CeO2添加量对铁基粉末冶金材料表面渗硼层组织与摩擦磨损性能的影响

在渗硼剂中添加CeO₂,采用固体粉末渗硼法对Fe-2%Cu-0.4%C铁基粉末冶金材料进行950℃×5 h渗硼处理,研究了CeO₂添加量(0,2%,4%,质量分数)对渗硼层显微组织和摩擦磨损性能的影响。结果表明：不同CeO₂添加量下的渗硼层均形成单一Fe₂B相;随着CeO₂添加量的增加,渗硼层的表面粗糙度增大,厚度、硬度及耐磨性能呈先增大后减小趋势;当CeO₂添加质量分数为2%时,渗硼层的厚度和硬度均最大,分别约为144μm和58.0 HRC,此时渗硼层的表面完整性相对较好,磨损量最小,约为0.008 g,耐磨性能最佳。     

铁基粉末冶金材料渗硼强化的干滑动高温摩擦磨损行为

通过固体粉末渗硼法直接烧结铁基粉末冶金材料,制备具有渗硼层的试样。将铁基粉末冶金材料在850、950和1050 ℃渗硼处理3、5和10 h,采用光学显微镜及扫描电镜观察了渗硼层的形貌,测定了渗硼层的厚度;用 X 射线衍射仪分析了渗硼层的物相组成;用Rockwell-C粘附性试验评估渗硼层与基体的粘合强度质量。使用 HT-1000 型高温摩擦磨损试验机测试了试样的摩擦磨损性能。结果表明,在850 ℃及950 ℃下渗硼形成单相Fe₂B,而FeB+Fe₂B双相渗硼层在1050 ℃下生成。粘附性试验与高温磨损试验均表明,在950 ℃下渗硼5 h的试样的渗层与基体结合最为紧密,抗磨损及抗氧化的能力最强。高温摩擦磨损试验中,微裂纹引起的分层剥落及氧化磨损是渗硼试样主要的磨损机制,未渗硼试样出现严重的的氧化和塑性变形。     

稀土对铁基粉末冶金材料渗硼强化性能的影响

在渗硼剂中添加质量分数为 1%、2%、3%和 4%的 CeO2 ,在烧结温度为 1050 ℃情况下对铁基粉末冶金材料渗硼处理 5 h,制备出具有渗硼层的铁基粉末冶金试样。 从渗硼层厚度、微观组织结构、表面粗糙度和摩擦磨损性能等方面研究渗硼剂中 CeO₂ 的添加量对渗硼层性能的影响。 结果表明:随 CeO₂ 含量增加,试样表面粗糙度逐渐增大,渗硼层厚度一开始增大而后显著减小。 与不添加 CeO₂ 相比,添加 2% CeO₂ 试样的渗硼层厚度增加了 31%,表面组织更加致密均匀,磨损轨迹未损坏,磨损量低于其他试样;添加 4% CeO₂ 试样的渗硼层厚度减小了 82. 6%,表面组织出现大量孔洞及裂纹,磨损轨迹破坏严重,磨损量高于其他试样。 说明过量的 CeO₂抑制渗硼作用,添加 2% CeO₂ 试样的渗硼层具有更加优良的抗磨损性能。     

铁基渗硼强化粉末冶金材料的性能及渗层生长动力学研究

目的通过固体粉末渗硼法直接烧结铁基粉末冶金材料,制备具有渗硼层的试样。方法采用固体渗硼工艺对铁基粉末冶金材料在1123、1223、1323 K温度下渗硼处理3、5、7、10 h,采用光学显微镜及扫描电镜(SEM)观察了渗硼层的形貌,测定了渗硼层的厚度。用X射线衍射仪分析了渗硼层的物相组成,用摩擦磨损试验评估渗硼层的耐磨性,采用Rockwell-C粘附性试验评估渗硼层与基体的粘合强度质量。对渗层的生长动力学曲线进行拟合,得出渗层动力学曲线和厚度等值线图。结果试样的渗硼层厚度为35～183μm,1323 K条件下获得双相渗硼层(Fe₂B+FeB),1123 K及1223 K条件下获得单相渗硼层Fe₂B。试样在1223 K温度下渗硼处理5 h获得的渗硼层的耐磨性最佳,其粘合强度质量根据规范通过HF3等级认可。该试验中B元素的扩散激活能为164 kJ/mol。结论烧结温度和渗硼时间与渗层厚度关系密切,渗硼时间与渗层厚度的关系呈现出抛物线关系。厚度值的平方与渗硼时间符合阿瑞纽斯(Arrhenius)公式呈线性关系。渗硼层的显微硬度显著高于基体硬度,随时...