Ni-Al辅助微波自蔓延烧结制备Ti_(3)SiC_(2)基金刚石复合材料工艺研究

为降低金刚石磨削工具的制造成本和能耗,探寻一种在低能耗下实现高性能陶瓷结合剂金刚石磨具的制备工艺,同时研究助燃剂Si和金刚石粒度等因素对样品物相组成、显微形貌和磨削性能的影响。采用Ti、Si、石墨粉和金刚石磨料作为原料,经冷压成型至生胚,通过Ni-Al辅助在微波场加热诱发Ti-Si-C体系发生自蔓延高温合成(SHS)反应以制备Ti_(3)SiC_(2)基金刚石复合材料。结果表明,高热值Ni-Al合金辅助可以缩短样品的烧结时间,还可以将诱发SHS反应的温度点控制在金刚石石墨化温度以下。在Ar保护气氛下,Ti-Si-C体系发生SHS反应,可生成Ti_(3)SiC_(2)、TiC和Ti5Si3等3种物相。随Si含量升高,Ti_(3)SiC_(2)相先增多后减少,当n(Ti):n(Si):n(C)=3∶1.1∶2时,复合材料的磨削性能最佳,磨耗比最高可达286.53。分析不同原料配比下的试样磨耗比差异的产生机制,认为基体组织中存在微小且分布均匀的气孔结构,在磨削时可产生大区域的平整磨削面,易于发挥金刚石磨料的磨削效果,有利于提升复合材料样品的磨削性能。

Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料的高温稳定性

通过对Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料在1000℃进行长期时效和氧化实验,分别考察了该材料的高温相稳定性和化学稳定性．结果表明,经1000℃长期时效后,Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料中的Cr_3C_2强化相保持稳定,而基体中则析出一定量的γ相,该相的析出强化了Ni_3Al基体,从而使得复合材料的硬度得到进一步提高．Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料具有优良的高温抗氧化性能,其表面形成以α-Al_2O_3为主的致密氧化膜,在空气中的氧化速率仅为Ni_3Al合金的1/2．分析队为,Cr_3C_2在堆焊过程中发生溶解,导致部分Cr固溶于Ni_3Al合金基体中,促进了α-Al_2O_3的形成,从而改善了复合材料的抗氧化性．Cr_3C_2具有良好的高温化学稳定性并与Ni_3Al基体有较好的氧化协同性,从而可得到基体有力支撑以发挥抵抗磨损的作用．优良的高温稳定性使得Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料适于在1000℃的高温环境下长期服役．

Cr_3C_2/Ni_3Al表面堆焊合金层的特征分析

对Cr3C2/Ni3Al复合堆焊合金层的元素分布、横截面组织和硬度等进行分析和研究。结果表明,堆焊过程中,母材表面半熔化区的形成使堆焊层与母材实现冶金结合,堆焊层金属逆热流方向与母材呈联生方式长大,形成Cr3C2强化的Ni3Al基堆焊层;Ni3Al基体对Cr3C2起到保护和支撑作用,弥散分布的硬质强化相Cr3C2,硬度高,抗磨损性好,显著提高堆焊层硬度,并对Ni3Al基体起保护作用;堆焊层与母材冶金结合,无裂纹,不易剥落,使得部件整体的耐磨性能提高。

Cr_3C_2/Ni_3Al表面耐磨堆焊材料的焊接性

Cr3C2/Ni3Al复合材料是一种极具潜力的高温表面耐磨堆焊材料,焊接性对于该材料的推广应用至关重要。将真空烧结制得的Cr3C2-NiAl-Ni焊条堆焊于碳钢和耐热钢表面,可形成无焊接裂纹的Cr3C2/Ni3Al复合材料堆焊层,表明Cr3C2/Ni3Al复合材料具有良好的焊接性,适于作为铁基材料表面耐磨堆焊材料推广应用。分析认为,Cr3C2/Ni3Al复合材料具有良好焊接性的原因在于:(1)焊接过程中,Cr3C2发生溶解再析出,熔池中的C优先被氧化,保护了Al的氧化。(2)从铁基材料基材中扩散入到焊层中的Fe元素和Cr3C2溶解而固溶于焊层中的Cr元素有效地改善了Ni3Al基体的焊接性。

Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料的组织与耐磨性能

采用氩弧焊将Cr3C2-Al-Ni焊丝堆焊于碳钢表面制成Cr3C2/Ni3Al高温耐磨复合材料。利用电弧物理热与Ni,Al反应热在线生成复合材料,增强相尺寸由原料中150μm经溶解析出减小到平均10μm以下,组织均匀稳定。复合材料常温下耐磨粒磨损性能是传统高温耐磨合金Stellite12的2倍。分析认为,在硬度几乎相同情况下,增强相体积分数、增强相尺寸、Ni3Al形变硬化能力是决定复合材料在常温下耐磨粒磨损性能的主要因素。

Zn^(2+)-Ni^(2+)-Al^(3+)-MnO_4^--LDHs制备及其表征

锌、镍和铝物质的量比为1∶3∶2,以尿素为沉淀剂,采用均相沉淀技术制备Zn^(2+)-Ni^(2+)-Al^(3+)-CO_3^(2-)-LDHs。以Zn^(2+)-Ni^(2+)-Al^(3+)-CO_3^(2-)-LDHs为前驱体,分别与Cl-和MnO_4^-进行离子交换,将MnO_4^-引入Zn^(2+)-Ni^(2+)-Al^(3+)-LDHs层间制备Zn^(2+)-Ni^(2+)-Al^(3+)-MnO_4^--LDHs新型复合材料。通过XRD、SEM、FT-IR和EDS等对合成产物Zn^(2+)-Ni^(2+)-Al^(3+)-MnO_4^--LDHs进行表征。结果表明,Zn^(2+)-Ni^(2+)-Al^(3+)-MnO_4^--LDHs复合材料结晶度较高,层间距为0.912 nm,具有明显的六边形层状结构,片层横向尺寸约为3μm,厚度约为100 nm。

碳化物特性对Ni_3Al基表面强化复合材料组织与性能的影响

将真空常压烧结的方法制得的Cr3 C2-Ni-Al和WC-Ni-A1复合焊丝氩弧堆焊于碳钢表面时,利用氩弧物理热和Ni-Al反应热,促使碳化物硬质颗粒与自生成的Ni3Al金属间化合物基体复合。XRD分析表明,在堆焊过程中两种焊丝中的Ni,Al均化合反应生成Ni3Al金属间化合物。微观组织与硬度试验表明,受各自物理特性(密度、熔点)的影响,两种碳化物硬质相在Ni3Al基体中分布均匀程度不同,其强化效果也迥异:WC仍以原始的大颗粒形态偏聚于焊层层间界面处,而起不到弥散强化作用;Cr3C2则发生分解,并反应析出条块状的Cr7C3相,均匀分布于Ni3Al基体中,很好地强化了基体材料。Cr7C3/Ni3Al复合材料的室、高温硬度远高于传统高温耐磨材料Stellite合金。该合金有望成为一种新型的高温耐磨表面强化材料。

Effect of Al_(2)O_(3)on the Mechanical Properties of(B_(4)C+Al_(2)O_(3))/Al Neutron Absorbing Materials

B_(4)C/Al composites are widely utilized as neutron absorbing materials for the storage and transportation of spent nuclear fuel.In order to improve the high-temperature mechanical properties of B_(4)C/Al composites,in-situ nano-Al_(2)O_(3)was introduced utilizing oxide on Al powder surface.In this study,the Al_(2)O_(3)content was adjusted by utilizing spheroid Al powder with varying diameters,thereby investigating the impact of Al_(2)O_(3)content on the tensile properties of(B_(4)C+Al_(2)O_(3))/Al composites.It was found that the pinning effect of Al_(2)O_(3)on the grain boundaries could hinder the recovery of dislocations and lead to dislocation accumulation at high temperature.As the result,with the increase in Al_(2)O_(3)content and the decrease in grain size,the high-temperature strength of the composites increased significantly.The finest Al powder used in this investigation had a diameter of 1.4μm,whereas the resultant composite exhibited a maximum strength of 251 MPa at room temperature and 133 MPa at 350℃,surpassing that of traditional B_(4)C/Al composites.

激光熔覆Ni3Al/Cr3C2复合材料耐磨性能研究

采用激光熔覆技术在304不锈钢基板上制备了Ni3Al合金和Ni3Al/Cr3C2(25%,质量分数)复合材料耐磨涂层,分析了Ni3Al合金和Ni3Al/Cr3C2熔覆层的显微组织、硬度和耐磨性能。结果表明,Ni3Al/Cr3C2熔覆层显微组织由基体γ’-Ni3Al相和原位自生M7C3(M=Cr,Fe)型碳化物组成,且细小M7C3弥散分布于γ’-Ni3Al基体。与Ni3Al合金熔覆层相比较,Ni3Al/Cr3C2熔覆层显微硬度提高了约4000 MPa。650℃时,Ni3Al/Cr3C2熔覆层磨损量仅为对比材料蠕墨铸铁的28%左右,表明Ni3Al/Cr3C2复合材料熔覆层具有良好的耐磨性能。

热等静压Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料的微观组织及相组成

采用热等静压技术(HIP)在1160℃、100MPa条件下制备出Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料,研究了Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料的微观组织和相组成。结果表明,Cr_3C_2初始颗粒首先溶解成Cr和C原子,并往基体中扩散;冷却过程中,溶解的Cr和C原子转化为稳定的Cr_7C_3结构;由于Ni_3Al合金中的Fe易与C形成稳定碳化物,促使Fe原子从基体中往Cr_7C_3结构中发生上坡扩散,并取代Cr_7C_3结构中的部分Cr原子形成M_7C_3(M为Cr、Fe,余同)结构的扩散相。当Cr_3C_2初始颗粒较大时,在高温过程中,Cr_3C_2颗粒未能全部溶解,而未溶解的Cr_3C_2颗粒芯部在冷却过程中仍保持为Cr_3C_2结构。该条件下制备的Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料主要由Cr_3C_2硬芯相、M_7C_3扩散相和γ′-Ni_3Al基材相组成,其中Cr_3C_2硬芯相和γ′-Ni_3Al基材相通过M_7C_3扩散相形成良好的扩散连接;该结构的复合材料磨损后表面Cr_3C_2颗粒末发生剥落且沟槽在铬碳化物处发生中断,表现出良好的耐磨性。

Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料耐磨性提高的机制分析

为了探讨Cr_3C_2强化相提高Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料耐磨性的机制,本文采用热等静压技术制备了Ni_3Al合金和Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料,借助纳米压痕仪对Ni_3Al合金和Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料中各组成相的力学性能进行了表征,利用销-盘式摩擦磨损试验机研究了热等静压Ni_3Al合金和Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料的耐磨性能,并结合扫描电子显微镜和纳米压痕仪分析了材料磨损表面形貌和磨损次表面层硬度变化.结果表明,Cr_3C_2的添加提高了复合材料基体的硬度,Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料中各组成相的纳米硬度和弹性模量由基体相、扩散相到硬芯相是逐渐增大的,呈现出梯度变化,有利于提高Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料的耐磨性.在本研究实验条件下,Ni_3Al合金和Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料表面的磨损形式主要为磨粒磨损,Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料表现出更加优异的耐磨性能. Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料耐磨性能的提高主要跟碳化物强化相阻断磨粒切削、减弱摩擦副间相互作用、减小加工硬化层厚度、磨粒尺寸等因素有关.

Refractories Usage in Nickel Smelting—furnaces in China

The paper describes the reaction between car-bon-containing refractories,magnesia-chrome re-fractories and matte,converter slag.The results show that carbon-containing refrctories have good resistance to matte and converter slag in nitrogen atmosphere,The practical results are unsuitable for nickel converter ,high performance magnesia chrome refractories are promising materials.Newly developed high quality direct bonding magnesia chrome,rebonded co-clinker magnesia chrome,fused cast magnesia chrome used in nickel flash smelting furnaces are introduced briefly.

堆焊

10CrNi3MoCu钢的堆铜焊工艺，高碳Nb-Ti-V系Fe基堆焊层中C／S界面结构，机械行业典型堆焊零件技术特征夏其工艺分析，压榨和给料螺旋输送机的堆焊[德]，Cr3C2／Ni3Al襄面耐磨堆焊材料的焊接，