粉末锻造Al_(2)O_(3)颗粒增强Fe–Ni–Mo–C–Cu复合材料的组织与性能

通过粉末锻造技术制备了不同含量微米级Al_(2)O_(3)颗粒强化的Fe–Ni–Mo–C–Cu(Q61)复合材料,并对调质态和淬火态复合材料的组织和性能进行了研究。结果表明:当Al_(2)O_(3)质量分数为0.15%时,增强颗粒在基体内分布均匀;相较于同种状态下不添加增强颗粒的单一Q61,调质态复合材料的硬度从HRC 38增至HRC 39.8,屈服强度从1106 MPa增至1121 MPa,延伸率从12%降至6.5%;淬火态复合材料的硬度从HRC 61.5增至HRC 63.2,磨损率从5.27×10^(-6)mm^(3)·m^(-1)·N^(-1)降至3.08×10^(-6)mm^(3)·m^(-1)·N^(-1),低于对比试验用的典型齿轮材料40Cr的磨损率(3.34×10^(-6)mm^(3)·m^(-1)·N^(-1))。当Al_(2)O_(3)质量分数大于0.15%时,Al_(2)O_(3)颗粒逐渐偏聚,虽然调质态下复合材料屈服强度仍继续小幅增加,但塑性严重退化,且淬火态复合材料磨损率增加,耐磨性变差。综合来看,添加0.15%Al_(2)O_(3)颗粒强化Q61复合材料在调质态下具有较高的综合力学性能,而在淬火态下表现出良好的抗摩擦磨损能力。

C与Cr含量对粉末锻造Fe-Cu-C-Cr合金组织和物理性能影响

通过改变粉末锻造Fe-Cu-C-Cr合金中C、Cr的质量分数,研究C、Cr含量对合金组织和物理性能的影响。结果表明:在不添加Cr的情况下,合金的组织主要为铁素体和渗碳体,合金硬度和抗拉强度随C含量的增加小幅增加,C含量对合金最终摩擦系数的影响不大;添加Cr元素后,合金密度降低,组织也较为复杂,合金硬度随Cr含量的增加而增加,最高可达HRA68.6。C和Cr共同影响合金高温抗拉强度,Fe-2Cu-0.5C-5Cr抗拉强度最高,为378 MPa。合金摩擦系数随Cr含量的增加而减小,当Cr质量分数为10%时,合金最终摩擦系数为0.195,磨损方式为氧化磨损和少量的磨粒磨损。

注射成形Cu-Fe-C摩擦材料的性能

采用注射成形工艺制备了Cu-Fe-C坯料,通过溶剂脱脂和热脱脂、烧结制备出Cu-Fe-C摩擦材料。研究了Cu-Fe-C摩擦材料的力学性能及摩擦磨损性能,重点分析了Fe含量对Cu-Fe-C摩擦材料性能的影响。实验结果表明:材料中铜颗粒之间存在的孔隙及石墨为主要的裂纹源和扩展途径,使材料发生脆性断裂;高硬度、耐磨的Fe颗粒分布于铜基体中,可以提高材料的硬度、强度;当Fe含量达到8%时,材料的硬度为58HV,抗拉强度为148MPa;当摩擦速度为100～400r/min时,Fe颗粒的加入提高了材料磨损量、摩擦系数,降低了材料的磨损性能;高速摩擦条件下,Fe的加入促进摩擦表面氧化膜的形成,提高了材料的耐磨性能。

不同温度下微波烧结Fe-Cu-C的性能

对微波烧结Fe-2Cu-0.6C粉末冶金材料进行探索性研究,研究不同烧结温度下微波烧结样品的性能和显微组织,并与相同温度下的常规烧结样品进行对比。研究结果表明:与常规烧结相比,微波烧结可得到较高的烧结密度以及较高的抗拉强度和伸长率,两者的洛氏硬度相当;微波烧结样品在1150℃时性能最佳,密度为7.20g/cm3,抗拉强度为413.90MPa,洛氏硬度为HRB75;微波烧结样品具有良好的微观结构,即小的、近圆形且均匀分布的孔隙结构,从而也有利于获得细小的晶粒和较高的致密度;微波烧结与常规烧结相比,样品具有更多片状和粒状珠光体,能显著改善其性能。

微波烧结Fe-2Cu-0.6C的性能与组织研究

研究了Fe-2Cu-0.6C粉末冶金材料在1150℃时的微波烧结的性能,并与常规烧结试样进行了对比,分析了其显微组织。结果表明:与常规烧结相比,微波烧结时间短,能量利用率高,微波烧结试样的性能有明显的提高,试样密度达到7.20g/cm3,硬度75HRB,抗拉强度为413.90MPa,伸长率6.0%。金相显微和扫描电镜断口分析的结果表明:微波烧结试样的组织主要是由铁素体、片状和粒状珠光体以及极少量的孔隙组成的。大量珠光体的存在能显著改善其力学性能。由断口分析可知,常规烧结试样属于脆性穿晶断裂,而微波烧结试样为脆性穿晶断裂和韧窝型的穿晶韧性断裂的混合型断裂。

微波烧结Fe-2Cu-0.6C合金的保温时间对组织与性能的影响

对微波烧结Fe-2Cu-0.6C粉末冶金材料进行了1150℃不同保温时间下的性能和显微组织研究,并与常规烧结试样进行了对比。结果表明:微波烧结保温时间由5min增加至15min,试样的各项性能达到最佳:密度为7.22g/cm3,硬度HRB为78,抗拉强度为416.8MPa,延伸率为5.5%;保温时间延长至20min对试样性能影响不大。微波烧结的性能较常规烧结高。通过金相显微分析表明:微波烧结有着良好的微观结构,即小的、近圆形且均匀分布的孔隙结构,从而也有利于获得细小的晶粒和高的致密度;微波烧结较常规烧结有着更多片状和粒状珠光体,能显著改善其性能。由断口分析可知,常规烧结样品属于脆性穿晶断裂,而微波烧结样品为脆性穿晶断裂和韧窝型的穿晶韧性断裂的混合型断裂。

C含量对Fe-Cu-C合金性能的影响

研究了碳含量对Fe-Cu-C合金性能的影响。结果表明:碳含量低于1.2%时,随着碳含量的增加,材料的表观硬度增加,强度先增后减,在含碳0.8%时综合性能最佳,其表观硬度HRB达74.7,强度为487.30 MPa,延伸率达1.8%。烧结后Fe-Cu-C材料的轴向膨胀率随碳含量的增加逐渐减少。经淬火+回火处理后的Fe-2Cu-0.8C试样性能为:硬度HRC 22.5,强度630.20 MPa,延伸率1.4%;较之于烧结态,强度、硬度提高明显,但延伸率稍有下降。

微波烧结Fe-2Cu-0．6C合金的显微组织分析

研究了Fe-2Cu-0.6C粉末,台金材料在1150℃时的微波烧结与常规烧结试样的性能,分析了其显微组织。结果表明:与常规烧结相比,微波烧结试样的性能有明显的提高,试样密度达到7.20g/cm3,硬度HRB75,抗拉强度413.90MPa,延伸率6.0%。金相显微和扫描电镜断口分析结果表明:微波烧结与常规烧结样品相比,有着更少的孔隙。即小的、近圆形的、分布较为均匀的孔隙。且微波烧结中心致密,边缘微多孔。微波烧结样品的组织主要是由铁素体、片状和粒状珠光体以及极少量的孔隙组成。大量珠光体的存在能显著改善其力学性能。由断口分析可知。常规烧结样品属于脆性穿晶断裂,而微波烧结样品为脆性穿晶断裂和韧窝型的穿晶韧性断裂的混合型断裂。

粉末冶金Fe-C-Cu-Cr-Mn的组织与性能研究

利用正交实验研究了铜、铬和锰含量对粉末冶金Fe-C-Cu-Cr-Mn材料烧结后组织和性能的影响。材料经冷压后于1135℃采用网带烧结炉烧结，对烧结后的材料进行硬度、抗拉强度、冲击韧性测试和显微组织观察。结果表明：铜对硬度和抗拉强度的影响最大、铬锰次之；锰对伸长率和冲击韧性的影响最大、铜铬次之；材料烧结后的显微组织为铁素体、珠光体和孔隙。铜、铬、锰含量分别在1％～3％、0～1．2％、0-3％～1．2％变化时，Fe．0．8C-3Cu-1．2Cr-0．3Mn的综合性能最好，其硬度为56．9HRA，抗拉强度612．5MPa，伸长率为1．8％，冲击韧性7．9J／cm^2。

体系成分对Fe-Cu-Ti-C体系电场原位合成的影响

为了研究电场作用下成分对Fe-Cu-Ti-C体系燃烧合成的影响,采用Gleeble-3500D热模拟机,原位合成了Fe-Cu-TiC复合材料.实验前计算体系的绝热温度;实验后对终试样进行XRD物相分析,扫描电子显微镜观察其组织,排水法测终试样密度.热力学计算表明,Fe质量分数为65%～75%、Cu质量分数为15%～20%的Fe-Cu-Ti-C体系的绝热燃烧温度在1245～1542 K,但电场作用使试样在927.98～1056.23 K间发生燃烧合成反应,铜含量越大,体系点火温度升高,且点火延迟时间变长,反应终产物均为Fe、Cu和TiC,其中TiC颗粒的尺寸均小于0.5μm.试样致密化程度随着铁-铜基体含量的增加而提高.电场可促使不同成分的Fe-Cu-Ti-C体系发生燃烧合成反应.

Fe-Ni-Cu-C合金粗粉注射成形的脱脂及烧结工艺

对平均粒度为60"m的Fe-Ni-Cu-C合金粗粉进行注射成形,重点研究脱脂和烧结工艺。以粘结剂的差热分析为指导,制定合适的热脱脂工艺路线,并分析烧结过程中的温度、时间对烧结密度、力学性能的影响。结果表明:利用溶剂脱脂可以除去粘结剂中78%左右的石蜡,热脱脂时间可以缩短;在1225℃,烧结件力学性能最佳。

微细Fe_2O_3粉在Fe-2%Ni-1%Cu-0.6%C粉末冶金材料中的助烧结特性

在Fe-2%Ni-1%Cu-0.6%C混合料中加入了少量微细Fe2O3粉末作为烧结助剂,研究Fe2O3粉末的添加量对混合料的压缩性、烧结合金的密度和强度以及氧和碳含量等的影响,研究微细Fe2O3粉末对合金的助烧结行为。结果表明:混合料中Fe2O3含量大于0.3%(质量分数)时,会导致成形生坯密度下降;当Fe2O3添加量为0.3%时,烧结合金的密度最高,经1120℃烧结0.5和1 h后,合金的抗弯强度比同等烧结条件下未添加Fe2O3样品的分别提高6.5%和4.2%。少量Fe2O3粉在材料烧结时对碳含量损失率的影响较小,然而可以降低烧结体中的氧含量。在压坯的烧结过程中,Fe2O3还原后于750℃左右开始加速基体颗粒间的连结,虽然在1050℃以上时微细粉的助烧结作用减弱,但烧结体中孔隙更趋于球化。

预设升温速度对电场作用下Fe-Cu-Ti-C体系燃烧合成的影响

采用Gleeble-3500D热模拟机,研究了电场作用下预设升温速度对Fe-Cu-Ti-C体系燃烧合成的影响.结合X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)及金相显微镜分析了合成产物的相组成及显微组织,同时基于能量守恒定律对体系中TiC的转化率进行理论计算.结果表明:随着预设升温速度的提高(50～100℃/s),体系的点火温度相应下降(752～629.78℃);试样的致密度则相应地提高;合成产物TiC颗粒逐渐变细.同时转化率计算结果显示:Fe-Cu-Ti-C体系中TiC的转化率随着预设升温速度的提高而有所增加.

快淬Sm-Fe-Cu-Si-C合金带的组织与磁性能

利用单辊快淬法(Vs=15～40m/s)制备了Sm10Fe68.5Cu4Si10C7.5纳米永磁合金。采用X射线衍射、室温磁性能测量等手段分析了合金的组织和磁性能。系统研究了快淬工艺和退火工艺对合金永磁性能的影响。研究结果表明,快淬速度对快淬带最佳退火所需的条件以及最佳退火后的组织和磁性能影响很大。20m/s为最佳快淬速度,将其短时间退火后磁性能最佳;Hci=980.3kA/m,Jr=0.52T,Jr/Js=0.75,(BH)max=44.8kJ/m3。15m/s为欠淬速度,在25～40m/s随辊速提高快淬带组织由部分非晶过渡到完全非晶,其最佳退火后的剩磁比、矫顽力和磁能积均逐渐降低。

添加亚微米Fe_2O_3对Fe-Ni-Cu-C粉末冶金材料组织与性能的影响

采用亚微米级Fe2O3粉末作为烧结助剂制备Fe-Ni-Cu-C预混合粉,考察Fe2O3颗粒在混合料中的分布状态、Fe2O3添加量对材料的成形与烧结密度以及显微组织和力学性能的影响。结果表明,亚微米Fe2O3粉末可均匀分布在预混料中,但当Fe2O3粉末添加的质量分数超过0.3%时材料的压制与烧结密度明显下降;添加少量的亚微米Fe2O3粉末可提高合金的力学性能,Fe2O3粉末的添加量为0.3%时,合金的强度、韧性和伸长率较未添加Fe2O3粉末时分别提高7.3%、5.8%和4.8%;由于亚微米Fe2O3还原成微细铁粉后具有高活性,坯体烧结时铁基颗粒间的烧结连接率增大,拉伸断口形貌呈较多的韧窝组织,且烧结体中的孔隙圆化。

固-液合金化 Fe-1Mn-1Cu-C 材料

采用５０Ｍｎ－５０Ｃｕ母合金粉末作添加剂及复压－热处理工艺制取Ｆｅ－１Ｍｎ－１Ｃｕ－（０．３～０．５）Ｃ烧结低合金钢．研究了实现固－液合金化的工艺条件及材料的性能．结果表明，在１０５０℃烧结３０ｍｉｎ，或在１１００℃烧结２０ｍｉｎ，均可通过固－液合金化方式，实现Ｍｎ，Ｃｕ两合金元素快速溶入Ｆｅ基体中．经复压－热处理后试样的性能可达到：密度ρ＝７．３１～７．５４ｇ／ｃｍ３；抗拉强度σｂ＝８６４～９６８ＭＰａ；冲击韧性αＫ＝１７．７～３４．８Ｊ／ｃｍ２．

Cu-Fe@C复合材料的制备及其光芬顿催化降解硝基苯研究

采用机械活化法对前驱体物料进行预处理,使纤维素和金属盐通过相互作用力稳定结合,经一步煅烧法得到结构稳定的纤维素基炭负载铜-铁复合材料Cu-Fe@C,将该复合材料用于光芬顿催化降解硝基苯。利用XRD、FESEM、FT-IR、XPS等对复合材料的结构性质进行表征,并探究了硝基苯初始质量浓度、溶液初始pH、催化剂质量浓度、H_(2)O_(2)浓度对催化性能的影响。结果表明,在初始质量浓度为50 mg/L、溶液初始pH 7、催化剂质量浓度为0.5 g/L、H_(2)O_(2)浓度为64 mmol/L的最佳反应条件下,硝基苯的降解率达91.1%,降解副产物为苯胺,有利于进一步被矿化。复合材料催化剂循环使用5次后,硝基苯的降解率仍在86%以上。

Fe/Cu和Fe/Cu/C内电解处理亚甲基蓝模拟染料废水

采用Fe/Cu二元内电解和Fe/Cu/C三元内电解处理亚甲基蓝模拟染料废水,探讨了Fe/Cu和Fe/Cu/C质量比、填料投加量、废水初始pH、反应时间和反应温度对COD去除率的影响,优化了两种内电解的工艺条件,初步分析了二者高COD去除率的原因。试验结果表明,在试验条件下,Fe/Cu二元内电解和Fe/Cu/C三元内电解的COD去除率均在90%以上;相同条件下,Fe/Cu/C三元内电解COD去除率更高,反应时间更短,填料投加量更少。Fe/Cu和Fe/Cu/C内电解的优化工艺条件分别为:Fe/Cu质量比4∶5,填料投加量27g/L,初始pH=6,反应时间8h,反应温度20℃;Fe/Cu/C质量比4∶5∶1,填料投加量20g/L,初始pH=6,反应时间12h,反应温度20℃。Fe/Cu和Fe/Cu/C内电解高COD去除率的原因可能是:微米级填料提高了与污染物的接触面积,形成了更多的微原电池;填料具有一定的纳米铁的特性。

Cu–(Fe–C)合金中Fe–C相的固态转变对其摩擦磨损行为及机理的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、纳米力学探针、力学性能测试以及室温摩擦磨损实验研究了Cu–(Fe–C)合金的铸态组织、形变态组织、Fe–C相形貌、力学性能和摩擦磨损行为.结果表明,Cu–(Fe–C)合金中弥散分布着微米级和纳米级的Fe–C相,其中微米级的Fe–C相在淬火和回火过程中发生了固态转变,这种固态转变与钢中的马氏体转变和回火转变类似.合金先在850℃淬火,然后在200、400和650℃回火,Fe–C相由针状马氏体逐渐向颗粒状回火索氏体转变,Fe–C相纳米硬度分别为9.4、8、4.2和3.8 GPa,实现了对强化相硬度的控制.室温摩擦磨损实验结果表明,随着回火温度升高,合金的磨损机制逐渐由犁削向黏着磨损和大塑性变形转变,导致合金的耐磨损性能降低.这一结论可以为通过Fe–C相的固态转变的方法调控Cu–(Fe–C)合金的摩擦磨损性能提供参考作用.

Fe/Al/C、Fe/Al/Cu三元内电解处理亚甲基蓝染料废水

采用Fe/Al/C和Fe/Al/Cu三元内电解体系处理亚甲基蓝废水,探讨了Fe/Al/C填料质量比、Fe/Al/Cu填料质量比、填料投加量、废水初始pH、反应时间和反应温度对COD去除率的影响。通过单因素分析和正交实验优化了两种内电解的工艺条件。结果表明,Fe/Al/C和Fe/Al/Cu三元体系的优化工艺条件:Fe/Al/C填料质量比为1∶0.2∶1,填料投加量为13.2 g/L,初始pH为7.0,反应时间为48 h,反应温度为25℃;Fe/Al/Cu填料质量比为4∶0.5∶5,填料投加量为15.2 g/L,溶液pH为5.0,反应时间为28 h,反应温度为20℃。在此条件下,出水COD均小于20 mg/L,COD去除率均达到90%以上。