开沟器铲尖表面等离子熔覆Mo_(2)FeB_(2)涂层制备及其磨损性能

为了解决开沟器铲尖耕作过程中耐磨性差、易失效的问题,利用等离子熔覆技术在开沟器铲尖表面制备Mo_(2)FeB_(2)金属陶瓷涂层,并对其微观组织结构、物相组成、显微硬度以及耐磨性能进行研究。通过正交试验得到熔覆层制备的最优工艺参数组合为:熔覆电流80 A,熔覆距离10 mm,熔覆速度20 cm/min,并以此来制备耐磨熔覆层。结果表明,熔覆层与基体呈现良好冶金结合,其组织主要由方形、蝶状、十字镖形、树形以及不规则长条状的硬质相、网状共晶组织和铁基粘结相组成,其主要物相组成为Mo_(2)FeB_(2)、M_(3)B_(2)(M:Mo,Fe,Cr)、(Cr,Fe)7C3、MoB、CrB、Fe2B以及Fe-Cr固溶体。熔覆层的平均显微硬度为9618 MPa,为开沟器铲尖基体的2.79倍。相同工况下的磨损试验表明熔覆层的平均磨损量(19.20 mg)和平均摩擦系数(0.294)与基体相比分别降低了52.9%和42.4%;不同载荷下的磨损试验表明,随着载荷的增加,熔覆层与基体的摩擦系数呈现逐渐减小的趋势,但熔覆层的整体摩擦系数均低于基体,且其磨损形貌较基体轻微。土槽试验结果表明,熔覆层开沟器铲尖的平均磨损量(4.60 g)比常规开沟器铲尖(15.54 g)降低了70.4%;田间试验结果表明,在实际土壤环境中,开沟器铲尖熔覆层的平均磨损量(34.34 g)仅为常规开沟器铲尖(79.06 g)的43.4%,通过对比磨损形貌发现,熔覆层的存在可以有效抵御土壤磨损,使开沟器铲尖在经过长时间的磨损后能最大程度的保持原貌,从而使其表现出优异的耐磨性能。该研究结果可为提高农机触土部件的耐磨性提供理论参考和可行技术方案。

氧对Mo_2FeB_2金属陶瓷性能的影响

考察了氧对Ｍｏ２ＦｅＢ２金属陶瓷性能的影响。结果表明：基体中的氧能与硼形成表观像玻璃的Ｂ２Ｏ３杂质，烧结时这些Ｂ２Ｏ３杂质能从基体内迁移到基体表面，而在基体内部留下了大量孔洞，恶化了基体性能。通过适当的工艺措施，减少Ｂ２Ｏ３杂质的形成。

Mo_2FeB_2金属陶瓷-钢覆层材料的制备及性能研究

以FeB、Mo、Fe等粉末为主要原材料,采用真空液相烧结技术,制备了Mo_2FeB_2金属陶瓷-钢覆层材料,并对其界面组织、耐磨性和界面相容性进行了研究。结果表明,Mo_2FeB_2金属陶瓷主要由Mo_2FeB_2硬质相和γ-Fe粘结相构成,组织致密,显微硬度高达1600HV0.5。Mo_2FeB_2金属陶瓷-钢覆层材料界面是无缺陷的冶金结合,具有良好的界面相容性。在界面存在一个从高硬度到低硬度的渐变过渡区。磨损试验表明,Mo_2FeB_2金属陶瓷-钢覆层材料具有比YG8硬质合金更好的耐磨性。

Q235钢表面反应火焰喷涂TiB_2/Mo_2FeB_2复相陶瓷涂层的耐蚀性

为了研究TiB2/Mo2FeB2复相陶瓷涂层的耐蚀性,以Mo粉、FeB粉、Fe粉及TiB2粉为原料,采用反应火焰喷涂技术在Q235钢上制备了TiB2/Mo2FeB2复相陶瓷涂层。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)分析了粉体和涂层的物相组成与表面形貌,通过浸泡法测试了涂层耐蚀性。结果表明:涂层内含硬质相TiB2、部分Mo2 FeB2,TiO2、B2 O3,残留的Mo、TiB2等;TiB2/Mo2 FeB2复相陶瓷涂层的耐酸性、耐碱性、耐盐性分别为Q235钢基体的4.17,3.39,3.34倍。

烧结工艺和碳加入量对Mo_2FeB_2基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响

采用反应烧结法制备了Mo_2FeB_2基金属陶瓷,用扫描电镜、能谱仪及X射线衍射仪等手段研究了烧结工艺和碳加入量对其显微组织和力学性能的影响。结果表明:随着碳加入量的增大,金属陶瓷的硬度和抗弯强度均先增大再减小;当添加0.5%的碳时,在1100℃保温60 min并最终在1 280℃烧结60 min,能够获得完全致密且力学性能较好的Mo_2FeB_2基金属陶瓷,其抗弯强度达到1176 MPa。

Mn对Mo_2FeB_2基金属陶瓷组织和力学性能的影响

以Mo、Fe、FeB和Mn等为原料,采用反应烧结法制备Mo2FeB2基金属陶瓷。利用SEM、EDS和XRD等技术对金属陶瓷显微组织、物相和微区合金元素进行分析,并采用固体与分子经验电子理论研究Mn对脆性第三相以及粘接相对硬质相润湿性的影响。结果表明:添加少量Mn使第三相各键的共价电子对数nα均得到提高,从而改善其脆性;同时Mn也降低液相形成温度,提高粘结相对硬质相的润湿性。因此,Mo2FeB2基金属陶瓷具有较好的力学性能。

WC增强Mo_2FeB_2基金属陶瓷的组织与性能研究

在三元硼化物Mo2FeB2基金属陶瓷的基础上添加不同量的WC进行真空液相烧结,并对烧成的试样进行表征。结果表明,添加WC颗粒不影响生成三元硼化物Mo2FeB2的原位液相反应过程,其可作为Mo2FeB2颗粒的形核中心,进一步促进材料烧结致密化,且WC颗粒与Mo2FeB2硬质颗粒形成结合良好的双硬质相,弥散分布在Fe基粘结相中,有效地增强了Mo2FeB2基金属陶瓷硬度及耐磨损性能。当WC添加量为20%(质量分数)时,材料硬度最高,达到HRA87.9,提高了7.2%,在砂轮对磨试验条件下其耐磨性最好,提高了10倍。

原位反应制备Mo_2FeB_2基金属陶瓷烧结过程热力学分析

对Fe-6B-48Mo-0.8C材料体系用液相烧结原位反应法制备了Mo2FeB2三元硼化物金属陶瓷,用SEM-EDS观察分析了烧结体的组织结构与成分组成,用热分析(DSC)、X射线衍射分析与热力学计算表征了体系的反应过程。结果表明,在该材料体系中,Fe2B、MoB2为反应中间相,Mo2FeB2为最稳定存在的相,呈条块状均匀分布在铁基粘结相中。通过热力学计算分析,在Mo-Fe-B三元体系中,Mo2FeB2的Gibbs自由能最低,形成能力最强,在481.8℃开始形成Fe2B,当温度达到1293.7℃时,该体系形成最稳定的Mo2FeB2相,并使材料致密化。

NbC含量对Mo_2FeB_2基金属陶瓷的显微组织和力学性能的影响

利用原位反应真空烧结法制备了不同NbC含量的Mo2FeB2基金属陶瓷试样,并对试样的显微组织及力学性能进行分析。结果表明,随着NbC含量的增加,硬质相颗粒得到细化且均匀分布在粘结相中;试样的硬度和耐磨性先提高后降低,当NbC的质量分数为6.0%时,试样的硬度最高,耐磨性能最好。

球磨时间对Mo_2FeB_2基金属陶瓷组织和力学性能的影响

以Mo、FeB、Cr、Ni、Fe粉末以及少量的C粉为原料,采用行星球磨法对其球磨后烧结制备Mo2FeB2基金属陶瓷,利用扫描电镜观察球磨粉及其烧结试样的组织形貌,并测定烧结试样的孔隙度、硬度和抗弯强度,研究原料粉末球磨时间对Mo2FeB2基金属陶瓷组织和力学性能的影响。结果表明,随着球磨时间的增加,粉末粒度逐渐变小,Mo2FeB2基金属陶瓷的孔隙度明显降低,其硬度和抗弯强度明显增大,晶粒也随之细化;球磨30h原料粉末所制Mo2FeB2基金属陶瓷的综合性能最优,其硬度(HRA)达到90.2,抗弯强度达到1850MPa。

Mo_2FeB_2基新型硬质合金的制备

本文采用真空反应烧结法原位合成制备了Mo2FeB2基新型硬质合金,研究了Mo2FeB2基新型硬质合金及烧结温度和保温时间对合金组织和性能的影响。利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对试样的组织和物相进行了分析,测定了试样的密度、抗弯强度(TRS)和硬度(HRA)。实验结果表明,提高烧结温度或延长保温时间都会导致合金中的Mo2FeB2颗粒形貌从近球形向长条形转变,导致抗弯强度降低。本实验烧结温度为1 270℃,保温0min时获得的硬质合金的组织和性能最佳,其抗弯强度为1 780MPa,硬度为86HRA。

WC对原位合成Mo_2FeB_2烧结及组织性能的影响

在Mo-B-Fe-Cr-N i系统中,分别掺加不同含量的WC进行真空液相烧结,用电子万能材料试验机和硬度计测定材料的弯曲强度与硬度,用XRD、SEM观察分析材料的物相和组织结构。结果表明,在满足反应生成Mo2FeB2的前提下,掺加的WC作为形核中心,降低了烧结过程中的成核位垒,使烧结过程更易进行,烧结生成的Mo2FeB2硬质相与WC晶粒形成了无污染、弱界面结合的双硬质相,并且在粘结相中分布均匀,提高了材料的抗弯强度和硬度。

Mo_2FeB_2金属陶瓷的高温氧化行为

采用真空液相烧结法制备Mo2FeB2金属陶瓷,研究了其在800℃空气中的的高温氧化行为。研究结果表明,Mo2FeB2金属陶瓷在空气中氧化100 h后,氧化动力学曲线服从抛物线规律。在氧化40h和100h后,试样增重分别为17.98 mg/cm2和23.09 mg/cm2,并分析讨论了影响Mo2FeB2金属陶瓷氧化行为的主要因素。

基于第一性原理的α-Fe(001)/Mo_2FeB_2(001)界面性能的研究

采用第一性原理方法,研究了α-Fe(001)/Mo_2FeB_2(001)界面性能。建立了4种不同的原子堆垛方式界面模型,计算了其界面粘附功、界面结合能和断裂功。结果表明,以空心位置堆垛的Fe终端界面性能最稳定,而顶部位置的Fe+B终端界面性能最不稳定,两者的裂纹断裂均趋向于发生在基体相或硬质相内。在此基础上,进一步分析了空心位置Fe终端界面模型和顶部位置Fe+B终端界面模型的电子结构,电荷差分密度图显示在空心位置的Fe终端界面系统中,界面处Fe原子与Fe原子间形成金属键,界面处Fe原子与Mo原子间形成金属键。在顶部位置的Fe+B终端界面系统中,界面处的Fe原子与B原子间形成共价键,但界面强度比空心位置的Fe终端界面系统低。分态密度显示界面处原子间重新排列,发生杂化,形成共价键,揭示了界面成键特性。

水雾化Mo_2FeB_2基硬质粉末的制备与表征

采用水雾化法制备Mo2FeB2基硬质粉末,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、粒度分析、显微硬度测定以及差热分析等手段研究该粉末的微观形貌、物相组成、粒径分布、硬度及热稳定性。结果表明,所制备的Mo2FeB2基硬质粉末为以球形颗粒为主的、晶体和非晶体的混合粉末。其中非晶粉末的平均硬度为1 250 HV,晶体粉末的平均硬度为1 100 HV。非晶粉末的粒度≤41μm,非晶转化温度Tg为742 K(444℃),估算非晶形成的最小冷却速率为1.4×105 K/s。此外,还用单辊激冷法验证体系非晶形成的最小冷却速率。

合金元素对Mo_2FeB_2基金属陶瓷组织及性能的影响

采用反应烧结法制备了Mo2FeB2基金属陶瓷,研究了添加石墨、Cr和Ni等合金元素对金属陶瓷显微组织及性能的影响。结果表明:不同合金元素的添加对复合材料的微观结构的改变不尽相同,但由于细化晶粒或粘结相强度变化等因素,金属陶瓷的硬度及抗弯强度均能得到不同程度的提高;合金元素的添加能有效改善Mo2FeB2的摩擦磨损性能,其中添加石墨的复合材料因为晶粒拔出最小从而具有最优的摩擦学性能。

粘结相含量和相组成对Mo_2FeB_2基金属陶瓷断裂韧性的影响

通过真空液相烧结工艺制备不同粘结相含量和相组成的Mo_2FeB_2基金属陶瓷,并用压痕法测量其断裂韧性,研究粘结相含量和相组成对Mo_2FeB_2基金属陶瓷断裂韧性的影响。结果表明:粘结相含量对Mo_2FeB_2基金属陶瓷的断裂韧性具有一定影响,当粘结相含量(质量分数)由27%增加到37%时,断裂韧性从12.8 MPa·m^(1/2)提高到了17.3 MPa·m^(1/2);与粘结相含量的影响相比,粘结相相组成对Mo_2FeB_2基金属陶瓷的断裂韧性具有更加显著的影响,当粘结相为铁素体时,金属陶瓷的断裂韧性为28.5 MPa·m^(1/2),增加了约一倍;硬质相颗粒与粘结相的沿晶断裂,尤其是粘结相的撕裂对其断裂韧性的增加起重要的贡献。

感应熔覆Mo_2FeB_2/Fe耐磨涂层的组织与性能研究

本文采用真空反应烧结合成出Mo2FeB2硬质颗粒,并采用感应熔覆技术在钢基体表面成功制备出以Mo2FeB2为强化相的硬质涂层,并对其组织结构、界面相容性和耐磨性进行了研究。结果表明,在1 350℃真空烧结30min所制得Mo2FeB2硬质相颗粒分布均匀致密且硬度高;感应熔覆Mo2FeB2/Fe涂层的硬质相最佳含量为50%质量分数,涂层组织分布均匀孔洞较少,硬度高达65.5HRC,涂层与基体结合良好。磨损试验表明,Mo2FeB2强化层具有比YG8硬质合金更好的耐磨性。

浆料法制备Mo_2FeB_2金属陶瓷-钢覆层材料及其性能研究

以FeB,Mo,Fe等粉末为主要原材料,加入有机溶剂,制备出成型料浆,用料浆法在钢基体表面成型覆层坯体,采用真空液相烧结技术,制备了Mo2FeB2金属陶瓷-钢覆层材料,并对其性能进行了检测。结果表明,覆层主要由Mo2FeB2硬质相和-αFe黏结相构成,Mo2FeB2金属陶瓷-钢覆层材料在界面存在一个从高硬度到低硬度的渐变过渡区。磨损试验表明,Mo2FeB2金属陶瓷-钢覆层材料具有比YG8硬质合金更好的耐磨性。腐蚀试验表明,Mo2FeB2金属陶瓷-钢覆层材料具有比2Cr13钢更好的耐腐蚀性。

Mo_2FeB_2粉体的制备研究及铁源对其微观结构的影响

以钼粉、羰基铁粉、无定形硼粉和硼铁粉为原料,采用真空烧结法制备了Mo2FeB2粉体。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)分析产物的物相演变规律和微观形貌,取得以下结果:在1400℃下反应2h可以得到相组成单一的Mo2FeB2粉体;用硼铁粉代替羰基铁粉为铁源可以大幅降低反应产物的颗粒和晶粒尺寸,并减少其晶格畸变,制备的Mo2FeB2粉体颗粒尺寸为5μm左右,晶粒尺寸在64nm左右。