含硼铁基耐磨复合材料的研制

采用等离子熔覆技术制备硼化物强化铁基堆焊合金,借助OM、SEM和XRD等方法对合金组织和硼化物相形貌进行了分析,并与未加入硼的Fe-Cr-C堆焊合金进行对比。结果表明:向堆焊合金中加入2.5%硼,能诱发基体的马氏体转变,使堆焊层形成大量硼化物,从而改善耐磨性;硼化物由大量层片状M23(C,B)6和少量蜂窝状M7(C,B)3相组成,BC4与Cr2B的数量较少;加入2.5%硼的堆焊层中形成的大量高硬度硼化物分布在具有较高强韧性的马氏体和奥氏体上,使其具有最佳的耐磨性。     

Development and Performance of New Gadolinium and Boron Containing Radiation-Absorbing Composite Systems

The theoretical design and the experimental design and development of multifunctional radiation-absorbing composite material systems based on gadolinium, boron, and tungsten has been carried out. Based on theoretical calculations, the effective compositions of these composite subsystems were established for the enhanced absorption of neutron and γ irradiation in various energy spectra. In addition, the systems and systems compositions were designed and processed for enhanced multifunctional performance. Selected and optimized compositions of Gd-B-W system were densified by shock wave consolidation technology. The technological parameters for the explosive consolidation processes and the structure-properties relationships are presented and discussed. The radiation-absorbing properties of the bulk samples were investigated and measured under neutron and gamma irradiation. The theoretical design and the optimization of these composite systems were carried out by the Monte Carlo method with a GEANT 3 program, which contained a special GCALOR package for the simulation of the interaction of thermal and fast neutrons with the composite material systems. During the neutron passage through the samples, the main processes of the interaction of neutrons with matter were considered including elastic and inelastic scattering, neutron fission of nuclei, and radiation capture. The attenuation factor of the irradiation flux is determined as a criterion of efficiency of radiation absorption. For the energy of 0.025 eV (thermal neutrons), gadolinium-containing composites have the maximum absorption capability. In the range of energy spectrum from 1 eV to 10 eV, the boron-containing composites have better absorption performance. For the capture of neutrons in wide energy spectrum, the (n, γ) reaction takes place and tungsten provides enhanced absorption of radiation. In the presence of mixed radiation sources (neutron and γ quanta), the boron- and gadolinium-containing composite materials prepared on the tungsten basis have the best performance. In addition to enhanced radiation absorption properties, these composite systems show also enhancement on other properties such as corrosion resistance in aggressive media.     

The Microstructure and Wear Resistance of Microarc Oxidation Composite Coatings Containing Nano-Hexagonal Boron Nitride (HBN) Particles

The composite coatings containing HBN were prepared on 2024 aluminum alloy by microarc oxidation in the electrolyte with nano-HBN particles. The microstructure, surface roughness, phase composition, hardness, adhesion strength and wear resistance of composite coatings were analyzed by SEM, EDS, laser confocal microscope, XRD, Vickers hardness tester, scratch test and ball-on-disc abrasive tests. The results revealed that composite coatings were mainly composed of γ-Al₂O₃, α-Al₂O₃, mullite and HBN. With increasing the content of HBN particles in the electrolyte, the size and number of the pores on the surface of composite coatings decreased significantly. Compared to the MAO coatings without HBN, the composite coatings exhibited better wear resistance, as demonstrated by the lower friction coefficient and the lower wear rate.     

WC/钢复合材料高温磨损特性的研究

研究了WC 钢复合材料 (GJH - 2 )在不同热处理状态下的高温磨损试验参数与高温磨损性能的关系。结果表明 ,WC 钢复合材料在 1 0 50℃淬火经 480℃和 640℃回火具有较佳的高温磨损抗力 ,其耐磨性 (ε)分别为 1 3 2和 1 2 4,与 3Cr2W8V钢相比较其相对耐磨性 (ε′)分别为 2 9和 2 2。试验还表明在重载、高温和高速磨损条件下 ,试样均表现出优越的高温抗磨损特性     

激光熔覆用铁基合金材料的使用现状和研制进展

介绍了目前激光熔覆所使用的铁基合金材料的种类及各自特点,分析了将热喷焊合金粉末用于激光熔覆存在的问题,评论了激光熔覆专用铁基合金粉末的研制现状.     

激光熔覆Fe基/纳米Al_2O_3复合涂层的硬度及耐磨性

对1Cr18Ni9Ti不锈钢进行了激光表面熔覆,所用涂层材料为添加不同含量的α-Al2O3纳米粉构成的Fe基合金。组织观察和涂层硬度及干滑动摩擦磨损试验表明,三种纳米粉含量(1%,2%和3%质量分数)涂层都不同程度地改善了Fe基合金熔覆层的硬度及耐磨性能,其中2%纳米颗粒含量涂层有较高的涂层硬度和较小的质量损失。硬度平均提高了约100 HV,质量损失平均下降约30%。耐磨性的改善被认为是与细小的α-Al2O3纳米粒子产生的细晶强化和第二相强化作用有关。     

高硼铁基耐磨熔覆层研究进展

高硼铁基合金是一种原位生成硼化物硬质相的铁基耐磨材料,具有高硬度、良好的高温稳定性以及低成本的优势,近年来受到了广泛的研究,国内外大量研究通过对硼化物形态进行调控,以达到抑制裂纹以及提高耐磨性能的目的。从材料体系和熔覆层制备技术2大方面系统地综述了高硼铁基耐磨熔覆层近年来的研究进展。首先重点介绍了Fe–B–C、Fe–B–Cr–C、Fe–B–Cr–Mo–C等3种常见的高硼铁基材料体系,详细阐述了各体系合金成分与原位生成硼化物硬质相类型、形态、分布间的相互作用规律,并给出各体系硼化物随成分含量变化的显微形貌图。归纳总结了成分设计及热处理工艺对合金组织演变及耐磨性能的影响,并分析了其他元素对高硼铁基合金组织性能的影响。其次,介绍了高硼铁基耐磨熔覆层制备技术,包括等离子熔覆、激光熔覆、电子束熔覆与氩弧熔覆,分析了如复合热源和外加磁场等可行的熔覆技术改进方法,并讨论了制备工艺对熔覆层的影响。最后对高硼铁基材料未来的研究及应用方向进行了展望。     

Wear behavior of Fe-based bulk metallic glass composites

Composite samples comprising Fe-based metallic glass particles and the crystalline Ni matrix were produced. Wear behavior was investigated by a pin-on-disc type tester using hardened steel as the counter material. It was concluded that the wear mechanism depended on the volume fraction of crystalline nickel in the composites. The transition from the brittle fracture to the adhesive wear was observed by increasing the volume fraction of ductile Ni in the composites.     

铁基非晶态合金涂层表面耐磨损及耐腐蚀性能研究

铁基非晶态合金凭借优异的耐磨和耐腐蚀性能在石油、煤电、钢铁和船舶等领域得到广泛应用。本文利用超音速火焰喷涂工艺在316不锈钢基体上制备铁基非晶态合金涂层,研究了涂层的磨削性能、涂层磨削表面的耐磨性能和耐腐蚀性能。研究结果表明三个磨削参数中,磨削深度对涂层表面的表面粗糙度及耐腐蚀性能影响最大,进给速度次之;而进给速度对涂层表面耐磨性能影响最大,磨削深度次之;磨削速度对涂层表面的表面粗糙度、耐磨性能和耐腐蚀性能影响较小。最后,根据不同的涂层性能要求对磨削参数组合进行优化。     

激光熔覆TiC颗粒增强Fe基梯度涂层的耐磨性能

采用激光熔覆的方法将TiC颗粒增强铁基粉末熔覆在40Cr钢基体上制备高硬度耐磨梯度陶瓷涂层。利用扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射仪（XRD）、显微硬度计、摩擦磨损试验机对熔覆层的微观组织、物相、硬度及耐磨性进行研究。结果表明：熔覆层物相主要为奥氏体相、TiC强化相,并有少量铁素体相,激光熔覆TiC颗粒增强粉末制备的金属陶瓷涂层组织致密、物相与粉末组成基本一致;TiC 强化相在熔池底部到顶部呈梯度分布,熔池中TiC强化相部分溶解、尺寸减小,部分受激光热作用长大呈四方形、雪花状、鱼骨状,TiC相在熔池底部呈现3种生长方式,且TiC增强相分布较少,熔池中部TiC增强相逐渐增多,熔池上部TiC增强相出现富集并桥接生长;熔覆层维氏硬度HV高达19 602.94 MPa,同等条件下,涂层的摩擦磨损深度为基体的1/5,显著提高了基体的耐磨性。     

Fe基氩弧重熔涂层的制备及其磨损性能研究

目的 制备高质量的Fe基氩弧重熔涂层,并探究氩弧重熔处理对涂层在不同载荷作用下磨损性能的影响。方法 通过正交试验对Fe基重熔层的4个主要重熔参数（电流、速度、弧长、步长）进行优化设计,采用孔隙率和显微硬度作为指标来综合评价涂层的质量。利用X射线衍射仪对涂层进行物相分析,利用UMT-3多功能摩擦磨损试验机测试涂层的耐磨性,利用白光干涉三维表面轮廓仪对磨痕进行表征,利用扫描电镜分析了粉末形貌、涂层的微观结构和涂层的失效形貌。结果 通过正交试验获得了高质量的Fe基氩弧重熔涂层,其最优重熔工艺参数为：重熔电流70 A,速度200 mm/min,弧长2 mm,步长2 mm。随着磨损载荷的增加,喷涂层和重熔层的摩擦系数均增大,但在相同的载荷作用下,重熔层的摩擦系数小于喷涂层。喷涂层的主要失效模式为剥落和磨粒磨损,呈现出脆性断裂特征;重熔层的主要失效形式为粘着磨损和疲劳磨损,呈现出塑性变形和犁沟特征。在10、20、30、40 N载荷作用下,重熔层的磨损体积分别比喷涂层降低了32.1%、51.5%、60.7%和55.7%。结论 通过氩弧重熔处理,得到了高质量的Fe基重熔层,与原Fe基喷涂层相比,其显微组织和耐磨性得到显著改善。     

2024铝合金微弧氧化/TiC复合膜的制备及耐磨性能

在含有TiC微粒的硅酸盐体系电解液中对2024铝合金进行微弧氧化处理,制备含有TiC成分的复合陶瓷膜。利用SEM、EDS、XRD观察分析复合陶瓷膜的微观形貌、膜层中主要成分沿截面方向的分布及膜层的相结构,用纳米压痕硬度仪、激光共聚焦显微镜、摩擦磨损试验机测量复合陶瓷膜的硬度、表面粗糙度及摩擦系数。观察磨痕形貌,采用激光共聚焦显微镜测量磨痕体积,评估磨损率。结果表明:与不含TiC微粒的电解液中制备的微弧氧化膜相比,复合陶瓷膜的硬度更高、摩擦系数更小、磨损率更低,复合陶瓷膜的磨损率仅为微弧氧化膜的1/12,耐磨性更好。     

SiC颗粒对镁基复合材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金法制备了AZ91镁合金和SiC颗粒增强的镁基复合材料,SiC的粒度分别为18μm和8μm,经热压烧结后制得试样.通过扫描电子显微镜观察分析基体和增强体的微观组织形貌,并将制备出的材料分别放入MMW-1型摩擦磨损试验机上,研究SiC的粒度对镁基复合材料摩擦磨损性能的影响.实验结果表明,SiC颗粒的加入能有效减小β-Mg17Al12网孔的大小;加入两种SiC颗粒的复合材料硬度比基体合金的分别提高6.83％和27.03％;颗粒增强复合材料的摩擦系数相对于镁合金基体有所提高,分别提高2.33％和9.62％.     

激光淬火铁基烧结材料的摩擦与磨损

研究了两种不同成分铁基烧结材料经宽带激光表面处理后的显微组织和摩擦学特性。结果表明，铁基烧结材料的耐磨性显著提高。两种材料相比，在较低载荷下，组织为孪晶马氏体／位错马氏体混合材料具有较好的摩擦学特性。而在较高载荷下，组织为马氏体／下贝氏体复相的材料具有较好的摩擦学特性。     

电火花沉积 Fe 基涂层的组织及耐磨性能

通过电火花沉积技术在P20模具钢表面制备了Fe基涂层,利用SEM,XRD及摩擦磨损试验机等分析了涂层的组织结构、显微硬度及耐磨性能。结果表明:电火花沉积Fe基涂层组织均匀、致密;涂层中靠近界面处的组织为柱状枝晶,而涂层中上部组织为超细晶粒。涂层的平均硬度为637.1HV0.1,相比基体提高了1倍;涂层耐磨性优于基体,涂层中弥散分布的Cr7C3,CrB及Fe3C等硬质是Fe基涂层硬度及耐磨性提高的主要原因。涂层的磨损机理主要为磨粒磨损的微切削和疲劳磨损。     

超音速火焰喷涂Fe基非晶合金涂层材料的摩擦磨损性能研究

目的通过优化涂层制备工艺,制备致密的Fe基非晶合金涂层,以提高非晶合金涂层的耐磨性。方法采用活性燃烧高速燃气超音速火焰喷涂(AC-HVAF)技术,通过工艺优化,制备了组织致密的Fe基非晶合金涂层。利用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪、维氏显微硬度计、摩擦磨损试验机、三维光学轮廓仪等设备,对非晶合金涂层的组织结构、摩擦性能和磨损机制进行了深入分析。结果 Fe基非晶合金涂层呈现典型的非晶结构,涂层厚度在300μm左右,涂层的平均显微硬度值高达1000HV0.1。在干摩擦试验条件下,Fe基非晶合金涂层的磨损量远低于304不锈钢材料,磨损率是304不锈钢基体的1/3~1/2。Fe基非晶合金涂层的磨损机制以疲劳磨损为主,伴随着氧化磨损。氧化磨损主要是由干摩擦过程中产生的摩擦热导致,氧化磨损加速了片层剥落。结论 Fe基非晶合金涂层孔隙率的降低和非晶相含量的提高,有利于稳定摩擦系数和改善涂层的耐磨损性能。     

含硼铸钢的研究和应用

介绍了硼元素的特点及其在钢中的作用,微量硼可以明显改善钢的淬透性和韧性。硼在铸钢中主要以硼化物形式偏聚于晶界,损害钢的韧性。采用淬火预处理,并适当提高奥氏体化温度,有利于消除硼脆,改善硼钢韧性。另外,提高铸钢硼含量,可以获得硬度高、热稳定性好的Fe2B化合物,有利于改善钢的耐磨性。     

复合材料芯材用新型Al-Mn合金的研制

铝合金复合材料被广泛应用于制氧机、空调、汽车散热器等行业,一直是国内外铝加工业研究的热点。公司紧跟行业发展前沿,对铝合金复合材料进行了深入研究。文章针对铝合金复合材料目前发展存在的问题,提出了解决思路,并按照此思路生产出了满足新型铝合金复合材料发展需求的芯材铸锭,同时还介绍了新型铸锭的质量全分析情况。     

粉末冶金粘结磁致伸缩材料

粘结磁致伸缩材料是由Terfenol-D粉末与树脂粘结剂混合固化而成。TbDyFe粉末颗粒的大小,树脂的粘度系数,树脂的配比及磁场中的取向都对粘结磁致伸缩材料的磁致伸缩性能产生较大的影响。试验结果表明,TbDyFe粉末颗粒尺寸的大小对粘结磁致伸缩材料的磁致伸缩性能影响较大。制造较好性能的粘结磁致伸缩材料所需TbDyFe粉末颗粒尺寸应控制在＜280μm。同时,材料在压型过程中由于外加磁场而使磁畴取向,从而提高了磁致伸缩性能。