Fe基高温耐磨堆焊合金的优化设计

采用一次回归正交设计的方法实现了对Fe基高温耐磨堆焊合金配方的优化设计。通过对试验结果的直观和方差分析,建立合金系统堆焊层的高温耐磨性(考查指标为760℃磨损失重ΔW)与合金系统组分之间的线性回归方程,构造相应的混合惩罚函数,对目标函数求极值,从而获得合金的最优配方。

NbC增强Fe-Cr-C耐磨堆焊合金组织与磨粒磨损性能

以H08A为焊芯,在Fe-Cr-C耐磨合金焊条药皮中加入NbC,对堆焊层组织及NbC对堆焊层硬度和耐磨性的影响进行了研究。结果表明,NbC增强Fe-Cr-C耐磨合金的宏观硬度和耐磨性都高于Fe-Cr-C合金,宏观硬度达到61.6 HRC,比Fe-Cr-C耐磨合金提高9.6%;相对耐磨性提高60%。NbC增强Fe-Cr-C耐磨合金中NbC硬质相断面呈不规则形状,分布于M7C3之间,或镶嵌在M7C3中,以菱形或多边形居多,NbC分布不均匀,有局部聚集的区域。与Fe-Cr-C耐磨合金的共晶碳化物比较,Fe-Cr-C-NbC合金的共晶碳化物要粗大,共晶碳化物的间距也较大。

Cr_3C_2粒径对等离子堆焊铁基合金层组织与耐磨性能的影响

在低碳钢表面利用等离子堆焊技术分别制备Fe50堆焊层及添加40%(质量分数)微米和纳米Cr_3C_2的(Fe50+40%微米/纳米Cr_3C_2)复合堆焊层,比较研究添加不同粒径的Cr_3C_2对Fe50合金堆焊层的显微组织与磨损性能的影响。采用X射线衍射仪(XRD)分析堆焊层的相组成,利用扫描电镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)观察堆焊层的显微组织形貌及微区成分,通过显微硬度计测试了堆焊层的硬度分布,使用滑动磨损及冲击磨损试验机分别考察了复合堆焊层的磨损性能。结果表明:Fe50等离子堆焊层组织主要由柱状晶α-Fe及其间的网状共晶α-Fe+Cr_(23)C_6组成;而Fe+40%微米/纳米Cr_3C_2堆焊层凝固方式为过共晶,由大量的先共晶碳化物及其间细密、均匀的枝晶与共晶组织组成,并增加了γ-Fe、Cr_7C_3和未熔Cr_3C_2等相;但Fe+40%纳米Cr_3C_2涂层比Fe+40%微米Cr_3C_2涂层析出更多且细小、致密的先共晶碳化物。与Fe50等离子堆焊涂层相比,Fe+40%微米Cr_3C_2涂层的显微硬度、滑动磨损性能及冲击磨损性能分别提高了21%、1.5倍和0.8倍;而Fe+40%纳米Cr_3C_2涂层的显微硬度、滑动磨损性能及冲击磨损性能则分别提高了34.1%、2.4倍和1.7倍,表面的犁沟和剥落及塑性变形明显减少,耐磨性能显著提高。因此,添加纳米Cr_3C_2颗粒可以显著细化铁基合金等离子堆焊层的显微组织并提升其耐磨性能。

Fe_3Al合金堆焊层的高温热腐蚀行为研究

用钨极氩弧焊方法在A304不锈钢基体上堆焊Fe_3Al合金,对其相组成进行了XRD分析,对堆焊试样在750℃和950℃温度下分别进行了Na_2SO_4盐和NaCl盐的热腐蚀试验。结果表明：堆焊层金属主要由Fe_3Al相构成,仅含有少量的α-Fe固溶体；堆焊层金属在NaCl盐中的热腐蚀程度明显高于在Na_2SO_4盐中的腐蚀,且堆焊层与基体的熔合区是最薄弱的区域。

Fe⁃Al基复合材料及其涂层高温耐磨性的研究进展

Fe⁃Al金属间化合物(主要是指FeAl和Fe_(3)Al)因其成本低、熔点与钴相近、强度重量比高、具有优异的耐蚀性和抗氧化性等优点而受到广泛关注。主要介绍了陶瓷颗粒作为增强相制备Fe⁃Al基复合材料及涂层的方法和高温摩擦磨损机理。相关结果表明,陶瓷增强相不仅能提升Fe⁃Al基复合材料及涂层的力学性能,还能显著提升该材料的高温摩擦性能。

阀门密封面高温耐磨堆焊合金的研究

通过研制５２号合金与１３７号合金常温和高温硬度对比测试以及金相组织的对比分析，证明了５２号合金是比较理想的作为阀门密封面高温耐磨堆焊的合金材料．用它来代替目前普遍使用的钴铬钨贵重合金，具有较高的经济效益．

TIG焊Fe基非晶合金堆焊层的组织和性能

以一种含Fe、Cr、B、Mn、Si等元素的新型Fe基合金药芯焊丝作为堆焊材料,利用TIG焊在13Mn钢的基体上制备堆焊层。借助SEM、XRD、DSC等手段观察和分析了堆焊层的组织形貌、物相构成及非晶相的起始晶化温度,同时测定了堆焊层的显微硬度和常温耐磨性能。结果表明:新型Fe基合金堆焊层结构均匀致密,与基体结合性好;堆焊层中非晶含量约为31.06vol%,起始晶化温度Tx=582.3℃;堆焊层具有较高的显微硬度与耐磨性能,近表面的显微硬度达1000～1200HV0.1,耐磨性能优于高铬铸铁,尤其是水冷处理的堆焊层耐磨性为高铬铸铁的2倍。

稀土元素对高温耐磨堆焊合金性能影响的研究

研究在焊条药皮中加入不同含量的稀土元素对１Ｃｒ５Ｗ１０Ｍｏ２Ｖ３堆焊合金高温性能、碳化物形成及分布、耐磨性的影响。试验结果表明加入适量的稀土元素，可提高组织的高温稳定性、回火二次硬化、抗蠕变能力；细化晶粒，改善塑韧性；使碳化物在晶界聚集形成耐磨网架。

激光熔覆Fe基合金涂层的高温磨损性能

为了提高H13钢的高温耐磨性,通过激光熔覆在H13钢表面成功制备了Fe基合金涂层,对涂层和H13钢进行了高温磨损测试,对涂层和H13钢的高温磨损性能进行了比较研究,并讨论了其磨损机理。结果表明:与H13钢相比,该涂层的磨损率均比H13低,具有更好的高温耐磨性,尤其是在600℃时表现更为突出。在400℃下50~150 N时,涂层的磨损率随载荷增加而逐渐增加,而H13基体则是先增后降,但涂层的磨损率均比基体低。在600℃下50~100 N时,H13钢的磨损率随载荷增加而增加,在载荷为150 N时,H13钢的磨损率开始急剧增加,发生了严重的塑性挤出磨损,此条件下,涂层的磨损率也随着载荷的增加而增加,在150 N时增速较大,但磨损率远小于基体。在400℃下50~150 N时和600℃下50~100 N时涂层普遍存在氧化性轻度磨损,由此产生的致密的摩擦层可为涂层提供良好的保护。当温度和载荷分别达到600℃和150 N时,涂层疏松的摩擦层逐渐失去其保护功能,且普遍存在氧化磨损。

一种新型镍基高温合金堆焊焊条在定宽压力机模块上的应用

为了提高定宽压力机模块的使用寿命,采用一种自主研制的Ni-Cr-Mo-W镍基高温合金焊条堆焊于定宽压力机模块的工作面。经过力学性能试验、高温硬度试验、金相组织观察及冷热疲劳试验,并对冷热疲劳后试样表面裂纹的宏观形貌和微观组织的变化进行了分析;对镍基焊条堆焊制作的模块与进口模块在过钢量20万吨后工作面的形貌进行了观察,同时对比了上述两者工作面车削5mm后的形貌。试验证明,镍基堆焊焊条有效地提高了模块工作面的性能和模块的使用寿命,完全可以替代进口模块,实现模块生产、制造国产化。

堆焊过程中横向磁场对镍基高温合金组织和性能的影响

在镍基高温合金等离子弧堆焊过程中引入横向交流磁场,利用磁场的作用来提高堆焊层的性能。在堆焊过程中,调节磁场参数和焊接工艺规范,并对不同参数下的堆焊层进行硬度试验、磨损试验以及显微组织进行分析,结果发现适当磁场参数产生的电磁搅拌不仅可以细化堆焊层金属的组织,而且可以控制堆焊层中硬质相的数量及分布形态;从而改善堆焊层金属的硬度和耐磨性。此外,电磁搅拌还能减小堆焊层化学成分不均匀性,提高堆焊层的塑性和韧性,降低结晶裂纹和气孔的敏感性,提高堆焊层金属的综合力学性能,全面改善堆焊层的质量。

稀土硅对高炉阀门堆焊合金高温耐磨性能的影响

在焊条药皮中加入不同含量稀土硅的试验结果表明 ,适量的稀土硅可提高堆焊合金组织的高温稳定性 ,回火二次硬化和抗蠕变能力 ,细化晶粒 ,改善塑性和韧性 ,使碳化物在晶界聚集形成耐磨网架 。

镍基高温合金中Fe、Mo的联合测定

试样经酸溶解后,用同一母液对镍基高温合金中Fe、Mo进行联合测定。采用EDTA掩蔽干扰元素后直接进行铁量的测定,硫脲作还原剂测定钼量,两元素线性良好。该方法简便快速,已用于实际样品的测定,结果令人满意。

阀门密封面高温耐磨堆焊合金优化设计

采用优化设计的方法设计了阀门密封面高温耐磨堆焊合金，可满足工作温度６００℃以下高温、高压阀门的使用要求，并且其高温硬度的稳定性好于钴铬钨堆焊合金．

GHB60镍基高温合金堆焊焊条

GHB60镍基高温合金堆焊焊条(简称GHB60焊条),是晋西机器厂与太原工学院首次研制成功的。解决了国内生产的急需。填补了国内高合金特种焊接材料的空白。 GHB60焊条工艺性能良好,在工作条件相同的情况下,焊条的使用性能,熔滴过渡形态,操作性能。

二氧化碳堆焊铁基合金组织和性能的研究

为了进一步提高Fe55自熔性合金粉末的性能,利用二氧化碳保护焊在45#钢上堆焊Fe55自熔性合金粉末以及Fe55与碳化钨、碳化硅的混合粉末。利用XJL-02A金相显微镜对焊缝区的显微组织进行观察对比,采用2500PCX-ray衍射仪对堆焊层金属的物相成分进行分析,对堆焊层的显微硬度、耐磨性进行测试。结果表明,Fe55+15%W+6%SiC堆焊层与基体实现了冶金结合,堆焊层组织为马氏体和残余奥氏体,并有W3Cr12Si5、Cr3Si等增强相。显微硬度达913HV,耐磨性较Fe55提高2倍。

NiCrWSi系耐磨堆焊合金的设计和熔敷层性能研究

建立了堆焊合金定量设计的数学模型，有计划地设计熔敷层强化机构，创制了具有优良综合性能的ＮｉＣｒＷＳｉ系耐磨堆焊合金。测试了堆焊层的常温粘着磨损、高温（６００℃）粘着磨损和磨粒磨损性能，并分析了熔敷层硬度随温度的变化关系。

镍代钴基高温合金涂层组织及抗氧化性能研究

分析了等离子堆焊钴基高温合金Co 0 2、部分镍代钴基合金Co 0 4和镍基代钴基合金NDCo 0 2粉末涂层的金相组织、氧化膜形貌及其能谱、氧化膜断面形貌及其能谱。结果表明 :三种合金涂层的金相组织均为白色奥氏体基体加细小Cr7C3 、Cr7(C ,B) 3 共晶 ;Co 0 2生成Cr2 O3 选择性外氧化保护膜 ,Co 0 4和NDCo 0 2有明显的局部贫Cr区 ,生成CoCr2 O4和NiCr2 O4尖晶石结构保护性氧化膜 ,有效地提高了抗氧化性 ;三种合金均具有优良的抗氧化性能 ,且按NDCo 0 2、Co 0 4、Co 0 2顺序依次增强。评定了它们的抗氧化级别。

激光织构对Fe基非晶合金涂层润湿性的影响研究

为提高页岩油气钻进过程中钻头表面的耐磨性能及防泥包性能,采用冷喷涂(CS)和超音速火焰喷涂(HVAF)技术在35CrMo钢基体上制备了Fe_(48)Cr_(15)Mo_(14)C_(15)B_(6)Y_(2)非晶合金涂层,并利用紫外激光制备了涂层的疏水表面,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)测试分析了涂层的微观结构和力学性能,利用接触角测量仪表征涂层的润湿性,并分析其润湿机理。结果表明:利用CS技术制备的Fe基非晶合金涂层结构更加致密,非晶质量分数达到90%,且具有更好的热稳定性。激光过程中的熔融物快速冷却在涂层表面形成纳米尺寸级别的凝结物以及团聚物形成微纳复合结构,在激光扫描次数为7次时,CS涂层表面水接触角最高,具有良好的疏水性。

深冷处理时间对Fe基非晶合金涂层组织与性能的影响

对材料作深冷处理可以提高综合性能,扩大应用范围,增加使用寿命,但目前尚无关于Fe基非晶合金涂层深冷处理的报道。采用等离子喷涂技术在N80碳素钢表面制备了Fe基非晶合金涂层,并进行了-196℃下不同时间的深冷处理。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、HXD-1000 TMC型显微硬度计、Image-Pro-plus软件、PGSTAT型Autolab电化学工作站、HT-600高温摩擦磨损试验机对Fe基非晶合金涂层深冷处理前后的显微组织、显微硬度、孔隙率、耐蚀性以及耐磨性进行了检测。结果表明:对等离子喷涂Fe基非晶态合金涂层作适时的深冷处理,可以降低其孔隙率,提高其硬度、耐磨性和耐腐蚀性。本技术可以用于更多的材料深冷处理。