WC增强Fe基合金熔覆层的组织与湿砂磨损特性

采用等离子熔覆方法在Q235钢基体上制备了WC增强Fe基合金熔覆层,研究了添加质量分数为10%~30%WC-Co对熔覆层的微观结构和湿砂磨损特性的影响。结果表明：大部分WC-Co在等离子熔覆过程中发生分解,WC-Co添加量为30%时,熔覆层主要由α-Fe固溶体、Fe6W6C、（Cr,Fe）23C6和WC相组成;熔覆层的显微组织形貌自界面结合处至涂层上部逐渐转变,即由平面晶变为树枝晶再转为胞状晶,α-Fe固溶体主要以树枝晶/胞状晶存在,而Fe6W6C、（Cr,Fe）23C6相则主要在枝晶间析出;熔覆层显微硬度均不小于800HV0.2,其湿砂磨损形式主要为磨粒磨损,且熔覆层显微硬度与抗湿砂磨损能力均随WC-Co添加量增加而增大,这主要与强化相（Fe6W6C、（Cr,Fe）23C6、WC）的含量以及固溶强化效果随WC-Co添加量增多而增大有关。

两类Ni-Fe基合金抗氧化性能的对比研究

用热压法制备了2种成分的N i-Fe-X基合金,并在1 000℃和1 200℃进行了大气氧化试验。XRD、SEM、EDX和金相分析表明,N i-11Fe-10Cu-6A l-3Zn的氧化层致密,主要由N i、Fe和A l混合氧化物组成,合金中Cu显示较强的抗氧化性能,是由于铝的优先氧化的结果,氧化膜中较多的尖晶石的存在有效改善了氧化物结构,提高了合金的抗氧化性能。Fe-N i合金氧化膜主要是铁氧化物,由于氧化膜抗热震性差使得氧化膜与基体中存在较多的裂纹,导致合金氧化膜疏松,是该合金抗氧化性能差的主要原因。

机械合金化与放电等离子烧结制备WC颗粒增强Fe基合金的组织与力学性能

将Fe粉、Cu粉、Ni粉、Mo粉、C粉和WC粉混合,球磨40h后进行放电等离子烧结,制备WC颗粒增强Fe基合金,研究WC颗粒对球磨后粉末的形貌、相组成,以及WC颗粒含量(质量分数)对烧结合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:WC颗粒在球磨过程中起加强研磨的作用,经过40 h球磨后,Cu、Ni、Mo和C等合金元素完全固溶于Fe基体中。WC颗粒的添加有助于得到组织均匀、细小的Fe基合金,合金的微观组织以粒状珠光体为主,含有一定量的残余奥氏体、渗碳体/碳化物及WC颗粒;不含WC颗粒的合金和含10%WC颗粒的合金密度分别为7.79 g/cm3和8.09 g/cm3,均接近全致密。添加10%WC颗粒的合金具有较好的综合力学性能,硬度和抗弯强度分别达到54 HRC和2 780 MPa,比不含WC颗粒的合金硬度和抗弯强度分别提高6 HRC和488 MPa。但过多的WC颗粒反而使合金的抗弯强度下降。

基于BP神经网络的Fe基合金粉末喷涂工艺参数优化

目的基于BP神经网络具有自学习、自训练和输出预测的功能,将其应用于热喷涂过程中的参数优化问题。方法依托高效能超音速等离子喷涂系统实验平台,以Fe基合金粉末为喷涂材料,将等离子喷涂中的主气流量、电功率和喷涂距离作为模型输入,涂层沉积速率和硬度作为模型输出,不断调整隐含层节点个数,最终建立3-7-2网络结构的BP神经网络以优化工艺参数。利用优化出的工艺参数制备Fe基合金涂层,测试其性能,并计算误差。结果神经网络优化出的最优喷涂工艺参数为:主气流量96L/min,电功率56 k W,喷涂距离95 mm。采用该工艺参数制备涂层,涂层增厚实测平均值为360μm,硬度为672HV0.3,而模型的预测值分别为332μm和611HV0.3,与预测值的相对误差分别为7.8%和9.1%。结论 BP神经网络对等离子喷涂参数优化问题的拟合精度比较高,误差在可以接受的范围之内。将BP神经网络运用于热喷涂工艺参数的优化具有科学性和可操作性。

变形温度对15Cr-25Ni-Fe基合金动态再结晶行为的影响

利用Gleeble-1500热/力模拟机进行等温压缩实验,研究了15Cr-25Ni-Fe基合金在变形温度为950～1200℃,变形速率为0.1s-1和10s-1条件下的热变形行为,并将变形试样在980℃保温2h后空冷,对比变形试样固溶前后显微组织。结果表明:随着变形温度的升高,变形组织即动态再结晶晶粒逐渐增大;在1075～1100℃和10s-1及1050～1100℃和0.1s-1条件下变形的试样经固溶处理后晶粒发生粗化,这在一定程度上会影响合金的热加工性能。因此热加工中要避免工件处于上述变形条件,否则对组织控制极为不利。

激光熔覆Fe基合金涂层不同熔覆区域组织与耐磨性能

采用激光熔覆技术在27SiMn基体上制备Fe基合金涂层,使用车削加工得到熔覆层上部和中部区域的试样。通过SEM、XRD、显微硬度、摩擦磨损仪等手段研究了位于不同熔覆区域的微观组织结构、物相组成、硬度和耐磨性能。结果表明,熔覆层上部区域bcc相含量相比熔覆层中部区域减少,熔覆层上部区域含有较多的金属化合物Fe_(2)Si、Cr_(2)B和碳化物M_(7)C_(3)、M_(5)C_(2)。熔覆层中部区域硬度高于熔覆层上部区域,同时,熔覆层上部区域磨损后主要磨损机制为黏着磨损和磨粒磨损;熔覆层中部区域磨损机制主要为磨粒磨损。熔覆层中部区域相较于熔覆层上部区域耐磨性能较好。

高能脉冲冷焊Fe基合金改性层的组织及性能

为了进一步提高核泵用钢的耐磨性能及抗空蚀性能,采用高能脉冲冷焊技术在304不锈钢表面制备了Fe基合金改性层.利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分别对改性层的显微组织和相结构进行了分析,利用显微硬度计、摩擦磨损试验机及超声波振荡空蚀仪分别对改性层的显微硬度、耐磨性与抗空蚀性能进行了研究.结果表明,改性层组织细密,且主要由基体相α-Fe和硬质碳化物相Cr_(23)C_6和Cr_7C_3组成,改性层的最高显微硬度可达510 HV,相对耐磨性为3.88.空蚀5 h后,改性层的失重量和表面粗糙度分别约为304不锈钢基材的1/5和1/6.

数字化技术在Fe基合金V元素可见光谱分析中的应用

使用数字化分析系统对Fe基合金中V元素的可见光谱进行了谱图记录和观测分析等应用研究。结果表明:数字分析系统可以有效地解决目前Fe基合金中V元素看谱分析面临的很多问题;数字分析系统可降低看谱镜使用的技术难度,能有效地解决材料可见光谱的记录问题,使看谱分析结果具备了可追溯性,为光谱分析在质量控制领域的应用打下基础;数字分析系统可对Fe基合金中V元素分析的所有谱线给出客观的相对强度数据,避免了人眼视觉误差对测试的影响,增加了分析结果的可靠性。

Fe基合金涂层组织结构与接触疲劳寿命

使用超音速等离子喷涂设备在45钢基体上制备了Fe基合金涂层,采用扫描电镜、透射电镜等设备对涂层组织结构进行了表征。以球盘式接触疲劳试验机为平台,考察了涂层在1.58、1.84、2.04 GPa 3种应力水平下的接触疲劳寿命。采用Weibull概率统计方法处理离散的接触疲劳寿命数据,建立了Weibull失效概率统计模型和失效概率-应力-疲劳寿命(P-S-N)曲线图。结果表明,涂层结构致密且呈典型的层状结构,涂层粒子结合界面平整;涂层粒子内部析出弥散分布的点状碳化物,而在边界处析出连续分布的片状碳化物;涂层微裂纹周围分布有强韧性极高的纳米晶;根据建立的Weibull失效概率统计模型和P-S-N曲线图,可以有效地预测涂层的接触疲劳寿命。

热处理对轧制Al-5Fe基合金组织及断口形貌的影响

研究了时效处理对轧制Al-5Fe基合金组织和断口形貌的影响。结果表明:轧制Al-5Fe基合金经过固溶时效处理后,在基体中能析出Mg2Si球状相及块状的Al-Si-Mn-Fe相和Al-Si-Mn-Fe-Mg相,随着时效时间的增加,β相在晶界上不断地析出,吸收了它附近的溶质和空位原子,形成了无析出带,使合金性能降低。断口分析表明,时效后合金的断裂方式均为韧窝断裂和沿晶断裂的混合型,断口中心的硬质粒子是断裂的发源。

深度法在Fe基合金耐熔锌腐蚀试验中的应用

熔融的液锌对Fe基合金有很强的腐蚀作用,判断Fe基合金的耐熔锌腐蚀性能对选择Fe基合金材料有重要的作用。近年来普遍采用深度法来测量Fe基合金在熔锌中的腐蚀速率。深度法具有方法简单、测量准确、腐蚀界面能够反映腐蚀过程以及多次测试的优点,已越来越被广泛地应用在Fe基合金耐锌蚀测试中。

直流电场对Al-5Fe基合金组织和性能的影响

研究了不同电流强度的直流电场对Al-5Fe基合金组织和性能的影响。结果表明:在直流电场作用下,Al-5Fe基合金的凝固组织经历了细化过程,随着电流强度的增加,组织细化显著,初生富铁相的形状由粗大的针片状转变为细小的针片状、花朵状、块状,合金的硬度、耐磨性逐渐增加,其中电流强度为4 A时效果最明显。

稀土Y_2O_3对激光熔覆Al/Fe基合金涂层的影响

采用激光熔覆技术在低碳钢表面制备了Al/Fe基合金涂层。通过Olympus金相显微镜、SEM、EDS和显微硬度测试研究了稀土Y2O3的添加对熔覆层组织结构和显微硬度的影响。结果表明:稀土Y2O3的添加,加剧了激光熔覆过程中的铝热反应,提高熔覆层凝固温度,增大熔覆层及结合区白亮带的厚度。通过与合金元素的交互作用改变了熔覆层中合金元素的分布,使合金元素含量自结合区至熔覆层表层呈增加趋势,细化了晶粒,提高熔覆层整体硬度。同时Y2O3在熔覆过程中可部分代替C的还原作用,减少C的损失,并使C和Cr大量富集于熔覆层表层,极大地提高熔覆层表层硬度。

合金元素对重力铸造Al-5.5Fe基合金组织和性能的影响

为了确定Cu、Zn、Mg等合金元素对重力铸造Al-5.5Fe基合金组织与力学性能的影响规律,采用了SEM、XRD、力学性能测试等分析检测手段.实验表明,适当增加Cu元素的质量分数可以有效提高Al-5.5Fe基合金的抗拉强度.对于重力铸造Al-5.5Fe-xCu合金而言,当Cu的质量分数由2.5%提高到4%时,该合金的抗拉强度得到明显提高,达到了130.65 MPa.Zn、Mg和Mn元素的添加可以有效提高Al-5.5Fe基合金的抗拉强度,Al-5.5Fe-4Cu-2Zn-0.4Mg-0.5Mn合金的抗拉强度达到了171.28 MPa.显微组织观察结果表明,向合金中加入Mg、Mn、Zn等元素可以将针片状Al3Fe的形貌改善得更加圆滑,合金中的第二相呈圆球状、N边形状以及六边形状,且弥散分布于基体中.第二相的数量会随着Cu元素的增加而增加,从而显著提高了合金的性能.

超音速等离子喷涂Fe基合金层疲劳损伤声发射信号的处理与分析

为了通过对声发射信号的处理来诊断涂层接触疲劳损伤,采用超音速等离子喷涂在淬火45钢上制备了Fe基合金涂层,采用扫描电镜及其附带的能谱仪观察涂层形貌、分析涂层成分;在球盘式滚动接触疲劳试验机上进行接触疲劳试验,借助声发射系统采集涂层接触疲劳失效前和失效时的声发射信号;采用小波变换和经验模态分解对声发射信号在不同尺度上进行分解和重构,提取了包含疲劳损伤信息的波形和频率特征。结果表明:Fe基合金涂层结构致密,存在少量孔隙,在沉积粒子边界处存在少量微观裂纹,孔隙率为2.753 5%,等离子喷涂过程中,Fe,Cr和Si只发生少量的烧损且在涂层内分布均匀;接触疲劳失效前的声发射信号以连续型为主,失效时以突发型为主,采用小波变换和经验模态分解均可获得涂层接触疲劳失效前和失效时较为纯净的疲劳损伤声发射信号;2种方法重构的涂层接触疲劳失效前和失效时声发射信号波形相似,经验模态分解方法对400 kHz以上高频和100 kHz以下低频干扰信号的滤除效果明显不及小波变换。

粉末冶金制备B2-NiAl/Fe基合金组织及其高温力学性能

为了满足高功率密度柴油机缸盖低密度高性能的要求,文中通过机械合金化与热压烧结相结合的方法制备了Fe-50%NiAl合金,利用万能试验机对该合金的室温至600℃高温拉伸性能进行了研究。研究结果表明:热压烧结后的Fe-50%NiAl合金的组织主要为Fe相和B2结构NiAl相;该合金的抗拉强度和延伸率均随温度的升高而降低;其室温性能较为优异,抗拉强度为781.72 MPa,延伸率为7.75%;断口分析发现,Fe-50%NiAl合金拉伸断裂过程中,裂纹萌生于NiAl相中,沿着NiAl相和Fe相的界面扩展,终止于Fe基体中。

交流电场对Al-5Fe基合金组织性能影响

研究了不同强度下交流电场对Al-5Fe基合金凝固组织和性能的影响。结果表明,通入的电流越大性能改善越强,同时富铁相Al3Fe经历了由粗大针片状转变为花朵状的过程;在电流强度2 A,交流电通电15 min时的组织中,Al3Fe相处理效果最好、细化程度最高,此时Al-5Fe基合金的硬度达到98.43 HB,相对耐磨性达1.3581。

Fe基合金薄带的ALDGMI效应

采用单辊快淬法制备的Fe64.8Co7.2Nb4Si4.8B19.2非晶合金薄带(Fe基合金薄带),在潮湿的大气环境中进行直流焦耳热退火,利用阻抗仪检测了Fe基合金薄带的纵向驱动巨磁阻抗(LDGMI)效应,研究了驱动频率f与LDGMI效应之间的关系,发现存在临界频率fc=80MHz,且当f<fc时LDGMI曲线呈对称性;当f>fc时出现非对称纵向驱动巨磁阻抗效应(ALDGMI).分析认为,出现ALDGMI效应的原因可能是由于薄带表面氧化层与中心非晶软磁层之间的磁交换耦合作用所致.

B4C含量对Fe基合金重熔涂层组织与性能的影响

为了提高铁基合金重熔涂层的硬度和耐磨性,在铁基合金成分中加入不同含量的B_(4)C粉末,利用电子束重熔技术在45钢表面制备不同B_(4)C含量的Fe基/B_(4)C复合涂层,并进行微观组织、物相成分、宏观硬度及三体磨粒磨损实验的研究。结果表明,不同B_(4)C含量的重熔涂层与钢基体均形成了牢固的冶金结合,涂层主要由α-Fe、γ-Fe、M_(23)(C,B)6、M_(2)B、Fe_(3)C、(Fe,Ni)和(Fe,Si)组成。涂层组织随B_(4)C含量的增多而明显细化,涂层整体宏观硬度也随之提高,由0wt%B_(4)C时的64.29 HRC提高到3wt%B_(4)C时的70.45 HRC。经三体磨粒磨损实验后,重熔涂层的磨损量相比重熔前的磨损量,随着B_(4)C含量的增加呈现先增加后降低的趋势,当B_(4)C含量为3wt%时,磨损量最小,表现出最佳的耐磨性。

基于Fe基合金薄带巨磁阻抗效应的新型磁敏传感器

利用Fe基合金薄带的巨磁阻抗效应和LC谐振回路特性,研制了一款新型巨磁阻抗磁敏传感器。文中介绍了Fe基合金薄带的巨磁阻抗特性、传感器的电路设计和实验数据分析。实验结果表明,该传感器具有重复性好(最大偏差为0.32%)、几乎无迟滞(最大偏差为0.19%)、线性度好(最大偏差为1.04%)且线性测量范围广(464.86～1488.52A/m)等优点,在磁场检测和位移测量领域具有广泛的应用前景。