合金钢表面离散复合强化层设计

依据离散强化涂层理论,根据实际工况要求,采用瞬态电能强化与离子束增强沉积(IBED)技术制备了离散复合强化涂层,并进行了强化机理分析。理论上制备出的离散复合强化层可提高钢表面的耐磨减摩性能。

45~#钢表面Al-Cr复合强化层的耐腐蚀性能

针对海工装备中常用45~#钢表面耐腐蚀性不足的问题,采用离子注入技术(PII)注Al和双辉等离子表面冶金技术(DGPSM)渗Cr复合处理,在基体45~#钢表面制备Al-Cr复合强化层。利用X射线衍射(XRD)、光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)等对试样的元素分布、物相结构进行表征。并采用极化曲线和电化学阻抗谱,对比分析Al-Cr复合涂层、注Al涂层和基体在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性,研究其腐蚀机理。结果表明,采用复合技术制备所得Al-Cr涂层的耐腐蚀性最佳,其表面形成Cr_2O_3和Al_2O_3复合钝化膜,涂层内部形成具有优异耐腐蚀性Fe_2AlCr和Al_8Cr_5相,阻碍Cl^-的腐蚀作用;注Al层耐腐蚀性次之,其表面形成致密Al_2O_3钝化膜,延缓了Cl^-对基体的腐蚀作用;基体耐腐蚀性最差。

TA1钛合金的表面复合强化与磨损行为研究

目的 针对钛合金硬度低、耐磨性差的问题,利用机械球磨技术在TA1钛合金表面获得复合强化层,研究强化层的组织结构对合金磨损行为的影响。方法 采用行星式机械球磨装置,以WC粉末为增强介质,在0.05 MPa氮气气氛、转速为350 r/min、时间为8 h的条件下,对TA1钛合金进行表面机械变形+固相涂层复合强化处理,利用光学3D轮廓仪、XRD、SEM-EDS、往复式磨损机等对复合强化层的组织结构和耐磨性能进行测试。结果 当表层机械复合强化后,TA1钛合金表面的复合强化层由WC涂层+形变细晶区组成,硬化区厚度为20~40μm,形变细晶区厚度约为30μm。涂层区硬度达到1 100HV0.25,为基材硬度的5倍。在5 N载荷下,摩擦因数为0.2~0.3,并可保持近4 000 s,在10 N载荷下,摩擦因数接近0.2并可保持1 200 s。可将磨损过程分为低摩擦因数区、过渡区和高摩擦因数区3个阶段,且每阶段的磨痕深度、磨损量与摩擦因数具有正相关性。结论 表层机械复合强化可大幅提升TA1钛合金表层的硬度和耐磨性,WC颗粒增强涂层具有较强的减摩效果,其磨损机制主要是磨粒磨损与氧化磨损。这种一步法表面强化技术具有工艺简单、能耗少、涂层选材灵活的优势。

等离子弧喷焊原位TiN颗粒增强复合材料强化层工艺参数优化

对等离子弧喷焊原位TiN颗粒增强复合材料强化层工艺参数进行正交优化试验,采用极差分析法,研究喷焊电流、焊接速度及送粉量对强化层表面硬度和磨损失质量的影响规律。研究结果表明,影响强化层表面硬度和磨损失质量的因素主次顺序依次为焊接电流、送粉量、焊接速度;最优工艺参数为:焊接电流63 A,送粉量6.5 g/min,焊接速度0.8 mm/s。优化后的强化层表面硬度达到HV0.5934,磨损失质量仅为9.8 mg,性能明显提高。

等离子弧喷焊WC增强金属基复合材料强化层的组织与性能

采用等离子弧喷焊技术,在Q345钢表面制备WC/Fe和WC/Ni复合材料强化层,采用XRD,SEM分析复合强化层的物相及组织,对强化层的显微硬度及耐磨性进行试验分析。结果表明:WC/Fe和WC/Ni复合材料强化层组织致密,组织特点为WC颗粒均匀分布在基体相中,强化层与母材形成良好的冶金结合;WC/Fe和WC/Ni复合材料强化层的表面硬度约为HV0.5836和HV0.5881,磨损失质量分别为8.34 mg和7.59 mg,硬度和耐磨性明显提高。

表面复合强化处理后Ti17钛合金的显微组织和耐磨性能

分别以硅青铜和YG-8合金为电极进行瞬态电能表面强化结合离子束增强沉积硅青铜对Ti17钛合金进行表面复合强化,研究了电极材料对其组织和耐磨性能的影响。结果表明:Ti17钛合金表面复合强化层由瞬态电能强化层和铜沉积层组成,铜沉积层组织致密,无气孔、微裂纹等缺陷,与瞬态电能强化层结合良好;以硅青铜为电极强化处理后的钛合金表面复合强化层厚约6μm,强化层及界面处无微孔、裂纹等缺陷,表面硬度为517 HV,耐磨性能较未强化的提高了20倍;以YG-8合金为电极处理后的钛合金表面复合强化层厚约15μm,在其瞬态电能强化层中存在少量的微孔和微裂纹,表面硬度为537HV,耐磨性能较未强化的提高了30倍;复合强化后Ti17钛合金的摩擦因数比未强化的略有下降。

季节性冻土区铁路路基保温材料应用现状及展望

路基冻胀是冻土区铁路建设与运营的主要基础病害之一,保温是路基冻害防控的一种常用措施。在总结路基保温材料使用性能要求的基础上,综述目前无机类与有机类保温材料、超高性能绝热材料、相变材料、泡沫轻质土及泡沫混凝土等5大类19种保温材料的常规性能及改性或实用化工艺的发展现状。总结了目前我国铁路路基既有的保温方案及适用场景,提出了新建铁路与运营铁路保温方面存在的问题以及发展方向。最后,结合近年新型保温材料的技术优势及发展趋势,提出复合强化层等6种新型铁路路基保温方案,以期为铁路路基保温技术的创新和发展提供参考。

低碳钢气体氮碳共渗及后续淬火研究

目的减少传统氮碳共渗及后续淬火形成的马氏体层中大量孔洞及其性能差的缺陷,寻求优化的工艺参数,在低碳钢表面获得少孔、高强、高韧的强化层。方法采用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜及显微硬度计对不同工艺参数条件下制备的强化层的微观组织结构和性能进行表征。结果氮碳共渗化合物层经850℃加热油淬后转变成多孔马氏体,降低淬火温度、缩短共渗时间、减少共渗气氛中的NH3流量、增加CO流量均可减少淬火试样表面孔洞的数量。经680℃加热淬火后,氮碳共渗化合物层转变成马氏体加残余奥氏体的复相强化层,这种复相强化层的硬度可达到1000HV,且具有很好的韧性。经过120℃低温回火后,复相强化层仍保持高硬度和良好韧性。相对于增加CO流量而言,降低NH3流量不仅能减少表面的孔洞,也可保持680℃淬火强化层的高硬度和良好韧性,同时也可缩短氮碳共渗时间,节约成本。结论优化的氮碳共渗淬火工艺能获得由马氏体和奥氏体组成的复相强化层,并显著减少表面孔洞。强化层中广泛分布的奥氏体能显著改善复相强化层的韧性。因此,复相强化层具有高强高韧且少孔的优点。