球墨铸铁表面电弧增材制造Fe-Cr合金结合区组织和性能

目的在球墨铸铁基体上电弧增材制造Fe-Cr合金,研究结合区组织和性能,以期获得具有良好冶金结合、满足冲裁模具性能要求的双金属构件。方法采用GMAW工艺增材制造,用金相显微镜和扫描电子显微镜表征结合区的显微组织,并分析其形成机制。结果Fe-Cr合金与球墨铸铁结合区无明显裂纹和气孔,其凝固组织为柱状晶和等轴晶,冷却后转变为马氏体和残余奥氏体,但其分布不均匀,在界面处有一富奥氏体层。结合区内球墨铸铁受热影响发生奥氏体化和部分熔化,熔化发生在临近结合界面的石墨球周围,其冷却后形成一层马氏体和一层莱氏体的双层壳型组织结构,未熔化部位的组织为马氏体和铁素体,珠光体球墨铸铁比铁素体球墨铸铁形成的马氏体多。结合区内硬度分布不均匀,球墨铸铁的硬度从基材到结合界面逐渐升高,最高达630HV,Fe-Cr合金平均硬度为510HV。结论电弧增材制造Fe-Cr合金与球墨铸铁基体冶金结合良好,Fe-Cr合金组织为马氏体和残余奥氏体,有较高的硬度,能满足冲裁模具的性能要求。

电沉积Fe-Cr合金研究

三价铬盐的二甲基酰胺 (DMF)水溶液体系电沉积 Fe- Cr合金 ,可获得含 Cr12 %～ 6 5 % (质量分数 )的光亮合金镀层。研究了阴极电流密度、镀液 p H值、三价铬盐浓度对镀层成分的影响及合金镀层耐腐蚀性能。

喷丸对Fe-Cr合金的高温水蒸气氧化行为影响

研究了表面处理喷丸对Cr含量为9mass％和19mass％的Fe-Cr合金在通过600℃-770℃温度区间高温水蒸气氧化行为的影响．结果表明，喷丸工艺可降低Fe-Cr合金在高温水蒸气中的氧化速率，提高其抗高温水蒸氧化能力．对9mass％Cr含量的Fe-Cr合金，喷丸并没有改变氧化层结构，仍为Fe氧化物；对19mass％Cr含量的Fe-Cr合金，喷丸促进了Cr向外扩散，形成了Cr氧化物．

Fe-Cr合金在TiO陶瓷上的润湿及其机理

Fe Cr合金对一氧化钛的润湿性能较差 ,在熔点温度下各成分的Fe Cr合金在一氧化钛上的润湿角都在 90°左右。当铬含量≤ 5 0 %时 ,Fe与TiO间存在界面反应 ,生成Fe2 Ti和Ti3 O2 。但界面反应的产生 ,并不能有效改善其润湿性。随着润湿温度的升高 ,合金的润湿性略有改善。在Fe Cr合金中添加少量的表面活性物质Si,可改善Fe Cr合金在一氧化钛上的润湿性。因为在润湿过程中Si在界面的富集 ,不仅降低了界面能和液相表面张力 ,有效改善了合金的润湿性 ,而且阻止了Fe与TiO间的界面反应 ,使反应型润湿转变为非反应型润湿。添加合金元素Si1.5 %以上 ,可使润湿角降至 2 5°左右。

SiC/Fe-Cr合金界面反应的研究

使用ＸＲＤ、ＥＭＰＡ和 ＳＥＭ等对 ９００～１１５０℃高温处理后的ＳｉＣ／Ｆｅ－２０Ｃｒ合金界面反应区的显微结构和反应动力学进行了研究．界面反应区分为ＳｉＣ反应区和金属反应区两部分：ＳｉＣ反应区由组成为Ｆｅ３Ｓｉ、Ｃｒ３Ｓｉ和Ｃｒ７Ｃ３的白亮基体和其间随机分布的细小石墨颗粒构成；金后反应区则是一个由（Ｃｒ；Ｆｅ）７Ｃ３构成的均匀组织。ＳｉＣ／Ｆｅ－２０Ｃｒ合金界面反应为扩散控制，反应动力学方程为 Ｋ＝１．９×１０－４ｅｘｐ（－２３５×１０３／ＲＴ）ｍ２·ｓ－１．金属反应区介于ＳｉＣ反应区和合金之间，阻挡合金中的Ｆｅ原子通过它向ＳｉＣ反应区中扩散，抑制界面反应，这种作用随合金中Ｃｒ含量的增加而加强．

还原性气氛中HCl和H_2S导致Fe-Cr合金在700℃的加速失效

研究了Fe-8Cr,Fe-12Cr和Fe-18Cr合金在700℃含氯和两种硫含量还原性气氛中的腐蚀行为.气氛中H_2S含量增加导致合金发生加速腐蚀,尤其造成Fe-18Cr合金表面氧化铬膜退化.合金的加速腐蚀与膜中生成的硫化物和氯化物密切相关.合金的腐蚀速率随其Cr含量的升高而降低.通过计算气氛中平衡时的氯势、氧势、硫势预测了合金与气氛可能发生的反应,并解释了腐蚀机制.

Fe-Cr合金在650℃熔融(Li-K)_2CO_3中的腐蚀行为

研究了纯铁，Fe－5Cr，Fe-10Cr,Fe-20Cr及Fe-25Cr（质量分数，％，下同）合金在650℃熔融（0．6Li-0．38K）2CO3（摩尔分数）中和空气气氛下的腐蚀行为,结果表明，纯铁，Fe－5Cr及Fe－10Cr合金均遭受较快腐蚀。

Fe-Cr合金钢在1000℃空气条件下的氧化行为

实验采用管式电阻炉研究了Fe-Cr合金在1 000℃空气条件下的氧化行为.实验结果表明:Fe-5Cr钢单位面积上的的氧化增重大于Fe-10Cr钢,随着Cr质量分数的增加,氧化皮更具有保护性.Fe-5Cr钢和Fe-10Cr钢的氧化动力学遵循抛物线规律,Fe-5Cr比Fe-10Cr钢的氧化速率大一个数量级.随着氧化时间的增加,氧化速率变缓,内氧化层的出现使基体与氧化皮界面变得相对平整.

Fe-Cr合金在650℃共晶(Li,K)_2CO_3熔盐中的腐蚀电化学阻抗谱研究

应用电化学阻抗技术并结合物相分析技术研究了合金元素Cr对Fe在 650℃ (Li,K) 2 CO3 共晶熔盐中的腐蚀行为的影响 .结果表明 ,加入 5 %和 1 0 %Cr不能改善Fe的耐腐蚀性能 ,而加入 2 0 %和 2 5 %Cr则能显著提高其耐腐蚀性能 ;Fe及Fe Cr合金腐蚀电化学阻抗谱呈双容抗弧特征 ,合金腐蚀受荷电粒子在氧化膜中的迁移控制 .提出将合金表面形成的氧化膜理想化为一电容器 ,并建立了氧化物电容与双电层电容相串联的等效电路来描述合金腐蚀的阻抗特征 .此外 ,根据所提等效电路对合金腐蚀电化学阻抗谱进行了解析 .

含富Cr沉淀颗粒Fe-Cr合金单晶体的疲劳变形特征

在恒塑性应变幅εpl控制条件下研究了含富Cr沉淀颗粒的单滑移取向Fe-35%Cr合金(质量分数)单晶体的疲劳变形特征.实验结果和分析表明,当εpl≥2.5×10^(-3)时,由于运动的位错易于切过细小富Cr沉淀颗粒,导致在循环刚开始第1周的拉伸阶段出现了明显的应力软化现象,并接着在疲劳早期阶段表现出轻微循环软化现象.而且,晶体在循环过程中表现出一定程度的拉-压应力不对称性,这种增强的应力不对称性与细小富Cr沉淀颗粒的变形不稳定性有关.由大量细小滑移线聚集而成的粗滑移带以及高应变幅下形成的扭折带是该晶体主要的滑移变形特征.主裂纹大致沿主滑移面发展并最终沿此开裂,同时伴随有一些形态各异的二次裂纹在表面萌生.微观结构观察发现,在低应变幅(εpl=5.0×10-4)下就有类驻留滑移带(PSB)楼梯结构形成,其体积分数随εpl的增大而增加.当εpl增大到5.0×10^(-3)时,位错胞结构成为其主要微观结构特征.

Fe-Cr合金连接体NiMn_2O_4涂层的制备及性能研究

Fe-Cr铁素体合金是中低温固体氧化物燃料电池理想的连接体材料,但其在高温下缺乏良好的抗氧化性能,影响了电池的高效安全运行。采用传统溶胶-凝胶提拉技术在预氧化处理Fe-Cr合金连接体表面制备NiMn_2O_4保护涂层,并系统研究了涂层对合金连接体高温微观组织结构、抗氧化性能及导电性能的影响规律。研究结果表明,溶胶-凝胶提拉法能够在预氧化处理Fe-Cr合金连接体表面制备出均匀致密,与基体结合良好的NiMn_2O_4保护涂层。经800℃空气中168h高温氧化,涂覆NiMn_2O_4涂层后合金连接体的高温氧化速率仅为涂覆前的1/3,且涂覆涂层后合金连接体较涂覆前具有较低的长时间稳定的面比电阻(10mΩ·cm^2)。

稀土改性Fe-Cr合金连接体高温氧化行为研究

以一种稀土改性Fe-Cr铁素体合金为研究对象,分析了氧化温度和氧化时间对该合金高温氧化行为的影响。利用X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）技术研究了合金氧化物的相组成及微观形貌演化过程,通过增重法研究了合金的高温氧化动力学。结果表明,稀土改性Fe-Cr合金高温氧化过程中形成的氧化层物质主要为Mn Cr2O4和Cr2O3。合金在650~800℃工作温度范围内氧化程度较小,并且在800℃空气中氧化0~168 h的氧化速率常数仅为9.63×10-15g2·cm-4·s-1,它是中低温固体氧化物燃料电池合适的连接体备选材料。

CeO_2薄膜对Fe-Cr合金的高温水蒸气氧化行为影响

研究了Cr含量为9mass％和19mass％的Fe—Cr合金表面沉积CeO2薄膜在600℃～770℃水蒸气中的氧化行为．结果表明，对9mass％Cr含量的Fe-Cr合金，沉积稀土薄膜并没有改变氧化膜结构和明显降低氧化速率．对于19mass％Cr含量的Fe-Cr合金，沉积稀土薄膜可促进Cr向外扩散和阻碍0向内扩散，合金表面形成连续的Cr氧化物，合金的氧化速率降低．

微晶化处理对Fe-Cr合金氧化性能的影响

为提高Fe-Cr合金的抗高温抗氧化性能,采用电火花沉积技术对不同Cr含量的Fe-Cr合金表面进行微晶化处理,研究了铸态和微晶化合金在900℃空气中的抗高温氧化行为。氧化动力学曲线、物相分析、表面和截面形貌表明,当Cr含量较低时,微晶化处理提高了Cr的扩散速度,但不足以生成连续的氧化膜,氧化性能变差;当Cr含量较高时,微晶化处理降低了形成保护性氧化膜的临界含量,微晶化处理的Fe-9Cr和Fe-13Cr合金抗氧化性能明显提高。微晶化处理Fe-13Cr合金的抗高温氧化性能最好,这是由于微晶化处理后13%(质量分数)的Cr可以形成连续致密的保护性氧化膜。因此,微晶化处理是提高材料抗高温氧化性能的有效方法,可应用于高温氧化领域。

机械合金化制备纳米Fe-Cr合金

文章用X-射线方法研究了Fe、Cr混合粉末在机械球磨过程中其固溶状态随球磨时间的变化,并用透射电镜对球磨的粉末进行了观察。试验发现:两种元素的固溶度随球磨时间的增加而增大,球磨40小时后两种元素已完全合金化。在球磨过程中,有纳米晶形成,球磨20小时的样品含有的纳米晶的尺寸约在20～80nm。实验还发现,球磨会使晶格产生压缩应变,使晶格常数变小、衍射角变大,这种晶格应变随球磨时间的增加而增大并能在退火过程中部分消除。

机械合金化法制备Fe-Cr合金钢的开放性实验设计

利用开放性实验平台,采用机械合金化方法制备了氧化物弥散强化Fe-Cr合金钢。采用X射线衍射仪(XRD)分析粉体的合金化过程,扫描电镜(SEM)观察粉体的形貌,能谱仪(EDS)分析样品的成分分布均匀性,并利用阿基米德原理对块材致密性进行比较分析,得到高致密度块材制备的最佳试验参数。通过实验开设,有助于提升学生的实践技能,培养学生的创新意识,使学生分析问题和解决问题的能力得到有效锻炼,为今后从事实际工作和开展科研打下坚实基础。

Fe-Cr合金晶界偏析及辐照加速晶界偏析的相场模拟

基于WBM相场模型对热力学条件和辐照条件下Fe-Cr合金晶界处Cr元素偏析行为进行了模拟.模拟结果表明温度对Fe-Cr合金晶界处Cr元素的偏析有很大影响:当温度低于500℃时,晶界处的偏析量很小;而当温度高于500℃时晶界处的偏析量增加明显.基体中Cr元素含量对晶界Cr元素的相对偏析量也有显著影响:随着基体中Cr元素含量的增加,相同模拟条件下晶界处Cr元素的相对浓度增量降低.辐照条件下,晶界处Cr元素的相对偏析量比热力学条件下的相对偏析量有明显增加;随着辐照剂量率的提高,晶界中心处Cr元素浓度增量变大;相同辐照条件下,随着Cr元素含量的增加,晶界处Cr元素的相对浓度增量也降低.

脉冲电沉积Fe-Cr合金镀层性能的研究

从三价铬溶液中脉冲电沉积制得Fe-Cr合金镀层，并对Fe-Cr合金镀层的表面形貌、成分、结构、耐蚀性等进行了分析。结果表明：Fe-Cr合金镀层表面光亮，无孔蚀，其中Cr元素的质量分数为28．62％，晶粒尺寸分布在2-50nm之间；与304不锈钢相比，Fe-Cr合金镀层在5％的H2SO4溶液中的耐蚀性更好。

316l不锈钢表面激光熔敷fe-cr合金化层性能研究

研究316L不锈钢表面激光熔覆Fe-Cr熔覆层的显微组织、物相组成及摩擦磨损性能,方法 通过激光熔覆技术在316L不锈钢表面制备Fe-Cr合金化熔覆层,采用扫描电镜观察了熔覆层的微观组织形貌,结合线扫描能谱分析激光熔覆层截面的元素扩散情况,并用XRD标定激光熔覆层表面的物相组成,最后采用摩擦磨损试验仪对熔覆层的摩擦磨损性能进行分析研究,结果 表明在采用合适的激光工艺参数的条件下,可以在316L不锈钢表面激光熔覆制备出表面成型质量优良的Fe-Cr熔覆层;制备出的熔覆层显微硬度相较基体提高2~3倍,且耐磨性比基体材料好。结论 Fe-Cr熔覆层在摩擦磨损试验中,与 GCr15 钢球配副之间粘着倾向很小,其摩擦系数呈先增后降,保持平稳态,磨损时间大于30min条件下,磨损量相较基体材料小。

Cr在Fe-Cr合金中扩散过程的原子尺度模拟研究

该文通过计算机模拟方法研究Cr在Fe-Cr合金中的扩散。用2BM(two band model)势函数模型计算了Fe的空位形成能以及Fe-Cr合金中Cr与空位V之间的结合能、空位迁移能。按照固体中杂质扩散的五频率模型,结合纯铁的分子动力学模拟,计算了合金中Cr原子的扩散系数。此外,在不同的温度和空位浓度条件下,对Fe-1%Cr合金直接进行了分子动力学模拟计算,获得了合金中Cr原子的扩散系数,结果与五频率模型计算结果较为一致。