纳米ZrO_(2)/Zn-Al-C涂层在模拟地热水中的防腐性能

为提升环氧涂层的防腐性能,采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)改善纳米二氧化锆(ZrO_(2))颗粒的团聚,联合Zn-Al-C合金粉,制备改性纳米ZrO_(2)/Zn-Al-C环氧树脂复合涂层。利用X-射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)表征纳米ZrO_(2)改性前后的结构变化。结合电化学交流阻抗谱(EIS)和极化曲线(Tafel)分析复合涂层在模拟地热水环境中的腐蚀行为。结果表明:纳米ZrO_(2)表面成功接枝KH-550;复合涂层在模拟地热水中全浸泡720 h,其表面腐蚀结垢产物数量较原片明显减少;自腐蚀电流密度为6.113×10-10(A·cm-2),电化学性能良好。经改性后的环氧复合涂层,有效利用了纳米材料及金属材料的优越性能,其硬度及耐蚀性均得到显著提升,为环氧涂层在地热水环境中长期使用提供借鉴。

Mo(Si,Al)_2粉末材料的机械合金化合成

通过机械合金化由MoSi2, Mo和Al粉末合成了Mo(Si1-x, Alx)2 粉末材料, 用X射线衍射分析了相的变化和粉末的晶粒度, 用扫描电镜观察球磨后的粉末形貌与粒度, 并根据Burgio模式估算了生成Mo(Si, Al)2相的球磨能。结果表明: MoSi2, Mo和Al混合粉经高能球磨5 h后生成了MoSi2 和Mo(Si, Al)2, 没有单质粉末剩余, 也无Al Mo中间相产生; 球磨40 h后的粉末粒度为亚微米级, 晶粒度在21 nm^40 nm之间, Mo(Si, Al)2 相的机械合金化合成机理为类自蔓延反应, 其生成所需的球磨能量约为15.4 kJ/g。

基于Al合金化的β-Mo(Si,Al)_2自蔓延高温合成

为了研究添加Al粉对自蔓延高温合成β-Mo（Si，Al）2的影响，以Si、M0和Al粉为原料，按照化学式Mo（Si1-xAl）2（x分别取0、0．1、0．2、0．3、0．4，即Al取代Si物质的量依次为0、10％、20％、30％、40％）配料，采用自蔓延高温合成制备了不同Al含量的β-Mo（Si，Al）2，并利用X射线衍射仪和扫描电镜对合成产物进行了相组成和产物形貌分析。结果表明：Al的加入有利于自蔓延反应进行得更加完全，在自蔓延过程中，Al进入到MoSi2晶格中，发生Al、Si取代，当Al取代Si物质的量达到40％时，仍能实现Al的合金化，生成高温相β-Mo（Si，Al）2，并且随着Al的添加会使自蔓延合成产物的晶格发生严重变形。通过SEM观察发现：加入Al粉的合成产物形貌都呈现出小颗粒的聚集状态，且小颗粒为球形或接近等轴状，颗粒平均粒径为2—5μm，说明自蔓延合成产物的形貌继承了Mo粉的原始形貌，而与Al粉加入量没有明显关系。

钼合金双层结构MoSi_(2)涂层的制备与组织性能

采用料浆烧结法在TZM钼合金表面制备Mo层,再通过包埋渗法制得双层结构的MoSi_(2)厚涂层。利用内热法在大气环境下测试了钼合金Si⁃Mo涂层在1600℃下的高温抗氧化性能。结果表明,涂层由多孔MoSi_(2)外层和致密MoSi_(2)内层组成,Mo粉细化对涂层组织致密化和高温抗氧化性能提升有益,平均粒度9.8μm和2.2μm的Mo粉制备的涂层在1600℃下的高温抗氧化寿命分别为5.1 h和14.8 h,高温氧化后涂层结构转变为SiO_(2)氧化层⁃多孔MoSi_(2)层⁃致密层⁃Mo_(5)Si_(3)层。随着氧化持续进行,SiO_(2)层和Mo_(5)Si_(3)层不断增厚,而MoSi_(2)层持续减薄并转化为Mo_(5)Si_(3),硅元素的持续贫化导致涂层最终失效。

低温微正压碳热氮化法制备微纳米Mo(C,N)粉末

金属Mo的碳氮化物对改善金属基复合材料的结构性能起到重要作用,而Mo（C,N）固溶体综合了金属及碳氮化物的性能,其改善复合材料结构的效果优于单纯的Mo2C或者MoN粉末。本研究采用机械合金化技术和微正压碳热氮化法,低温下制备微纳米Mo（C,N）固溶体粉末。利用热重分析–示差扫描量热法（thermogravimetric analysis–differential scanning calorimetry,TG–DSC）、X射线衍射仪（X-ray diffraction,XRD）、扫描电子显微镜（scanning electron microscope,SEM）分析考察机械力及氮化条件对粉体结构及粒度的影响。结果表明:MoO2粉末和碳粉经9 h高能球磨后,机械力足够使粉末细化,同时能够增加界面能和缺陷,以提供MoC–N化学吸附向微纳米Mo（C,N）固溶体粉末转变所需的激活能,并借此改变Mo原子表面电子的不饱和性,结合微正压N2气气氛,促使混合粉末在碳化阶段Mo与N有效键合;最终,在N2气压力0.2 MPa、850℃下制备出了Mo（C,N）微纳米类球形粉末;碳氮化温度低,有效地降低了能耗,节约了成本,有重要的工业应用前景。

MHC合金的高温氧化腐蚀及挥发结晶行为

采用干法直接掺杂球磨混匀、冷等静压-烧结的粉末冶金工艺制备了HfC掺杂钼-铪-碳(MHC)钼合金棒材,开展了不同温度及保温时长的高温氧化对比试验。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)研究了合金氧化过程中氧化产物及挥发结晶物的物相及形貌,利用重量变化研究了合金氧化失重及挥发物生成规律,总结了氧化物及挥发物的形貌变化及结晶特征。结果表明:MHC合金的氧化过程分为较低温度及较短保温时间的吸氧微量增重及较高温度阶段或较长保温时间的大量挥发失重;表层氧化产物从较低温度阶段的氧化脊横向发展为较高温度阶段的片状氧化层;氧化层的剥离是界面孔洞发展的结果,会导致合金基体裸露并进一步氧化;物相分析显示结晶挥发物为纯MoO_(3),其结晶形貌特征符合螺旋位错生长理论;第二相HfC质点在晶界和晶内的析出,对MHC合金中基体元素的氧化和挥发能起到一定的抑制作用。

数控机床齿轮Fe-Ni-Cu-C-Mo-V合金粉末锻造研究

为了研究新型数控机床齿轮材料Fe-Ni-Cu-C-Mo-V合金粉末锻造的可行性以及探讨始锻温度对齿轮材料耐磨损性能和耐腐蚀性能的影响。采用不同的始锻温度进行了齿轮材料的粉末锻造试验,并进行了耐磨损性能、耐腐蚀性能和密度的测试与分析。结果表明:采用粉末锻造方法,可以制备出综合性能较佳的齿轮材料。随着始锻温度从800℃增至1200℃,齿轮材料的磨损体积先减小后增大、腐蚀电位先正移后负移、密度先增大后减小,齿轮材料的耐磨损性能和耐腐蚀性能先提高后下降。与始锻温度为800℃时相比,始锻温度为1100℃时,粉末锻造的齿轮材料的磨损体积减小28.4%、腐蚀电位正移23.1%、密度增大7.0%。粉末锻造新型数控机床齿轮材料Fe-Ni-Cu-C-Mo-V合金的始锻温度优选为1100℃。

Fe-Mo-Ni-Cu-C粉末冶金液压马达阀板材料性能研究

通过Fe-Mo-Ni-Cu-C粉末冶金液压马达阀板材料试样制备及技术工艺试验,研究了阀板材料中C、Cu、Ni等合金元素对材料抗拉强度、冲击韧性、表观硬度等性能及径向尺寸变化的影响,获得了较优的阀板材料组分为Fe-0.5Mo-0.6Ni-2Cu-0.7C。对采用该材料组分制备的烧结态阀板零件进行生产实践及综合性能测试,检测结果满足阀板零件性能指标要求,验证了Fe-0.5Mo-0.6Ni-2Cu-0.7C阀板材料可应用于生产实践,对同类铁基粉末冶金材料性能研究及开发具有借鉴意义。