Cr含量对Fe-Cr-Si三元系合金组织和耐蚀性能的影响

为了探究Cr元素含量对Fe-Cr-Si三元系合金组织和耐蚀性能的影响,采用SEM、XRD等仪器对3种不同Cr含量的Fe-Cr-Si系合金的显微组织、硬度及其腐蚀行为展开研究,系统分析了Cr含量变化对Fe-Cr-Si系合金材料的显微组织、硬度及耐蚀性能的影响。结果表明:3种不同Cr含量的Fe-Cr-Si合金均由树枝晶和枝晶间基体组成。随着Cr含量的增加,枝晶间Fe3Si相增多,Fe-Cr固溶体相生成。相比Fe8Cr10Si合金,Fe16Cr10Si合金的硬度降低16%。10%(质量分数)HCl溶液浸泡腐蚀试验结果表明,Cr含量较低的Fe8Cr10Si合金的腐蚀情况最为严重,出现较深的腐蚀坑,腐蚀坑中的片状硅化物未能有效地防止合金被侵蚀。固溶态Cr含量的升高是促使Fe-Cr-Si合金耐蚀性能提升的主要原因。

Si含量对Fe-Cr-Si合金高温耐磨性能的影响

为研究Si含量对Fe-Cr-Si合金高温耐磨性能的影响,改善Fe-Cr-Si合金在高温环境下的耐磨性能,采用真空电弧熔炼制备了4种不同Si含量(原子分数5%、10%、15%、20%)的Fe-Cr-Si合金,研究了Si含量变化对其高温耐磨性能的影响。结果表明,4种Fe-Cr-Si合金均由单相组织构成,Si含量的增加使得合金硬度逐渐升高,并且促进了金属硅化物Fe_(3)Si的形成。随着Si含量的增加,Fe-Cr-Si合金的摩擦系数和磨损率逐渐减小,磨损机制由剥落磨损转变为氧化磨损、磨粒磨损和黏着磨损。

导流管参数对真空紧耦合气雾化法制备Fe-Cr合金粉末的影响

采用真空紧耦合气雾化法制备Fe–Cr合金粉末,研究了导流管直径与导流管伸出长度对Fe–Cr合金粉末粒度分布、收得率、中位粒径(D_(50))的影响。结果表明,在其他工艺参数不变的情况下,当导流管直径从4.5 mm增大到6.0 mm时,Fe–Cr合金粉末累积粒度分布曲线右移,中位粒径增大,细粉收得率减小,粉末流动性减小,松装密度减小;当导流管伸出长度由2.0 mm增加到2.5 mm时,Fe–Cr合金粉末累积粒度分布曲线左移,中位粒径减小,细粉收得率增加,粉末流动性增加,松装密度升高。综上所述,雾化压力3.8 MPa,过热度250℃,导流管直径4.5 mm,导流管伸出长度2.5 mm,制备得到的Fe–Cr合金粉末综合性能最优。

Fe-Cr二元合金微观组织演化的质量密度场耦合动力学Monte-Carlo模拟研究

本文建立了一种全新的将动力学Monte-Carlo粒子模拟与基于归一化Gauss函数基组的质量密度场空间粗粒化模型耦合的杂化模拟算法.采用该杂化模拟算法,系统对比研究了4种Cr原子含量分别为12.8%,20.0%,30.0%和40.0%的Fe-Cr合金中Cr相在温度为673 K下的时效析出动力学机制,及其时效不同阶段微观组织形貌的演变规律.研究得出Fe-Cr(12.8%)合金富Cr相时效组织形貌呈现孤立颗粒状空间分布形态,时效机制属于形核-长大(NG)机制;对于Fe-Cr(30.0%)和Fe-Cr(40.0%),富Cr相时效形貌在形核-生长及熟化阶段均呈现为三维蠕虫状空间分布特征,时效机制属于条幅分解(SD)机制;对于Fe-Cr(20.0%)合金,其富Cr相组织演化特征介于NG和SD机制之间.研究进一步发现Cr原子短程序参量可用来分析富Cr相形核-生长阶段Fe-Cr合金原子尺度结构的演变,但对于时效熟化阶段微观结构组织变化不敏感.基于空间粗粒化后Fe-Cr合金微观组织形貌,进一步分析了4种Cr原子含量下Fe-Cr合金相变动力学参数如富Cr相体积分数、平均粒径及相颗粒数密度随时效时间演变.本文建立的质量密度场耦合动力学Monte-Carlo模拟方法,为开发多尺度算法模拟合金时效动力学机制及微观组织形貌演变提供了新的思路和研究基础.

含Cr量对等离子堆焊Fe-Cr-Ti-C合金组织与性能的影响

为获得高硬度的铁基堆焊合金,设计开发了多种不同Cr质量分数的Fe-Cr-Ti-C合金粉末,采用等离子堆焊技术在碳钢基体上制备相应堆焊层.通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜和显微硬度计对不同Cr质量分数Fe-Cr-Ti-C合金的显微组织、物相组成和显微硬度进行分析.结果表明:Fe-Cr-Ti-C合金堆焊层组织由奥氏体(γ)、马氏体(M)、M_(7)C_(3)和TiC组成,堆焊层中随着Cr质量分数的提高,马氏体基体组织数量先增大后减小,M_(7)C_(3)数量逐渐增多,且形态由断续网状转变为初生六边形,TiC呈开花状或块状;堆焊层侧面显微硬度呈梯度分布,随着Cr质量分数的增加,堆焊层表层的硬度值不断提高,Cr质量分数为15.0%时其硬度达到最佳值,合金堆焊层顶端显微硬度平均值最高,达到HV 0.21186.

Co-Ni-Fe-Cr系红外辐射材料自蔓延燃烧合成与应用

采用溶液自蔓延燃烧合成法及煅烧法制备了Co-Ni-Fe-Cr系红外辐射粉体材料,对前驱体和煅烧样品的晶体结构、微观形貌和红外发射率进行了表征分析。结果表明,自蔓延燃烧得到的燃烧产物呈无定形态,显微结构为多孔薄片状。燃烧产物经800~1000℃煅烧处理后转变为尖晶石相,随煅烧温度升高晶粒长大并趋近尖晶石相八面体形貌。1000℃煅烧得到的粉体团聚较少且粒径分布均匀(平均粒径为0.6μm)。获得的Co0.5Ni0.5(Fe0.375Cr0.625)2O4粉体全波段法向红外发射率为0.92,添加质量分数20%的Ca-Mg-Zr-Al-Si玻璃粉配制成丝网印刷浆料,经施釉、干燥和800℃釉烧在氧化铝黑瓷基板表面形成致密釉层,釉层红外发射率达到0.87,材料可用于氧化铝陶瓷基红外加热器的研制。

Fe-Cr-B-C系耐磨堆焊合金组织与性能

为了探讨合金元素Cr,C对高硼铁基堆焊合金组织结构的影响,采用气体保护焊堆焊技术,通过调整金属粉芯焊丝中高碳铬铁的添加量,在Q235钢板表面制备不同高碳铬铁含量的Fe-Cr-B-C堆焊合金,采用金相显微镜、扫描电镜、能谱(energy dispersive spectrometer,EDS)及X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)等分析测试方法,分析不同合金元素Cr,C含量对堆焊合金组织和性能的影响。结果表明,堆焊合金的组织为马氏体+网状(Fe,Cr)_(3)(B,C)及少量的微量M_(7)C_(3);随着高碳铬铁粉添加量的增加,网状(Fe,Cr)_(3)(B,C)体积分数增加,堆焊合金中的马氏体具有较高的硬度,合金元素Cr能够使基体组织固溶强化,网状碳化物(Fe,Cr)_(3)(B,C)作为耐磨骨架,阻碍磨料在磨损过程中的挤压与切削作用,使堆焊层耐磨性均高于65Mn钢3~4倍,其磨损机理为微犁沟。

Fe-Cr-Si系合金的组织和高温氧化行为研究

Fe-Cr-Si系合金材料具有良好的耐磨、耐蚀及高温抗氧化等性能,特别是Cr、Si元素的引入能提高其高温抗氧化性能。利用电弧熔炼工艺制备了Fe20Cr10Si合金,利用XRD、SEM等研究了Fe20Cr10Si合金的显微组织和900℃空气环境中的高温氧化行为。结果表明,合金由初生Fe_(3)Si树枝晶和枝晶间Fe-Cr固溶体和γ-Fe相的共晶体组成。合金在900℃空气环境中的抗氧化能力是45钢的50倍。氧化形成Cr_(2)O_(3)和SiO_(2)复合氧化层对基体有保护作用,氧化前期Cr的氧化和扩散是氧化膜生长机制的主因,而后因氧化膜剥落转变为受Si的氧化和扩散控制。

Cr和Y对Fe-Cr-Al合金在500℃/10.3 MPa过热蒸汽中长期腐蚀行为的影响

Fe-Cr-Al合金因具有适中的热中子吸收截面、较好的抗辐照性能和优良的抗高温氧化性能等优点,成为事故容错燃料包壳的候选材料之一。熔炼制备了低Cr(Fe-12Cr-5Al、Fe-12Cr-5Al-0.01Y)和高Cr(Fe-20Cr-5Al、Fe-20Cr-5Al-0.01Y)的Fe-Cr-Al合金,采用静态高压釜研究了4种合金在500℃/10.3 MPa过热蒸汽中长达2000 h的腐蚀行为。采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电子显微镜分析了合金和氧化膜的显微组织。结果表明:Cr含量的增加使合金晶粒细化,添加微量Y可以细化低Cr合金晶粒。在500℃/10.3 MPa过热蒸汽中腐蚀时,提高Cr含量可以明显降低Fe-Cr-Al合金的腐蚀增重速率;添加质量分数0.01%的Y可适当降低低Cr合金的腐蚀增重速率,但对高Cr合金的腐蚀增重速率影响并不明显。低Cr合金腐蚀形成的氧化膜为3层结构,从外到内依次为Fe_(3)O_(4)、Fe-Cr-Al的尖晶石氧化物、富Fe的内氧化过渡区;高Cr合金的氧化膜为两层结构,由外层Fe_(3)O_(4)和内层Fe-Cr-Al的尖晶石氧化物组成。提高Cr含量可抑制内氧化的发生以及外层Fe_(3)O_(4)的生成,添加微量Y对Fe-12Cr-5Al和Fe-20Cr-5Al合金氧化膜特性的影响不明显。

Fe-Cr-Ni-Al合金铸造过程的数值模拟及组织性能

利用Procast软件模拟计算对Fe-Cr-Ni-Al合金的温度场和冷却速率进行分析,通过实验研究各冷却速率对铸态组织、枝晶间距以及显微硬度的影响.结果表明:采用阶梯状铸件能够较好地拟合Fe-Cr-Ni-Al合金铸件的温度场分布以及冷却速率的变化情况.随着冷却速率的增加,奥氏体相占比减小,铁素体相占比增大,过冷度增加使合金组织一次枝晶间距减小,组织中存在σ相,铁素体相区与奥氏体相区显微硬度值随冷却速率增大都呈增高趋势.

基于Fe-Cr-Ni基钎料的SUS444/SUS304接头钎焊工艺及组织与性能

采用新型Fe-Cr-Ni基钎焊材料对SUS444/SUS304异种不锈钢进行真空钎焊,研究了搭接接头的扩散连接机制,探究了钎焊温度、搭接间隙参数对显微组织和室温抗剪强度的影响规律,最后分析了T形接头在酸性介质中不同时间的浸泡腐蚀行为。结果表明,在钎焊过程中,钎料在SUS444母材侧扩散作用较为明显,存在较宽的元素扩散区,钎缝主要由两侧界面区先凝固Fe(Cr,Ni,Si)固溶体、钎缝中心区(Fe,Cr,Ni)_(3)P金属间化合物及Fe(Cr,Ni,Si)固溶体形成的类似共晶组织构成;钎料对钎焊温度较为敏感,温度过高,易产生虚焊孔穴,导致抗剪强度下降明显;钎料对搭接间隙敏感性较小,可满足大间隙钎焊要求。在钎焊温度1125℃、搭接间隙35μm条件下,抗剪强度最大达到177.3 MPa。T形接头腐蚀优先发生在钎角共晶组织中的Fe(Cr,Ni,Si)固溶体,浸泡腐蚀288 h后,溶液侵蚀至钎角界面区,并蚀穿先凝固固溶体,对母材进行电偶腐蚀。

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。

以Fe-Cr-Al合金为基体的镀镍层制备及其结合力研究

Fe-Cr-Al合金由于价格便宜、易加工、耐腐蚀等优点可以适用于能源消耗低且环保的新能源汽车,但由于其在空气中便会形成约纳米级的Cr2O3氧化层,使制备的电路板拒焊,导致难以与其他元件进行锡焊。为了提升锡焊的性能,需要进行表面镀镍。本文通过控制不同的刻蚀液浓度、刻蚀时间和电镀电流密度来对Fe-Cr-Al合金进行表面电镀。经过实验结果得知,三种影响因素中硫酸浓度对结合力影响最大,刻蚀时间其次,电流密度影响很小。具有最大结合力的镀镍工艺为:硫酸浓度:2mol/L;刻蚀时间:10min;电镀电流密度为4A/dm^(2)。经过合适的刻蚀后,可以实现镀镍层内聚破坏而失效而非镀层/基体界面破坏。

Cu-Fe-Cr原位复合材料的纤维相结构

通过感应熔炼和冷拔变形制备了Cu 16Fe 2Cr原位复合材料 ,将铜基体选择腐蚀后提取出了纤维 ,采用SEM和TEM观察分析了纤维相结构。在较低的应变量 (η =1.6 7)时 ,纤维不均匀 ,随着变形量的增大 (η =5 .42 ) ,纤维外形变得均匀。在 η =5 .42时 ,一个显著的特点是单根Fe Cr纤维分为一些由晶界隔开的平行亚单元 (宽度约为 10 0nm) ,通过亚单元共同的 [110 ]衍射获得了晶粒之间的相对取向 ,相邻晶粒的取向角在 3°～ 15°之间。

氦对Fe-Cr-Ni合金和Fe-Cr-Mn合金辐照损伤的影响

利用超高压电镜与高能离子加速器连接装置 ,研究了氦 (He)对Fe Cr Ni和Fe Cr Mn两类奥氏体型合金辐照损伤行为的影响。观察了辐照过程中二次点缺陷的演变、空洞的形成以及辐照诱导晶界处溶质元素浓度的变化。实验结果表明 :He能促进两类合金空洞核心的增加 ,但空洞尺寸和密度不同 ;He能有效抑制辐照诱起晶界元素偏析 ,但对不同原子尺寸的溶质原子抑制效果不同。

Fe-Cr-Mo,Fe-Cr-W合金中的过渡R相

研究了Fe-Cr-Mo、Fe-Cr-W合金的时效析出过程,发现在时效初期、两合金系中均有过渡R相析出,过渡R相为菱形点阵,α=0.9075nm,α=74.45°,其成分在Fe-Cr-Mo合金中为Pe-(27.5—34.9)Mo-(0—25.5)Cr,在Fe-Cr-W合金中为Fe-(28.9—33.0)W-(9.36—21.0)Cr(at.-%),时效后期,过渡R相分别向平衡相μ相、Laves相、χ相及σ相转变。

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。

HVOF喷涂Fe-Cr基涂层中非晶与纳米晶形成的研究

采用多元Fe基合金(含Cr、Si、Mn、B等)作为喷涂粉末,用超音速火焰(HVOF)喷涂法在不锈钢基体上制备厚度约200μm的Fe-Cr基涂层。用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、差示扫描量热仪(DSC)对涂层的组织结构特征进行了研究。涂层由于熔融和半熔化状态的液滴的连续堆积而成层状,由Fe基非晶、纳米晶及硼化物组成,纳米晶尺寸约为10-30nm。DSC分析表明非晶的晶化温度约为605℃。非晶的形成是由于喷涂液滴快的冷却速度及合适的粉末成分;非晶由于后续熔融液滴的堆积对前涂层产生退火效应,以非均匀形核的方式分别在非晶内部和非晶与硼化物的界面形成。

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。

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．