(Cr_(0.87),V_(0.13))_(2)(C,N)含量对WC-10Co硬质合金微观组织及力学性能的影响

通过添加一种新型抑制剂(Cr_(0.87),V_(0.13))_(2)(C,N)制备出室温和高温下均性能优异的WC-10Co硬质合金,并研究(Cr_(0.87),V_(0.13))_(2)(C,N)含量对WC-10Co硬质合金微观组织、室温力学性能和高温硬度的影响。结果表明,添加(Cr_(0.87),V_(0.13))_(2)(C,N)具有良好的细化WC晶粒的效果,随着(Cr_(0.87),V_(0.13))_(2)(C,N)含量增加,WC晶粒不断细化,硬度逐渐增加,断裂韧性降低,抗弯强度(TRS)先升高后降低,当(Cr_(0.87),V_(0.13))_(2)(C,N)的添加量为0.6wt.%时,抗弯强度最高为3840.5MPa。抑制剂(Cr_(0.87),V_(0.13))_(2)(C,N)的加入对高温硬度具有积极影响,随着(Cr_(0.87),V_(0.13))_(2)(C,N)含量增加,高温硬度逐渐增加;当(Cr_(0.87),V_(0.13))_(2)(C,N)含量不变时,随着温度升高,硬度逐渐降低。

开放体系下碳热还原氮化法制备Cr_(2)(C,N)粉末

开放体系下,采用碳热还原氮化法,以Cr_(2)O_(3)和炭黑为原料,制备了单相Cr2(C,N)粉末。通过TG-DSC、XRD和SEM等测试手段,研究了合成温度、保温时间、氮气流量等工艺参数对制备Cr2(C,N)的影响规律。结果表明,随着合成温度升高,物相演变遵循:Cr_(2)O_(3)→(Cr_(3)O_(3)、Cr_(3)C_(2)和Cr_(6.2)C_(3.5)N_(0.3))→Cr_(2)(C,N)的规律,当合成温度超过1100℃,可获得单相Cr_(2)(C,N);合成温度为1200℃、保温时间为2 h、氮气流量为2.5 L/min时,Cr_(2)(C,N)粉的物相组成、粒径尺寸和氮含量等综合性能最优,制备条件最佳;适当提高合成温度、延长保温时间、增大氮气流量有助于Cr_(2)(C,N)中氮含量的提高。

C/N比对Cr_(2)(C,N)晶体结构的影响研究

基于第一性原理计算,研究了不同C/N比Cr_(2)(C,N)的晶格常数、形成能等的变化规律,结果表明,随着C/N比的增大,属正交结构的Pbcn型Cr_(2)(C,N)的晶格常数a不断减小、c不断增大,与之相反,属三方晶系的P-31m型Cr_(2)(C,N)的晶格常数a则不断增大,c不断减小;Cr_(2)(C,N)发生晶体结构转变的临界点约为C/N比1/5,低于这一比值时P-31m型Cr_(2)(C,N)更稳定,高于这一比值时Pbcn型Cr_(2)(C,N)更稳定。通过碳热还原氮化法合成了不同C/N比的Cr_(2)(C,N),其晶体结构转变的C/N比临界点与理论计算结果吻合。

丝粉协同高速激光熔覆不锈钢层组织性能研究

目的探究海洋工程装备表面高效高质量强化及改性新技术,提高17-4PH不锈钢层制备效率及综合性能。方法采用高速激光熔覆技术制备17-4PH丝材、17-4PH丝材协同B4C粉末及17-4PH丝材协同Cr_(3)C_(2)粉末3种熔覆层。通过X射线衍射仪、扫描电镜及能谱仪等仪器分析熔覆层的组织结构。利用显微硬度计及电化学工作站测试熔覆层的硬度及耐蚀性。结果17-4PH丝材熔覆层主要为α相(马氏体),而2种丝粉协同熔覆层的相结构除α相(马氏体)外还出现γ相(奥氏体)。3种熔覆层组织及成分整体均匀,丝粉协同熔覆层晶界出现Cr、Nb等碳化物析出,表层分布碳化物颗粒。碳化物颗粒的添加提高了熔覆层硬度,尤其是B_(4)C颗粒,其作为硬质相来增强熔覆层,在均匀细化晶粒的同时使得晶界和晶内析出大量第二相颗粒,硬度较未添加碳化物颗粒的17-4PH丝材熔覆层提升约35.53%。3种熔覆层在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性均较好,尤其是协同添加Cr_(3)C_(2)颗粒的熔覆层,相较于17-4PH丝材熔覆层,其腐蚀电流密度由0.592400μA/cm^(2)降低至0.014094μA/cm^(2),腐蚀电位由–0.31405 V提高至–0.13464 V。结论在40 mm/s的熔覆速度下,使用协同预热的焊丝与同轴送进的粉末,高效高质量制备了不锈钢层,充分结合了热丝熔覆效率高及送粉熔覆成分易调节等优点。相较于17-4PH丝材熔覆层,2种丝粉协同熔覆层的物相均除α相外出现了γ相,碳化物的添加细化了组织,且晶界有新的析出相。17-4PH丝材协同B_(4)C粉末熔覆层硬度显著提高,而17-4PH丝材协同Cr_(3)C_(2)粉末熔覆层在3.5%NaCl溶液中的耐蚀性明显提升。

不同添加剂对(W,Mo)C-6%Ni合金性能的影响

利用粉末冶金工艺制备了不同添加剂的(W,Mo)C-6%Ni(含量为质量分数,下同)合金,其中“MoC”的含量为10%,添加剂分别为Cr_(3)C_(2)、Ta C以及Cr_(3)C_(2)+TaC。利用金相显微镜、钨灯丝扫描电镜、硬度分析仪、万能电子试验仪等设备对合金组织结构、硬度、断裂韧性、耐磨性进行测定分析。结果表明,Cr_(3)C_(2)+TaC复合添加的(W,Mo)C-6%Ni合金没有渗碳,具有较好的晶粒粒度分布,TaC更易制备细晶粒合金。SEM以及面扫描表明Cr_(3)C_(2)与TaC易在晶界处偏析。Cr_(3)C_(2)+TaC复合添加的(W,Mo)C-6%Ni合金显微硬度相对更高,具有最好的断裂韧性和抗弯强度,分别达到15.386 GPa、11.3 MPa·m^(1/2)、2600 MPa。通过对切削磨损以及磨粒磨损的研究,发现Cr_(3)C_(2)对耐磨性影响更大,Cr_(3)C_(2)+Ta C复合添加与单独添加Cr_(3)C_(2)的(W,Mo)C-6%Ni合金耐磨性相当。实验证明添加剂总量不变的条件下,相比于单独添加Cr_(3)C_(2)或Ta C,Cr_(3)C_(2)+TaC复合添加有利于制备高性能的(W,Mo)C-6%Ni合金。