表面纳米化与离子渗氮对304不锈钢的影响

为解决304不锈钢硬度低、耐磨性差的问题,本文采用预先表面纳米化,温度400、450℃,保温时间4、6 h,氮氢比1∶3的离子渗氮工艺对试样进行处理,研究纳米化以及渗氮工艺对304不锈钢渗氮层形貌和深度、硬度以及摩擦磨损性能的影响.利用金相显微镜、电子探针显微分析仪(EPMA)、能谱仪(EDS)、显微硬度计和磨损试验机对样品的显微组织、微观形貌、硬度及耐磨性进行了表征.结果表明:304不锈钢经表面纳米化与离子渗氮工艺处理后,渗氮层为0.1～0.2 mm,表面硬度约为1 200 HV0.1,比基体硬度提高了6～7倍,耐磨性也大大增强;但渗氮温度越高,保温时间越长,材料表面耐磨性越差.综合各种影响因素得出在本实验条件下最佳处理工艺为:预先表面纳米化,渗氮温度400℃、保温时间6 h.     

45钢的瞬时液相扩散焊

采用自制的Fe-Si-B非晶合金箔作中间层，自制的保护层进行保护，对45钢进行瞬时液相扩散连接。分析了不同工艺参数下焊接接头的组织特征及显微硬度。研究表明：在合适的工艺参数下，研制的Fe-Si-B中间层可以实现45钢的瞬时液相扩散连接，接头组织和母材接近。     

超音速火焰喷涂工艺参数对镍基涂层结构和性能的影响

采用正交试验设计方法研究了超音速火焰喷涂工艺参数对镍基涂层孔隙率、显微硬度和冲蚀磨损性能的影响。结果表明：超音速火焰喷涂的送粉量和喷涂距离对涂层的性能影响较大，而氧气流量和燃气流量对涂层的性能影响较小。涂层的冲蚀磨损失效机制为在磨粒的冲击下，涂层首先产生裂纹，裂纹沿弱结合处扩展最终导致涂层粒子剥落。     

套管在单轴压缩载荷下的失效规律

针对均匀载荷下套管挤毁失效规律的研究颇多,并已形成了API 5C3和ISO标准;然而,非均匀载荷对套管的挤毁强度也具有显著影响,目前对其套管挤毁失效规律的探索与试验则较少。为此,利用YAW电液伺服压力试验机,开展了无水泥环和含水泥环的P110SS套管局部受到单轴压缩载荷的非均匀挤毁试验,得到了P110SS套管在单轴压缩载荷下的位移变化规律,套管在挤压过程中始终没有出现任何裂纹,表明该套管在变形过程中不会爆裂而发生井下事故;基于套管外壁粘贴电阻应变片测量套管在测试过程中应变的方法,得到了无水泥环和含水泥环的套管局部屈服载荷、局部失稳载荷以及其在单轴压缩载荷下的变形规律和失效机理,分析了水泥环对单轴压缩载荷下套管局部屈服载荷和局部失稳载荷的影响。结论认为,加载过程中刚开始发生屈服的套管,并不代表其失去承载能力或其承载能力下降,相反其承载能力有较大的提高。     

强流脉冲电子束作用下TC4表面Cu合金化及性能的研究

目的提高TC4合金表面硬度、耐磨和耐腐蚀性能,拓宽其在工业领域的应用范围。方法利用强流脉冲电子束(HCPEB)对表面预置纯Cu粉末的TC4合金进行表面合金化处理。采用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、激光共聚焦显微镜(LSM)、扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)详细表征表面合金层的相组成和微观结构。结果 HCPEB辐照合金化Cu处理后,样品表面形成数微米的合金层,主要存在相为α?、β、Cu Ti2和Al2Cu,主要组织为等轴晶β相和板条马氏体组织α?相。HCPEB辐照合金化过程中诱导表面产生位错和孪晶等变形结构。此外,显微硬度测试结果表明,HCPEB辐照合金化Cu处理后,样品表面硬度增加,其中30次辐照后,样品表面显微硬度达到最大,与原始样品相比提高了约17%。电化学实验结果表明,合金化处理后,样品表面腐蚀性能提高,与原始样品相比,30次辐照后,腐蚀电位提高302 mV,腐蚀电流密度降低3.397 A/cm2,耐腐蚀性能最佳。摩擦磨损试验结果表明,合金化处理后,样品表面摩擦系数降低,磨损量减少,而30次辐照后,摩擦系数和磨损量达到最低,分别为0.36和2.959×10-3 mm3/(N·m),耐磨性得到提高。结论 HCPEB辐照合金化Cu处理后,样品表面硬度、耐磨性和耐腐蚀性能提高,而30次辐照处理后样品的表面性能最佳。     

连续抽油杆热反应表面防腐研究

利用高频感应熔覆时表面涂层材料与抽油杆产生的热反应在抽油杆表面形成一层耐蚀膜层。通过正交试验进行初步优化,得出最优配方,通过将反应后试件与原始试件的耐蚀性能进行对比分析,发现生成的膜层有较好的耐蚀性。     

GMAW焊接熔池形状和表面变形的数值模拟

采用双椭球体热源分布模式,把过热熔滴带入熔池的热焓量处理为特定区域的均匀热源,建立了运动电弧下GMAW焊接热过程的数值分析模型.利用Visual For-tran编写数值计算程序,预测了从电弧引燃到准稳态过程中焊接熔池形状和熔池自由表面变形的动态演变,并进行了对比试验.基于数值模拟和工艺试验结果,可以看出达到宏观准稳态时计算所得的焊缝形状尺寸与试验结果基本吻合,因此验证了所建模型和采用的计算方法是正确、可靠的.     

Ni含量对TiC-TiB2-Ni涂层组织与性能的影响

利用超音速火焰喷涂技术在45钢基体表面制备了4种不同Ni含量的TiC-TiB2-Ni金属陶瓷涂层,并对涂层的组织和相关性能进行了研究.结果表明,Ti-B4C-Ni体系在喷涂过程中发生剧烈的放热反应,可以成功合成TiC-TiB2-Ni金属陶瓷涂层,涂层的主要组成相为TiC、TiB2和Ni,另外,还含有一定量的Ti(C,N)、TiO2、Ti2O3和NiO.随着金属Ni含量的增加,涂层组织的均匀性逐渐增强,显微硬度逐渐减小,结合强度和耐滑动磨损性能呈先升高后降低的变化趋势.Ni含量为30%～40%时,涂层的结合强度和耐滑动磨损性能较好,涂层的滑动磨损失效形式主要为犁削和脆性剥落.     

Cr2O3 梯度涂层的组织与耐磨性研究

采用等离子喷涂技术设计并制备了耐磨梯度涂层。涂层组织,以及显微硬度和磨损率测量结果表明,从基体到陶瓷层,通过涂层成分的逐渐变化,涂层的组织及性能均具有梯度涂层的特征。     

亚晶格导电通道与新型热电材料高通量筛选

介绍了硫族类金刚石体系、ABX2型类金刚石体系和Cu2Se热电材料中的亚晶格导电通道的基本特征.同时,利用近年来本组发展的高通量筛选手段和电热输运计算方法,对于类金刚石结构体系进行了新体系热电性能的预测,得到了ZT>1.0的新型热电材料.大数据方法的运用也进一步揭示了类金刚石结构体系中普遍存在的亚晶格导电通道.