Fe/W扩散焊界面原子扩散行为分子动力学模拟

为研究扩散焊工艺参数对Fe/W界面原子扩散行为的影响,建立了Fe(100)/W(100)界面结构模型。采用分子动力学(MD)方法模拟了1123~1323 K下Fe/W界面处原子扩散,观察具体扩散情况并计算扩散系数。结果表明:Fe/W界面呈现明显的非对称扩散现象,主要为W原子向Fe原子中扩散,且模拟时间越长该现象越明显。径向分布函数(RDF)说明Fe侧原子整体排列有序度高于W侧。根据原子均方位移(MSD)曲线拟合得出原子扩散系数和扩散激活能,在1123~1323 K温度下,Fe、W原子在Fe/W界面的扩散激活能分别为1.326 eV和0.84156 eV,W原子在Fe晶格中扩散势能低于Fe原子在W晶格中扩散势能,更容易突破能垒发生扩散。扩散温度和压力升高可有效提升界面扩散层厚度。一定程度上提高界面粗糙度有利于界面扩散层厚度增长,但粗糙度过大也会影响界面焊合。扩散系数基础数据可为实际工业生产中低活化钢与面向第一壁材料钨的扩散连接界面组织调控提供理论依据。

稀土Fe/W-P-Ce合金复合刷镀层沉积速度的研究

论述了Fe/W-P-Ce合金刷镀液主盐、辅盐、还原剂、络合剂的类型和含量以及pH值对沉积速度的影响。结果表明:刷镀液含12g/L稀土化合物CeC l3.6H2O时,促进了金属离子还原析出,提高了形核率,镀层质量良好,沉积速度高,大于此值后,沉积速度下降;FeC l2(氯化亚铁)做主盐,可采用可溶性的低碳钢阳极代替目前国内通用的不溶性石墨阳极,使刷镀过程中阳离子能随时得到补充,残余镀液可以有效重复利用,提高了沉积速度。

旋转锻造加工高比重W-Ni-Fe合金的退火工艺研究

使用粉末冶金工艺制备Ni/Fe为7∶3的W-Ni-Fe高比重钨合金,在使用旋转锻造方法进行形变强化后进行热处理。结果表明,锻造态W-Ni-Fe合金经过一定温度的锻后退火,强度有所提高,而塑性下降。样品的强度在一定的退火温度和保温时间范围内能得到提升,更高温度和更高时间的保温会使样品强度下降。不同钨含量的W-Ni-Fe合金,强度提升最大的退火温度和时间条件不同。SEM图像显示,退火前样品钨颗粒因旋转锻造变形呈现长条状织构,退火后钨颗粒的形状无明显变化。这些现象说明,锻造变形的合金样品经过锻后退火发生应变时效现象,使强度得到提升。研究明确了不同钨含量的W-Ni-Fe合金最佳的锻后退火工艺参数。

热处理对铸态Fe-Cr-W-B合金微观结构与力学性能的影响

Fe-W-B系合金具有优异的核辐射屏蔽效果,在添加一定量的Cr元素后,原本粗大的脆性硼化物组织得到了一定的细化,但其塑韧性等力学性能依然较差。为进一步改善Fe-Cr-W-B合金的微观结构和力学性能,本文引入1200℃保温1 h的热处理工艺,研究其对铸造Fe-Cr-W-B合金微观结构和力学性能的影响。结果表明,铸态Fe-Cr-W-B合金以α-(Fe,Cr,W)为基体,以M_(3)B_(2)(M=W,Cr,Fe)为硼化物析出相,硼化物在晶界处呈连续网状分布,因而合金在变形过程中易形成应力集中而产生微小裂纹以致断裂,使得Fe-Cr-W-B合金塑韧性极差。经过1200℃保温1 h的热处理后,Fe-Cr-W-B合金基体中的过饱和W原子扩散进入硼化物,基体的固溶强化效应减弱,硬度降低,合金强度略有下降;但硼化物体积收缩,晶界处的连续网状结构断开,硼化物弥散分布,Fe-Cr-W-B合金的塑韧性得到较大改善。

激光熔覆工艺参数对Fe-W-B熔覆层质量的影响

采用激光熔覆技术在65Mn钢表面熔覆Fe-W-B三元硼化物熔覆层。通过单道熔覆与单层多道熔覆实验,探究激光功率、扫描速度、送粉速率、搭接率对熔覆层质量的影响,获得优化激光工艺参数组合。并通过光学显微镜、X射线衍射仪和维氏硬度计对熔覆层进行分析。结果表明:工艺参数对熔池高度与熔池宽度的影响程度由小到大排列为:送粉速率、扫描速度、激光功率,对维氏硬度的影响程度由小到大排列为:扫描速度、送粉速率、激光功率。获得的最优工艺参数组合为:激光功率800 W,扫描速度3 mm/s,送粉速率4 g/min,搭接率50%。此时熔覆层的维氏硬度均值为757.9 HV,是基材的3.5倍。熔覆层与基材冶金结合良好,其微观组织由枝状晶、胞状晶和柱状晶组成。

多组元Fe-W-B合金本构方程及热加工图的研究

为解决铸造高硼合金难热加工以及硼化物呈网状分布的问题,本文以多组元Fe-W-B合金为例,采用Gleeble-3500热模拟实验机研究了其在变形温度800℃~1150℃、应变速率0.01s-1~10s-1条件下的高温流变行为。结果表明,多组元Fe-W-B合金的高温流变应力状态主要受温度和应变速率影响,具体表现为流变应力随着应变速率降低和变形温度升高而减小,真应力一应变曲线表现出动态回复型和动态再结晶型特征。本文还构建了Arrhenius型热变形本构方程并对其准确性进行了验证;根据热加工图确定了多组元Fe-W-B合金最佳热加工窗口并进行锻造验证。锻后,多组元Fe-W-B合金中的网状硼化物被有效破碎并且力学性能大幅提升。

w(Fe)/w(Ni)对Mo_(2)FeB_(2)基金属陶瓷的影响

以MoB,Fe,Ni,Cr粉末为原料,采用真空液相烧结工艺制备了不同w(Fe)/w(Ni)(10∶0,7∶3,5∶5,3∶7)的Mo_(2)FeB_(2)基金属陶瓷,并研究了w(Fe)/w(Ni)对金属陶瓷相组成、微观组织和力学性能的影响.结果表明,不同w(Fe)/w(Ni)的硼化物基金属陶瓷的硬质相和黏结相的相组成不同.其中当w(Fe)/w(Ni)=3∶7时,硬质相是由Mo 2NiB 2和Mo_(2)FeB_(2)组成的;而当w(Fe)/w(Ni)为其他比值时,硬质相则均为Mo_(2)FeB_(2).当烧结温度为1350℃时,金属陶瓷的微观结构组织均匀,孔隙最少;随着烧结温度继续升高,硬质相颗粒发生团聚从而导致组织不均匀,因此性能也随之降低.经1350℃2 h烧结,得到的金属陶瓷(w(Fe)/w(Ni)=10∶0)的硬度和抗弯强度均达到最大值,分别为82.1 HRA和1498.7 MPa.同时,通过断口形貌分析可知,大量的韧窝和丰富的撕裂棱与金属陶瓷抗弯强度的提高密切相关.

玻璃纤维化学镀Ni-Fe-W-P合金的研究

通过化学镀方法在玻璃纤维表面沉积了Ni-Fe-W-P合金,所用镀液经钯盐法测试,稳定性很好,所得镀合金玻璃纤维经热震实验后表面无鼓泡、起皮现象,说明镀层的抗冲击强度高,结合力良好。利用扫描电镜观察了镀层的表面形貌,同时使用X射线能谱仪对镀层成分含量进行了分析,镀层中钨的质量分数最大可达22.2%,并得出了硫酸镍、硫酸亚铁、钨酸钠浓度对镀层导电性能的影响情况,制备的镀合金玻璃纤维电阻率为28.3×10-3?·cm。对玻璃纤维合金层进行的XRD分析表明,在镀态下为非晶态结构,玻璃纤维热稳定性好,适宜的工作温度范围低于250oC。最后对所得Ni-Fe-W-P合金玻璃纤维的电磁参数进行了初步的测定与分析,所得镀金属玻璃纤维的磁损耗为0.05475;介电损耗为2.18424,镀层合金为软磁性材料。

非晶态Fe－W合金镀层的表面改性

将Ｆｅ－Ｗ非晶态镀层在铬酸盐钝化液中进行化学钝化与电化学钝化，使之形成含铬钝化膜。阳极极化曲线说明，钝化后镀层的孔蚀电位向正向移动了约１．６８Ｖ；Ｆｅ－Ｗ非晶镀层在氯化钠溶液中浸泡近１ｈ表面发生严重腐蚀，而经钝化处理的镀层浸泡１个月，表面无变化，仍具有金属光泽。

非晶态Fe－W镀层铬酸盐钝化膜耐蚀机理探讨

Ｆｅ－Ｗ非晶镀层经铬酸盐钝化处理，可获得具有装饰效果的含Ｃｒ钝化膜。经测定，孔蚀电位较钝化前正移１．６８Ｖ，明显改善了抗ＣＩ－腐蚀的能力。ＡＥＳ与ＸＰＳ的分析结果表明：钝化膜由内外两层构成，外层为Ｆｅ（ＣｒＯ４）３·Ｃｒ２（ＣｒＯ４）３／Ｃｒ２（Ｃｒ２Ｏ７）３·Ｆｅ（ＯＨ）３／ＦｅＯＯＨ·ＷＯ３·ｎＨ２Ｏ等化合物，内层由Ｃｒ２Ｏ３，ＣｒＯ３，ＣｒＯＯＨ，ＦｅＯ，Ｆｅ２Ｏ３及ＷＯ３组成。钝化膜厚度约为６０ｎｍ。该双层饨化膜有效地阻止了Ｃｌ－对基体金属的腐蚀。

非晶态Fe－W合金的电沉积方法及耐蚀性能

Ｆｅ－Ｗ合金镀层历来都是采用酒石酸铵体系制备的，本文改用价格低廉的柠檬酸铵为络合剂，通过实验确立了Ｆｅ—Ｗ非晶镀层的最佳电沉积条件．采用阳极极化曲线和浸泡实验测试了非晶镀层的腐蚀行为，对照不锈钢ＳＵＳ３０４，对其耐腐蚀性能进行了评价．

新型Ni－Fe－W－S合金刷镀层耐磨性的研究

镀铬是用于提高材料常温耐磨性的有效方法。但是，铬镀层在摩擦温升的作用下，其硬度和耐磨性却都下降，而且镀铬还会污染环境和对人体造成损害．为了克服铬镀层和镀铬工艺的这些缺点，研究了一种新型的Ｎｉ－Ｆｅ－Ｗ－Ｓ合金刷镀层，摩擦磨损试验结果表明，在于摩擦时于高速（７１ｍ／ｍｉｎ）和重载（８０Ｎ）条件下，这种合金刷镀层的耐磨性能明显地比铬镀层的好，磨痕形貌的扫描电子显微镜观察发现，前者发生的是应变疲劳磨损，而后者已经发生了严重的粘着磨损．同时，通过对高速重载干摩擦条件下平均温度和闪温的计算，并且利用Ｘ射线衍射仪和透射电子显微镜等对磨损前后镀层的相结构及显微组织的分析，探讨了Ｎｉ－Ｆｅ－Ｗ－Ｓ合金刷镀层在如此苛刻条件下具有较高硬度和良好耐磨性能的机理，指出这是在摩擦热的作用下合金刷镀层中部分非晶向晶态转化前发生微观结构畸变并形成了更多硬质相的结果．

Fe-W非晶镀层的磷化及在NaCl溶液中的腐蚀行为

ＦｅＷ非晶态合金镀层在酸性溶液中具有高耐蚀性能，但在中性和碱性溶液，特别是在氯化钠溶液中耐蚀性能差［１］，如在３０℃、１ｍｏｌ／ＬＨＣｌ溶液中，ＦｅＷ非晶镀层的腐蚀速率约为不锈钢ＳＵＳ３０４的１／１５；在６０℃、０５ｍｏｌ／ＬＨ２ＳＯ４溶液中约...

Fe-W-Al_2O_3纳米复合镀层的结构及其耐磨性

利用复合电沉积工艺制备了Fe-W-Al_2O_3纳米复合镀层,采用扫描电镜及附带的能谱仪、X射线衍射仪和显微硬度计等研究了复合镀层的表面形貌、成分、结构、显微硬度和耐磨性能。结果表明：Fe-W-Al_2O_3纳米复合镀层仍呈非晶态,Al_2O_3纳米粒子在复合镀层中分布均匀,镀层组织致密；Al_2O_3纳米粒子的添加提高了复合镀层的显微硬度,室温下该复合镀层的耐磨性是Fe-W合金镀层的2倍,并且有效减轻了镀层的内应力,避免了镀层裂纹的出现。

热处理对Fe-W镀层结构及性能的影响

在柠檬酸盐镀液中,通过电沉积的方法使Fe-W镀层在钢基体表面沉积,镀液成分包括Na2WO4,FeSO4和H3BO4等。XRD分析表明镀层具有非晶结构;采用SEM对镀层的表面形貌进行了观察;在450~850℃对镀层进行热处理,并研究了热处理对镀层结构及性能的影响。非晶镀层从550℃开始晶化,750℃晶化完成。镀层的显微硬度随热处理温度的升高而提高,当热处理温度达到750℃时达到最大值1443~1844HV,然后随温度的继续升高而降低。

Fe-W-Mo-Co多元渗镀复合层研究

采用双层辉光离子渗金属技术,在工业纯铁和20钢表面进行W、Mo、Co多元共渗,形成Fe W Mo Co型渗镀复合层.对渗镀层进行了金相组织观察、成分及硬度测量,重点研究了镀层的相组成及镀层与基体间的结合强度.结果表明:纯铁和20钢表面镀层以金属钨、钼为基体,其上分布大量μ相,并有少量Laves相;镀层硬度高达1000～1400HV,固溶和时效处理对硬度提高影响不大;纯铁表面镀层在渗金属、固溶、时效状态下,持续加载100N未发生镀层剥落现象;20钢表面镀层经固溶处理后,所加载荷在100N内未发生剥落现象,但在渗金属及时效态,当载荷加至80N时,镀层开始剥落.

W-Ni-Fe高比重合金纳米晶预合金粉的制备

采用行星式高能球磨机制备W-Ni-Fe高比重合金纳米晶预合金粉，研究了不同的球磨介质（研磨球）包括硬质合金球、不锈钢球、钨球和球料比以及不同的保护气氛N2、Ar等对球磨后粉末性能的影响。采用XRD分析了粉末相变化、晶块尺寸和晶格畸变。采用SEM和EDX对球磨后粉末形貌和颗粒成分进行分析。

激光熔覆Fe—Cr—W—Ni—C合金的微观组织及其演化

用SEM，ATEM及化学分析、显微硬度测定等手段，对激光溶覆Fe—Cr—W—Ni—C（其质量比为10：5：1：1：1）合金的微观组织进行了研究，结果表明，该合金经激光溶覆后可得到亚共晶和过共晶两类熔覆组织分别为γ＋（γ＋M7C3）及M7C3＋（γ+M7C3），存在领先相的竞争与选择．γ为亚稳奥氏体，具有较高的合金元素过饱和含量；M7C3（M=Cr，Fe，W等）为Cr基合金碳化物，存在层片状、蜂窝状、网状及鲱骨状等多种生长形态．经923K，2h高温时效，发生了γ→M23C6及M2C均匀析出与M7C3→M23C6及M7C3→M6C原位转变．细小弥散的M2C及M6C的析出及形成是造成熔覆组织二次硬化的原因．

K-RE变质处理改善Fe-V-W-Mo合金组织

用K-RE对Fe-5%V-5%W-5%Mo-5%Cr-3%Nb-2%Co-2%C合金变质处理,使凝固组织发生了明显的变化,不仅碳化物和基体组织明显细化,还出现共晶碳化物断网现象,产生了较多的小块状和颗粒状碳化物。经K-RE变质处理Fe-V-W-Mo合金加热温度950℃时,碳化物断网明显,加热温度1000℃时,多数碳化物已断网,并出现了数量较多的颗粒状碳化物,加热温度1050℃时,碳化物网状组织全部消失,大部分碳化物变成了球状组织。

苯胺和联苯胺在非晶态Fe－W合金钝化膜上电聚合的研究

通过苯胺或联苯胺在非晶Ｆｅ－Ｗ钝化膜表面上电化学聚合，分析了苯胺电化学聚合的行为和过程。用极化曲线和浸泡实验测定了修饰膜在酸性、中性、碱性介质中的耐蚀性能。结果表明，非晶Ｆｅ－Ｗ镀层经聚苯胺或联苯胺修饰后其耐蚀性能均有所提高。