Al_(2)O_(3)掺杂钼合金的显微组织及电化学腐蚀行为研究

研究了在3.5%NaCl溶液中,Al_(2)O_(3)掺杂对钼合金电化学腐蚀性能的影响,并分析了合金的腐蚀机理。结果表明:Mo-Al_(2)O_(3)合金的耐腐蚀性能显著优于纯钼,随着Al_(2)O_(3)含量的增加,Mo-Al_(2)O_(3)合金的耐腐蚀性能先提升后下降。在腐蚀过程中,Cl^(-)优先吸附于钼合金氧化膜的缺陷位置形成点蚀,随着电位的增大,点蚀沿晶界扩大成为腐蚀沟槽。Al_(2)O_(3)可细化钼晶粒,从而促进钼合金形成致密的氧化物薄膜,不易发生点蚀,从而提升钼合金的耐腐蚀性能;但当钼合金中Al_(2)O_(3)的体积分数达到1.6%时,Al_(2)O_(3)颗粒由于团聚长大,破坏了钼合金氧化膜的完整性,使其对合金基体的保护作用减弱,导致钼合金耐腐蚀性能下降。

超音速激光沉积Cu-Al_(2)O_(3)-石墨复合涂层微观结构及耐磨损性能

目的研究不同石墨含量对超音速激光沉积Cu-Al_(2)O_(3)-石墨复合涂层的微观组织、显微硬度、耐磨损性能的影响。方法利用扫描电子显微镜、能量色谱仪、维氏硬度计、激光共聚焦扫描显微系统、X射线衍射仪、摩擦磨损测试对复合涂层的微观组织、显微硬度、耐磨损性能及磨损机制进行分析。结果随着原始粉末中镀铜石墨质量占比的增加,Cu-Al_(2)O_(3)-石墨复合涂层的沉积效率逐渐降低。基于Al_(2)O_(3)颗粒的原位喷丸效应及激光辐照的加热软化效应,复合涂层具有致密的微观组织,且复合涂层与基体界面结合良好。单一添加Al_(2)O_(3)颗粒可以将Cu涂层的硬度从108.19HV0.2提高至121.82HV0.2。随着石墨含量的增大,涂层的显微硬度逐渐降低,镀铜石墨在原始粉末中的质量分数从5%增至15%,Cu-Al_(2)O_(3)-石墨复合涂层的硬度从116.09HV0.2降至94.17HV0.2。添加石墨能够在复合涂层表面形成固体润滑层,降低复合涂层的摩擦因数,提升涂层的耐磨损性能。CuAlGr10复合涂层具有最优的耐磨损性能,磨损率为0.7×10^(−4)mm^(3)/(N·m)。此外,由于激光辐照促进了复合涂层内部颗粒间的界面结合,均匀分散在石墨润滑相中的Al_(2)O_(3)颗粒作为负载支撑和耐磨相,可进一步降低复合涂层的磨损率。结论Cu-Al_(2)O_(3)-石墨复合涂层优异的耐磨性能是润滑相石墨颗粒和硬质增强相Al_(2)O_(3)颗粒共同作用的结果,石墨的添加能够降低复合涂层的摩擦因数,提升涂层的耐磨损性能,但过量的石墨颗粒会对涂层产生割裂作用,导致增强相Al_(2)O_(3)颗粒脱离涂层,从而加剧涂层的磨损。

直接熔化制备Al-Si-Al_(2)O_(3)复合材料的组织和性能

采用光学显微、XRD、SEM和EDS分析了Si含量分别为10.00wt%、7.64wt%的Al-Si-Al_(2)O_(3)复合材料的显微组织形貌以及物相组成。结果表明:Al-10.00wt%Si试样的组织细小,孔隙率较高。基体晶粒Al呈细小圆形,Si颗粒主要在基体晶界周围聚集长大,部分向基体晶粒内部生长;而Al-7.64wt%Si试样组织略微粗大,孔隙率较低。基体晶粒Al呈不规则形状,Si颗粒聚集长大现象更为明显。原位反应成功进行,Al-10.00wt%Si复合材料以Al为基体生成的Al_(2)O_(3)是增强相;另一生成物Si没有细小弥散的分布于Al基体中,而是聚集附着在基体Al晶界周围,且有部分SiO_(2)残留存在于基体晶界周围。在加热升温过程中,混合原料只出现了部分熔化现象,金属液滴从混合原料中析出,凝结为含Al量极高的合金液滴。合金液滴致密度较高,固溶体呈枝晶状,Si呈条状或针状;且有小颗粒第二相的存在,含有Al、Si、C元素。

Al_(2)O_(3f)/Mg-6Al-1Nd-1Gd复合材料的显微组织及时效行为

采用维氏显微硬度计、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等研究了Al_(2)O_(3f)/Mg-6Al-1Nd-1Gd复合材料的显微组织和时效行为。结果表明:复合材料的组织主要由α-Mg、Al_(2)O_(3)、β-Mg_(17)A1_(12)、Mg_(2)Si、MgO、Al_(2)Nd、Al_(2)Gd以及Al_(11)Nd_(3)相组成。Al_(2)O_(3)短纤维的引入加速了基体合金的时效动力学,使基体合金的时效峰值时间由32 h显著缩短至24 h。时效过程中,β-Mg_(17)Al_(12)相主要以连续析出和非连续析出两种形式析出,连续析出和非连续析出的生长呈竞争关系,随着时效时间的增加,非连续析出相逐渐长大并由晶界向晶粒内部推移,过时效阶段晶粒内部出现成片的非连续析出相。

添加Y_(2)O_(3)对激光熔覆制备FeCoNiCuAl高熵合金涂层组织性能的影响

目的研究不同质量分数Y_(2)O_(3)对激光熔覆制备FeCoNiCuAl高熵合金涂层的影响。方法利用IPG-4000W激光器和KUKA机器人组成的激光熔覆设备在45钢基材表面制备FeCoNiCuAl-xY_(2)O_(3)(x=0%、5%、10%、15%、20%)高熵合金复合涂层,分别使用金相显微镜、X射线衍射仪(XRD)、维氏硬度计、摩擦磨损试验机、扫描电镜(SEM)以及电化学工作站,分析涂层的显微组织及物相构成,测量涂层的显微硬度,分析涂层的摩擦磨损行为和腐蚀行为。结果Y_(2)O_(3)的加入并未明显改变涂层物相构成,添加Y_(2)O_(3)与FeCoNiCuAl高熵合金复合涂层物相主要由γ-Fe固溶体、Cu_(2)O、AlNi、Al_(5)CO_(2)、Fe2O_(3)组成。FeCoNiCuAl高熵合金复合涂层的显微组织由等轴晶与枝状晶构成,Y_(2)O_(3)的加入促进了熔池流动,使孔隙逐渐消失,因此在加入Y_(2)O_(3)后,晶粒细化变得更加致密,明显改善了组织的内部缺陷,从而有效提升了涂层的性能。结论当x=5时涂层显微组织为致密的枝状晶,对应的平均显微硬度为675.1HV0.2,涂层磨损率为1.12×10^(-7)g/(N·m),表现出最优的耐磨损性能,腐蚀电位为-0.628 V,同时表现出最优的耐腐蚀性能;相较于未添加Y_(2)O_(3)的涂层以及基材本身,力学性能与耐腐蚀性能得到了明显提升。

氧化镧掺杂对等离子喷涂Al_2O_3-40%TiO_2涂层组织和耐磨性能的影响

在45#钢基体上大气等离子喷涂制备了Al2O3-40%TiO2(AT40)以及添加不同含量La2O3稀土的陶瓷涂层,利用X射线衍射和扫描电镜对涂层的组织结构和形貌进行了研究,并分析了涂层的显微硬度和磨损性能。研究结果表明:添加稀土的AT40涂层主要是由Al2O3、Al2TiO5和LaAl11O8相组成。基体与粘结层以及陶瓷层与粘结层之间形成良好的机械结合界面。添加稀土的涂层孔隙率降低,显微硬度和断裂韧性略有增加。在相同的摩擦磨损试验条件下,稀土/AT40涂层比AT40涂层具有更好的耐磨性,磨损机制都主要是脆性剥落磨损和粘着磨损。

钨粉粒度和烧结温度对添加La_(2)O_(3)的钨合金性能和组织的影响

通过传统粉末冶金的方法制备了添加0.15%La_(2)O_(3)的92W合金,研究了粗细两种不同粒度钨粉在1 490~1 520℃烧结温度下对制备的高密度92W合金的力学性能和显微组织的影响。结果表明:随着烧结温度的升高,细钨粉制备的合金抗拉强度下降,延伸率增加,冲击韧性先增加后下降;粗钨粉制备的合金抗拉强度先增加后下降,延伸率和冲击韧性增加。因此,采用不同粒度钨粉制备的含La_(2)O_(3)钨合金要获得最佳的综合力学性能应当采用不同的烧结温度。La_(2)O_(3)颗粒在合金组织中存在聚集和偏析,且随着烧结温度的不断升高越来越显著。细钨粉制备的钨合金在较低温度下烧结时,得到的钨晶粒度较粗钨粉制备的合金更粗大,而烧结过程采用较高温度时,得到的结果却相反。

钎焊参数对Al_(2)O_(3)陶瓷/304不锈钢接头组织和性能的影响

本工作采用Ag-Cu-Ti钎焊了Al_(2)O_(3)陶瓷和304不锈钢,分别研究了钎焊温度和保温时间对Al_(2)O_(3)陶瓷/304不锈钢接头组织和性能的影响规律。试验结果表明:接头组织为Al_(2)O_(3)/Cu_(3)Ti_(3)O+TiCu/Ag(s,s)+Cu(s,s)+TiCu/Cu_(0.8)Fe_(0.2)Ti/Fe-Cr/304。当钎焊温度较低、保温时间较短时,Cu_(3)Ti_(3)O反应层较薄,Al_(2)O_(3)陶瓷与钎缝的结合较弱;在900℃保温10 min时,Cu_(3)Ti_(3)O反应层厚度为2.5μm,接头最大剪切强度为130.54 MPa;继续提高钎焊温度和延长保温时间,Cu_(3)Ti_(3)O反应层过厚,降低了钎缝的塑性变形能力。Cu_(3)Ti_(3)O反应层厚度是影响连接质量的关键。

Y_(2)O_(3)对TC4激光熔覆镍基复合涂层组织及性能的影响

探究不同含量稀土氧化物Y_(2)O_(3)对钛合金TC4表面激光涂层的组织及摩擦磨损和抗高温氧化性能的影响。采用2 kW的光纤激光器,在TC4表面激光熔覆制备含0.2%、0.5%、0.8%、1.0%、2.0%、3.0%Y_(2)O_(3)粉末的Ni60A-50%Cr_(3)C_(2)涂层;利用SEM、XRD、EDS等对该涂层的组织和物相进行分析;通过显微硬度计测量该涂层的硬度;采用MMG-500三体磨损试验机进行摩擦磨损试验;利用WS-G150智能马弗炉进行抗高温氧化性试验。结果表明:Y_(2)O_(3)添加量为1.0%时,该涂层的组织及性能均优于其它Y_(2)O_(3)添加量,涂层没有缺陷、成形良好,涂层生成高硬度碳化物和金属间化合物,组织细密均匀。基体热影响区组织为针状马氏体,涂层结合区组织为平面晶和柱状晶,涂层中部和上表面组织为短小的胞晶和树枝晶,涂层显微硬度最大值为1604HV0.2,约是基体的4.6倍;涂层摩擦系数基本稳定在0.33左右,小于TC4基体的摩擦系数0.5~0.7,涂层的耐磨性较基体显著提高;恒温850℃氧化100h后涂层氧化增重为5.11 mg·cm^(-2),约为TC4基体氧化增重25.8 mg·cm^(-2)的20%,高温抗氧化性能显著提高。适量添加稀土Y_(2)O_(3)可改善TC4激光熔覆层的组织及性能。

纳米Y_(2)O_(3) 对97W-2Ni-Fe 合金组织与性能的影响

以W、Ni、Fe元素粉末和纳米Y_(2)O_(3)粉末为原料,制备97W-2Ni-1Fe和96.5W-2Ni-Fe-0.5Y_(2)O_(3)钨合金,通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等手段进行表征,并结合黏结相的面积分数和W晶粒接触度的分析,研究烧结温度与添加纳米Y_(2)O_(3)对高密度钨合金微观组织与力学性能的影响。结果表明:随烧结温度升高,钨合金的晶粒尺寸和力学性能明显增加。在1510℃(液相)烧结温度下,添加纳米Y_(2)O_(3)使钨晶粒尺寸从21.6μm减小至7.8μm,黏结相的面积分数从4.45%增加至5.35%,接触度为0.67,合金力学性能显著提升,抗拉强度达到611 MPa,硬度(HRC)为40.1。96.5W-2Ni-Fe-0.5Y_(2)O_(3)合金的拉伸断裂形态为黏结相的撕裂和少量W晶粒解理断裂,添加纳米Y_(2)O_(3)使得黏结相撕裂的比例增加。

Al_(2)O_(3)陶瓷和316L不锈钢钎焊接头的组织与性能

为了降低钎焊接头残余应力,采用AgCuTi-Cu-AgCuTi钎料对Al_(2)O_(3)陶瓷与316L不锈钢进行真空钎焊连接,分别研究了钎焊温度(820、850和880℃)及Cu箔厚度(0.05、0.1和0.2 mm)对Al_(2)O_(3)陶瓷/316L不锈钢钎焊接头组织和性能的影响。结果表明:当中间层Cu箔厚度为0.1 mm时,钎焊接头的组织为Al_(2)O_(3)/Cu3Ti3O+Ag(s, s)+Cu(s, s)+Cu3Ti/Fe2Ti/316L;随着钎焊温度升高(Cu箔厚度为0.1 mm),钎焊接头剪切强度出现先降低后升高的趋势,在880℃钎焊10 min保温后,接头组织分布较为均匀,剪切强度最大,为79.2 MPa。随着Cu箔厚度的增加(钎焊工艺为880℃保温10 min),促进了Cu-Ti金属间化合物的生成,Cu基固溶体增多,焊缝变宽,钎焊接头的组织较为均匀致密,剪切强度呈上升趋势,Cu箔厚度为0.2 mm时,接头的剪切强度最大,为148.8 MPa。与直接使用Ag-Cu-Ti钎料的钎焊接头相比(接头的剪切强度为54.3 MPa),采用Cu箔做中间层的钎焊接头的剪切强度明显更高。

Al_(2)O_(3)/Al-Zn-Mg-Cu铝基复合材料的组织与性能研究

采用搅拌铸造法制备了Al_(2)O_(3)/Al-Zn-Mg-Cu铝基复合材料,并分析了热挤压前后复合材料微观组织和力学性能的演变规律。结果表明:Al-Zn-Mg-Cu合金基体组织为粗大的树枝晶,Al_(2)O_(3)颗粒的添加有效细化了Al-Zn-Mg-Cu合金的晶粒。经过热挤压处理之后复合材料组织中的第二相呈现纤维状,平行于挤压方向均匀分布,热挤压消除了铸造材料的微观缺陷,有效提高了复合材料的力学性能。挤压态20vol.%Al_(2)O_(3)/Al-Zn-Mg-Cu复合材料的抗拉强度、伸长率和显微硬度分别为361.70 MPa、13.6%和HV172,与铸态复合材料相比分别提高了35.42%、130%和40.98%。铸态复合材料断口主要是韧-脆混合型断裂,而挤压态复合材料断口则是韧性断裂。

内氧化方法制备Ag-SnO_(2)-In_(2)O_(3)材料微观组织演变机理

系统研究了Ag Sn In Ni合金内氧化法制备Ag-Sn O_(2)-In_(2)O_(3)-Ni O电接触材料的微观组织演变机理及氧化物颗粒分布的调控。结果表明,退火工艺决定了Ag Sn In Ni的缺陷状态,随退火温度的升高,合金中缺陷密度降低,内氧化速度减慢。内氧化过程中银合金同时发生回复与再结晶,但内氧化形成的Sn O_(2)和In_(2)O_(3)颗粒可钉扎位错、亚晶界等缺陷,抑制再结晶的发生。Ag-Sn O_(2)-In_(2)O_(3)-Ni O合金微观组织的差异是O原子沿着缺陷向样品内部扩散与Ag合金基体发生再结晶的相互竞争的结果,这导致了芯部组织为氧化物密度较低的颗粒状分布,而外侧组织为氧化物颗粒沿着缺陷墙呈现束装聚集分布。退火工艺为550℃/2 h、氧化工艺为700℃/0.3 MPa×26 h时,可获得氧化物尺寸和分布一致性高的Ag-Sn O_(2)-In_(2)O_(3)-Ni O材料。

Al_2O_3颗粒对SnAgCu焊点电迁移行为的影响

研究了在0.6×10~4A/cm^2电流密度下,A1_2O_3颗粒对Cu/SAC-A1_2O_3/Cu焊点基体组织及界面金属间化合物(IMC)层的影响规律。结果表明,SAC焊点组织随通电时间延长,由椭圆状转变为不规则的粗大块状,界面IMC层出现了显著的极化现象。SAC-A1_2O_3组织中共晶相仍呈近椭圆状弥散分布,无明显粗化现象,界面IMC层厚度也出现了极化现象,但相比于SAC焊点而言,极化程度较低。0.5wt%Al_2O_3的添加有助于提高Cu/SAC-Al_2O_3/Cu焊点抗电迁移可靠性。

掺杂Y_(2)O_(3)钨基复合材料在近韧脆转变温区的静载拉伸特性

制备了掺杂质量分数分别为0.5%,2.0%Y_(2)O_(3)的钨基复合材料,研究了其显微组织,通过不同温度(25~800℃)下的拉伸试验分析了其近韧脆转变温区的变形特性。结果表明:2种复合材料均存在由轧制变形导致的大量位错,Y_(2)O_(3)颗粒对位错运动起到钉扎作用;Y_(2)O_(3)掺杂质量分数为2.0%的复合材料的晶粒更细小,发生韧脆转变的温度更低,在300~400℃拉伸时发生半脆性行为,断口区域位错密度在3.8×10^(15)~3.9×10^(15)m^(-2),在600~800℃下发生明显塑性变形,位错密度增加至6.2×10^(15)~6.8×10^(15)m^(-2)。

Fe-Al/Al_(2)O_(3)阻氚涂层热处理条件对HR-2不锈钢力学性能影响

采用室温力学拉伸试验、显微硬度测试、X射线衍射及组织观察等方法研究了“室温熔盐电镀铝+热处理+选择性氧化”工艺路线制备Fe-Al/Al_(2)O_(3)阻氚涂层热处理过程对HR-2奥氏体不锈钢力学性能及显微组织的影响。结果表明:经热处理后的HR-2不锈钢仍然保持奥氏体组织;980℃热处理180 min时抗拉强度为580.48 MPa,硬度值为177.92 HV,伸长率为79.43%,具有优异的塑韧性;700℃热处理150 h时抗拉强度为616.47 MPa,硬度值为213.34 HV,伸长率为63.32%;经热处理后的HR-2不锈钢基体力学性能变化不大。现行的涂层制备工艺对基体材料影响较小,满足微观结构与力学性能指标。

Al_(2)O_(3)(p)增强Al基复合材料的制备及力学性能

通过超声振动辅助制备Al_(2)O_(3)(p)增强2024复合材料,研究了制备工艺和Al_(2)O_(3)(p)对复合材料微观组织和力学性能的影响。结果显示,施加超声振动和加入Al_(2)O_(3)(p)可明显细化复合材料的微观组织。随着Al_(2)O_(3)(p)含量的增大,复合材料α-Al相尺寸先减小后增大,显微硬度、抗拉强度、屈服强度和伸长率均先增大后减小,当Al_(2)O_(3)(p)含量为1.5%时,均达到极大值,过量的Al_(2)O_(3)(p)加入会导致Al_(2)O_(3)(p)的团聚。复合材料显微硬度和力学性能的提高是超声振动和Al_(2)O_(3)(p)引起的细晶强化、颗粒强化和晶界强化的协同作用。

激光功率和粉末含量对(V_(2)O_(5)+B_(2)O_(3)+C)镍基涂层硬度的影响

利用激光熔覆技术,在45钢表面制备(V_(2)O_(5)+B_(2)O_(3)+C)镍基熔覆层。利用扫描电镜对熔覆层进行显微组织分析,利用显微硬度仪测试熔覆层的显微硬度。结果表明:在1.6 kW功率下,含量20%(V_(2)O_(5)+B_(2)O_(3)+C)的镍基熔覆层硬度最大,平均值高达1350 HV0.3,提高了熔覆层的硬度和耐磨性。

SnO_(2)增强相对AgCuOIn_(2)O_(3)电触头材料显微组织与性能的影响

采用反应合成法结合塑性变形工艺制备了不同SnO_(2)含量的AgCuOIn_(2)O_(3)SnO_(2)电触头材料,利用扫描电镜和金相显微镜表征了材料的微观形貌及显微组织,分析对比了不同SnO_(2)含量的材料金相组织及其增强相的分布均匀性,并利用X射线衍射分析了材料的物相结构。测量了材料的抗拉伸强度、硬度、电阻等性能。结果表明:添加适量的SnO_(2)能使组织中的孔隙尺寸缩小、其他缺陷明显减少。氧化物弥散分布在银基体中,极大地改善了AgCuOIn_(2)O_(3)电触头材料的显微组织均匀性。在SnO_(2)含量不变时,材料的电阻率随塑性变形程度增加而有所降低;随着SnO_(2)含量增多,电阻率呈现先降低后升高的趋势,最后趋于定值,约为2.4μΩ·cm。添加SnO_(2)后各试样材料的硬度均显著升高,SnO_(2)含量为1%(质量分数)的材料具有最优的抗拉伸强度和延伸率。

超音速激光沉积制备7075/Al_(2)O_(3)复合涂层的显微组织及性能研究

超音速激光沉积是将超音速冷喷涂和激光辐照加热有机结合的一种新型复合材料表面处理技术,具有可制备硬质金属复合涂层、沉积效率高等优点。本工作利用超音速激光沉积技术在7B04铝合金基体上制备硬质铝合金7075与陶瓷颗粒Al_(2)O_(3)的复合涂层,系统研究激光功率对涂层的沉积特性和力学性能的影响规律。采用场发射电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和显微硬度计等仪器,对涂层的显微组织、相成分和显微硬度进行表征分析,结果表明:随着激光功率的增加,涂层的厚度、致密度、沉积效率、硬度以及涂层中Al_(2)O_(3)颗粒的分散性和相对沉积效率逐渐增加。当激光功率为600 W时,涂层的沉积厚度达1543μm,孔隙率为0.05%,涂层中Al_(2)O_(3)粉末颗粒的相对沉积效率达到峰值65%,HV硬度达到1911 MPa。当激光功率提升至900 W时,涂层的厚度、沉积效率增速放缓,孔隙率显著增加,涂层发生氧化相变,Al_(2)O_(3)粉末的相对沉积效率和涂层的硬度下降明显。因而,适当激光辐照的引入有利于提高铝合金颗粒在沉积过程中的塑性变形能力,显著改善涂层的质量。然而,当激光功率过高时,铝合金颗粒的软化现象加剧,且易发生氧化相变,导致涂层的质量下降。