Si含量对Fe-Cr-Si合金高温耐磨性能的影响

为研究Si含量对Fe-Cr-Si合金高温耐磨性能的影响,改善Fe-Cr-Si合金在高温环境下的耐磨性能,采用真空电弧熔炼制备了4种不同Si含量(原子分数5%、10%、15%、20%)的Fe-Cr-Si合金,研究了Si含量变化对其高温耐磨性能的影响。结果表明,4种Fe-Cr-Si合金均由单相组织构成,Si含量的增加使得合金硬度逐渐升高,并且促进了金属硅化物Fe_(3)Si的形成。随着Si含量的增加,Fe-Cr-Si合金的摩擦系数和磨损率逐渐减小,磨损机制由剥落磨损转变为氧化磨损、磨粒磨损和黏着磨损。

H13钢表面激光熔覆NbC/Ni60复合涂层组织及高温耐磨损性能

目的研究NbC颗粒的加入量对H13钢表面激光熔覆NbC/Ni60复合涂层的组织、硬度和耐磨性的影响。方法将Ni60合金粉末与NbC碳化物粉末球磨混合,采用激光熔覆技术,在H13钢基体表面制备不同NbC含量(质量分数分别为0%、10%、20%、30%)增强的NbC/Ni60合金复合涂层。采用电子扫描显微镜(SEM)、X射线衍射仪对复合涂层的微观组织和物相进行分析。借助显微硬度计,研究复合涂层的截面显微硬度分布规律。采用高温摩擦磨损试验机测试复合涂层在真空400℃下的摩擦磨损性能。结果在激光熔覆NbC/Ni60复合涂层中,物相主要由γ-(Ni,Fe)固溶体、Ni_(2)Si、CrB、Cr23C6、NbC组成;熔覆层以胞晶和枝晶为主,NbC含量对复合熔覆层组织及形态具有显著影响,加入少量NbC可使熔覆层组织细化;在NbC的质量分数为20%时,大量弥散的NbC颗粒在枝晶间呈聚集趋势;在NbC的质量分数为30%时,熔覆层中NbC相呈现块状、花瓣状形貌。NbC/Ni60复合涂层的硬度显著高于H13钢基体,随着NbC含量的增加,NbC/Ni60复合熔覆层的显微硬度逐渐升高,NbC的质量分数为30%的NbC/Ni60复合熔覆层的平均硬度高达848HV。在真空400℃、压力100 N、转速100 r/min、时间7200 s磨损工况下,NbC质量分数为20%的NbC/Ni60复合涂层的磨损量最小,因此其高温耐磨性最好。NbC质量分数为10%的NbC/Ni60复合涂层的摩擦因数最小。随着NbC含量的增加,复合涂层的摩擦因数反而升高。结论NbC/Ni60复合涂层与H13钢基体具有很好的冶金结合,显著提高了高温耐磨性能;NbC颗粒硬质相具有较好的增强作用,能够明显提高NbC/Ni60复合涂层的硬度和耐磨性;粗大NbC相不利于复合涂层耐磨性的进一步提高。NbC/Ni60复合涂层的磨损机制主要为磨粒磨损、疲劳剥落磨损。

高温耐磨闸阀的工艺设计与制造

在当今社会经济持续发展历程当中,石油化工生产事业发挥着至关重要的作用,已逐步成为我国国民经济结构当中的支柱型产业,同时也与广大人民群众的日常生活紧密相连,其重要性不言而喻。而石油化工生产事业与其他生产制造事业存在较大差别,其生产过程期间尤其是炼油厂重催、蜡催装置等部位,其介质往往呈现出较高的温度,并且具备固体催化剂、较高生产压力以及较快的流速等特点。而这部分生产环节所应用的切断阀门,通常是由金属结构材质制作,在高温作用力的影响下就会逐步呈现出抗撕扯能力不断下降的状况,长时间应用极易出现磨损状况,进而引发承压主体厚度不断变薄甚至出现孔洞的病害,进而引发石油化工生产的安全事故,使生产工作紧急停止,如果未能得到恰当处理,便会导致石油化工生产企业蒙受巨大的经济损失。为此,有效研发一种耐久性更为出众且不增加成本支出的阀门,已成为相关从业人员的热点研究课题。

淬火温度和回火工艺对4Cr5Mo2V钢高温耐磨性能的影响

将4Cr5Mo2V钢在1000~1090℃下淬火,并通过不同温度2次回火处理将相同淬火温度下试验钢的回火硬度分别调整至55,52 HRC,研究了淬火温度和回火工艺对显微组织、冲击韧性和高温(350℃)耐磨性能的影响。结果表明:回火硬度相同时,淬火温度过高或过低均会降低试验钢的韧性而加剧磨损表面材料剥落,从而降低耐磨性能;相同回火硬度下,1030℃淬火条件下试验钢的韧性和高温耐磨性能最好,1090℃淬火条件下最差;淬火温度相同时,较低温度回火试验钢因具有较高回火硬度,能够起到支撑表面氧化层的作用,其耐磨性能比较高温度回火时好;4Cr5Mo2V钢的推荐热处理工艺为1030℃×30 min油淬+560℃×2 h×2次回火。

Al_(0.2)Co_(1.5)CrNi_(1.5)Ti_(0.5)Mox高温耐磨高熵合金的组织结构、力学性能和摩擦学性能

使用真空电弧熔炼技术制备了Al_(0.2)Co_(1.5)CrNi_(1.5)Ti_(0.5)Mox(x=0.0,0.1,0.2,0.3,0.4)高熵合金,研究了Mo含量对该高熵合金组织结构、力学性能和摩擦学性能的影响规律及其作用机制.Al0.2Co1.5CrNi1.5Ti0.5高熵合金由FCC相和有序AlNi3相组成,Mo元素添加后促进形成σ相.较大原子半径的Mo元素引发的晶格畸变效应和σ硬质相析出引起的第二相强化效应赋予高熵合金优良的力学和摩擦学性能.随着Mo含量的提高,合金的硬度增加了40.4%,屈服强度增加了32.1%.对该合金的摩擦磨损性能进行研究,发现Mo元素的添加显著改善了高熵合金的摩擦学性能,尤其是当Mo的摩尔比为0.4时,高熵合金室温磨损率为2.62×10^(-6)mm^(3)/(N·m),800℃时的磨损率为6.23×10^(-7)mm^(3)/(N·m),分别相对于不含Mo元素的高熵合金降低了83.4%和89.7%.室温耐磨性能的改善得益于高熵合金强度和硬度的提升,氧化釉质层的形成和良好的高温力学性能对高温摩擦学性能的提高起到了关键作用.

一种新型Ni_(3)Al基高温耐磨合金的显微组织和性能研究

针对我国新一代航空发动机叶冠表面强化用高温耐磨材料的迫切需求,采用熔炼铸造法制备出一种以碳化铬和NiAl相作为耐磨硬质相的新型Ni_(3)Al基高温耐磨合金。显微组织分析、室温硬度测试、高温抗氧化性测试结果显示,两种耐磨硬质相大量析出并且均匀分布于合金中。与现役的高温耐磨材料相比,该合金同时具备高的室温硬度和1050℃时优异的抗氧化性,有望成为新一代高温耐磨材料。

激光熔覆Stellite6–60WC复合涂层工艺及高温耐磨性

以Co基Stellite6合金与陶瓷(WC)为熔覆粉末,采用激光熔覆技术在沉没辊316L基体添加质量分数为60%的WC粉末,制备Stellite6-60WC熔覆层,分析激光功率、扫描速度、送粉量等工艺因素对熔覆层形貌的影响,确定最优熔覆工艺参数;且对复合涂层的物相、硬度和耐磨性进行研究,探讨熔覆层高温耐磨性能改善的机理。结果表明:激光功率1.5 kW、扫描速度300 mm/min、送粉速率18.8 g/min时,熔覆层表面质量较好,涂层与基体形成良好的冶金结合,表面无裂纹和孔洞;熔覆层的相组成主要为γ-Co,M_(7)C_(3),M_(23)C_(6)(M=Co,Cr,Fe),W_(2)C等硬质相,利于提高熔覆层的硬度,硬度可达736.2 HV,是基体的3.5倍;熔覆层的高温耐磨性优于316L基体,比基体提高了6.1倍,主要是熔覆层多种硬质强化相及未熔的WC颗粒所致。

高温耐磨闸阀的工艺设计与制造

结合用户对耐高温、耐磨损阀门的需求,提出了一种适用于石油化工领域重催等装置中的阀门设计与制造方案。该方案详细介绍了耐磨零部件的结构设计和制作工艺,并推荐了不同温度等级下材料的选择,规定了耐磨衬里阀门的性能试验要求。通过对高温耐磨闸阀进行严格的压力试验以及用户现场实际使用的效果测试,验证了阀门各项性能均满足现场使用工况条件,解决了重催装置用阀门存在的使用寿命短、密封不可靠,容易引起安全事故的难题。

浅谈复合高温耐磨输送辊工艺研究

在钢铁工业中,生产设备按功能分类,主要包括两大类,一是加工设备如炼铁炉、炼钢炉、轧钢机等;二是辅助及输送设备如连铸输送线、连轧输送线、烧结输送线等。在这些输送线上分布着各种各样的输送辊道,因为这些输送辊始终处于高温氧化、无润滑磨损等恶劣工作环境下,所以一个输送辊的使用寿命少则几小时,多则几周几个月不等。经常由于输送辊的磨损报废而造成停产更换,而每次停产更换不仅增加了工作量,更重要的是耽误了时间,严重降低钢铁产量,影响生产效率乃至生产成本。本文主要对各种工艺,不同材质的输送辊做了性能对比分析,通过综合分析设计研发了性能更加优异的复合高温耐磨输送辊,以达到降低成本、提高生产效率的目的。

纳米高温耐磨复合涂层的性能研究

利用纳米材料高的比表面能和表面活性开发电站高温耐磨涂料。试验在普通粉料FM 6 5 0中添加纳米材料制成涂料 ,对涂层的结合强度、耐磨性和热震性分别进行了试验。结果表明 :FM 6 5 0涂层的结合强度从 2 .90MPa提高到了 3.4 9MPa ,采用单面涂层降低气孔的影响则涂层强度从 6 .2 6MPa提高到了 10 .4 3MPa ;耐磨性和致密性均有很大提高 ;纳米Al2 O3/SiO2 的加入改善了涂层与钢的膨胀系数匹配程度 ,不经低温 80℃ /15 0℃处理涂层仍具有良好的耐热震性能。

添加固体润滑剂WS_2的钛合金激光熔覆高温耐磨复合涂层组织与耐磨性

为提高钛合金的摩擦学性能,采用激光熔覆技术在Ti-6Al-4V合金表面制备了γ-Ni Cr Al Ti/Ti C与γ-Ni Cr Al Ti/Ti C+Ti WC2/Cr S+Ti2CS复合涂层。采用X射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪分析了涂层的物相和显微组织,在球-盘式高温摩擦磨损试验机上测试了不同温度下(室温、300℃、600℃)复合涂层的摩擦学性能。结果表明:激光熔覆的复合涂层与基体呈冶金结合,γ-Ni Cr Al Ti/Ti C复合涂层主要由硬质相Ti C和γ-Ni Cr Al Ti固溶体组成;γ-Ni Cr Al Ti/Ti C+Ti WC2/Cr S+Ti2CS复合涂层主要是由硬质Ti C和Ti WC2为耐磨增强相、γ-Ni Cr Al Ti为增韧相、Ti2CS和Cr S金属硫化物为自润滑相组成的高温自润滑耐磨复合涂层。γ-Ni Cr Al Ti/Ti C和γ-Ni Cr Al Ti/Ti C+Ti WC2/Cr S+Ti2CS复合涂层的摩擦系数在实验温度下都远低于Ti6Al4V基体;γ-Ni Cr Al Ti/Ti C+Ti WC2/Cr S+Ti2CS表现出良好的高温自润滑减摩性能。

激光熔覆刷式密封高温耐磨复合材料涂层组织研究

利用激光熔覆技术制得了以快速凝固M7C3 为耐磨相、以镍基高温合金为基体的刷式密封高温耐磨复合材料涂层。利用OM、SEM、XRD、EDS等分析手段对激光熔覆涂层显微组织进行了分析 ,考察了工艺参数对激光熔覆高温耐磨复合材料涂层显微组织的影响。研究结果表明 ,该涂层与基体为冶金结合 ,结合力强 ,组织致密 ,成分均匀 。

RE-N-C-S-V-Nb多元共渗H13钢的高温耐磨性

目的研究RE-N-C-S-V-Nb多元共渗H13钢的高温耐磨性,为避免铝型材挤压模具的早期磨损失效提供表面强化的新工艺。方法把多元共渗试样及对比试样进行高温摩擦磨损实验,然后利用金相显微镜、扫描电镜、能谱分析仪、X射线衍射仪等设备进行检测分析。结果淬火试样和软氮化试样均存在较严重的磨粒磨损和粘着磨损现象,渗层有微裂纹,高温摩擦系数曲线有明显的波动和峰值,磨损率分别为21.20×10-13,11.30×10-13m3/(N·m),在560℃保温4 h后的显微硬度分别为584,1018HV0.1。RE-N-C-S-V-Nb多元共渗试样以微量氧化磨损和微量粘着磨损形式出现,渗层无裂纹,高温摩擦系数曲线平缓,磨损率仅为2.96×10-13m3/(N·m),显微硬度高达1334HV0.1。结论 RE-N-C-S-V-Nb多元共渗H13钢具有较强的高温耐磨性。

正交优化带油特种钢材表面高温耐磨涂料

目的改善特种钢材在高温、中低速等恶劣工况服役条件下的摩擦磨损性能。方法采用涂料制备技术对带有二甲基硅油处理的特种钢材进行表面处理。以环氧E-51树脂为基料,可膨胀石墨、CaF2等高温耐磨材料为颜填料,制备了一种适用于特种钢材表面带油涂装的涂料,并以高温磨损、热失重率、腐蚀电流密度等共同作为评价标准,其中高温磨损作为主要评价标准。在单因素实验的基础上进行正交优化试验,利用熵权法将9组正交优化试验进行分析。结果优化试验结果表明,当颜基比为1.2∶1、石墨用量为35%、CaF2用量为22%、玻璃鳞片用量为18%时,漆膜的高温磨损率仅为0.97%,200℃热失重率仅为5.41%,400℃热失重率为37.84%,腐蚀电流密度仅为1.337×10^-7 A/cm^2,漆膜的综合性能最好,其他性能也同样满足国家标准,其中漆膜的耐碱性能远大于国家标准。结论通过综合加权法计算的正交优化方案的性能比正交9组试验有较为明显的提高,其中高温耐磨率由2.5%降低至0.97%,腐蚀电流密度由2.61×10^-7 A/cm^2降低至1.337×10^-7 A/cm^2,而耐高温性能也由原本的最高350℃提高到400℃。

高铝浇注料高温耐磨性影响因素的研究

利用新研制的高温耐磨实验设备,以高铝浇注料为原料,研究了水泥加入量(3%、6%、9%)、热处理温度(6001、000、1 200℃)和临界粒度(5、8、15 mm)对材料高温耐磨性的影响。结果表明,随着水泥含量的增加,试样的磨损体积在常温和1 000℃下逐渐减小,1 200℃时略有增大。采用-ρAl2O3微粉代替铝酸钙水泥作结合剂,两者的耐磨性在各试验温度下差别不大。试样经不同温度热处理后,其磨损量随着试验温度的变化趋势是相似的,即磨损量随着试验温度的升高而降低;经6001、000℃处理后的试样,各试验温度下其磨损量均较小,但经1 200℃处理后的试样,其磨损量稍大一些。温度为1 000℃时,浇注料的磨损量随着临界粒度的增大而降低;1 200℃时,浇注料磨损量随着临界粒度的增大变化不大。

重熔对NiCrBSi涂层组织及高温耐磨性能的影响

目的改善Ni Cr BSi涂层的组织及高温耐磨性能。方法采用等离子喷涂在45号钢基体上制备Ni Cr BSi涂层,并用氩弧对其进行重熔处理。利用扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪对喷涂层与重熔层的形貌、微观组织、成分与物相进行分析。采用显微硬度仪与纳米压痕仪测试涂层的硬度、弹性模量,并计算出涂层的断裂韧性。通过室温、300℃、500℃的摩擦磨损试验评价和比较喷涂层与重熔层的耐磨性能。结果重熔层各元素分布较均匀,主要由γ-(Fe,Ni)、Cr2B、Mn5Si2和α-Fe等物相组成。重熔层由喷涂层的层状结构转变为致密的铸态组织,孔隙率由7.2%降低至0.4%,重熔层与基体之间形成了冶金结合。涂层重熔后硬度由724HV降低至608HV,但是弹性模量与断裂韧性分别由161.15 GPa和0.63 MPa·m^(1/2)提高至195.92 GPa和7.18 MPa·m^(1/2)。结论重熔处理改善了涂层的组织,使得重熔层在室温、300℃、500℃的耐磨性能均优于喷涂层。随着温度的升高,喷涂层氧化脱落越来越严重,而重熔层无明显氧化脱落。

金属基高温耐磨陶瓷涂层的研制及耐磨性能的影响因素

本课题研制了一种用陶瓷骨料与自制无机胶粘剂为原料 ,具有高温耐磨性能的陶瓷涂层配方 ,并探讨了影响涂层耐磨性能的因素。发现 :当磷酸铝胶粘剂中Al2 O3与P2 O5 之比为1 3∶3～ 1 4∶3,涂层中的骨料与胶粘剂的配比为 1 7∶1 ,且骨料中粗颗粒含量为 40～ 5 0 %时 。

无机高温耐磨粘涂剂的研究和应用

研制的无机涂料能有效地防止金属高温腐蚀和磨损，该粘涂剂利用粘涂和超微粉技术配制而成，耐磨性为20G钢的10倍以上，能耐室温至950 ℃高温的热冲击，具有较强的防氧化能力，能有效防止金属磨损与腐蚀。

不同表面处理工艺下H13钢的高温耐磨性能

首先对调质处理状态的H13钢进行了渗氮、物理气相沉积(PVD)镀膜、渗氮+PVD镀膜三种不同的表面处理,然后在UMT-3型摩擦磨损试验机上,对处理后的试样进行600℃的高温摩擦磨损试验,研究了不同工艺下H13钢的高温耐磨性能。结果表明:试样的磨损形式主要是粘着磨损+磨粒磨损,经表面处理后试样的表面硬度大幅度提高,摩擦系数大幅度降低;其中渗氮+PVD镀膜表面处理试样的高温耐磨性能最好。

自动化n-Al_2O_3/Ni复合电刷镀层的组织及高温耐磨性能

采用自主研制的自动化电刷镀设备及技术制得含纳米Al2O3复合电刷镀层,对比研究了手动与自动刷镀层的摩擦磨损性能。通过试验得知,相对于手动刷镀层,自动化刷镀层表面更加均匀、组织更加致密、显微硬度更高。高温滑动摩擦磨损试验表明,自动化刷镀层的耐磨性能随温度的升高而降低。