预合金化处理对22MnB5热成型钢镀层组织成分的影响

在热成型钢上施加镀层,可有效避免其在热成型工艺中出现表面氧化、脱碳等缺陷,使成型后工件具有一定程度的抗腐蚀能力,研究了22MnB5热成型钢镀Zn层在升温过程中的微观组织结构变化和热处理工艺对镀层组织、性能的影响,对镀锌22MnB5钢进行不同的预合金化+相同的奥氏体化处理后,采用扫描电镜、能谱仪和辉光光谱分析仪对其镀层形貌、微观结构和组成成分进行了分析。其结果表明,在预合金化时间相同的情况下,随着温度上升,镀层由开始的ζ相、δ相、Γ_1相和Γ相互相掺杂逐渐转变为以Γ相为主;在预合金化温度相同的情况下,随着预合金化处理时间的延长,镀层中的Zn含量逐渐减少,Fe含量持续增加;在经过奥氏体化处理后镀层中Fe含量可达到88%左右,Zn含量可达到8%左右,镀层几乎全部为α-Fe(Zn),只在表面存在少量Γ相,镀层厚度在12μm左右;预合金化工艺为550℃保温30min、奥氏体化工艺为920℃保温4min时能得到质量较好的镀层。此结果对于发展新型含镀层热成型钢板具有重要参考价值。

聚苯乙烯变温红外光谱研究

采用红外光谱技术来研究聚苯乙烯分子结构。实验发现:聚苯乙烯分子的红外光谱吸收模式包括:聚苯乙烯C-H伸缩振动模式(ν_(C-H)),聚苯乙烯CH_2不对称伸缩振动模式(ν_(as CH2)),聚苯乙烯CH_2对称伸缩振动模式(ν_(sCH2)),聚苯乙烯苯环的骨架振动模式(ν_(-Benzene Skeleton)),聚苯乙烯C-H面内弯曲振动模式(β_(CH)),聚苯乙烯烯烃面外变形振动模式(γ_(R=CH2)),聚苯乙烯C-H面外弯曲振动模式(γ_(CH))。采用变温红外技术进一步研究温度变化对于聚苯乙烯分子结构的影响。研究发现,在303 K～393 K温度范围内,聚苯乙烯分子具有良好的热稳定性。本项研究拓展了变温红外光谱技术在高分子纤维材料的结构及热稳定性方面的研究范围。

石墨烯三级红外光谱研究

采用三级红外光谱技术开展石墨烯结构及热稳定研究。通过在4 000～600 cm-1频率范围内开展的石墨烯红外光谱实验研究发现,石墨烯主要存在着νC=C-Graphene、νC-C-Graphene和δGraphene等3种红外吸收模式。采用变温红外技术进一步开展了石墨烯的热稳定性实验研究发现,在293～393 K的温度范围内,石墨烯具有良好的热稳定性;采用二维红外光谱技术(2D-IR),进一步开展了石墨烯结构研究。本项研究开拓了三级红外光谱技术在重要无机材料(石墨烯)结构及热稳定的应用范围。

金属注射成形用钴铬钼粉末的制备

为了拓展钴基合金在金属注射成形工艺中的应用范围,以适应注射成形产品的设计要求,对金属注射成形工艺原材料钴铬钼粉末的制备工艺进行了优化。提出了水气联合雾化工艺来制备钴铬钼粉末,明确了金属熔炼工艺的重要参数,讨论了雾化水压与钴铬钼粉末的形貌、粒径分布、氧含量的关系,并与常规水雾化工艺进行了对比。工艺优化结果表明在雾化过程中,不同的雾化水压对钴铬钼粉末的粒径分布、形貌、振实密度和氧含量均有一定的影响;所制备的钴铬钼粉末中位径D50及D90随雾化水压的增加而显著减少,且小于25μm的粉末收得率显著增加;当雾化水压在90~110 MPa时,随着雾化水压的增大,粉末的氧含量逐渐减少;在雾化水压为90 MPa时,粉末的振实密度已经达到5.23 g·cm^-3以上,雾化水压增高时,振实密度略有下降;不规则状粉末颗粒的比例相对减少。此工艺制备的钴铬钼粉末多为近球形且粉末较细,比水雾化工艺制备的粉末球形度好,比气雾化制备的粉末更细,符合注射成形工艺的标准。优化后的钴铬钼粉末的制备工艺在实际制造业生产中有广泛的应用前景,可为金属注射成形工艺提供更多选择。

中合金铬钼渗氮轴承钢旋转弯曲疲劳性能研究

为了研究化学热处理对大型轴承疲劳性能的影响规律,对中合金铬钼轴承钢进行离子渗氮处理和旋转弯曲疲劳(RBF)试验。以双真空熔炼(VIM+VAR)的中合金铬钼轴承钢作为实验材料,分析经调质处理(930℃+550℃)后的组织和经离子渗氮后的相组成,分析经过旋转弯曲疲劳试验后断口形貌及裂纹萌生机理,构建表面缺陷与疲劳断裂机理之间的关系。实验结果表明:实验钢经过调质处理后组织为回火索氏体,主要析出M2C型和M3C型碳化物;渗氮后渗氮层中化合物层主要由CrN和Fe4N(γ′相)组成,厚度约为16μm,其不利于基体的疲劳性能提升;实验钢渗氮后的RBF极限为947MPa,较未渗氮试样旋转弯曲疲劳极限提升19.4%;渗氮层中化合物层始裂及非金属夹杂物始裂为主要的两种起裂方式,化合物层和表层粗糙度对渗氮后实验钢的疲劳寿命影响较大。研究结果可为提高中合金铬钼轴承钢的疲劳性能提供实验及理论依据。

中碳铬钨渗氮轴承钢旋转弯曲疲劳性能研究

针对轴承钢失效形式主要为疲劳破坏的问题,对中碳铬钨渗氮轴承钢进行旋转弯曲疲劳(RBF)试验及分析。分析轴承钢经调质处理(880℃+540℃)后的组织,再经RBF试验后疲劳断口和渗氮处理的作用,还分析了非金属夹杂物对轴承钢RBF的影响,构建了非金属夹杂物深度和尺寸对中碳铬钨渗氮轴承钢RBF极限强度影响的模型。实验结果表明:试验钢调质处理后,组织为回火索氏体,主要析出M6C型和M23C6型碳化物,力学性能优良,RBF极限强度达到729 MPa;疲劳源分为表面缺陷和内部非金属夹杂物,表面缺陷主要包括非金属夹杂物脱落形成的凹坑以及机加工留下的刀痕,非金属夹杂物主要为镁铝酸盐;轴承钢在NH_3渗氮气氛中560℃恒温保持25h,渗氮层厚度达360μm以上,渗氮工艺合适。研究结果对中碳铬钨渗氮轴承钢的发展及其疲劳性能的提高有一定的参考价值。

M50轴承钢旋弯断口分析

采用扫描电镜和旋弯疲劳试验机等设备对经双真空熔炼后M50轴承钢的疲劳寿命和旋弯断口形貌进行分析。结果表明,S-N曲线分为两个阶段且旋弯应力分布较为集中。起裂模式为次表面单个碳化物起裂、次表面聚集碳化物起裂、表面起裂三种方式。