激光钎涂金刚石的涂层形成行为及其机理分析

利用激光热源进行金刚石钎涂研究,并借助高速摄像对金刚石涂层成形行为及其机理进行分析.结果表明,在没有金刚石的情况下,钎料粉末的熔合铺展过程可分为粉末熔化、液态钎料聚合、粉末吸附熔合、润湿铺展和涂层凝固成形5个阶段,表面张力最小的位置处于熔池中心,而表面张力最大的位置处于熔池边缘,熔池中存在表面张力梯度,是熔池流动的主要驱动力;涂层中加入金刚石,涂层成形经历比未加入金刚石多出一个阶段,即金刚石迁移至涂层表层阶段,位于钎料润湿铺展阶段之后,钎涂过程中,金刚石趋向于沿着熔体表面边缘上浮,这主要是由于金刚石与液态钎料之间的界面张力远大于与固态基体界面张力,还有Stokes力、重力、浮力、Basset力等综合作用所致;钎涂过程中,金刚石透射激光的高效低损伤热作用特性会有效避免金刚石在钎涂过程中的过热损伤,这是金刚石激光钎涂层的最大潜在优势.

铝钢双金属液固复合铸造研究现状

随着资源短缺、环境污染等问题日益凸显,节能减排成为全世界追逐的目标,汽车工业中用轻质铝合金代替传统的钢或铸铁的趋势越来越明显。铝钢双金属兼具铝合金和钢或铸铁的性能优势,是极具潜力的缸体、活塞等发动机零部件材料。双金属复合铸造因具有工艺简单、结构受限小等优点而被广泛关注。铝钢液固双金属复合铸造的主要挑战包括基体表面易氧化、Al对Fe润湿性差和界面处形成硬脆金属间化合物,导致双金属结合性能不理想。近年来,研究人员在提高铝钢液固复合铸造双金属界面结合强度方面开展了大量研究。本文对常用的铝钢液固复合铸造工艺及其质量影响因素进行了概括,并总结了近年来铝钢液固复合铸造双金属界面相组成和演变过程的研究现状,最后对铝钢液固复合铸造在提高界面结合强度方面的研究进展进行了综述。在此基础上,本文对铝钢双金属液固复合铸造未来研究和发展方向进行了总结和展望。

Ni镀层对Cu/Al钎焊接头界面组织与力学性能的影响

为探究Ni-P镀层对Cu/Al异种金属钎焊界面反应的影响,采用化学镀方法对T2紫铜进行化学镀镍处理,使用BAl88Si药芯钎料通过感应钎焊方法钎焊Cu/Al接头。采用扫描电子显微镜和电子背散射衍射技术对接头进行微观组织观察与物相分析,并对接头进行力学性能测试,分析镀层对Cu/Al接头微观组织结构及力学性能的影响,探讨钎焊过程中不同钎焊接头的界面形成机理。结果表明:无镀层接头在界面处形成了Cu_(9)Al_(4)和CuAl_(2)两层金属间化合物,有镀层接头界面处形成了Al_(2)Ni和Al_(3)Ni金属间化合物。无镀层接头的抗拉强度可达56.4 MPa,优于有镀层接头。接头均发生脆性断裂,断裂位置从无镀层接头的CuAl2和α-Al固溶体的界面处转变为有镀层接头的Al3Ni金属间化合物处。

不同超细氧化物掺杂钼合金棒材的拉伸性能及强化机理

通过水热合成、共沉淀、共分解、粉末冶金和旋锻方法制备了3种掺杂2.0%(体积分数)不同氧化物(Al_(2)O_(3)、ZrO_(2)和La_(2)O_(3))的钼合金棒材。3种纳米氧化物均使钼晶粒细化70%以上,且使合金的断裂模式从脆性断裂转变为韧性断裂,从而显著提高钼合金的综合力学性能,克服强度和韧性之间的矛盾。在3种钼合金中,Mo-ZrO_(2)合金具有最佳的强度和塑性,这归因于细小的ZrO_(2)颗粒以及ZrO_(2)与钼基体之间的半共格界面。此外,建立了与位错密度、氧化物体积分数和尺寸以及钼晶粒尺寸相关的定量强化模型。

超高速激光熔覆Ni-cBN/(NiCoCr)_(94)Al_(3)Ti_(3)涂层的组织及性能

钛合金性能优越,但表面耐磨性差制约了其应用和发展。为了克服钛合金耐磨性差的缺点,采用超高速激光熔覆技术在TC11基体上制备(NiCoCr)_(94)Al_(3)Ti_(3)涂层并加入Ni包覆cBN颗粒,借助cBN颗粒的高硬度特性制备耐磨涂层。采用X射线衍射仪分析涂层物相,采用扫描电子显微镜(SEM)与能量分散谱仪(EDS)分析涂层组织,借助维式显微硬度计研究涂层截面硬度分布规律,利用摩擦磨损试验机测试涂层的耐磨性能。研究结果表明,Ni包覆cBN颗粒的加入会促进(NiCoCr)_(94)Al_(3)Ti_(3)涂层中Cr元素的偏聚,使富Cr相组织长大。当Ni包覆cBN颗粒的含量在5~15 wt.%时,涂层组织逐渐致密,涂层的硬度随Ni包覆cBN含量的增多而升高,但Ni包覆cBN颗粒含量到达20 wt.%时,涂层致密性降低,涂层的硬度也随之降低。涂层的摩擦因数随Ni包覆cBN含量的增加而升高,耐磨性也随含量的增多而增强。15 wt.%Ni包覆cBN涂层的综合性能最佳,硬度达到1024 HV_(0.5),摩擦因数为0.534,磨损体积0.017 mm3,涂层耐磨性是未添加Ni包覆cBN颗粒涂层的2.8倍。Ni包覆cBN颗粒的加入可以提升涂层的耐磨性,为cBN在耐磨涂层的研究及应用提供参考和借鉴。

W-Cu复合材料的应用现状及掺杂改性的研究进展

W-Cu复合材料因具有高的硬度、耐磨性、抗烧蚀性能、导电性和导热性以及低热膨胀系数等综合性能而被广泛应用于多种工业领域。本文介绍了W-Cu复合材料的最新研究进展及其在电触头、微电子、军事、功能梯度材料方面的应用现状,着重总结和分析了目前W-Cu复合材料掺杂改性的分类及原理,以及掺杂改性对材料性能的影响,最后提出了W-Cu复合材料未来发展的潜在问题和值得关注的研究方向。

Ti(C,N)基金属陶瓷的研究进展:新型粘结相

Ti(C,N)基金属陶瓷是由金属粘结相和陶瓷硬质相组成的复合材料,具有出色的硬度和韧性组合,在高速切削、表面精加工和耐磨部件等领域广泛应用。使用新型粘结相(金属间化合物、高熵合金、Fe基合金、Ni基合金)来代替传统的Ni、Co、Fe及其复合粘结相时,Ti(C,N)基金属陶瓷的力学性能、耐磨性能、耐腐蚀性能和高温抗氧化性能等均有改善,其使用寿命得以延长。本文综述了国内外采用不同新型粘结相制备的Ti(C,N)基金属陶瓷的显微组织、力学性能、耐磨性能、耐腐蚀性能及抗氧化性能等方面的研究进展,总结了新型粘结相提高金属陶瓷性能的机理,并在此基础上展望了Ti(C,N)基金属陶瓷新型粘结相的未来研究发展方向。

大型掘进机主驱动轴承系统失效风险评估

大型掘进机主驱动轴承工况恶劣,可靠性要求高且研制难度大,国内企业在大型掘进机主驱动轴承高承载设计,高精密加工技术等方面与国外存在差距,而且对主驱动轴承应用过程中的失效风险缺乏全面的评估研究。结合大型掘进机主轴承工程实践应用中的经验以及失效案例统计,通过失效模式及影响分析和模糊数学方法对主驱动轴承系统的失效风险因素进行评估,评估结果与统计分析结果基本一致,即(按失效风险从大到小排列):主驱动轴承系统失效因素依次为轴承部件、密封、机电系统,其中轴承部件失效因素依次为滚道面、滚子、内齿圈、保持架。需对轴承部件和密封进行重点关注与防护,采取针对性的维保措施以防止其早期失效,从而提高主驱动轴承的服役性能和寿命。

高熵合金涂层的研究现状

高熵合金(HEAs)由于具有优异的力学性能、耐磨性、耐蚀性等优点,自发现至今便备受瞩目。高熵合金成本较高,常制成涂层来改善材料表面性能。本文简要介绍了高熵合金的概念和特点,以高熵合金涂层(HECs)的制备(主要包括激光熔覆、等离子熔覆和磁控溅射)和改性为主线,综述了该领域的发展现状,并展望了其研究前景。

高熵合金涂层对铝/钢液固复合双金属组织和性能的影响

本工作利用超音速火焰喷涂技术在45钢表面热喷涂FeCoCrNiAl高熵合金涂层,并采用液固复合的方法制备了铝/钢双金属复合试样,研究了高熵合金涂层对铝/钢双金属界面组织和性能的影响。利用相图计算软件Thermo-Calc计算了Al-Fe-Si体系在600℃和750℃下的等温截面,并采用SEM-EDS、EBSD、EPMA、纳米压痕仪和万能力学试验机对铝/钢双金属界面的微观组织和性能进行分析。结果表明:未喷涂高熵合金涂层和喷涂高熵合金涂层的铝/钢双金属之间均实现了冶金结合,在双金属界面处均未观察到裂纹等缺陷,过渡层平均厚度分别为24.5μm和25.7μm。界面过渡层均由Al_(5)Fe_(2)、τ1-(Al,Si)5Fe_(3)、Al 13 Fe 4、τ5-Al_(7)Fe_(2)Si和τ6-Al_(9)Fe_(2)Si 2组成,笔者以此绘制了铝/钢之间的扩散路径。喷涂高熵合金涂层的铝/钢双金属经液固复合后界面处未发现高熵合金层;Co、Cr、Ni元素以固溶的形式存在于双金属基体和过渡层中,并未改变Al_(5)Fe_(2)相在[001]方向上的择优取向。铝/钢双金属界面过渡层的纳米硬度较两侧基体高,过渡层中Al_(5)Fe_(2)相的平均硬度最高;Co、Cr、Ni固溶到过渡层中,对过渡层硬度的影响不大。铝/钢双金属界面剪切强度为8.3 MPa,钢表面喷涂高熵合金后,铝/钢双金属界面剪切强度为12.2 MPa,剪切强度提高了47%。铝/钢双金属剪切断裂均为脆性断裂,断口组织主要为Al_(5)Fe_(2);热喷涂高熵合金后,试样断口具有更多的撕裂棱,高熵合金涂层各元素在Al_(5)Fe_(2)中的固溶一定程度上提高了Al_(5)Fe_(2)的强度。

残余奥氏体量对高钒高速钢性能的影响

利用改变高钒高速钢淬火加热温度和回火温度获得不同残余奥氏体量 ,研究了残余奥氏体量对硬度、冲击韧性和磨粒磨损性能的影响。结果表明 :淬火加热温度升高 ,残余奥氏体量增加 ;回火温度升高 ,残余奥氏体量减少。随残余奥氏体量增加 ,硬度呈二次曲线状先升高后降低 ,冲击韧性近似直线升高 ,磨损量呈二次曲线状先下降后升高。残余奥氏体量为 2 0 %～ 4 0 % (vol% )时 ,高钒高速钢的硬度高 ,冲击韧性适中 ,磨粒磨损耐磨性最好。

氧化镧含量对钼板组织与性能的影响

采用溶胶凝胶、粉末冶金等工艺制备了氧化镧掺杂钼合金。研究了氧化镧对烧结坯的金相组织和显微硬度的影响。将烧结坯轧制成厚度为1.0 mm的板材,经不同温度退火后进行室温拉伸试验,并利用热-力学物理模拟试验机对其高温拉伸性能进行了测试。研究结果表明:镧以氧化镧的形式存在于钼合金中,并使其晶粒细化而大小均匀,随着氧化镧掺杂量的增多,显微硬度逐渐增加。氧化镧掺杂钼板的室温强度和高温强度比纯钼板有较大提高,并随着氧化镧掺杂量增加而增加。掺杂钼板的室温延伸率较纯钼板高。掺杂钼板的延伸率在掺杂量为1.0%时最好。

碳、钒含量对高钒高速钢组织和力学性能的影响

在ωV/ωC≈3与ωV≈10%的条件下,研究了钒、碳含量对高钒高速钢组织和力学性能的影响.结果表明:高钒高速钢的耐磨性决定于硬度与组织.硬度低于HRC 57时,耐磨性主要决定于硬度;硬度超过HRC 57之后,耐磨性主要决定于碳化钒的数量、形态、分布与基体组织.ωV=8.15%～10.20%、ωC=2.70%～3.15%时,经适当变质处理和热处理,可使团球状或团块状的碳化钒均匀分布在经1 050 ℃淬火,550 ℃回火的坚硬基体上,从而获得优良的耐磨性能.

应用BP神经网络预测热处理温度对高钒高速钢中残余奥氏体含量的影响

对含钒10 %的高速钢,利用铁磁性法测量了经90 0℃～110 0℃淬火、2 5 0℃～6 0 0℃回火后其残余奥氏体含量。基于测量的实验数据,利用BP神经网络建立了残余奥氏体含量与热处理温度的非线型关系模型。结果表明:良好训练的BP网络模型可以较准确预测不同淬火、回火温度条件下残余奥氏体的含量。预测结果揭示了淬火、回火温度对残余奥氏体含量的影响规律,为生产中优化热处理工艺、控制残余奥氏体含量提供了一种新的方法。

热处理对高钒高速钢组织与性能的影响

研究了热处理对高钒高速钢残留奥氏体、硬度、冲击韧度及磨粒磨损性能的影响,筛选了适用于磨粒磨损工况的热处理工艺。结果表明,热处理工艺对碳化钒形态分布无明显影响,但对高钒高速钢基体中奥氏体含量和耐磨性有重要影响。淬火温度越高,回火温度越低,则残留奥氏体含量越高。残留奥氏体含量在20%～40%,耐磨性最好。最佳热处理工艺为(1000～1050)℃淬火,550℃一次回火,此工艺处理后试样硬度较高,冲击韧度适中,耐磨性最好。多次回火后,高钒高速钢硬度降低,耐磨粒磨损性能下降。实际应用结果表明:经过合适热处理工艺处理后,高钒高速钢的耐磨性是高铬铸铁的3倍以上。

热处理对高钒高速钢中残余奥氏体量的影响

采用铁磁性法测定了高钒高速钢中残余奥氏体量。研究了淬火温度和回火温度对高钒高速钢残余奥氏体量的影响。结果表明:淬火加热温度升高,残余奥氏体量增加;回火温度升高,残余奥氏体量降低。在试验淬火温度范围(900～1100℃)内450℃以下回火,奥氏体含量变化不明显;回火温度达到550℃时,残余奥氏体含量迅速降低。

高钒高速钢中碳化钒的微细结构分析

利用扫描电镜、透射电镜和X射线能量分散谱仪对高钒高速钢中合金碳化物———碳化钒的精细结构及微区成分进行分析。结果发现:碳化钒中由于碳的有序缺位形成了V6C5简单六方超点阵结构;碳化钒内有大量纳米微粒子存在;微粒子处Cr、Mo和Fe元素含量较高,尤其是Mo元素,可高达20%(质量分数)以上。

高钒铁碳合金的凝固过程

通过定向凝固液淬实验、金相分析、电子探针面扫描、微区成分能谱分析和差热分析等手段,研究了高钒铁碳耐磨合金在稀土变质处理前后的凝固过程。结果表明:该合金在凝固时首先从液相中析出初生VC相,然后依次发生L→γ+MC和L→γ+MC+MC2的共晶反应。其中,MC是主要含钒的碳化物,MC2是主要含钼和铬的碳化物。初生VC在稀土变质处理前呈椭圆形、方形、菱形和多角形等形态,经稀土变质处理后,完全变成了球形。由于受多相共生生长方式的限制,共晶组织中的碳化物形态在变质处理前后没有明显变化。

碳对高钒高速钢碳化物形成的影响

在V含量约为10%的条件下,研究了碳含量在1.56%～3.15%范围内变化对高钒高速钢碳化物形成的影响.结果表明:碳含量较低时,仅形成钒的碳化物,铬、钼元素主要固溶于钒的碳化物中.随碳含量增加,形成钒碳化物后,以钼为主的复合碳化物优先形成,碳含量达到2.84%,方可形成以铬为主的复合碳化物.