激光熔覆硼化物基金属陶瓷涂层的显微结构与性能研究

采用5 kW CO2横流激光器在45钢基体上熔覆MoB/CoCr金属陶瓷,对激光熔覆层的显微结构、元素分布及显微硬度进行分析研究。结果表明:熔覆区的显微结构致密,形态呈现树枝晶—胞状树枝晶—胞状晶的过渡;熔覆区的主要元素为Mo、Cr和Co,合金化区中Fe元素的含量明显增加;熔覆区的最高硬度值达到2 493HV0.2。     

PMMA激光穿透焊接的有限元分析

为了研究不同的参量对塑料焊接的焊缝宽度和焊接深度的影响,建立了塑料激光穿透焊接的数学模型和有限元模型,并利用有限元软件ANSYS对焊接时的温度场进行了计算分析,得到了不同参量下塑料焊接的焊缝宽度和焊接深度。结果表明,单位面积的聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)塑料在单位时间吸收的激光能量越高,焊接深度越大,焊接强度越大;而焊缝的宽度则受到光斑半径和单位面积塑料单位时间内吸收的激光能量的共同影响,随着光斑半径的增大,出现先增大后减小的变化趋势。     

机械合金化制备TiB2-Ni(Al)复合粉末组织结构研究

目的通过原位合成技术获得TiB_2-Ni(Al)复合粉末。方法采用机械合金化方法在不同球磨时间的条件下,制备不同体积含量的TiB_2陶瓷相增强Ni(Al)基复合粉末,其中Ni粉和Al粉的摩尔比为1:1。采用扫描电子显微镜(SEM)以及X-射线衍射仪(XRD)分析球磨后粉末的显微组织结构及物相,研究不同球磨时间对制备TiB_2-Ni(Al)复合粉末物相演变、组织结构及粒子间界面结合状态的影响。结果在球磨过程中,球磨时间越长,Ni/Al间的塑变有利于原子之间的扩散,TiB_2陶瓷相颗粒逐渐变小。当球磨时间增长到一定程度时,延展性好的Al粉颗粒发生扁平化且其表面积不断增大,使得碎化后的Ni粉颗粒不断嵌入Al粉颗粒中,最终形成Ni(Al)固溶体。同时根据XRD分析发现,随着球磨时间的延长,TiB_2-Ni(Al)复合粉末中的Al峰逐渐减小,说明Al不断固溶到Ni中,形成了一定量的Ni(Al)固溶体。结论通过机械球磨技术在球磨一定时间后可原位合成Ni(Al)固溶体,这说明随着Ni与Al之间的相互扩散有利于形成Ni(Al)固溶体。     

激光熔覆MoB/CoCr金属陶瓷涂层的微观组织

采用5 kW CO2激光器在45钢表面激光熔覆制备MoB/CoCr金属陶瓷涂层,对涂层的微观组织、成分分布和显微硬度进行研究。结果表明,MoB/CoCr金属陶瓷涂层组织致密,与基体呈冶金结合。激光熔覆的熔覆区中的主要元素是Mo、Cr和Co,合金化区由于元素互扩散,Fe元素含量明显增加。激光熔覆后MoB/CoCr金属陶瓷涂层的硬度远远大于基体的硬度,起到了表面强化的作用。     

放电等离子烧结ZrB_2-YAG-Al_2O_3复相陶瓷的氧化性能

通过共沉淀法获得包覆式Al2O3-Y2O3/ZrB2复合粉体并对其进行放电等离子烧结来提高ZrB2陶瓷的烧结致密度和高温抗氧化能力。研究表明:通过引入YAG-Al2O3制备的陶瓷和纯ZrB2陶瓷相比,在相同氧化条件下得到的氧化层厚度有所变薄,说明通过引入YAG-Al2O3可以改善ZrB2陶瓷的抗氧化性能。在相同氧化条件下,引入Al2O3越多的陶瓷氧化层厚度越小。     

球磨制备Mo-B-Co-Cr热喷涂复合粉体研究

目的通过机械球磨加粘结破碎法制备可用于超音速火焰喷涂制备MoB-CoCr涂层的Mo-B-Co-Cr复合粉末。方法通过机械球磨加粘结破碎法制备m(MoB):m(CoCr)分别为1:1、2:1和3:1复合粉末,研究所制备的三种复合粉末的组织形貌及物相,并将所制备的m(Mo B):m(CoCr)=1:1复合粉末进行超音速火焰喷涂实验制备MoB-CoCr涂层,研究所制备涂层的组织结构。采用扫描电子显微镜观察粉末和涂层的形貌,通过X-射线衍射仪分析复合粉末的物相,通过图像法测量涂层的平均孔隙率和厚度。结果制备的三种复合粉末各相之间结合良好,组织形态呈近球形。经过X-射线衍射发现,三种复合粉末中未发现杂质及氧化现象,复合粉末的物相主要为Mo、Co和Cr三相,随着MoB质量比的增加,复合粉末中Mo相的峰值逐渐增高。通过对m(MoB):m(CoCr)=1:1复合粉末进行超音速火焰喷涂技术制备涂层,发现所制备的MoB-CoCr涂层形态呈典型的层状结构,涂层组织致密性较好,且涂层各相间及涂层与基体界面结合良好。结论采用机械球磨加粘结破碎法可制备近似球形的Mo-B-Co-Cr复合粉末,通过超音速火焰喷涂技术可成功制备组织结构较好的MoB-CoCr涂层。     

氧气流量对超音速火焰喷涂多尺度WC-17Co涂层组织结构与性能的影响

工艺参数对超音速火焰喷涂WC-Co涂层的组织结构、硬度、耐磨性影响较大,但相关研究较少。采用超音速火焰喷涂技术(HVOF)在4种氧气流量(322,402,482,543 L/min)下将多尺度WC-17Co粉末(含30%纳米WC和70%微米WC)喷涂在Q235钢基体表面制备WC-17Co涂层。采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析涂层的截面形貌和物相,测试了涂层的硬度值,通过销盘磨损试验机测试涂层的耐磨损性能,研究氧气流量对多尺度WC-17Co涂层组织结构与耐磨性能的影响。结果发现:4种氧气流量下所制备的涂层组织致密,孔隙率为0.306%~1.290%;随着氧气流量降低,涂层中WC分解更严重,当氧气流量为322 L/min时,涂层中分解相(W_2C、W和Co_3W_3C)最多;涂层的硬度随着氧气流量增加而增加,当氧气流量为543 L/min时,涂层的硬度[(933.8±29.3)HV_(3N)]是Q235钢[(183±7)HV_(3N)]的5倍;随着氧气流量增加,涂层磨损失重逐渐减小,当氧气流量为543 L/min时,涂层的磨损失重仅为(8.57±0.95)mg,耐磨损性能较基材明显提高。     

纯铜粉末包套挤扭成形致密的灰色预测与优化

以横截面扭转角α、螺旋角β、摩擦因子、挤压速度、初始相对密度为因子,建立正交试验设计方案,对纯铜粉末材料进行一道次包套扭挤数值模拟,以获得的平均等效塑性应变εm、平均最大损伤值δmax、平均相对密度ρm作为优化设计目标,运用追踪点法和灰色系统理论的灰色关联度优化工艺参数,使设计目标值达到等效应变最大、最大损伤值最小、相对密度最大。模拟验证结果表明,运用多目标优化参数进行挤扭成形能使纯铜粉末体变形材料迅速地形变累积,最大损伤值显著地减小,致密效率高,提高了材料综合质量。     

稀土氧化物对Si3N4陶瓷力学性能和显微组织的影响

采用常压烧结工艺制备了Si3N4-Y2O3-La2O3陶瓷,并对Si3N4陶瓷的力学性能、相组成和显微组织进行了分析和讨论。结果表明:添加4%Y2O3～4%La2O3的复合稀土氧化物后,Si3N4陶瓷呈长柱状的β-Si3N4晶粒,抗弯强度为960MPa,断裂韧性为7.5MPa.m1/2,具有较好的力学性能。     

多目标质量的粉末包套等通道挤扭成形致密工艺参数优化

剧烈塑性变形法—挤扭以剪切塑变为主变形方式,成形工艺复杂,影响因素很多,难以精确地建立工艺参数与成形质量之间的关系;选取优化合理的工艺参数匹配是材料尤其是粉末材料成形无破裂、塑性好、致密化程度高等成形质量的关键。以等通道横截面扭转角、螺旋角、摩擦因子、挤压速度、初始相对密度为自变量,正交试验为设计方案,对纯铝粉末烧结材料进行一道次包套等通道扭挤数值模拟,获得以等效塑性应变、静水压力、最大损伤值、相对密度数据,通过层次分析法计算多质量目标的权重,运用追踪点法和灰色系统理论的灰色关联度优化工艺参数,使设计目标值达到等效应变最大、静水压力最大、最大损伤值最小、相对密度最大。模拟和试验结果表明,运用多目标优化组合参数进行等通道挤扭成形能使纯铝粉末体材料迅速地形变累积,静水压力提高,损伤值显著地减小,致密效率高,晶粒明显细化,提高了材料综合质量。