不同Cr3C2成分的激光熔覆Cr3C2/Ni涂层组织

采用优化的工艺参数制备了不同Cr3C2成分的Cr3C2/Ni熔覆层,研究了不同Cr3C2含量及粒径对激光熔覆Cr3C2/Ni涂层组织的影响。结果表明:随着Cr3C2含量增加,熔覆层的组织更加细密,当Cr3C2含量超过20 mass%时,熔覆层有较多Cr的碳化物产生,且熔覆层中二次枝晶生长明显;Cr3C2含量达到30 mass%时,熔覆层底部存在较多未熔解的碳化物,熔覆层硬度值出现较大波动;Cr3C2粒径范围从45~109μm减小到15~45μm,熔覆层中二次枝晶消失,Cr3C2粒径范围为5~15μm时,熔覆层组织弥散程度较高;Cr3C2粒径的减小可以提高熔覆层的耐磨性并减少其硬度波动。

20Cr2Ni3钢顶头表面氧化膜断裂行为的数值研究

基于试验数据,利用扩展有限元方法(extended finite element method,XFEM)和内聚力模型(cohesive zone model,CZM),对20Cr2Ni3钢顶头表面氧化膜的断裂行为进行了数值分析,研究了氧化膜受力方向和孔洞对裂纹生长行为的影响。结果表明:氧化膜受力方向影响裂纹扩展路径,外层氧化膜裂纹尖端的J积分和应力强度因子K_I随着θ角(受力方向与氧化膜的夹角)的增大而减小,当θ角增大到90°时裂纹停止生长;外层氧化膜上孔洞使得裂纹尖端的J积分和应力强度因子K_I减小。同时,孔洞的存在使得外力传递到内层氧化膜时产生应力集中和偏移,导致内层裂纹受力不均,减小了受力方向对内层裂纹生长的影响。

1Cr12Ni3Mo2VN不锈钢的电化学腐蚀行为

为探究氯离子环境下阳极极化对于马氏体不锈钢的腐蚀行为、再钝化行为的影响,采用循环极化、恒电位极化、电化学阻抗谱等电化学测试方法,并利用激光共聚焦显微镜、扫描电镜、能谱仪和X射线光电子能谱等手段研究阳极极化电位对1Cr12Ni3Mo2VN不锈钢耐蚀性的影响,分析了材料点蚀与再钝化的行为过程,以及耐蚀性与钝化膜成分的关系。结果表明,钝化区低电位下极化时表面不发生点蚀,钝化膜中Cr_(2)O_(3)、Fe_(2)O_(3)含量占比增加而氢氧化物减少,增强了钝化膜的稳定性,材料耐蚀性提高;钝化区高电位下极化时电化学阻抗谱低频区出现感抗弧,材料表面形成稳态点蚀,蚀孔呈半椭球形,蚀孔内表层Cr、Mo含量升高而Fe、Ni含量降低;在混合电位下降至保护电位后发生再钝化现象,修复后的钝化膜较薄,阻抗值减小,点蚀敏感性增加。

蓝光激发的KMgF_(3)∶Cr^(3+)/Ni^(2+)基透明微晶玻璃超宽带近红外发光

近红外光谱技术在食品科学、信息安全、生物医疗等重大国计民生领域的应用对近红外光源提出了越来越高的要求。研发具有高效超宽带发射的近红外光源因此成为一项重要且迫切的研究课题。本文采用熔融淬火法在氟硅酸盐玻璃体系SiO_(2)-K_(2)CO_(3)-KF·2H_(2)O-MgF_(2)中成功析出了钙钛矿型KMgF_(3)纳米晶体。通过改变玻璃组分和热处理温度可以调控氟化物纳米晶相的析出,得到析晶和透明度最佳的微晶玻璃样品。玻璃中KMgF_(3)纳米晶体为Cr^(3+)和Ni^(2+)提供了稳定的八面体配位和低声子能量发光环境,在450 nm蓝光激发下,基于Cr^(3+)到Ni^(2+)的能量传递实现了Cr^(3+)(700~1200 nm)和Ni^(2+)(1400~1700 nm)双宽带近红外发射,并且双宽带近红外发光强度随离子掺杂浓度而可调变化。荧光光谱和荧光衰减曲线表征证明了Cr^(3+)到Ni^(2+)的能量传递过程,对应的能量传递效率为52.2%,能量传递机制为电子偶极-四极相互作用。研究结果不仅可以为系统掌握透明光学材料的超宽带发光规律提供基础数据,同时有助于设计开发低成本、高效率的近红外宽带光源。

调质态25Cr2Ni3Mo钢的高温拉伸性能和蠕变性能

对25Cr2Ni3Mo钢锻坯进行了850℃油淬和640℃回火。随后检测了钢的的线膨胀量、平均线膨胀系数、高温拉伸性能和低周次高温蠕变性能。结果表明:在20~700℃,随着温度的升高,钢的线膨胀量先增大后降低再增大,平均线膨胀系数先增大后降低,在20~700℃的平均线膨胀系数最大;在250~550℃,随着温度的升高,钢的抗拉强度和屈服强度下降、塑性提高;在250℃以510 MPa的应力蠕变试验的蠕变曲线包含瞬时蠕变阶段、稳态蠕变阶段和加速蠕变阶段,而在550℃以270 MPa的应力蠕变试验的蠕变曲线仅有瞬时蠕变阶段和稳态阶段。

2Cr12Ni4Mo3VNbN钢的冲击性能

将不同炉次的2Cr12Ni4Mo3VNbN钢锭锻造成ϕ220 mm棒材。对棒材进行1050℃保温1 h油淬、560℃回火2 h空冷和540℃回火2 h空冷。棒材的冲击试验表明,钢锭顶部和底部锻制的棒材冲击性能差异较大。为此,检测了由两炉次钢锭锻制的2Cr12Ni4Mo3VNbN钢棒材的冲击韧度、冲击断口形貌、化学成分、显微组织和析出相成分。结果表明:钢锭顶部和底部锻制的2Cr12Ni4Mo3VNbN钢棒材中一次MX型析出相的含量和分布不同,从而导致其冲击性能差异较大。

超音速火焰喷涂NiCoCrAlY/Al_(2)O_(3)-10%B_(4)C涂层的制备及抗氧化性能研究

目的 提高金属/陶瓷体系高温固体润滑耐磨涂层的抗氧化性能。方法 采用离心喷雾造粒、高压氢还原镀镍和固相合金化技术,制备包覆型NiCoCrAlY/Al_(2)O_(3)-10%B_(4)C复合粉体,并采用超音速火焰喷涂技术在镍基高温合金上沉积复合涂层材料,通过SEM和XRD研究粉体和涂层的显微结构和物相组成,通过马弗炉研究涂层在高温下的氧化性能。结果 Al_(2)O_(3)-B4C颗粒表面均匀包覆着一层厚度为2~3μm的NiCoCrAlY合金。超音速火焰喷涂NiCoCrAlY/Al_(2)O_(3)-10%B_(4)C复合涂层结构致密,孔隙率仅为0.45%±0.05%,涂层与基体结合良好。涂层和粉体的主晶相均为Ni的固溶体、α-Al_(2)O_(3)相和B4C相,涂层衍射峰强度比粉体有所降低。在850℃氧化96 h后,涂层表面生成了一层连续的灰色物质,其厚度为1~3μm,经EDX分析,其主要元素组成为O、Ni、Al和Cr,说明主要成分为Ni、Al和Cr的金属氧化物。涂层在850℃的氧化动力学曲线分为2个阶段,氧化初期,涂层快速氧化,生成以NiO、Al_(2)O_(3)和Cr_(2)O_(3)为主的混合氧化物膜;氧化后期,涂层进入稳定氧化阶段,此时涂层的氧化过程主要由O在氧化膜中的扩散速度决定。结论 涂层在850℃的抗氧化性能良好,可在850℃的氧化环境下使用。

1Cr16Co5Ni2MoWVNbN耐热钢球座模锻成型工艺模拟与试验验证

通过热压缩模拟实验研究了1Cr16Co5Ni2MoWVNbN耐热钢在热变形过程中的动态再结晶行为,通过Deform 3D有限元数值模拟研究了应变速率和坯料尺寸对1Cr16Co5Ni2MoWVNbN耐热钢球座模锻成型工艺的影响。热压缩试验结果表明,1Cr16Co5Ni2MoWVNbN耐热钢发生动态再结晶、混晶现象不明显的临界变形量约为20%,增大应变速率有利于在小变形量下,获得更加均匀的组织。数值模拟结果表明,随着应变速率提高,模锻件最小变形区域的等效应变与等效应力均增加,随着坯料直径增加,模锻件最小变形区的等效应变下降,等效应力先降低后提高。应变速率为0.1 s^(-1)时,坯料直径ϕ60 mm~ϕ65 mm,最小变形区域工程应变可达到20%以上,且具有较好的锻造成型性。根据数值模拟结果,设计了直径ϕ60 mm、高度74 mm的坯料,以0.1 s^(-1)的应变速率进行模锻验证试验,试制出的锻件成型好、组织与硬度均匀,验证了数值模拟结果的合理与可行性。

La_(2)O_(3)对精密注塑模具关键零件Ni基涂层耐磨性能的影响

为研发对磨损模具部件精密修复的方法,本文研究La_(2)O_(3)掺杂Ni基沉积涂层的耐磨性能。研究发现,当La_(2)O_(3)添加量为2%、3%时,涂层中、上部硬度分布均匀;当La_(2)O_(3)添加量为3%时,其磨损体积约为未添加La_(2)O_(3)时Ni基涂层的1/18;La_(2)O_(3)对沉积涂层具有较好的细晶强化作用。综上分析,塑料模具磨损部件采用La_(2)O_(3)掺杂Ni基涂层进行修复,可大大提高其耐磨性能;同时,La_(2)O_(3)的净化、细化、造渣功能可使工艺实施时减少涂层缺陷,提高模具的修复质量。

高速电弧喷涂FeAlCr/Ni包Cr_3C_2复合涂层摩擦学特性

使用THT07 135高温磨损实验机对高速电弧喷涂FeAl,Fe Al/Cr3C2,FeAlCr/Ni包Cr3C2复合涂层进行了滑动摩擦特性的研究,并用SEM、TEM、XRD等手段观察分析了磨痕的形貌和成分、涂层截面的组织和相结构。结果表明:FeAlCr/Ni包Cr3C2复合涂层具有典型的层状结构和较高的结合强度和硬度;从室温到250℃,涂层的抗磨损性能下降;从250℃到550℃,涂层磨损性能变化不大;550℃以后,涂层的耐磨损性能重新增强;剥层磨损是FeAlCr/Ni包Cr3C2涂层高温磨损的主要机理;Cr3C2增强相的加入,大大提高了涂层的耐磨损性能;Ni的加入一定程度提高了涂层的结合强度和抗磨损性能。

激光单道与多道熔覆Ni+Cr_3C_2复合涂层的组织及硬度

对激光单道与多道搭接熔覆Ni+Cr3C2 复合涂层的组织、硬度及其影响因素进行了研究。在6 0mm× 1 0mm× 1 0mm(多道熔覆 )和 6 0mm× 2 0mm× 1 0mm(单道熔覆 )两种 45钢基材试样上 ,采用同一激光处理工艺参数 (P =1 7kW ,Vs=5mm·s- 1 ,D =3mm)熔覆同一涂层材料 (Ni + 50 %Cr3C2 ) ,涂层的成分、组织随搭接工艺不同 ( 0和 0 5搭接率 )而发生变化 ,使单道与多道熔覆层的显微硬度分别为1 1 0 0～ 1 2 0 0HV和 380～ 480HV。多道搭接熔覆产生的重稀释导致涂层中的硬质相数量明显少于单道熔覆层 ,是造成涂层硬度下降的主要影响因素。对激光熔池的凝固速率以及“二次加热”产生的熔道退火效应对涂层硬度的影响进行了分析。

超音速等离子喷涂NiCr-Cr_3C_2/Mo复合涂层的高温摩擦磨损性能

采用超音速等离子喷涂制备了NiCr-Cr3C2/Mo复合涂层,借助扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计、高温摩擦磨损试验机等手段,研究了涂层的微观组织、显微硬度及涂层在25、300、500、750℃下的摩擦磨损性能。结果表明:制备的NiCr-Cr3C2/Mo复合涂层Mo相分布均匀,组织致密、硬度高;温度对涂层的摩擦因数影响显著,随温度的升高,摩擦因数呈先下降后上升再下降的趋势,750℃时因摩擦界面生成MoO3减摩相使摩擦因数最低;NiCr-Cr3C2/Mo复合涂层在高温下以氧化疲劳剥落为主要失效机制,涂层表面复合氧化膜的形成特点将直接影响涂层的摩擦磨损性能,MoO3的形成是显著提高涂层减摩效果的主要因素。

钛合金表面激光熔覆Cr_3C_2/Ni基合金复合涂层的微观组织

将质量分数为25％的Cr3C2／Ni基合金混合粉末预置在TCA合金表面，利用5kW横流CO2激光器进行激光熔覆试验，得到Ni基Cr3C2复合涂层．利用SEM和XRD对熔覆层的微观组织和相组成进行了分析，采用HXD—1000T数字式显微硬度计测量了熔覆层的硬度．结果表明，Ni＋Cr3C2复合涂层存在γ-Ni、TiC、CrTC扑M23（C，B）6和CrB等相，熔覆层硬度在600～900HV之间．

等离子喷涂Cr_3C_2-NiCr涂层的气孔率统计分析

研究了等离子喷涂Cr3C2 NiCr涂层的气孔率服从正态分布、对数正态分布和韦伯分布的拟合优度。在统计分析的基础上 ,考察了喷枪移动速率和涂层厚度对涂层气孔率的影响。结果表明 ,在不同喷枪移动速率下喷涂不同厚度涂层 ,其气孔率均同时显著地服从正态分布、对数正态分布和韦伯分布 ,它们的变异系数在 0 .17～ 0 . 4 8,韦伯模数在 2 .0～ 6 . 2 ;根据不同分布估计出的平均值的置信区间基本相同。在相同的喷涂工艺参数条件下 ,厚度小于10 0 μm的涂层的气孔率较高 ;当涂层的厚度较厚时 ,涂层的气孔率为一常数。在 50 ,75和10 0m/min三种喷枪移动速率中 ,以 75m/min喷枪移动速率喷涂涂层的气孔率最低。

超音速火焰喷涂Cr_3C_2-NiCr涂层磨粒磨损行为

采用橡胶轮磨损实验机 ,对不同工艺条件下三种类型粉末制备的HVOFCr3 C2 2 5 %NiCr涂层进行了磨粒磨损实验。发现该涂层的磨损失重量与磨程基本呈现线性关系 ,磨损率远低于低碳钢。氧气流量、燃气流量适中的条件下制备的涂层磨损率较低。用团聚致密化工艺制备的粉末沉积的涂层耐磨粒磨损性能较好。涂层的磨损机制主要为先期的粘结相优先切削和随后的碳化物剥落 ,其中碳化物的剥落对磨损过程起制约作用。

喷涂工艺条件对超音速火焰喷涂Cr_3C_2-NiCr涂层冲蚀磨损性能的影响

基于正交试验设计方法,系统研究了氧气流量、燃气流量和喷涂距离等喷涂工艺参数对超音速火焰喷涂Cr3C2-NiCr涂层冲蚀磨损性能的影响.结果表明:氧气流量、燃气流量和喷涂距离对2种冲蚀角度下涂层冲蚀磨损率的影响规律有所不同,在燃气流量为39.2L/min、氧气流量为421L/min、喷涂距离为205mm条件下,冲蚀角为30°时涂层的冲蚀率较低;而燃气流量对冲蚀角为90°时的涂层冲蚀率的影响受喷涂距离的制约,当氧气流量为444L/min、燃气流量为32L/min、喷涂距离为176mm时,相应的冲蚀率较低.

激光熔覆Cr_3C_2/Ni基复合涂层的磨削特性

为研究不同磨削参数、不同质量分数及粒度的Cr_3C_2对激光熔覆Cr_3C_2/Ni基复合涂层磨削表面质量的影响规律,探究其磨削特征及磨削表面缺陷的形成机理,采用CBN砂轮对激光熔覆Cr_3C_2/Ni复合涂层进行磨削实验.实验结果表明:Cr_3C_2/Ni基复合涂层磨削表面的加工缺陷主要产生于Ni合金基体中形成的堆积、犁沟、局部崩碎、裂纹,以及破碎的Cr_3C_2颗粒和由于破碎的Cr_3C_2脱落、被压碎的Cr_3C_2颗粒产生的表面凹坑等.在较小的切深和较低质量分数的Cr_3C_2条件下,Ni合金基体中较容易形成堆积;随着切深的增加,Ni合金基体中的犁沟加深,局部出现崩碎;当涂层中的Cr_3C_2质量分数高于20%时,Ni合金基体中甚至出现裂纹;涂层中Cr_3C_2质量分数达到30%时,磨削表面出现较多破碎的Cr_3C_2和凹坑.在相同的磨削参数下,涂层磨削表面粗糙度随着熔覆层中Cr_3C_2粒径的增大而增大,随着Cr_3C_2质量分数的增加而降低,但Cr_3C_2质量分数超过20%时,涂层的粗糙度反而略有上升.减小Cr_3C_2的粒径和提高砂轮的线速度可以减少涂层磨削缺陷的产生.

爆炸喷涂Cr_3C_2-25NiCr涂层的微观结构及性能

为了使Cr_3C_2-NiCr涂层能够应用于水力机械表面,采用爆炸喷涂技术在0Cr13Ni4Mo不锈钢基材表面制备了Cr_3C_2-25NiCr涂层,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、金相分析仪、拉伸试验机、显微硬度计、摩擦磨损试验机、电化学工作站等手段研究分析了该涂层的微观形貌、孔隙率、结合强度、显微硬度、耐磨性能、耐蚀性能等。结果表明:爆炸喷涂Cr_3C_2-25NiCr涂层具有高致密结构,平均孔隙率仅为0. 76%,并且其结合强度高达82 MPa;涂层平均显微硬度为1 026 HV2 N,远高于基体;且在相同试验条件下,涂层的磨损量仅为基体的1/72;同时涂层还具有远高于基体的耐腐蚀性能。

激光熔敷Cr_3Si/Cr_2Ni_3Si复合材料涂层组织与耐磨性研究

以 Cr- Si- Ni合金粉末为原料、利用激光熔敷技术在 A 3低碳钢表面上制得了以金属硅化物 Cr3Si为增强相 ,以 Cr2 Ni3Si复杂金属硅化物为基体的快速凝固 Cr3Si/ Cr2 Ni3Si复合材料冶金涂层 ,分析了该涂层的显微组织 ,并分别在干滑动磨损及二体磨料磨损条件下测试了该涂层的耐磨性能。研究结果表明 ,由于激光熔敷 Cr3Si/Cr2 Ni3Si快速凝固复合材料涂层组织细小、均匀 ,在滑动磨损过程中不易与对偶件粘着、在磨料磨损过程中具有很高的抗切削抗剥落能力 。

高速电弧喷涂FeAlCr/Ni包Cr_3C_2涂层高温性能

用高速电弧喷涂技术制备了FeAlCr/Ni包Cr3C2 涂层 ,并对涂层的耐高温冲蚀性能、高温腐蚀性能和高温磨损性能进行了研究。结果表明 ,与基体比较涂层具有良好的耐高温冲蚀性能 ,并随温度的升高和冲击角度增大 ,耐冲蚀性能提高 ;良好的高温抗腐蚀性能 ,随温度升高 ,腐蚀率略有上升 ;优异的常温耐磨损性能 ,超过 5 5