WC-10CoCrFeMnNi高熵硬质合金微观组织及力学性能研究

利用机械合金化技术制备了等物质的量之比的CoCrFeMnNi高熵合金粉末,采用放电等离子烧结技术制备了WC-10CoCrFeMnNi硬质合金。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪、维氏硬度计和激光粒度分析仪等对高熵合金粉末和硬质合金进行微观组织与性能研究。结果表明,经80 h球磨获得纳米晶CoCrFeMnNi高熵合金粉末,其结构以BCC为主相、FCC为次相,平均粒径为1.4μm,且粒度分布较为集中。使用CoCrFeMnNi高熵合金为黏结相的硬质合金展现出了良好的力学性能,在1 250℃烧结的硬质合金拥有较好的综合力学性能,维氏硬度达到(1 452±18.95)HV_(30),断裂韧性达到(8.57±0.32)MPa·m^(1/2)。

钨含量对铝合金化学镀Ni-W-P硬度和耐磨性的影响

研究铝合金化学镀Ni-W-P三元合金的耐磨性能,探讨钨含量对铝合金(LY12)化学镀Ni-W-P耐磨性和硬度的影响。结果表明:铝合金表面化学镀Ni-W-P三元合金在400℃加热1h后,表面硬度达HV251080,表面硬度和耐磨性均较基体提高10倍以上;但过高的W含量,使得表面硬度下降。磨损实验发现,试样产生了镀层碎裂和剥落现象。其主要原因是由于铝合金基体与镀层热膨胀系数的差异及Ni3P的析出导致应力过大,引起镀层硬度和耐磨性随着W含量的增加而下降。并用化学镀Ni-W-P合金沉积机理解释了镀层成分分布特征的形成原因。

铝合金的前处理对Ni-Co-P化学镀层沉积特性和耐腐蚀性能的影响

通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和电化学站等技术研究了铝合金化学镀Ni-Co-P的"浸锌-闪镀法"和"预植法"两种前处理工艺对镀层的成分、表面形貌和耐腐蚀性能的影响.结果表明,铝合金化学镀Ni-Co-P前处理工艺决定Ni-Co-P镀层的形貌和耐腐蚀性能,对镀层的成分影响不明显;铝合金经"浸锌-闪镀法"前处理工艺处理后化学镀Ni-Co-P所得镀层的镀层耐腐蚀性能下降,并用原子氢-电化学联合理论解释了不同前处理对镀层形貌和耐腐蚀性能影响的原因.

冷轧变形量对热处理后CoCrFeMnNi高熵合金退火孪晶及力学性能的影响

经冷变形与热处理后的CoCrFeMnNi高熵合金性能会受到在退火过程中产生退火孪晶的影响,而孪晶形貌与种类的变化与冷变形量和热处理条件相关。探究了高温短时热处理下,冷变形量对退火孪晶及力学性能的影响。采用真空中频感应熔炼炉制备了FCC单相CoCrFeMnNi高熵合金,样品经均匀化退火后使用两辊轧机沿同一方向进行多次冷轧,得到不同变形量的样品。样品在900℃条件下退火1 h,采用金相显微镜、X射线衍射与透射电子显微镜对样品的微观组织形貌进行表征以观察样品中退火孪晶的变化,在室温下对样品进行了静态单轴拉伸试验,研究了不同变形量对于退火孪晶的影响以及退火前后力学性能的变化。结果表明,退火孪晶的种类和数量会随变形量变化:变形量30%的样品内部晶粒尺寸大,退火孪晶的种类和数量最少;变形量80%的样品晶粒尺寸与30%的样品相近,但退火孪晶数量、种类多;变形量50%的样品晶粒尺寸最小,退火孪晶数量与种类中等。未经热处理的样品其抗拉强度与变形程度呈正相关,抗拉强度最高可达到1333.44 MPa,经900℃×1 h退火处理后,其抗拉强度与变形程度呈负相关,抗拉强度最高为585.81 MPa。结果表明,CoCrFeMnNi高熵合金在高温短时间的热处理条件下具有良好的相稳定性,轧制和退火后均为FCC单相结构,没有析出相产生。冷变形后的样品在热处理后样品内部发生了再结晶,晶粒的尺寸大小与退火孪晶的数量和种类以及样品的力学性能会随着变形量的不同产生变化。同时,合金内部产生的小尺寸退火孪晶起到了存储位错的作用。

原子掺杂对不同配体中碳点光致发光性能的影响研究

碳点具有光学性质可调及光稳定性好的特性,被广泛应用于各种工业领域,特别是光致发光领域。碳点的光致发光与碳源的分子结构密切相关,其中碳点自身分散性会影响发光强度。为研究碳点在不同配体中的光致发光性能,采用掺杂合成-溶液透析法,制备了3种分子结构的碳点材料,掺杂碳点NCDs、共掺杂碳点NSCDs及混合碳点NCDs+NSCDs。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线衍射表征了其显微形貌,利用紫外可见光谱仪测试了其吸光强度,配置了乙醇、有机溶液进行紫外和自然光照射发光测试,研究了3种碳点的分散性及发光性能。研究结果表明,NCDs呈二维细片状形貌,NSCDs的掺杂原子负载在其表面,而NCDs+NSCDs的掺杂原子团具有强的单分散性。3种碳点均为均匀分布的纳米颗粒,尺寸大小约1.8 nm。以NCDs的碳特征峰为初始位置基准,NSCDs的特征峰明显向左发生了偏移,NCDs+NSCDs的特征峰也发生了向左偏移,但显著程度低于NSCDs。其主要原因是掺杂原子团的引入使晶面间距发生变化,影响了碳点晶面间距的大小,表明掺杂原子已引入碳点中。3种碳点在自然光照射下均发出绿色荧光,且随着激发波长越长偏向蓝移,其中NCDs+NSCDs荧光发光颜色最深,表明其具有更强的亲水性和分散性。分散性的增强会使碳点的发光强度增强,NCDs+NSCDs在不同配体中的发光强度最强,表明其分散性强,增强了其光致发光性能。本研究为碳点发光性能在光致发光及其他领域的应用提供了参考。

铝合金表面催化活性对化学镀镍–铜–磷合金镀层化学组成及耐腐蚀性能的影响

以浸锌–闪镀法和预植法分别对铝合金基体进行前处理,然后再化学镀Ni–Cu–P合金。通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和电化学测量等技术对其进行表征,探讨了两种前处理工艺对化学镀Ni–Cu–P合金镀层表面形貌、化学组成和阳极极化曲线的影响。结果表明,与浸锌–闪镀法相比,预植法工艺简单,得到的镀层与基体结合良好;两种镀层的Ni含量相近,均为68%,但预植法所得镀层的Cu含量比浸锌–闪镀法增加近7个百分点,P含量则下降6个百分点;预植法所得镀层的腐蚀电流密度为3.8μA/cm2,远小于浸锌–闪镀法所得镀层的13.2μA/cm2。预植法处理后得到的化学镀Ni–Cu–P合金镀层具有更好的耐腐蚀性能。

石墨粉末化学镀Ni-P催化剂表面乙醇的电催化氧化

电催化乙醇氧化的阳极材料易失效。在活性炭(C活性)上化学沉积Ni-P颗粒,制备了Ni-P/C活性催化剂,将其填入213型铂电极凹槽之中,制成Ni-P/C活性电极。采用扫描电镜(SEM)和电化学循环伏安法对Ni-P/C活性催化剂性能进行了研究。结果表明:球状Ni-P颗粒以约为100nm的大小均匀分布于C活性表面;仅C活性电极能催化乙醇发生氧化,但易失活,而Ni-P/C活性电极可以催化乙醇在-0.24V发生氧化,在阴极极化扫描过程中,-0.39V时会出现乙醇氧化中间物的氧化峰,催化乙醇氧化的峰电流随循环使用次数的增加而提高,氧化电位逐渐负移,这与Ni-P在碱性条件下电氧化产生Ni(OH)2和NiOOH有关。

热处理对等离子熔覆层析出物与残余应力的影响

研究了热处理对等离子熔覆单、多道熔覆层中相成分和残余应力的影响。结果表明,热处理后熔覆层共晶区域与晶粒内部析出(Cr,Fe)_mC_n,300℃热处理后析出以(Cr,Fe)_7C_3为主,高温(900℃)热处理后析出相(Cr,Fe)_7C_3转变为(Cr,Fe)_(23)C_6。熔覆层中残余应力以热应力为主,颗粒相(Cr,Fe)_mC_n的析出以及颗粒相(Cr,Fe)_mC_n由亚稳定相(Cr,Fe)_7C_3转化为稳定相(Cr,Fe)_(23)C_6,均能有效减少熔覆层中残余应力。多道熔覆层在热处理300℃后残余应力减少52.6%。

节能减排教育的课程改革探索

文章就节能减排教育如何融入金属材料工程专业现有的课程问题进行教学探索。以"热工设备及仪表"课程为例,介绍了围绕节能减排教育进行的教学改革所采取的方法和措施。

固溶时效对等离子堆焊WCp/18Ni300钢复合涂层组织与性能的影响

采用等离子堆焊技术在Cr5钢表面制备WC增强18Ni300钢复合涂层.研究添加质量分数为25%和35%的球形WC对堆焊层组织与性能的影响,分析固溶(900℃×1 h)和时效(490℃×5 h)处理前后堆焊层的显微组织/相变过程/显微硬度和摩擦磨损性能.结果表明,在马氏体时效钢粉末中添加WC颗粒影响堆焊层组织和马氏体相变.WC/MS300复合堆焊涂层的显微组织主要以奥氏体为主.经固溶时效热处理后,基体试样硬度和摩擦磨损性能下降,而WC/MS300试样中γ-F转变为α-Fe,硬度和耐磨性显著改善,添加35%WC试样耐磨性能最佳.由WC的微观结构演变表明,固溶时效后WC颗粒周围形成厚的扩散层,显著改善了界面结合.

半固态组织对Sn-52Bi合金塑性与熔化潜热的影响

在150℃下对半固态亚共晶Sn-52Bi浆料分别进行5,10和15 min的机械搅拌,采用真空吸铸水冷制备出半固态Sn-Bi合金,测试了半固态Sn-Bi合金的组织、力学与热性能,研究剪切力对半固态浆料组织演变的影响,探索半固态合金延伸率与熔化潜热的关系。结果表明:对Sn-52Bi半固态浆料进行机械搅拌,剪切力可抑制树枝状初生Sn相的形成,真空吸铸水冷得到的合金组织由非树枝状的初生Sn相和共晶体构成;随着搅拌时间的延长,短锤状初生Sn相转变为直径约20μm的近球状,搅拌时间延长至15 min时球状初生Sn相直径变小但出现团聚。当搅拌速度为320 r/min,机械搅拌时间为10 min工艺得到半固态Sn-Bi合金延伸率为46.75%,与180℃下的合金熔液直接水冷凝固相比提高了160%;差式扫描量热分析(DSC)得出:不同机械搅拌时间半固态Sn-52Bi合金的峰值温度为140℃,随着合金延伸率升高,合金的熔化潜热减小。

共晶转变过程中施加机械搅拌及再加热对Sn-58Bi合金组织与力学性能的影响

在测试Sn-58Bi共晶合金凝固完成时间的基础上,在共晶转变过程中对已析出的共晶固相和液相混合物进行机械搅拌和再加热,研究了再加热温度对共晶合金组织与力学性能的影响。结果表明,在180℃熔融状态无机械搅拌低压吸铸水冷却条件下所获得的Sn-58Bi合金中共晶组织由蔷薇状的Sn相和粒状Bi相所组成,其伸长率为19.5%;在共晶温度139℃下机械搅拌10 min,直接加热到140℃并保温5 min后低压吸铸水冷所制备的Sn-58Bi合金由直径约为5μm球状Sn相和层状共晶组织构成,其伸长率提高至37.5%,与180℃下合金熔液不经过机械搅拌直接水冷相比提高了97%。随着再加热温度升高至液相线以上,所获得的合金组织中的Sn相为短棒状,呈现出树枝晶析出的趋势,合金的塑性下降。

镀银玻璃微珠/炭纤维填充导电硅橡胶的电磁屏蔽性能

分别研究了用镀银玻璃微珠,炭纤维和镀银玻璃微珠/炭纤维复合填料填充的硅橡胶的电磁屏蔽效能。结果表明,在2.6 GHz^3.95 GHz频段内,镀银玻璃微珠填充量越大,导电硅橡胶的电磁屏蔽效能越高,镀银玻璃微珠填充量为180份时,样品的屏蔽效能的峰值为-115.2 dB。添加少量炭纤维能够提高镀银玻璃微珠/炭纤维复合填料填充橡胶的电磁屏蔽性能,当炭纤维添加量增加到20份时,镀银玻璃微珠/炭纤维复合填料填充硅橡胶(镀银玻璃微珠填充量120份)的电磁屏蔽效能峰值达到-82.0 dB,高于填充量为150份的单纯镀银玻璃微珠填料样品的电磁屏蔽效能,并且能够提高导电硅橡胶的力学性能并降低成本。

加热温度对铝合金化学镀Ni-W-P合金组织及相变行为的影响

通过差示扫描热分析仪(DSC)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)等测试手段研究了6061铝合金基体化学镀Ni-W-P合金的组织及相转变行为。结果表明,Ni-W-P镀层为微晶结构,直径为(5～6)nm;200℃加热1h后,镀层仍为微晶,但有所长大,直径约为30nm;300℃、400℃、525℃和600℃加热1h后,镀层析出Ni3P和Ni相,没有其它亚稳相析出;400℃时Ni-W-P镀层硬度达到峰值,大约为940HV0.1。

铝合金化学镀Ni-W-P合金耐磨性研究

研究了加热温度对铝合金(6061)化学镀Ni W P耐磨性的影响。400℃加热1h,Ni W P镀层硬度达到峰值,大约940HV100。但磨损实验发现:试样分别经200℃和400℃加热1h后,试样都产生了镀层碎裂和剥落现象。试样经600℃加热,镀层表现出良好的耐磨性,这与600℃加热1h后,镀层和基体间生成60 70μm厚的Ni Al合金层有关。

热处理对铝合金化学镀镍-钨-磷镀层组织性能的影响

通过扫描电子显微镜、能谱微区成分分析、透射电镜等手段研究了热处理对6061铝合金化学镀镍-钨-磷合金镀层组织性能的影响。结果表明:在试验热处理条件下,镍-钨-磷镀层和基体间扩散主要是镍原子向铝基体中的扩散;铝合金化学镀镍-钨-磷试样525℃热处理1 h后,由于镍原子的扩散,基体和镀层之间形成镍铝合金层,镍铝合金层分为二层,第一层镍铝合金层主要含有Ni2Al3相,第二层镍铝合金层主要含有NiAl3相;在干摩擦滑动条件下,铝合金化学镀试样经525℃热处理1 h后表现出良好的耐磨性。

铝合金化学镀Ni-P、Ni-W-P组织及相转变行为

采用差示扫描热分析仪(DSC)、X射线衍射(XRD)等研究了6061铝合金基体化学镀Ni-P、Ni-W-P合金的组织结构及相转变行为。结果表明,镀态Ni-P、Ni-W-P镀层的结构都是微晶结构；200℃热处理1h后,Ni-P、Ni-W-P镀层仍为微晶,但微晶有所长大；300、400、525和600℃热处理1h后,Ni-P、Ni-W-P镀层析出Ni_3P和Ni晶体,没有其它亚稳相析出；400℃时Ni-P、Ni-W-P镀层硬度达到峰值,其值分别为840HV100和940HV100。

高锰钢上等离子熔覆Ni60A镍基合金的温度场模拟

运用ANSYS有限元分析软件对Mn13高锰钢基体上单道等离子熔覆Ni60A镍基合金过程的温度场进行了数值模拟分析,并通过对比模拟与试验所得熔池数据来验证模型的可靠性。采用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、材料表面性能综合测试仪对熔覆层显微组织、物相、显微硬度、摩擦磨损性能进行了分析。在不同熔覆功率和扫描速率下,通过对基体表面选定节点的最高温度、稀释率、熔深、熔宽和热影响区深度的综合对比,得出等离子熔覆镍基合金最佳工艺参数为:熔覆功率2.0 k W,扫描速率150 mm/min。熔覆层组织晶粒细小,从外到里依次为细小等轴晶、树枝晶和胞状晶。熔覆处理后高锰钢的显微硬度和耐磨性均得到显著提高。

奥氏体不锈钢的氮、铬离子淹没离子轰击处理

将铬离子源引入常规离子氮化炉,在铬、氮离子淹没条件下轰击不锈钢,采用金相显微镜、磨损试验机和电化学工作站等分析了不同工艺条件下渗层的显微组织、耐磨性和耐蚀性.结果表明:与未经处理的不锈钢相比,经氮、铬离子淹没离子轰击处理的不锈钢的耐磨性提高2-5倍;处理后不锈钢的耐蚀性虽有所下降,但与常规的离子氮化试样相比仍明显改善.

多元离子淹没轰击处理的奥氏体不锈钢的耐蚀性

采用金相、扫描电镜、电化学工作站等分析手段研究了在普通离子氮化炉引入铬、镍离子源,对奥氏体不锈钢进行铬、镍、氮多元离子淹没轰击处理后材料的表面形貌、成分和耐蚀性能等。结果表明:经铬、镍、氮多元离子淹没轰击处理后的奥氏体不锈钢表面形成强化层,表面硬度Hv达到12.7 GPa;该强化层的铬、氮的含量很高,主要由CrN和Fe4N相组成;其耐腐蚀性能与普通离子氮化相比得到明显改善.