316L不锈钢和镍基合金梯度材料MIG焊电弧增材制造工艺研究

目的采用MIG焊电弧增材制造的工艺方法,实现316L不锈钢和625镍基合金2种材料的增材制造,以获得无缺陷、性能优异的功能梯度材料。方法采用双脉冲电弧模式,利用316L和Inconel6252种焊丝在钢板上分别以25%和5%梯度比例进行50层往复式堆积实验,对沉积样品进行形貌外观、沉积效率、微观组织、硬度和拉伸性能的研究,并采用多级指标的评价系统综合评价沉积样品的成形质量。结果2个试样成功过渡堆积50层,表面成形良好,无未熔合、流淌、裂纹等缺陷。从宏观来看,样品横截面无气孔、热裂纹等缺陷。研究发现,5%梯度样品沉积效率高于25%梯度样品,硬度随着镍基合金比例的增大而增加,并通过电镜扫描方法发现25%梯度样品中75%(质量分数)316L+25%Inconel625区域出现裂纹,硬度和拉伸性能下降,降低了样品总体质量,而5%梯度比例的样品无此区域,总体质量良好。结论电弧增材制造采用5%的过渡比例工艺获得的梯度材料具有较高的强度与韧性,优良的拉伸性能为工业生产中的应用提供了可靠的保障,在工业上具有很好的应用前景。

等离子增材制造WC-316L梯度复合材料的组织与性能

采用等离子体增材制造技术,以不同比例的WC-316L不锈钢粉末为熔覆材料,在Q235钢基体上逐层制造出WC-316L块体梯度复合材料。块体材料从下到上,WC粉末的比例逐渐从0增加到40%。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机等设备对材料的组织结构和性能进行了研究。结果表明,块体材料由下至上组织结构与性能各不相同,底层组织为γ-Fe基体和网状的α-Fe。随着WC的加入,材料出现Fe_(3)W_(3)C、W_(2)C、WC等物相。WC颗粒部分溶解,游离态的W、C原子可与基体元素反应形成碳化物并消除了网状的α-Fe组织。块体材料的硬度值呈不均匀分布,整体上从下向上呈递增趋势。块体顶部平均硬度可达600 HV,耐磨性良好。

ARZ陶瓷颗粒增强316L不锈钢复合材料的制备及性能

采用粉末冶金工艺制备了Al_(2)O_(3)增强ZrO_(2)(alumina reinforced zirconia,ARZ)陶瓷颗粒增强316L不锈钢(316L不锈钢/ARZ)复合材料,研究了ARZ陶瓷颗粒体积分数对316L不锈钢/ARZ复合材料的微观组织、相对密度、硬度、耐磨性的影响。结果表明:当ARZ陶瓷颗粒体积分数为20%时,复合材料的相对密度达到97.53%,与不锈钢基体相当;继续加入ARZ陶瓷,陶瓷颗粒发生团聚降低了复合材料相对密度。316L不锈钢/ARZ复合材料的硬度随着ARZ陶瓷颗粒体积分数的增高而增大,当ARZ陶瓷颗粒的体积分数为60%时,复合材料的硬度达到最大值HRB 96.8。复合材料耐磨性优于不锈钢基体,其中含有体积分数为60%ARZ陶瓷颗粒的复合材料体积磨损率较基体减少了4.2倍;随着ARZ陶瓷颗粒含量的增加,复合材料的耐磨性提高,复合材料的磨损机理主要为316L不锈钢的剥落。

真空烧结制备316L不锈钢纤维/HA复合生物材料及其理化性能

用真空烧结成功制备了不同成分316L不锈钢纤维/HA复合生物材料和316L不锈钢纤维/HA-ZrO2(CaO)复合生物材料,并通过金相显微镜、SEM、EDXA分析了材料的微观结构、断裂性能和微区元素含量。结果表明:不锈钢纤维和纳米ZrO2(CaO)粒子对复合材料具有增强和增韧的作用。综合考虑认为,20%316L不锈钢纤维/HA-ZrO2(CaO)复合材料的性能最优,其抗弯强度和抗压强度分别为140.1 MPa和348.9 MPa。316L不锈钢纤维/HA-ZrO2(CaO)复合材料抗弯强度随316L不锈钢纤维直径和长度减小而增大,且纤维长度对抗弯强度的影响略大于纤维直径的影响。复合材料微观组织随HA粉末和316L不锈钢纤维成分变化呈规律性变化,没有出现明显的裂纹或孔隙,HA和316L不锈钢纤维结合紧密,界面平整,两相融合程度较高。5%316L不锈钢纤维复合材料表现为脆性断裂,而10%、20%、40%316L不锈钢纤维复合材料均表现为韧性断裂,且韧性程度随316L不锈钢纤维含量依次增加。基体与韧化相均相对独立,二者之间不发生任何化学反应,基体HA中发生微量的Fe元素扩散,但在316L不锈钢中不发生基体的扩散。

HA-316L不锈钢纤维非对称功能梯度生物材料制备与显微组织

用低压热等静压方法在1100℃下制备了HA(ZrO2)-316L不锈钢纤维非对称FGM,其中316L不锈钢纤维含量按体积比20%→15%→10%→5%呈非对称梯度变化.并通过金相显微镜、SEM、EDXA分析了材料的微观结构和微区元素含量.结果表明,HA(ZrO2)-316L不锈钢纤维非对称FGM微观上表现为316L不锈钢纤维在FGM中呈无序、均匀分布状态,316L不锈钢纤维包裹于HA(ZrO2)基体中,两者结合紧密,界面表现为部分凹凸不平,316L不锈钢纤维与HA(ZrO2)基体紧紧的咬合在一起.在FGM基体中发生了微量的韧化相Fe元素扩散,韧化相316L不锈钢纤维不发生基体相Ca、P元素的扩散,基体与韧化相均相对独立,二者之间不发生任何化学反应.随着HA含量增加,HA(ZrO2)-316L不锈钢纤维复合材料的断裂韧性和弹性模量逐渐减小,体现了FGM中各梯度层的力学性能缓和设计.HA(ZrO2)-316L不锈钢纤维FGM中,分析认为,增韧机理主要为纤维拔出增韧和层间裂纹偏转增韧.

粉末粒径和压制压力对316L不锈钢多孔材料结构特性的影响

以气雾化316L不锈钢球形粉末为原料,通过压制、烧结工艺制备多孔过滤材料。在烧结温度、保温时间等其他制备工艺参数一定的情况下,着重分析粉末粒径、压制压力对多孔材料孔隙度、最大孔径和透过性能的影响规律,建立其相互关系方程。结果表明:多孔材料孔隙度主要受压制压力的影响,随压制压力的增大而减小,孔隙度的1.9倍与压制压力的平方根呈指数关系。相比于压制压力,多孔材料的最大孔径主要受粉末粒径的影响,随粉末粒径的增大而增大,两者之间呈线性关系;多孔材料的相对透气系数受粉末粒径和孔隙度的共同影响。在孔隙度一定的情况下,相对透气系数与粉末粒径的平方呈线性关系。

激光熔覆沉积制备多层316L不锈钢-Stellite31合金梯度功能材料

采用激光熔覆沉积方法,在送粉时通过原位混合316L不锈钢和Stellite31合金两种粉末并改变两种粉末的比例,直接制备出316L不锈钢-Stellite31梯度功能材料。沿梯度方向对所制材料的成分、组织、硬度进行了分析测试。结果表明,激光熔覆沉积实现了不同比例316L不锈钢和Stellite31合金的原位均匀合金化,所制备梯度功能材料沿梯度变化方向的微观组织、成分及硬度呈连续变化。

生物医用材料316L不锈钢的磨损腐蚀特性研究

对人工关节常用的生物医用材料 316L不锈钢在蒸馏水和Hank′s模拟体液条件下的腐蚀磨损行为进行了研究,通过改变载荷和磨损时间考察了不同因素对其腐蚀磨损的影响规律。在Hank′s模拟体液条件下, 316L不锈钢在 10kg载荷下的磨损比在其他载荷条件下都要小。同载荷条件下,该钢在Hank′s中的磨损量大于蒸馏水中的,并有晶间腐蚀倾向。

增强体含量对TiC/316L复合材料性能的影响

采用粉末冶金法制备增强体颗粒含量为0%、2%、5%、10%和15%的TiC/316L不锈钢复合材料。利用Zwick Roell Z202拉伸试验机测试复合材料的拉伸性能,利用MM-200型环块磨损试验机测试复合材料在干摩擦条件下的摩擦磨损性能,研究TiC颗粒含量对复合材料性能的影响。结果表明:随TiC颗粒的引入,复合材料的强度得到提高,但TiC含量过高,TiC颗粒容易在晶界聚集,导致孔隙的产生和界面连接性的恶化,使复合材料的性能下降。当TiC含量为5%时,复合材料的耐磨性能最好;当TiC含量为10%时,复合材料表现出最高的抗拉强度(655.3 MPa)。

非对称HA/316L不锈钢梯度生物材料的制备与表征

采用干粉铺叠法和热压工艺制备了非对称HA/316L不锈钢功能梯度生物材料,并测定了其相对密度和抗弯强度,采用X射线衍射仪、扫描电镜、金相显微分析技术等对材料进行了物相和显微组织分析。结果表明:非对称HA-316L不锈钢生物FGM在宏观上呈现明显的梯度分布,微观上则各成分分布连续、均匀,各梯度层之间没有明显的宏观界面,界面结合紧密;随着316L不锈钢含量的增大,材料的相对密度增加,抗弯强度提高,平均抗弯强度达450 MPa左右,体现出FGM的热应力缓和行为;此外,在生物FGM中,HA和316L不锈钢两相在热压过程中发生了不同程度的固溶,表明HA和316L不锈钢能够形成好的结合。

316L纤维尺寸和含量对HA-ZrO_2(CaO)/316L纤维复合生物材料性能的影响

研究了316L纤维的长度、直径与含量对HA-ZrO_2(CaO)/316L纤维生物复合材料的力学性能的影响规律.结果表明:纤维直径为40μm的复合材料力学性能优于纤维直径为50μm的复合材料;纤维长度为0.8～1.2mm的复合材料力学性能优于纤维长度为2～3mm的复合材料;随着纤维体积分数增大,纤维之间相互接触而导致在复合材料中形成的微孔增多,并成为微裂纹源,导致材料力学性能下降.含20vol%直径为40μm、长度为0.8～1.2mm的316L纤维的HA-ZrO_2(CaO)/316L纤维生物复合材料的综合力学性能最佳,其抗弯强度、杨氏模量、断裂韧性和相对密度分别为140.1MPa、117.8GPa、5.81MPa·m^(1/2)和87.1%.复合材料微观组织随HA粉末和316L纤维成分的变化呈规律性变化,没有出现明显的裂纹或孔隙,316L纤维与HA-ZrO_2(CaO)基体紧紧地咬合在一起,其结合主要靠基体对316L纤维的物理附着力所致.基体中发生微量Fe元素扩散,但在316L纤维中不发生基体Ca、P元素的扩散.含5%316L纤维复合材料表现为脆性断裂,而含10%、20%、40%316L纤维复合材料均表现为韧性断裂,且韧性程度随316L纤维含量的增加而增大.

316L不锈钢/Y-PSZ复合材料的制备与性能

采用粉末冶金方法制备了316L不锈钢/Y-PSZ复合材料,研究了316L不锈钢含量与粉末粒度对复合材料的显微组织、烧结收缩率、密度及硬度的影响.结果表明:随着316L含量的增加,复合材料的密度增高,相对密度和烧结收缩率逐渐降低,试样的HRC硬度值下降;在316L含量一定的情况下,随着316L颗粒尺寸的增大,复合材料的密度略有降低,相对密度和线收缩率逐渐减小,试样的HRC硬度值下降.在本文的研究条件下,所制备复合材料的相对密度值在92·5%～95·5%之间.

316L不锈钢关节材料的摩擦腐蚀行为

采用UMT-2多功能摩擦磨损试验机和电化学工作站(CHI614E)摩擦腐蚀试验平台,考察医用316 L不锈钢在模拟体液润滑条件下的摩擦腐蚀行为,利用扫描电镜观察摩擦腐蚀的形貌特征。实验结果表明,316 L不锈钢摩擦腐蚀后的腐蚀电位降低,腐蚀电流增大;不同载荷条件下,摩擦腐蚀的摩擦因数均大于纯摩擦下的摩擦因数,且随载荷的增加而减小,摩擦腐蚀电流则随载荷的增加而增大;摩擦腐蚀磨损面的破坏比纯摩擦严重,磨损机制主要表现为犁沟磨损和剪切塑变所造成的局部剥落。

粉料粒度对316L不锈钢多孔材料孔隙结构和透气性能的影响

采用粉末冶金法制备316L不锈钢多孔透气材料,研究了不同不锈钢粉料粒度(D50=2.5μm,39.2μm,64.3μm)对多孔材料气孔率、孔径尺寸和透气性的影响。结果表明:随着粉料粒度的增加,多孔材料的气孔率和最大孔径增大,透气性降低,其中D50=2.5μm不锈钢粉料所制备的多孔材料透气性最高,达到4.79 m^3/(h·k Pa·m^2)。分析认为随着粉料粒度的增加颗粒在混料、成型和烧成工艺中的外形变化是导致多孔材料透气性反而随着粒度增加呈下降趋势的主要原因。

HA/316L不锈钢对称功能梯度生物复合材料的力学性能

采用干粉叠层法和热压工艺制备HA／316L不锈钢对称功能梯度生物复合材料，使用三点弯曲法测定HA／316L不锈钢对称功能梯度生物复合材料试样的抗弯强度和弹性模量，并借助扫描电子显微镜对试样对表面形貌和微观结构进行观察和表征，利用场发射高分辨扫描电子显微镜对试样进行元素线扫描分析。研究结果表明：通过控制HA粉末的含量（体积分数）在20％-40％之间时，所得复合材料的抗弯强度和弹性模量分别与人体骨的强度和模量相匹配，得到生物力学相容性好的复合材料；HA／316L不锈钢复合材料各梯度层之间过渡自然，没有明显的宏观界面、缺陷和裂纹等，梯度层内部和界面处两相分布均匀，且各成分均呈现连续的梯度分布，界面结合紧密。

HA(ZrO_(2))/316L不锈钢纤维对称功能梯度生物材料

制备了HA(ZrO2)/316L不锈钢纤维对称功能梯度材料(FGM),316L不锈钢纤维的含量(体积分数)按20%→10%→0→10%→20%呈轴向对称梯度变化.分析了材料的微观结构和微区元素含量,研究了材料的性能与316L不锈钢纤维含量的关系.结果表明,在HA(ZrO2)/316L不锈钢纤维对称FGM中,316L不锈钢纤维在微观上呈无序和均匀分布状态,它被包裹于HA(ZrO2)基体中,两者紧密结合.316L不锈钢纤维与HA(ZrO2)基体间的界面表现为部分凹凸不平,紧紧地咬合在一起.在FGM基体中发生了微量的韧化相Fe元素扩散,在韧化相316L不锈钢纤维不发生基体相Ca、P元素的扩散,基体与韧化相之间不发生化学反应.随着316L不锈钢纤维含量的增加,HA(ZrO2)/316L不锈钢纤维复合材料的断裂韧性和弹性模量逐渐增加,体现了FGM中各梯度层的力学性能缓和设计.按Miao模型计算HA(ZrO2)/316L不锈钢纤维FGM中的残余热应力为515MPa,FGM的增韧机理主要为纤维的拔出增韧和层间的裂纹偏转增韧.

316L不锈钢血管支架材料的电化学抛光工艺(英文)

用直流电化学抛光技术,研究了 316L 不锈钢血管支架材料电化学抛光液中各成分的作用及操作条件对抛光质量的影响。通过优化,用实验得到的工艺能很快获得光亮平整的抛光表面。

TiC/316L不锈钢复合材料的高温氧化行为

采用粉末冶金法制备TiC/316L不锈钢复合材料（TiC质量分数为10%），研究该复合材料在700~900℃空气中的恒温氧化行为，分析氧化温度和氧化时间对其氧化行为的影响，并对氧化膜表面的相组成、形貌以及氧化机制进行分析。结果表明：在700~900℃氧化条件下，TiC/316L不锈钢复合材料表面形成的氧化膜以TiO2、Cr2O3、Fe3O4和FeCr2O4为主要组成相，且随氧化时间的延长，TiO2和FeCr2O4的衍射峰逐渐变强，试样在900℃氧化时，氧化膜中的Fe3O4会进一步与O2反应生成Fe2O3。温度从700℃升高至900℃，氧化膜表面铁的氧化物由细条状变为片状，继而发展成短柱状；而Ti的氧化物由大块结状发展成颗粒状，并且颗粒的尺寸随温度的升高而增大。

ZrO_2/316L不锈钢复合材料的SEM分析

采用热压（ＨＰ）烧结法制备了ＺｒＯ２／３１６Ｌ不锈钢复合材料．利用三点弯曲、单边切口梁(ＳＥＮＢ）等方法测定了材料的力学性能．通过扫描电镜(ＳＥＭ）现察复合材料的显微组织结构，研究 分析了材料在静载荷下的断裂机理．

316L不锈钢、铜、锡复合框架材料研究

设计并采用电刷镀复合工艺制造了一种316L不锈钢、铜、锡复合框架功能材料，此功能材料具有良好的弹性、导电、导热性能和优异的钎焊性能，且无磁性，可满足某大型机组控制系统的要求，同时对此材料的组织性能等进行了研究。