激光熔覆和重熔制备Fe-Ni-B-Si-Nb系非晶纳米晶复合涂层

采用激光熔覆和重熔的方法在低碳钢CCS-B上制备Fe-Ni-Si-B-Nb系非晶纳米晶复合涂层。利用X射线衍射、扫描电镜、EDAX能谱及透射电镜分析涂层的物相、组织结构,运用显微硬度计、纳米压痕仪及摩擦磨损试验机研究涂层的显微硬度分布、微观力学性能及摩擦磨损性能。结果表明:熔覆层的组织由表面至基体分为非晶纳米晶复合区、熔覆层与基体,其中,复合区为Fe2B、γ-(Fe,Ni)多晶和非晶相的混合组织;涂层的最高显微硬度达到了1 369 HV;涂层的平均摩擦因数为0.275;涂层的主要磨损形式是磨粒磨损和粘着磨损,具有良好的摩擦磨损性能。

Ni－Fe－Cr－B－Si涂层超塑扩散焊接的强化效应及耐磨性

研究了Ｎｉ－Ｆｅ－Ｃｒ－Ｂ－Ｓｉ合金涂层超塑性扩散焊接及焊接后的强化效应。通过对涂层的组织结构分析、硬度及耐磨性能的测试表明，当基材（５ＣｒＭｎＭｏ钢）与涂层产生协调超塑变形时，涂层原颗粒间、涂层与基材结合界面完全焊合。超塑焊合后的涂层比高频重熔及火焰重熔涂层硬度（ＨＶ）提高１００－１５０，耐摩擦磨损性能提高３０％。指出，沉淀强化、细晶强化及晶内位错密度增加是引起涂层强化效应和提高耐磨性的主要因素。

Mn和Ce对Fe-Ni-Mn-C-Si-Ce系合金组织和性能的影响

采用熔炼法制备出新型高耐磨的Fe-20Ni-xMn-3.5C-2.5Si系固体自润滑材料,研究稀土元素Ce对Fe-20Ni-xMn-3.5C-2.5Si系合金中石墨的球化作用及Mn含量对力学性能及摩擦磨损性能的影响。结果表明:随着Mn含量的增加,合金凝固组织中奥氏体的硬度逐渐增大,特别是Fe-20Ni-xMn-3.5C-2.5Si-0.75Ce系合金在摩擦过程中的表面硬度大幅度提高,呈现出高锰钢特有的表面加工硬化性质,通过TEM可以观察到磨损表面生成孪晶型马氏体;添加0.75%(质量分数)的稀土Ce可以使结晶的石墨球化,使抗拉强度和抗弯强度大幅度提高,大约比未经球化处理的提高3～5.8倍;稀土Ce的加入可以促进Fe1.1Mn3.9C2型碳化物的生成,使材料的耐磨性进一步提高,其中Fe-20Ni-16Mn-3.5C-2.5Si-0.75Ce合金的磨损率最低,大约是QT500球墨铸铁的1/13。

复合稀土对Fe-Mn-Si-Ni-C合金形状记忆效应的影响

通过弯曲法测量、热循环训练、扫描电镜、X射线衍射等方法,研究了复合稀土对Fe Mn Si Ni C合金形状记忆效应的影响。研究结果表明,Fe Mn Si Ni C合金中加入复合稀土,能够明显细化合金的金相组织,显著提高合金的形状记忆效应,并使合金表现出微弱的双程记忆效应。试验结果还表明,第一种训练途径以及加入微量复合稀土是降低应力诱发ε马氏体稳定化行之有效的方法,X射线衍射结果表明,该训练方法有助于提高合金中ε→γ转变的ε逆转变率,对提高合金的记忆性能起积极的作用。

Fe-Mn-Si-Cr-Ni系形状记忆合金管接头形状记忆效应和耐腐蚀性能的研究

研究了Fe-Mn-Si-Cr-Ni系形状记忆合金管接头形状记忆效应和耐腐蚀性能。结果表明,随着预变形量的增加,管接头的形状记忆效应下降,而恢复应变呈上升趋势,当预变形超过5.3%左右时,上升幅度不大;连接状态的管接头在模拟油田介质中的耐腐蚀性能比3.5%的NaCl溶液中的抗蚀性差;在模拟油田介质中,连接状态和未连接的管接头相比,由于回复应力使表面产生拉应力以及应力诱发ε马氏体的存在,使连接状态的管接头耐腐蚀性能下降;随着预变形的增大,由于回复应力、管接头裂纹以及晶体缺陷密度增加的共同作用,使连接状态的管接头耐腐蚀性能降低。

Cu-Ni-Si-Cr-Fe合金时效强化特性的研究

研究了Cu Ni Si Cr Fe合金的时效强化特性。结果表明 ,该合金在时效温度为 45 0～ 5 0 0℃ ,时效时间 3～ 4h的条件下可获得最佳强化效果 ,经 6 0 0～ 70 0℃的高温时效处理 ,该合金仍能保持较高的硬度。

等离子束表面冶金Fe-Cr-Ni-B-Si-C涂层耐海水腐蚀性研究

用等离子束表面冶金方法在低碳钢表面制备Fe-Cr-Ni-B-Si-C涂层,借助光学显微镜、X射线衍射仪和能谱仪研究了冶金层的组织形态、物相组成。用静态浸渍法检测该涂层在海水中的耐腐蚀性能。结果表明:该涂层与基体呈冶金结合,内部组织均匀细密无缺陷,是固溶了大量Cr的-γFe相与高硬度析出相的共晶组织;其在海水中的耐蚀性远高于0Cr18Ni9Ti不锈钢,两者在海水中均表现为点蚀。

Ni、Cr对Fe-Ni-Mn-C-Si系合金组织和摩擦磨损性能的影响

采用熔炼法制备出新型高耐磨Fe-xNi-10Mn-4C-4Si系固体自滑润材料,研究了元素Ni和Cr对合金凝固组织及摩擦磨损性能的影响。结果表明,几种合金的凝固组织均由奥氏体基体、石墨、碳化物组成;随着Ni含量的增加,合金中石墨面密度逐渐增大,碳化物形成数量逐渐减少,材料的摩擦系数有所下降;w(Ni)<12%时,3%的Cr加入量使凝固组织中碳化物的数量大幅度增加,合金的耐磨性能大幅度提高。其中Fe-8Ni-10Mn-3Cr-4C-4Si合金的摩擦系数最小(0.18),磨损率仅为QT500球墨铸铁的1/10。

一种新型Fe-Mn-Si-Ni系形状记忆合金的研究

本文采用电镜和X射线衍射分析研究了Fe-25.38Mn-3.47Si-2.98Ni合金的fcc(γ)→hcp(ε)马氏体相变;系统考察了形变温度,形变量等参数对形状记忆效应的影响。结果表明,试验合金在热轧状态于77-300K温度范围内变形,均能呈现良好的形状记忆效应。其微观机制与应力诱发γ→ε马氏体相变有关。

Fe-Mn-Si-Cr-Ni形状记忆合金ε→γ转变热分析

用差示扫描量热仪（ＤＳＣ－７）测量试样的转变焓（ΔＨ）和转变温度（Ｍｓ，Ａｓ，Ａｆ）。试验预变形量分别为０％、６％和８％，加热和冷却速度分别为１００Ｋ／ｍｉｎ和２０Ｋ／ｍｉｎ。结果表明，合金在１０００Ｋ下退火ε→γ转变没有全部进行。热循环不仅降低Ａｓ点也降低Ａｆ点。随着预应变量增加，转变焓增加，Ａｓ点降低。

淬火对Fe-Mn-Si-Cr-Ni记忆合金回复率的影响

研究淬火加热温度对（ｗ％）Ｆｅ－１４．９Ｍｎ－６．３Ｓｉ－８．８Ｃｒ－５．２Ｎｉ形状记忆合金形状回复率的影响。试验结果表明，形状回复率随淬火加热温度升高而提高，７００℃～８００℃淬火，达到最大值，随后回复率随淬火加热温度进一步升高而降低。淬火加热温度越高，热诱发ε马氏体数量越多。热诱发ε马氏体对形状记忆效应具有双重作用。适量的热诱发ε马氏体有利于提高形状回复率。

粉末冶金法制备Fe-Si-Ni磁粉芯及其磁性能

采用熔炼-铸锭-球磨的方法制备了Fe-Si-Ni粉末,经过预退火热处理、绝缘包覆后将粉末压制成磁粉芯,并对成型后的磁粉芯进行去应力退火处理。对Fe-Si-Ni粉末及磁粉芯的性能系统地进行了检测分析。结果显示:经过预退火处理后的Fe-Si-Ni粉末具有较高的饱和磁化强度(Ms)。Fe-Si-Ni磁粉芯的有效磁导率(μe)在10~1000kHz的频率范围内变化很小,且随着Ni含量和退火温度的升高而增大。Fe-Si-Ni磁粉芯有着良好的直流叠加特性(dc-bias),当Ni≥5wt.%时,尽管磁导率百分比随着退火温度的升高逐渐减小,然而在外加直流磁场强度为50Oe时,磁粉芯的磁导率百分比均在70%以上。品质因数(Q)随着Ni含量和退火温度的升高逐渐增大,磁芯损耗随着Ni含量和退火温度的升高而减小。当Ni=8wt.%,退火温度为750℃时,磁粉芯在50kHz,50mT下的磁芯损耗有最小值312mW/cm3。

电脉冲时效对Fe14Mn6Si8Cr5Ni合金微观组织及形状记忆效应的影响

研究了电脉冲时效对Fe14Mn6Si8Cr5Ni合金微观组织及形状记忆效应的影响。研究结果表明预变形后的合金经电脉冲时效其形状记忆效应提高幅度比不预变形合金电脉冲时效幅度大。10%拉伸预变形合金经电脉冲时效1s,其形状回复率便提高到(70.3±1.0)%;时效300s,其形状回复率提高到(87.5±1.0)%,比固溶态合金提高了82.3%,而不预变形直接电脉冲时效合金只比固溶态合金提高了22.3%。经金相和TEM分析,预变形后电脉冲时效的合金中已无热诱发ε马氏体出现,这使得基体奥氏体增多;同时电脉冲能促使预变形时引入的空位和位错迅速崩塌形成层错。正是这两方面的原因使得预变形后电脉冲时效能迅速地提高合金的形状记忆效应。

淬火温度对Fe-Mn-Si-Cr-Ni记忆合金形状记忆效应的影响

本文研究淬火温度对Fe Mn Si Cr Ni记忆合金形状记忆效应的影响 ,并从合金层错能和显微组织两方面讨论了对其产生影响的原因。结果表明 :合金的回复率随着淬火加热温度的升高而升高 ,70 0℃时达到最大值 ,随后又随温度的进一步升高而降低 ;淬火温度越高 ,热诱发ε马氏体数量越多 ,热诱发ε马氏体对形状记忆具有双重作用 ,适量的热诱发ε马氏体有利于提高形状回复率 ;随着淬火温度的升高 ,合金的层错几率有着和回复率相似的变化规律 ;层错几率越大 ,层错能越低 。

Fe-Ni-Si-B-V激光表面快速熔凝非晶化

采用 5kW连续CO2 激光器 ,通过微区X射线衍射、金相显微镜和显微硬度分析 ,研究实现Fe4 0 Ni3 6 Si8 B14 V2 合金激光表面非晶化的条件。通过控制激光功率密度和激光扫描速度等参数 ,实现了Fe4 0 Ni3 6 Si8 B14 V2 合金表面非晶化。试验结果表明 ,激光功率密度和激光扫描速度是实现材料表面非晶化的重要条件。选择激光功率密度和激光扫描速度要综合考虑 ,既要保证熔池有足够大的冷却速度 ,以防止晶化 ;又要保证熔池内难熔质点和原始晶体完全熔化并使成分均匀 ,以防止非均质形核。当激光功率密度为 2 .7× 10 5W/cm2 ,激光扫描速度在 1.0～ 2 .0m/s的范围内 ,Fe4 0 Ni3 6 Si8 B14 V2 合金表面可实现单带扫描非晶化。

Ni-Cr-Fe-Si-B合金涂层及铝青铜基体熔合区组织的研究

采用钨极氩弧焊方法在铝青铜基体上施焊了Ni Cr Fe Si B合金涂层 ,并运用金相显微镜、扫描电子显微镜及能谱分析了喷涂层、熔合区及热影响区的组织形貌和成分分布。结果表明 ,喷焊时 ,在涂层与基体界面两侧各组元均发生了明显的扩散 ,Cu、Ni组元间可相互取代 ,基体融合区组织的基本组成仍为α +(α +γ2 ) ,但同时也形成了Cu2 FeAl7、NiAl3等新相 ,且融合区组织细小 。

形变时效对FeMnSiCrNi合金形状回复率和相变温度的影响

为了进一步提高Fe-14Mn-6Si-8Cr-5Ni合金的形状记忆效应,对固溶态合金采用了形变时效的方法处理,并利用光学显微分析、X射线衍射分析和透射电子显微分析的测试手段分析了时效温度和时效时间对合金形状回复率和相变温度的影响.结果表明,固溶态合金经10%拉伸和600℃时效10 min时,形状回复率提高幅度最大,由固溶态的48%提高到84.7%,并且合金γ→ε马氏体转变的起始温度Ms由固溶态的34℃降低到13.2℃.合金的形状回复率得到提高的主要原因是合金中热诱发ε马氏体已经消失,组织为奥氏体和大量定向α'马氏体,这样的组织特征有利于应力诱发γ→ε马氏体相变以及它们的逆相变.

形变时效温度对Fe-Mn-Si-Cr-Ni合金形状记忆效应的影响

研究了直接时效和形变时效温度对Fe-13Mn-5Si-8Cr-4Ni-0.2C合金形状记忆效应和微观组织的影响。结果表明,直接时效后Fe-Mn-Si-Cr-Ni合金在奥氏体晶界和晶内只有少量Cr23C6第二相弥散析出,而形变后再时效有大量的Cr23C6在奥氏体晶内沿某些特定的方向析出,显著强化基体的同时提高了ε马氏体的可逆逆转变性。形变时效温度影响第二相的析出数量和方向性,从而影响合金的形状记忆效应,存在一个最佳的时效温度。当形变后在1073 K时效300 min时,不仅第二相数量多且在晶内析出的方向性好,合金的形状记忆效应达到89%。

不同预变形量对时效Fe13Mn6Si13Cr4Ni0.1C合金组织及形状记忆效应的影响

为了进一步提高Fe13Mn6Si13Cr4Ni0.1C合金的形状记忆效应,研究了不同预变形量对1 073K时效合金的组织及形状记忆效应的影响。研究结果表明,10%预变形后再时效的合金,形状回复率在时效300min时达到(86.1±1.0)%,比固溶态32%提高了169%;5%预变形后再时效的合金,在180min时达到最大值(82.9±1.0)%,比固溶态提高了159%,随后形状回复率随时效时间延长略有下降;直接时效合金(无预变形量),在180min时达到最大值(46.3±1.0)%,比固溶态提高了44.7%,随后形状回复率也随时效时间延长略有下降。经SEM和XRD分析,10%预变形后再时效合金所析出的定向Cr23C6颗粒最多,也最细小,这是此合金比5%预变形后再时效合金以及直接时效合金形状回复率提高幅度更大的原因。

Fe-Mn-Si-Cr-Ni合金焊接接头组织和形状记忆效应研究

利用扫描电镜、X射线衍射仪对Fe-Mn-Si-Cr-Ni形状记忆合金钨极氩弧焊(TIG焊)接头组织进行分析,并利于弯曲变形法考察了焊接接头的形状记忆效应。结果表明,焊缝区由于重熔形成了树枝晶组织,该树枝晶组织又具有胞状亚结构。焊缝区相组成与母材一样仍然是单相奥氏体(γ),变形后能发生应力诱发γ→ε马氏体相变,该相变加热后完全可逆。热影响区组织除晶粒长大外无其它改变。Fe-Mn-Si-Cr-Ni合金经焊接后仍然保持良好的形状记忆效应。