。4％Mo的加入所引起的新相析出和组织细化是铁基熔覆层耐磨性提高的原因。     

铁基粉末冶金件双层辉光等离子Cr-Mo共渗研究

采用双层辉光等离子技术在对粉末冶金材料FN0205进行等离子烧结的同时在其表面进行Cr-Mo共渗处理.达到烧结效果的同时在试样表面得到合金渗层,渗层表面Cr含量达到10%左右,Mo含量达到5%左右.渗层厚度达到68 μm.合金渗层表面物相由Fe、Fe-Cr、Cr23C6、Cr7C3、Mo2C组成.渗层表面显微硬度达到7...     

高压水雾化金刚石铁基触媒粉的工艺研究

采用典型检验和统计分析的方法研究了FeNi30高压水雾化金刚石触媒粉的形貌、氧含量、粒度与粒度组成及合成效果。结果表明,粉末为近球形颗粒,-200目产出率为68.2%。由于原有高压水雾化金刚石触媒粉的氧含量较高,不能直接在合成金刚石中使用。水雾化的触媒粉通过1 000℃,真空10-2Pa,6 h高温真空脱氧处理,触媒粉中氧的质量分数降到200×10-6～500×10-6,满足合成金刚石的要求。Φ38 mm腔体批量合成的单产达50～87 carat,粒度35/60目的金刚石粉达到46.5%至82.5%。粒度为-250目的触媒合成的金刚石品质较好,但与气雾化金刚石触媒粉相比,粒度还较粗,因此还需要不断改进雾化装置和雾化工艺,不断提高触媒粉成品率和品质。     

铸钢表面钒铬铸渗层的微观分析及干滑动磨损性能研究

采用消失模铸渗工艺在ZG310-570表面制备了钒铬表面复合层,并考察了其显微组织、增强相的结构、基体组织构成、显微硬度以及干滑动磨损性能。结果表明,钒碳化物为条状,铬碳化物为板条状。铸渗复合层中主要存在Cr7C3、V8C7、VC0.75、V2C四种硬质相。1000℃淬火后的铸渗层基体组织为马氏体加奥氏体和少量的贝氏体组织,马氏体包括板条马氏体和孪晶马氏体。在距铸渗层表面0～1mm处的显微硬度要低于距表面1～4mm的显微硬度,在过渡区显微硬度呈递减分布,在大于4．5mm以后的区域显微硬度趋于平稳。在450N载荷下,铸渗复合层的耐磨隆不ZG310-570的13.6倍。     

激光熔覆铁基复合涂层组织与性能影响

目的 在45#钢基体表面制备耐磨性优于基材的梯度涂层。方法 采用激光熔覆技术在基材上制备连接层后,分别用未添加WC颗粒、添加3%和5%WC颗粒的铁基合金粉末制备耐磨涂层。通过金相显微镜（OM）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）,研究了涂层的微观结构。通过维氏显微硬度计和M-2000磨损试验机,研究了涂层的力学性能。结果 获得的涂层致密,没有裂纹和气孔等缺陷,涂层内部WC清晰可见。连接层与基材具有良好的冶金结合,涂层组织主要有等轴组织、柱状组织和共晶组织。耐磨层物相组成为奥氏体（γ-Fe）、γ(Fe,Ni)固溶体和Fe-Ni-Cr固溶体。涂层表面的显微硬度最高为559HV1,比基材硬度（182HV1）提升了3倍多。随着WC含量的增加,涂层的磨损量显著下降。结论 基材与连接层有沿基体表面生长的平面晶,涂层内部为柱状晶、树枝晶和共晶等组织,涂层顶部多为细小的等轴晶。加入WC,涂层的显微硬度提高不明显,但WC周围的组织细化,显微硬度提高。无WC的涂层磨损机理主要为粘着磨损;3%WC的涂层磨损较轻,磨损仍以粘着磨损为主;5%WC的耐磨层磨损最轻,磨损机理为磨粒磨损,WC的加入明显提高了涂层的耐磨性。     

Effect of Ball Milling of Feedstock Powder on Microstructure and Properties of TiN Particle-Reinforced Al Alloy-Based Composites Fabricated by Cold Spraying

Dense Al5356/TiN composites with TiN particles uniformly dispersed in the matrix were produced by cold spraying (CS) using both the mechanically mixed (MM) and ball-milled (BM) powder blends with 50 wt.% TiN compared to that of CS pure Al5356 deposit. The microhardness of the composite deposited with the BM blend was three times higher than that of pure Al5356 coating. Compared to the coating deposited with the MM powder (MM composite), the hardness of the coating deposited with the BM powder (BM composite) was significantly increased owing to the increase of TiN volume fraction, which is comparable to that of the MM composite deposited with the 75 wt.% TiN feedstock. The adhesive strength of the composites was remarkably improved in comparison with the pure Al5356 coating because of the pinning effect of TiN particles. The coefficient of frication (COF) and wear rate (WR) were measured using a ball-on-disc tribometer. It was found that the COFs and WRs of the composites were much lower than those of pure Al5356 coating. Especially, the WRs of the MM and BM composites were, respectively, decreased by about 14 and 50 times than that of pure Al5356 deposit. This phenomenon could be ascribed that TiN particles contribute to a third-body abrasion in the following sliding process, which benefits the decrease of COF by rolling action partially instead of sliding action. For the BM composite, more and finer TiN particles present in the worn surface compared to the MM composite, which will be helpful to the further decrease of the COF and WR.