Ag掺杂Mo-12Si-8.5B合金在25~600℃的摩擦学行为

本文中采用放电等离子烧结法制备了Mo-12Si-8.5B和Mo-12Si-8.5B-10%Ag这2种合金,通过高温真空摩擦磨损试验仪测试了2种合金与Al_(2)O_(3)摩擦副在25~600℃间的干摩擦学性能.结果表明:与Mo-12Si-8.5B合金相比,在25~600℃区间Mo-12Si-8.5B-10%Ag合金表现出更低的摩擦系数和磨损率.在600℃时,Mo-12Si-8.5B-10%Ag合金的摩擦系数和磨损率均可达到最小值,其值分别为0.41和1.14×10^(-5)mm^(3)/(N·m),此时Mo-12Si-8.5B-10%Ag合金的干摩擦性能表现最佳,这与Mo-12Si-8.5B-10%Ag合金磨损表面的MoO_(3)、SiO_(2)和Ag_(2)MoO_(4)等润滑相的存在及Ag在25~600℃范围内起到的润滑效果有关.此外,在25~200℃区间,Mo-12Si-8.5B-10%Ag合金的磨损机制主要为黏着磨损和剥层磨损,在400~600℃范围内,则以黏着磨损和氧化磨损为主.

La_2O_3-Mo_5Si_3/MoSi_2复合材料的力学性能和高温氧化行为

通过自蔓延高温合成了稀土协同Mo5Si3复合强韧化MoSi2的复合粉末,研究了La2O3-Mo5Si3/MoSi2复合材料的室温力学性能和高温氧化特性。结果表明:与纯MoSi2相比,稀土和Mo5Si3细化了材料的晶粒,提高材料的室温弯曲强度和断裂韧性,其强化机制为细晶强化,韧化机制为细晶韧化、裂纹偏转、裂纹分支和微桥接;当Mo5Si3含量不超过30%(摩尔分数)时,随着Mo5Si3含量的增加,材料的抗氧化性能降低,而RE-40%Mo5Si3/MoSi2(摩尔分数)复合材料出现粉化现象;RE-Mo5Si3/MoSi2复合材料抗氧化性的降低,主要是由于Mo5Si3较差的抗氧化性、材料致密度的降低以及晶粒细化的结果;0.8%稀土(质量分数)协同5%Mo5Si3(摩尔分数)的RE-Mo5Si3/MoSi2复合材料具有较好的综合力学性能和高温抗氧化特性。

TiC-TiB_2增强MoSi_2复合材料的力学性能及抗氧化行为

以MoSi2、Ti和B4C粉为原料,采用高温热压技术合成不同体积分数TiC-TiB2增强MoSi2复合材料,研究TiC-TiB2颗粒对MoSi2基体材料显微组织、力学性能和高温氧化性能的影响。结果表明：30%TiC-TiB2/MoSi2（体积分数）复合材料的抗弯强度和维氏硬度分别达到468.3 MPa和17.07 GPa,比纯MoSi2的分别增加了63.2%和83.5%。随着TiC-TiB2体积分数的增加,复合材料的断裂方式由以沿晶断裂为主向以穿晶断裂为主转变,强化机制是细晶强化和弥散强化。在800-1 200℃氧化192 h时,30%TiC-TiB2复合材料的增质是10%TiC-TiB2复合材料的2.38-3.23倍。氧化层中没有发现低熔点的B2O3,而TiO2和SiO2的存在使材料具有较好的抗氧化性。

喷涂用MoSi_2粉末的制备及其在等离子弧中的熔化特性

采用喷雾干燥和真空烧结技术制备MoSi2团聚颗粒,以MoSi2团聚粉末为原料,通过大气等离子喷涂法制备二硅化钼涂层,借助XRD、扫描电镜及能谱对团聚体粉末在等离子焰流中的熔化特性和涂层的组织结构进行研究。结果表明:团聚粉末在1 200℃真空热处理1 h后,粉末的流动性和松装密度分别提高55.6%和42.0%,适合等离子喷涂用。MoSi2颗粒经过高温等离子焰流后,粉末熔化充分,大多数团聚体粉末发生烧结过程,颗粒的平均粒度减小,形成较致密的球形颗粒。在喷涂过程中,部分四方相MoSi2(t)转变为六方相MoSi2(h)或氧化形成了少量的Mo5Si3相,涂层中的富钼相呈"网状"组织结构。

稀土对MoSi_2力学性能和抗氧化性能的影响

采用自蔓延和真空烧结方法制备了掺杂0.9%La2O3的MoSi2基复合材料,利用热重分析法,SEM和X射线考察了La2O3颗粒对MoSi2力学性能、抗氧化特性以及循环氧化后力学性能的影响。结果表明,与纯MoSi2相比,RE/MoSi2材料的弯曲强度和断裂韧性分别提高了46%和78%;稀土对MoSi2材料的强韧化机制主要是细晶强化、弥散强化和细晶韧化。RE/MoSi2的氧化增重是纯MoSi2的2.5倍,稀土使MoSi2材料的抗氧化性能降低。由于纯MoSi2材料氧化后的晶粒长大,其抗弯强度比氧化前降低了17%。稀土对MoSi2氧化时的晶粒长大倾向有抑制作用,使得RE/MoSi2材料的抗弯强度基本不变。

氧化镧掺杂对等离子喷涂Al_2O_3-40%TiO_2涂层组织和耐磨性能的影响

在45#钢基体上大气等离子喷涂制备了Al2O3-40%TiO2(AT40)以及添加不同含量La2O3稀土的陶瓷涂层,利用X射线衍射和扫描电镜对涂层的组织结构和形貌进行了研究,并分析了涂层的显微硬度和磨损性能。研究结果表明:添加稀土的AT40涂层主要是由Al2O3、Al2TiO5和LaAl11O8相组成。基体与粘结层以及陶瓷层与粘结层之间形成良好的机械结合界面。添加稀土的涂层孔隙率降低,显微硬度和断裂韧性略有增加。在相同的摩擦磨损试验条件下,稀土/AT40涂层比AT40涂层具有更好的耐磨性,磨损机制都主要是脆性剥落磨损和粘着磨损。

等离子喷涂及真空热处理过程中MoSi_2涂层的相演变

分别采用MoSi2,Mo-66.7%Si和Mo-70%Si(摩尔分数)粉末为原料,在45钢上大气等离子喷涂MoSi2涂层,对喷涂前后相以及真空热处理对涂层相和组织的影响进行了研究。结果表明,以MoSi2为原料喷涂后,涂层主要是由MoSi2和Mo5Si3相组成,MoSi2由亚稳定的MoSi2(h)六方结构和稳定的MoSi2(t)四方晶体结构组成。而Mo-66.7%Si和Mo-70%Si两种粉末喷涂后,涂层均由Mo,Si单质粉组成,喷涂过程没有形成硅化物。Mo-66.7%Si涂层在1050,1200℃热处理1h后,涂层中主相是Mo5Si3,次相为MoSi2。Mo-70%Si涂层在800,1 000℃热处理30min后,生成了少量的MoSi2,Mo5Si3和Mo3Si。在1 050℃热处理时,随着时间的延长,MoSi2相含量相对增多,当热处理时间为30,45min时,由于Mo,Si和Fe之间的反应扩散,还生成了FeMoSi和Fe3Si相。

铌基表面MoSi_2涂层的制备及其高温抗氧化性能

为了提高纯铌材料的高温抗氧化性能,采用热压烧结技术在纯铌表面制备了MoSi2涂层,利用水玻璃对涂层进行浸泡处理,分析了热压烧结制备涂层的微观组织,探讨了涂层在1200℃的高温氧化行为。结果表明,热压制备的MoSi2涂层端面的致密度远高于侧面涂层的致密度。铌基/MoSi2涂层在1200℃氧化20 h后涂层失效。通过水玻璃浸泡处理后,铌基/MoSi2涂层氧化80 h仍然保持完整,归因于水玻璃高温分解的SiO2对涂层孔隙的封闭作用和MoSi2涂层氧化过程产生的玻璃态SiO2氧化膜的阻挡作用。

等离子喷涂工艺参数对二硅化钼涂层微观结构的影响

以30～54μm的二硅化钼为喷涂粉末,研究了喷涂参数对二硅化钼涂层微观结构的影响。结果表明,喷涂过程中,喷涂粉末中部分四方相MoSi2(t)转变为六方相MoSi2(h),MoSi2中Si含量出现了烧损。随着喷涂距离、功率、氩气流量和送粉速率的增加,涂层的孔隙率先降低后升高。随着氩气流量和送粉速率的增加,熔融粒子氧化程度逐渐减弱;而喷涂距离和喷涂功率的增加,熔融颗粒氧化加剧,富钼相出现的趋势增加。获得以MoSi2为主相涂层的喷涂工艺规范较宽,较佳的喷涂工艺参数为:喷涂电流500A、电压70V、喷涂距离100mm、送粉量26g/min、氩气流量45 L/min。

不同致密度的MoSi_2材料在1200℃的循环氧化特性

利用热重分析法和SEM，X射线衍射考察了不同致密度的MoSi2材料在1200℃的循环氧化行为。研究结果表明：不同致密度的MoSi2均未发生“Pesting”现象，致密度和“Pesting”现象无本质关系。低致密度MoSi2材料在0-1h和1～480h阶段，氧化动力学曲线基本呈直线，而高致密度的材料氧化动力学曲线近似抛物线。氧化480h后，最小致密度（78．6％）试样和最高致密度（94．8％）试样增质分别为10．39mg／cm^2和0．135mg／cm^2。高致密度MoSi2材料优异的抗氧化主要归因于其生成了连续致密的保护膜，阻止了氧化的进一步发生。氧化层相组成由表至里按照SiO2→Mo5Si3→MoSi2逐渐演化。

TiC-MoSi_2复合材料的原位合成及其低温氧化特性

为了改善MoSi2力学性能和低温抗氧化性能,选用TiC颗粒来增强补韧MoSi2,通过XRD和SEM表征合成MoSi2基复合材料的微观结构并研究了预氧化对MoSi2基复合材料低温抗氧化性能的影响。结果表明,采用Mo、Si、Ti、C粉末可以自蔓延原位合成20 vol%TiC-MoSi2复合材料。复合材料在500℃氧化240 h增重1.261 mg.cm-2,氧化动力学呈线性关系,生成疏松多孔的氧化层导致"粉化"现象发生。经1200℃预氧化处理,20 vol%TiC-MoSi2复合材料在500℃氧化240 h增重4.83×10-4 mg.cm-2。预氧化处理后的材料表面形成致密的TiO2和SiO2复合膜抑制了TiC-MoSi2材料出现低温"粉化"现象。

二硅化钼喷涂粉末的制备及其涂层组织结构

以粒度为1-2μm的MoSi2粉末为原料,采用喷雾干燥和真空烧结制备了喷涂用MoSi2团聚粉末.分别用平均粒度为9.68μm的MoSi2粉末和团聚造粒MoSi2粉末（38-72μm）为喂料,大气等离子喷涂制备了二硅化钼涂层,分析了涂层的微观组织结构.研究结果表明,喷雾干燥造粒后的近球形粉末在1300℃真空烧结1h后,粉末流动性和松装密度分别为17.1s/50g和2.16g/cm3,比烧结前分别增加了57.0%和46.0%.平均粒度为9.68μm的MoSi2粉末制备的涂层主要是由Mo和Mo5Si3等富钼相组成.团聚粉末制备的涂层主要由MoSi2相组成,涂层较致密,内部出现了类似＂网状＂的组织结构.

La_2O_3-Mo_5Si_3/MoSi_2复合材料的高温氧化行为

研究了0.8%La2O3-Mo5Si3/MoSi2复合材料在1200℃空气中的高温氧化行为。结果表明:0.8%稀土和Mo5Si3的加入,使材料的抗氧化性能降低。Mo5Si3含量越高,材料的抗氧化性能越差。当Mo5Si3含量低于30%时,在氧化初始阶段,质量变化呈直线下降,随着氧化的进行,氧化逐渐增重,材料表面形成较致密的SiO2阻止了材料的进一步氧化,使得氧化增重较小。而0.8%La2O3-40%Mo5Si3/MoSi2复合材料却出现了“粉化”现象。0.8%La2O3-Mo5Si3/MoSi2复合材料抗氧化性能的降低,归因于Mo5Si3差的抗氧化性和材料致密度的降低;另外,稀土和Mo5Si3的加入,细化了材料的晶粒,使晶界面积增加,加速了氧在晶界中的扩散,促进了材料的氧化。

二硅化钼基高温结构材料氧化行为的研究进展

二硅化钼室温脆性、低高温强度以及低温“pesting”现象限制了其实际应用,采用复合化和合金化方式可以改善其强度和韧性。评述了各种增强体对二硅化钼材料低高温氧化行为的影响和二硅化钼作为防氧化涂层时的高温抗氧化性能,在此基础上指出了今后二硅化钼及其复合材料氧化行为的研究重点和方向。

镍基合金表面二硅化钼复合涂层的制备和性能

为了改善K403镍基高温合金的高温抗氧化性能,采用大气等离子喷涂在镍基合金表面制备了4种不同结构的MoSi2复合涂层。结果表明:4种结构涂层中K403/NiCoCrAlY/ZrO2/30%(体积分数)ZrO2-MoSi2/MoSi2复合涂层的抗热震性能最好,且该涂层的界面结合强度最高(22.5 MPa)。MoSi2涂层的自身结合强度大于涂层界面结合强度,结合机理以机械咬合式为主。该复合涂层在1 200℃氧化120 h后的质量增加仅为3.42 mg/cm2,提高K403合金和传统氧化锆涂层的抗氧化性能。MoSi2复合涂层表面在高温时生成了一层致密的SiO2保护膜,阻碍了氧的扩散,减轻了过渡层NiCoCrAlY/ZrO2界面处的氧化。

粉末粒度对喷涂二硅化钼涂层微观结构的影响

分别以2.5～15μm、15～30μm、30～54μm和54～74μm四种粒径的二硅化钼为热喷涂粉末,利用大气等离子喷涂技术制备了二硅化钼涂层,通过XRD和带能谱的SEM表征了涂层的微观组织结构。结果表明,喷涂过程中,喷涂粉末中部分四方相MoSi2(t)转变为六方相MoSi2(h),MoSi2中的Si含量出现了损失。随着喷涂粉末粒径的增大,MoSi2粒子在沉积过程中的氧化程度减弱,涂层中的Mo、Mo5Si3等富钼相和MoO3、MoO2等氧化产物的相对含量逐渐减少,而富硅相MoSi2逐渐增加。粉末粒度分别在30～54μm和54～74μm范围时,均可获得以MoSi2为主相的涂层。以粒径30～54μm的粉末制备的涂层组织较致密,内部出现了富钼相"网状"结构的组织。

不同致密度MoSi2材料在700～1200℃的氧化行为

利用热重分析法,SEM和X射线技术研究了不同致密度的MoSi2材料在700-1200℃的循环氧化行为。研究结果表明:氧化480 h后,不同致密度的MoSi2材料均未发生“粉化”现象,致密度和“粉化”现象无本质关系。低致密度(85.0%)MoSi2材料氧化动力学在初始和后续阶段基本上都呈直线形,而高致密度的材料氧化动力学遵守抛物线规律。致密度为85.0%的MoSi2材料在700-1200℃之间氧化时,氧化温度越高,材料氧化增重逐渐减少;而致密度为90.2%和94.8%的MoSi2材料在700-1000℃之间,随温度升高,材料增重越多,而在1200℃氧化时,增重最小。

MoSi2-Mo5Si3-Mo5SiB2/SiC配对副的摩擦磨损性能

MoSi2-Mo5Si3-Mo5SiB2/SiC复合材料是一种很有发展前景的高温耐磨材料,但MoSi2-Mo5Si3-Mo5SiB2/SiC/SiC配对副的干滑动摩擦磨损性能尚不清楚.本文中通过销-盘式干滑动摩擦磨损试验,考察了MoSi2-Mo5Si3-Mo5SiB2/SiC/SiC配对副在不同温度(25~1 000℃)和载荷下(2.5~10 N)的摩擦学特性.结果表明:试验温度和载荷对MoSi2-Mo5Si3-Mo5SiB2/SiC/SiC配对副的摩擦系数影响较大,而对其磨损率影响较小.载荷为5 N时,在25~1 000℃区间,摩擦系数和磨损率分别在0.11~0.43和0.513×10-7~0.544×10-7 mm3/(N·m)范围;在25~400℃时,磨损机制以轻微的氧化和黏着磨损为主,在600~1 000℃磨损机制主要表现为严重的氧化和黏着磨损.在1 000℃时,随着载荷(2.5~10 N)的增加,摩擦系数和磨损率分别为0.29~0.38和0.540×10-7~0.547×10-7 mm3/(N·m);载荷为2.5~10 N时,始终存在黏着和氧化磨损;载荷为7.5~10 N时,材料磨损表面还伴随碾压塑性变形的特征.

热处理工艺对6063铝合金强度和导电率的影响

研究了热处理工艺参数(如时效温度、时间等)对6063铝合金的强度和导电率的影响。结果表明,低温长时间和高温短时间都可以提高强度,而随着时效温度的提高和时效时间的延长,6063铝合金的导电率呈上升趋势。

稀土元素在铝合金阳极氧化后处理中的应用

研究了将稀土盐 (如铈盐 )用于铝合金阳极氧化后处理。测量了氧化膜在酸、碱介质中的耐蚀性。结果表明 ,经铈盐处理后 ,铝氧化膜的耐酸性明显提高 ,优于常温封闭处理 ,耐碱性却降低。