超声对激光熔覆WC颗粒强化涂层耐磨防腐性能的影响(特邀)

面向海洋、矿山等领域机械部件表面耐磨防蚀涂层制备需求,针对陶瓷颗粒强化涂层高耐磨性能与高耐腐蚀性能难以兼容的问题,搭建了超声辅助激光熔覆试验平台,制备了有无超声作用下的碳化钨(WC)颗粒强化涂层。研究了超声对复合涂层微观组织形貌、元素分布、WC表面合金层厚度的影响规律,并进一步开展了有无超声试样硬度、摩擦磨损与耐蚀性能测试。结果表明:超声振动能够细化晶粒,平均晶粒尺寸从101.0μm降至59.6μm,抑制偏析,促使WC表面合金层溶解与熔覆层元素的均匀分布;超声作用下,试样平均显微硬度由310 HV0.1提升至425 HV0.1,同时超声作用下WC颗粒周围硬度分布更加均匀;有无超声作用下试样失重量分别为6.5 mg和8.8 mg,试样磨损率分别为0.032 3 mg/m和0.043 8 mg/m,试样磨损率降低了26.2%;超声作用下试样腐蚀电流密度由5.20μA/cm2降低为2.13μA/cm2,同时电化学阻抗谱表明超声作用下试样表面具有更大的电容阻抗环、阻抗模量与相角值。

耐磨铸造件颗粒强化技术的研究与应用

耐磨铸件广泛应用于国民工业生产领域。由于材料的磨损引起的事故和经济损失的比重也越来越大,近年来关于耐磨铸件的研究也逐渐受到广大科技工作者的重视。耐磨铸件中组织各相分布的形态、数量和大小等因素对耐磨性和其它力学性能都有着较大的影响。在众多研究技术路线中,变质处理有着操作相对简单的特点,如通过细化晶粒、改善起强化作用的碳化物的物相形态等措施,基本上就可以使零部件达到相应的性能和使用要求。

激光熔覆制备原位自生TiC颗粒强化Ni基合金复合涂层的研究

为了在碳钢表面获得耐磨、耐蚀、抗热疲劳等综合性能优良的TiC颗粒强化Ni基合金复合涂层 ,利用3kW连续波快速轴流CO2 激光器进行了一系列的激光表面熔覆实验研究 ,光斑直径 3 5mm ,扫描速度 3 10mm/s,送粉速率 3 2 6 g/min。实验结果表明 :利用送粉式激光表面熔覆技术 ,可以在碳钢表面直接原位合成TiC颗粒增强的Ni基合金复合涂层 ,涂层与基体呈良好的冶金结合 ,涂层宏观质量完好 ,无裂纹 ,但有少量的气孔。涂层组织由γ 奥氏体枝晶、CrB、TiB2 、M2 3 C6和TiC组成。经激光表面重熔后 ,涂层显微硬度达HV0 2 110 0 ,是基材显微硬度的 4

颗粒强化钛基复合材料的氧化特性

研究了以ＴｉＣ颗粒增强的钛基复合材料的氧化特性。指出ＴｉＣ增强的钛基复合材料在６５０℃以上高温有着其它耐热钛合金不可比拟的高温抗氧化性能；ＴｉＣ／Ｔｉ的反应界面层有利于氧原子的扩散，使复合材料在６５０℃以下的氧化初期氧化速度较快；但在６５０℃以下经长时间保温，其氧化特性和其它耐热钛合金相似。

渗铜量对颗粒强化铁基材料显微组织的影响

采用烧结-熔渗和后续热处理工艺制备了Co-C r-M o-S i颗粒强化的铁基粉末冶金材料,利用光学显微镜、扫描电镜和能谱分析技术,研究了不同渗铜量对材料显微组织的影响.研究表明:Co-C r-M o-S i硬颗粒单独存在于基体中,起颗粒强化的作用;未渗铜时,孔洞多,硬颗粒与基体界面清晰可见,结合强度差,随着渗铜量的增多,合金元素扩散程度提高,硬颗粒与基体界面结合强度好;材料的孔隙度减小,碳化物弥散分布程度提高;采用熔渗工艺并合理控制渗铜量,可获得组织均匀化、各相界面结合较好的铁基粉末冶金材料.

颗粒强化钛基复合材料的断裂特征

研究了TiCp强化钛基复合材料在室温静态拉伸条件下的断裂特征。结果表明,宏观断口表现为脆性断裂,高倍下为TiCp解理断裂和基体局部延性断裂相结合的混合断口。材料的失效受TiCp断开与基体塑性变形制约,由于TiCp的限制作用,基体的塑性变形很不充分。粒子中的空洞和工艺过程中的粒子损伤是主要的裂纹源。裂纹的传播则以沿晶或穿晶方式在基体中扩展,最终引起材料失效。

金刚石颗粒强化银基复合镀层

在制备银基金刚石颗粒复合镀层的基础上 ,研究了复合镀层的力学性能和电接触性能 ,以及电镀工艺对镀层结构的影响。结果表明 ,金刚石粉末能够提高银镀层的硬度 ,降低其电磨损率 ,从而提高电触头的寿命及耐大电流的能力。金刚石粒径越小、浓度越高 (在一定的范围内 ) ,强化效果越好。影响复合镀层结构的因素有很多 ,各因素必须相互协调 ,才可得到与衬底结合牢固的、颗粒均匀分布的结晶致密的复合镀层。镀液中金刚石含量不很高时 ,其最优化工艺与常规镀银相仿 ,使用适量的分散剂并加以搅拌有利于金刚石粉末在镀层中的均匀分布。

低温烧结原位合成微米级Al_2O_3颗粒强化Al基复合材料

以Al-10wt%SiO2粉末为研究体系,对比机械混合与球磨的粉末,研究了球磨粉末的相组成和微结构,用差热分析的方法确定了两种粉末体系中的置换反应发生的温度,以此为据,优化了烧结两种粉末压坯的工艺。结果表明,4h球磨的粉末颗粒明显细化,部分SiO2颗粒嵌入Al基体,形成反应扩散耦Al/SiO2;混合粉末中置换反应不能发生,球磨粉末中置换反应的温度区间为560-680℃;球磨粉末的压坯在640℃烧结2h,可形成组织均匀的微米级Al2O3颗粒强化Al基复合材料。

基于二维离散位错动力学的颗粒强化机制建模

基于二维离散位错动力学方法,以含有L12型长程有序γ′沉淀相的镍基合金为研究对象,根据材料实际的晶体结构建立了相应的模型。研究了颗粒体积分数与平均半径对金属及合金强度的影响,实现了材料临界分切应力的预测。为了使有限元模型与实际Ostwald熟化晶体中的颗粒分布更为接近,模型考虑了颗粒的LSW分布规律。此模型中颗粒简化为球形,其在三维空间中的体积分数分别为5.5%、8%和10.5%,平均半径分别为16b、25b和36b(b为位错的柏氏矢量大小),位错与颗粒之间的交互作用基于位错切过机制。结果表明,欠时效状态下γ′沉淀相的体积分数或平均半径的增大都会导致镍基合金的临界分切应力增大。临界分切应力一定程度上体现了材料强度,临界分切应力越大,材料强度越高,因此可以通过增大颗粒体积分数和平均半径提高材料强度。

颗粒强化粉末冶金钢耐磨性能的影响因素

为了获得耐磨性能高的颗粒强化粉末冶金钢,研究了干摩擦状态下高钼合金钢中耐磨性能的影响因素。采用X射线、光学显微镜、扫描电镜、能谱分析和摩擦磨损试验分析结果表明:材料组织中存在M2C和M6 C两种类型碳化物。干摩擦试验过程中,不同的碳化物表现出了明显不同的耐磨性能:摩擦时间较短时,M2 C碳化物和M6 C碳化物都能提高材料的耐磨性能;随着摩擦时间的延长,M6 C碳化物仍有利于提高材料的耐磨性能,M2C碳化物则易于从基体中脱落,从而在摩擦表面留下许多大孔隙,降低材料的耐磨性能。为获得耐磨性能好的高钼合金颗粒强化粉末冶金钢,应增加材料中M6C碳化物含量,降低M2C碳化物含量。

纳米颗粒强化相变蓄冷特性的数值模拟（英文）

采用Fluen软件对纳米颗粒强化相变蓄冷特性进行了数值模拟,重点分析纳米粒子添加量和Gr数对蓄冷性能的影响,并解释其换热机理。研究结果表明:纳米颗粒的体积分数是影响纳米颗粒强化相变材料结冰时间的一个主要因素,但Gr数对其结冰时间影响不大。对于一给定的Gr数,随着纳米粒子体积分数的增加,结冰时间减少,纳米粒子体积分数为1.0%时,纳米颗粒强化相变材料的结冰时间降低了16.3%。这是由于纳米颗粒强化相变材料具有较高的导热系数。另一方面,由于纳米颗粒强化相变材料融解潜热降低,则纳米颗粒强化相变材料结冰时,每单位质量的纳米颗粒强化相变材料需要的能量较少,所以纳米颗粒强化相变材料具有较高的热释放率,在相变储能应用中具有巨大优势。

纳米碳化硅颗粒强化氧化铝基陶瓷材料机理的研究现状

综述和分析了纳米碳化硅颗粒强化氧化铝基陶瓷材料的强韧化机制,认为由沿晶断裂到穿晶断裂的断裂模式的改变不是使复相陶瓷材料强韧化的机制之一,而恰恰是其韧性得不到显著提高的重要原因,并由此提出了有关复相材料新的设计思路。

金属基颗粒强化材料线切割加工的实验研究

探讨了采用快走丝电火花线切割机床加工金属基颗粒强化材料的可加工性。研究表明 :电参数选择不当 ,可能导致断丝使加工不能完成。

颗粒强化铝基复合材料的制备与应用

介绍了各种有代表性的颗粒强化铝基复合材料的性能、制备方法与应用.认为改进制备工艺.开发新的成形技术.提高复合材料的性能,降低生产成本,是扩大铝基复合材料应用范围的主要努力方向.

颗粒强化钛基复合材料研究取得新进展

钛基复合材料是当前国际材料科学发展的前沿领域之一.颗粒强化钛基复合材料又因其工艺简单,制造成本低,倍受人们的青睐.然而,由于钛的活性大,几乎与所有的增强剂都发生反应,激烈的界面反应导致复合材料的性能劣化,甚至于不如基材,给钛基复合材料的研究开发造成很大的困难,使其发展非常缓慢.

微纳米Nb(Ti)C颗粒强化低中碳铸钢的组织与性能

外加微纳米碳化物强化是改善钢组织和性能有效的手段之一,外加碳化物难点在于如何解决微纳米碳化物的团聚和分散问题。文中综述了前期利用机械热激活制备纳米NbC/Fe和(NbTi)C/Fe复合颗粒,以及纳米NbC和(NbTi)C颗粒对低中碳钢铸态组织和性能影响的研究结果,目的是为纳米碳化物颗粒强化钢的研究提供思路。

颗粒强化金属基复合材料力学行为的数值模拟

提出了一种用于颗粒强化复合材料力学性能数值模拟的新的空间结构模型，并利用该模型对典型颗粒强化金属复合材料（ＭＭＣｓ）——高相对密度钨合金的力学行为进行了数值模拟计算．结果表明：拉伸变形时，粘结相最先进入塑性状态；由于粘结相的塑性变形，应力逐渐在钨颗粒中集中；屈服强度随钨含量增加而增加；弹性变形量随钨含量增加而减小．

烧结温度对SiO_2颗粒强化AZ91镁合金组织与性能的影响

采用元素粉球磨法,添加3%Si O2(质量分数,下同)作为增强颗粒,热压烧结制备出Si O2颗粒增强AZ91镁合金,并对其显微结构和室温力学性能进行测试分析。结果表明:当热压烧结温度低于580℃时,随温度升高,材料密度提高,晶粒大小未发生明显变化;但烧结温度超过580℃后,材料密度有所下降,晶粒明显长大,抗拉强度下降。AZ91-3%Si O2最佳热压烧结温度为580℃,材料的抗拉强度达114 MPa。

球状颗粒强化复合材料Al-6061/Al_2O_3的强化作用

研究了 6 0 6 1/ Al2 O3复合材料中球形 Al2 O3颗粒的强化作用。该强化颗粒的加入大大提高了材料在固溶处理后未时效状态的强度。对组织的观察和位错密度的测量表明 ,该强化作用与位错强化模型的计算结果一致。强化颗粒的加入还显著提高了材料在各种时效状态的加工硬化率。将 Ashby提出的含异质颗粒复合材料的几何必须位错模型与位错强化模型结合 。

SiC颗粒强化铝基复合材料及其断裂韧性

介绍了SiC颗粒强化铝基复合材料的性能及一些应用,阐述了SiC颗粒的体积百分比对SiC颗粒强化的6061铝合金复合材料的断裂韧性及断裂机理的影响。