Effects of Mo and Zr on Microstructure,Mechanical Properties and Wear Resistance of Fe-Al Based Alloys

In this work the microstructure, mechanical properties and wear resistance of Fe-Al based alloys with various alloying elements were studied. The microstructures were examined by optical and scanning electron microscopy （SEM） equipped with an energy dispersive X-ray spectroscope （EDS）. Two types of alloys were prepared by vacuum arc melting. One is Fe-28Al based alloys （D03 structured） with and without alloying elements such as Mo and Zr. The other one is Fe-35Al based alloys （B2 structured） produced with the same manner. For both types of alloys, Mo addition had found to exhibit an equiaxed microstructure, while dendritic structure was observed to show the effect of Zr addition. These microstructural features were more evinced with increasing content of alloying element. Concerning the mechanical properties and wear resistance, Fe-35Al based alloys were superior to Fe-28Al based alloys over the whole temperature range investigated.

γ-TiAl金属间化合物合金激光表面合金化改性

以ＮｉＣｒ－ＣｒＣ２混合粉末为原料，对γＴｉＡｌ金属间化合物合金进行激光表面合金化，制得了以γ－ＮｉＣｒＡｌ镍基固溶体为基体、以ＴｉＣ及Ｃｒ７Ｃ３为增强相的复合材料表面改性层，分析了激光表面合金化改性层的组织，并测试了其在滑动磨损试验条件下的耐磨及高温抗氧化性能。试验结果表明，上述激光表面合金化层具有很高的硬度、较高的耐磨性及高温抗氧化性。

原位反应合成金属间化合物激光合金化层的组织及抗磨性能

以近等原子比的NiTi合金粉末为原料,利用连续波高功率Nd-YAG激光器在6061Al合金表面制备了Ni-Al和Ti-Al金属间化合物改性层,采用扫描电子显微镜、X射线能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计及摩擦磨损试验机分析了合金化层的组织形貌、结构、成分、硬度分布及磨损性能.研究结果表明,该激光表面改性层主要由Ni3Al和TiAl3金属间化合物组成;采用合适的保护措施和激光处理工艺参数,可控制改性层产生孔洞和裂纹倾向,从而获得与基体具有良好冶金结合的致密金属间化合物合金激光改性层;与此同时,Ni-Al和Ti-Al金属间化合物改性层可有效地改善铝合金的抗磨性能.

Ti注入钢时金属间化合物形成对钢强化机理的研究

探讨了 Ti 注入 H13钢时形成 Ti 和 Fe 合金相的规律以及 Ti 注入钢的硬化机理.根据辐射损伤理论给出了离子注入引起的空位和间隙原子产生率微分方程,并导出了平衡态时方程的解.研究了注量、能量和靶温对合金形成的影响.注入后退火的样品表面硬度可提高40～50%.用 X衍射和透射电子显微镜测量了 Fe_2Ti 和 FeTi 合金相.用维氏硬度计测量了上述诸条件下注入样品的表面硬度,用针盘磨损机测量了样品抗磨损特性.分析了这些合金相对表面硬化和抗磨损影响的机制.

工艺参数对TiAl合金激光熔覆复合涂层的影响

利用预涂N iCr-Cr3C2复合粉末对-γTiA l合金(简称TiA l合金)进行激光熔覆处理,制得了以Cr7C3,TiC硬质耐磨相为增强相,以-γN iCrA l镍基固溶体为基体的复合涂层;较系统地研究了光束扫描速度对TiA l合金激光熔覆复合材料涂层组织与耐磨性能的影响。结果表明,随着激光束扫描速度的提高,涂层显微组织有细化的趋势,显微硬度有所提高,而涂层厚度则有所降低。在中等扫描速度下(2.00mm/s)获得的涂层具有最好的滑动磨损耐磨性。

Ti-48Al-2Cr-2Nb金属间化合物激光表面合金化组织与耐磨性

分别采用氮气及预涂 Ti N粉、碳粉、Ti C粉等方法对 Ti- 48Al- 2 Cr- 2 Nb金属间化合物进行激光表面合金化 ,制得了分别以 Ti N,Ti C等硬质耐磨相为增强相的快速凝固“原位”金属基耐磨复合材料表面改性层 ,并分别在干滑动及磨料磨损条件下测试了所获激光表面合金化改性层的耐磨性。结果表明 ,对 Ti- 48Al- 2 Cr- 2

TiAl合金激光熔覆复合材料涂层耐磨性研究

利用预涂NiCrCr3C2复合粉末对γTiAl合金(简称TiAl合金)进行激光熔覆处理,制得了以Cr7C3、TiC硬质相为耐磨增强相,以γNiCrAl镍基固溶体为基体的复合材料涂层,研究了原始TiAl合金和激光熔覆涂层的室温和高温(600℃)滑动磨损性能,并讨论了原始TiAl合金和所制备涂层的室温和高温滑动磨损机理。结果表明:激光熔覆复合材料涂层均具有较好的室温和高温滑动磨损耐磨性。室温下涂层的耐磨性先随着其中硬质耐磨增强相体积分数的增加而提高,但当耐磨相体积分数过高时,由于涂层脆性增大,其耐磨性反而下降。

工艺参数对TiAl合金激光表面合金化改性层组织与耐磨性的影响

利用元素氮和元素碳对γ TiAl合金 (简称TiAl合金 )进行激光表面合金化处理 ,分别制得了以TiN及TiC硬质耐磨相为增强相的快速凝固原位耐磨复合材料表面改性层 ,改性层与基体间为完全的冶金结合 ,其显微组织从熔池底部到自由表面具有梯度渐变特征 ,越接近自由表面 ,增强相越密集。较系统地研究了激光表面合金化工艺参数对改性层显微组织以及在磨料磨损及滑动磨损条件下耐磨性能的影响。激光束扫描速度越低 ,表面改性层增强相体积分数越高 ,材料显微硬度提高越多 。

改善Fe_3Al金属间化合物涂层塑性的方法探讨

Fe3Al金属间化合物涂层具有特殊的微观组织结构及一系列优异的性能,但其室温塑性较差,影响了其广泛应用。对于改善Fe3Al涂层塑性的方法有多种,效果较为明显的是合金化和热处理等技术。热处理能有效提高Fe3Al金属间化合物涂层的塑性,但其工艺繁琐,不利于工业应用。因此,研究工作重点应放在合金化增强其室温塑性方面。如加入最佳配比的多种合金元素(Cr、Nb、B、Ce等),综合发挥固溶强化、弥散强化及细晶强化的作用来改善其室温塑性,为Fe3Al涂层的工业应用奠定基础。

TiAl合金激光气体合金化

本文利用激光气体合金化技术对TiAl合金进行表面改性，制得了以TiN为增强相的新型快速凝固“原位”耐磨复合材料表面改性层激光表面改性层显微组织受激光处理工艺参数的控制、试验结果表明，激光气体合金化是一种提高TiAl合金耐磨性的表面改性新技术．

镁基复合材料在干摩擦条件下的抗磨损性能研究进展

镁基复合材料具有高的比强度和比刚度,具备替代密度较大的钢或铝基结构材料的巨大潜力。但镁基复合材料的抗磨损性能较差,对其抗磨损性能的研究相对较少。通过加入强化相、稀土或原位合成强化相,热处理,表面处理等方法可在某些摩擦条件下不同程度地提高镁基材料的抗磨损性能。本文总结了近几十年来对镁基复合材料抗磨损性能的研究进展,并提出了基体的合金化和形成有效金属间化合物是提高镁基复合材料整体抗磨损性能的有效方法。

TiAl基合金离子渗氮与耐磨性研究

对TiAl基合金高温离子渗氮后的显微组织、硬度、耐磨性进行了研究。结果表明:经高温离子渗氮处理后,TiAl基合金的渗层组织是由Ti2AlN、TiN和AlTi3化合物层与过渡层组成;对处理前后试样的表面硬度与耐磨性的研究显示,经不同工艺处理的试样其表面硬度和耐磨性显著提高。

钛合金表面激光熔敷Ti_2Ni_3Si/NiTi耐磨涂层组织与耐磨性能

以Ti-50Ni-10Si合金粉末为原料,利用激光熔敷技术在钛合金BT9基材表面制得由Ti2Ni3Si初生树枝晶和枝晶间Ti2Ni3Si/NiTi共晶组织组成的耐磨材料涂层,研究了涂层的显微组织及室温耐磨性能。结果表明,该涂层在室温干滑动磨损条件下具有优异的耐磨性能和良好的载荷特性。

Cr_3Si/Cr_(13)Ni_5Si_2金属间化合物合金组织与高温滑动磨损性能的研究

利用水冷铜模激光熔炼炉制得了由初生枝晶Cr3Si和枝晶间Cr3Si/Cr13Ni5Si2共晶组成的金属间化合物合金。利用OM,SEM,TEM,EDS和XRD分析了该金属间化合物的显微组织,在400℃,500℃和600℃条件下测试了其耐磨性能。结果表明,由于Cr3Si和Cr13Ni5Si2硬度高、原子键合力强、组织细小、均匀,在高温滑动磨损条件下具有优良的耐磨性能。

铁基固溶体α弥散增韧Fe_9Cr_9Si_2三元金属硅化物合金耐磨性

设计并采用常规熔铸法制备出由σ相Fe9Cr9Si2三元金属硅化物和铁基固溶体α组成的双相新型耐磨合金,其显微组织由Fe9Cr9Si2基体和项链状颗粒弥散分布的α增韧相组成。由于基体Fe9Cr9Si2的高硬度及弥散相α良好的增韧作用,合金表现出优异的室温干滑动耐磨性能。磨损过程中在磨损表面形成独特的氧化颗粒覆盖层,覆盖层是合金具有优异耐磨性能的重要原因。

铝合金表面Ni基复合涂层制备机理及摩擦性能

为提高铝合金在航空航天应用中的表面抗磨性能,采用机械球磨方法在其表面制备了Ni-Al和3种不同W含量的Ni-Al-W复合涂层.研究表明:四种复合涂层组织均匀分布,厚度约为50~100μm.随着W含量的增加颗粒的韧性变形面逐渐减少.经过热处理后,Ni-Al复合涂层中有Al 3 Ni和Al_(3)Ni_(2)金属间化合物生成,但其剩余粉末中仅有Al_(3)Ni_(2)生成,并且无细粉剩余.3种Ni-Al-W复合涂层和粗粉中有AlNi和Al_(3)Ni_(2)生成,细粉中Al_(3)Ni_(2)金属间化合物随W含量的增加逐渐消失.复合涂层显微硬度随W含量的增加有所增加,含W涂层摩擦系数略高于铝合金基体和Ni-Al复合涂层,处于0.6~0.75,但其磨损率远低于基体铝合金和Ni-Al复合涂层,约为0.2×10^(-3)~0.4×10^(-3)mm 3/(N·m),并且随W含量的增加略有降低.铝合金表面Ni-Al-W复合涂层的制备有效提升了铝合金表面的抗磨性能.

TC4合金表面TiB_(2)强化TiAl_(3)复合渗层的组织形成及耐磨性能

目的在TC4钛合金表面制备扩散渗层以提高其耐磨性能。方法采用包埋渗的方法,首先对TC4合金样品进行950~1100℃下4~8 h渗B,然后再进行950~1100℃下4 h渗Al制备TiB_(2)强化TiAl_3复合渗层。通过分析复合渗层的组织结构、表面粗糙度、硬度和磨损率等,结合对包埋渗B和Al过程的热力学分析,阐明TiB_(2)强化TiAl_3复合渗层的组织形成机理和耐磨性能。结果采用包埋渗的方法,可在TC4钛合金表面制备厚度约37~108μm的TiB_(2)强化TiAl_3复合渗层,其表面粗糙度约为5.485~9.320μm。复合渗层由硼化物相和Ti-Al金属间化合物相组成,TiAl_3层为复合渗层的主体,硼化物主要分布在复合渗层的表层区域,形成TiB_(2)连续层或弥散分布于TiAl_3层最外部。通过调整渗Al的温度和时间可调控复合渗层中硼化物的形态和分布。室温干摩擦条件下,TiB_(2)强化TiAl_3复合渗层与GCr15对磨时磨损率最低为2.65×10^(–5) g/(N·m),较相应渗B层可最多降低约75.0%。结论可采用扩散渗的方法,在TC4钛合金表面实现TiB_(2)强化TiAl_3复合渗层的可控制备,复合渗层表现出了比渗B层更优异的耐磨性能。

γ-TiAl合金表面辉光等离子渗Cr-W层微观组织及力学性能研究

利用双层辉光等离子表面渗金属技术(DGPSAT)在γ-Ti Al合金表面进行等离子渗Cr-W处理,采用扫描电镜、硬度分析、X-射线及磨损试验,研究了Cr-W共渗合金层对γ-Ti Al合金组织结构、成分、硬度及磨损性能的影响规律。结果表明,γ-Ti Al与共渗合金层表面结构均匀,结合处连接紧密,无孔洞、裂纹等缺陷;共渗合金层硬度比基体高近2倍,且至少可承受65 N垂直载荷;在室温和500℃下含有Cr-W共渗合金层的γ-Ti Al合金的摩擦系数、磨损率和磨损失重均小于基体。

TiAl合金激光熔覆金属硅化物复合材料涂层耐磨性和高温氧化性能研究

利用预涂NiCr-Si复合粉末对TiAl合金进行激光熔覆处理,分析了原始TiAl合金和激光熔覆复合材料涂层的耐磨性能和高温抗氧化性能,讨论了磨损和高温抗氧化机理及其与预涂合金粉末成分的关系。结果表明,涂层的滑动磨损和耐磨性能有提高,但当耐磨相体积分数过高时,由于涂层脆性增大,其耐磨性呈下降趋势;涂层在1000℃恒温氧化条件下均具有较好的抗氧化性能,氧化层结构较连续致密,主要由-αAl2O3,TiO2和SiO2组成。预涂NiCr-40%Si混合合金粉末的激光熔覆复合材料涂层具有更好的耐磨性和高温抗氧化性能。

γ-TiAl合金Ni-Cr-C-CaF_2复合材料激光熔覆

以Ni-Cr-C-CaF_2复合合金粉末为原料,采用激光熔覆技术,在γ-TiAl合金基体表面制备出高温自润滑耐磨复合材料涂层,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)等手段对所制备复合材料涂层的显微组织进行了分析。结果表明,该复合材料涂层由初生的短棒状或树枝状TiC和次生的块状Al_4C_3碳化物增强相以及细小、弥散、球状分布的CaF_2固体润滑颗粒均匀分布在塑韧性良好的NiCrAlTi(γ)固溶体基体中,其平均显微硬度约为HV 650,是基体TiAl合金的2倍。