Ni-Cr合金真空钎焊金刚石界面反应的热力学与动力学分析

采用Ni-Cr合金钎料 ,适当控制钎焊工艺 ,实现了金刚石与钢基体的高强度连接。采用扫描电子显微镜 (SEM)和能谱仪 (EDS)及X射线衍射结构分析了真空加热条件下 ,Ni-Cr合金钎料与金刚石之间的界面反应 ,探讨了钎料与金刚石界面处碳化物的形成机理。结果表明 ,Ni-Cr合金钎料中的Cr和少量Si在金刚石表面富集并与金刚石中的C发生反应生成Cr7C3 、Cr3 C2 碳化物 ,其中Cr7C3 呈笋状生长 ,Cr3 C2 呈片状 ,可能有少量SiC生成。金刚石与钎料的界面形成了金刚石 \SiC \Cr3 C2 \Cr7C3 钎料的梯度材料 ,实现了Ni-Cr合金与金刚石的冶金结合。

三价铬脉冲电沉积纳米晶Ni-Cr合金工艺

采用脉冲电沉积方法对三价铬电沉积Ni-Cr合金镀层工艺进行研究,确定并优化三价铬脉冲电沉积Ni-Cr合金的最佳镀液配方及工艺参数。研究镀液中各成分及工艺参数对三价铬脉冲电沉积Ni-Cr合金厚度及合金镀层中铬的影响,利用扫描电镜和电子能谱分析Ni-Cr合金镀层的形貌、微观结构和化学组成。结果表明,镀层厚度和Ni-Cr合金中铬含量在不同浓度的络合剂、稳定剂、乙酸钠及不同的电流密度、温度、pH值、占空比和脉冲频率下都存在极大值,且Ni-Cr合金厚度随合金中铬含量的增加而减少。当铬含量为24%时,镀层的厚度大于10μm,无裂纹,其晶粒为纳米球状晶粒。

添加石墨对Ni-Cr合金保护气氛钎焊金刚石磨粒界面组织的影响

钎焊单层金刚石工具磨粒具有高的出刃和把持力,但在高温钎焊过程中易造成金刚石较大的热损伤,利用在Ni-Cr合金中添加适量的石墨,期望能够阻止金刚石石墨化,降低金刚石焊后热应力和过度反应。采用添加质量分数为0%、1%、2%石墨的Ni-Cr合金作为钎料对金刚石进行保护气氛钎焊试验,钎焊温度1 050℃保温5 min,利用扫描电镜对焊后金刚石的形貌和焊缝组织进行分析,测试钎缝的显微硬度。结果表明,添加1%石墨的钎料对金刚石润湿性较好,添加的C元素能够与Cr元素反应后形成碳化物,其中部分Cr3C2在金刚石表面形核长大,并与金刚石有一定位向关系,Cr7C3的形貌由实心转变为空心,钎缝中形成簇状共晶石墨,显微硬度由630 HV0.2下降到580 HV0.2,有利于金刚石磨粒的后期出露和降低热应力。

Ni-Cr合金烤瓷界面反应微观机理

对临床失败Ni-Cr合金烤瓷修复体分析,Ni-Cr合金与陶瓷界面平滑,无明显的反应层生成,修复体内存在裂纹和气孔。通过扫描电镜、能谱与X射线衍射仪,对Ni-Cr合金与陶瓷界面反应研究结果表明,Al2O3陶瓷表面富集的氧离子,与合金中的Ni,Cr反应,还原生成Al,并与Ni化合生成AlNi3,而Cr则被氧化后与Sn生成SnCrO的复合氧化物。在Ni-Cr合金烤瓷界面处形成一连续的反应薄层,可显著改善Ni-Cr合金与陶瓷间的界面冶金结合,减少界面缺陷,实现Ni-Cr合金与陶瓷的可靠结合。

Ni-Cr合金烤瓷材料界面组织结构和力学性能

应用扫描电镜、能谱、X射线衍射及电子拉伸试验机对Ni-Cr合金与烤瓷材料的界面组织结构与力学性能进行了分析。结果表明:Ni-Cr合金烤瓷制作过程中产生残余应力和缺陷将导致瓷崩、瓷裂、剥离或脱落。烤瓷温度T对金-瓷界面剪切结合强度影响较大,T=990℃、保温时间t=1.0 min时,金-瓷界面剪切结合强度可达到37.52 MPa。在金-瓷界面处由于Ni-Cr合金与熔融的玻璃相烤瓷材料相互作用,形成新的化合物型界面,对提高金-瓷界面结合强度将起到非常重要的作用。

Ni-Cr合金在三价铬水溶液中的电沉积

Al基体上电镀Ni-Cr合金可以大幅度改善其防护性能，为此以铝为基体，以柠檬酸为配位体，在三价铬的硫酸盐-氯化物镀液中电沉积了光亮平滑、质量优良、与基体结合良好、Cr含量为1．4％～26．0％、厚度为10～30 μm、最大电流效率可达58．0％的Ni-Cr合金镀层。研究了电流密度、温度、pH值、CrCl3浓度等参数对电流效率和镀层厚度的影响。电位滴定显示，镀液的缓冲能力良好；阴极极化曲线表明，Ni-Cr合金的电沉积符合Tafel方程。SEM形貌观察发现，Ni-Cr合金表面布满了均匀密集的球形小颗粒；通过XRD检测确定，Ni-Cr合金为晶体结构，Cr含量升高使晶粒变小；Ni-Cr镀层的耐蚀性较好，Cr含量的升高有利于耐蚀性的提高。

Te对Ni-Cr合金高温抗氧化性能的影响

采用粉末冶金方法制备含Te的Ni-Cr合金试样.在800±5℃高温进行抗氧化实验.通过氧化动力学曲线分析、氧化皮金相组织和断面形貌观察、X-ray分析表明:Te的加入在合金内部形成新相Cr2TeO4和Fe3TeO,提高合金材料氧化皮的粘附性.并且有效抑制Cr2O3的挥发反应,从而改善Cr2O3氧化层的致密性.

电火花沉积Ni-Cr合金涂层的组织及性能

利用电火花沉积技术,采用自制电极在P20钢基材表面沉积Ni-Cr合金涂层,研究了沉积层的组织特征、显微硬度分布及耐磨、耐蚀性能。结果表明:通过优化沉积工艺参数可以获得厚度高达430μm的沉积层。电火花沉积层与基体的结合界面属于非均匀混合互熔结晶型界面,沉积层与基体呈现良好的冶金结合;涂层中下部组织为细小的枝晶组织,而上部组织为纳米晶结构。沉积层的硬度呈梯度分布,涂层外层硬度值最高。涂层的耐磨、耐蚀性能比基体有较大提高,涂层上部超细的纳米晶结构是其耐磨性能及耐蚀性能提高的主要因素。

显微组织对Ni-Cr合金热腐蚀行为的影响

采用机械合金化法和真空熔炼法制备了不同显微组织的Ni-20Cr(质量分数,%,下同)合金,并研究其在950℃,75%Na2SO4+25%K2SO4(质量分数,下同)盐膜下的热腐蚀行为。结果表明:细晶的机械合金化Ni-20Cr合金热腐蚀后表面形成了单一连续的Cr2O3外氧化膜,有效地阻止了硫的向内扩散,延长了热腐蚀过程的孕育期,呈现出较普通晶粒尺寸的熔炼Ni-20Cr合金更好的抗热腐蚀性能。

Ni-Cr合金真空预钎焊金刚石磨粒复合节块界面微结构

在Ni-Cr合金中加入A合金粉制成复合钎料,在加热温度1 050℃和保温时间30 min的工艺下进行金刚石磨粒的预钎焊处理试验,在加热温度810℃和保温时间4 min的烧结工艺下制备预钎焊磨粒复合节块.测试预钎焊磨粒的静压强度和复合节块的抗弯强度,并分析预钎焊金刚石、复合节块的界面微结构.结果表明,复合钎料与金刚石磨粒在预钎焊过程中形成化学结合界面,且对金刚石的热损伤较小;当磨粒浓度范围为10%-50%时,复合节块的抗弯强度均高于常规金刚石节块;预钎焊金刚石与金属胎体在烧结过程中形成冶金结合界面,复合节块界面结合强度高.

固体润滑剂在Ni-Cr合金/Si_3N_4摩擦副界面的转移行为与摩擦学研究

考察了Ni-Cr-CaF2,Ni-Cr-PbO合金分别与Si3N4配副下的摩擦学性能,运用扫描电镜分析了固体润滑剂在Ni-Cr合金/Si3N4摩擦副界面的转移行为。结果表明,转移膜中CaF2的存在有利于在Si3N4陶瓷上形成有效的转移膜,但是CaF2未在摩擦界面优先转移,而软金属Pb与Si3N4陶瓷的润湿较差,不能在Si3N4陶瓷上形成软金属Pb的完整转移膜。

Ni-Cr合金在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为

针对Ni-Cr合金在含Cl离子溶液中的腐蚀行为,利用M273型电化学测试系统,测试了纯Ni金属、Ni-10Cr与Ni-20Cr合金在3.5%NaCl溶液中的动电位极化曲线.采用XPS测试技术分析了3种材料形成钝化膜的组成成分,并对材料的点腐蚀机理进行了探讨.实验结果表明:随着合金中w(Cr)的增大,合金的自腐蚀电位提高,钝化区间由200mV增大到600mV,钝化膜以由水合Ni的氧化物或氢氧化物组成为主,转变为以Cr的氧化物或氢氧化物组成为主,点蚀击破电位由-0.1V提高到+0.38V,明显提高了合金的耐蚀性能.因此,在含Cl-离子腐蚀溶液介质中,Ni-Cr合金体系的耐点蚀能力与其w(Cr)密切相关.

电沉积Ni-Cr合金电化学行为的研究

利用线性电位扫描法对在不同Ni2+浓度、Cr3+浓度、温度和pH值下电沉积Ni-Cr合金的电化学行为进行了研究。结果表明,随着镀液中Cr3+和Ni2+浓度的增大,Ni-Cr合金的析出电势向正向偏移,说明增大混合液中的主盐浓度有利于合金的共沉积;随着镀液温度升高和pH值的降低,电沉积Ni-Cr合金阴极极化程度减小,合金析出电势正向偏移;通过计算Ni-Cr合金共沉积电极反应的表观活化能,得到电极电势在-0.85^-1.05V时,表观活化能均大于40kJ/mol,说明Ni-Cr合金共沉积是受电化学控制。

Ni-Cr合金钎焊单层金刚石砂轮界面结构的研究

以 Ni Cr合金粉做钎料适当控制钎焊工艺条件 ,成功研制了单层钎焊金刚石砂轮 .利用扫描电镜和 X射线能谱 ,结合金相及试样逐层的 X射线衍射结构分析 ,剖析了 Ni Cr合金与金刚石和钢基体钎焊界面的微区组织结构 ,揭示了 Ni Cr合金对金刚石和钢基体的浸润性及钎焊机理 .钎焊过程中 Ni Cr合金中的 Cr元素在金刚石界面形成富 Cr层并与金刚石表面的 C元素反应生成 Cr7C3;在钢基体结合界面上 Ni Cr合金和钢基体中的元素相互扩散形成冶金结合 .这是实现合金层与金刚石及钢基体之间都有较高结合强度的主要因素 。

双辉等离子表面Ni-Cr合金渗层的组织及耐蚀性能研究

采用双层辉光等离子表面冶金技术在Q235钢表面制备Ni-Cr合金渗层,对合金渗层的组织特征、成分和耐蚀性能进行了研究。结果表明:Ni-Cr合金渗层与基体呈现良好的冶金结合状态;渗层中Ni,Cr元素含量由表及里逐渐减少,厚度约为30μm,渗层主要物相为Ni2.9Cr0.7Fe0.36。电化学极化试验表明经Ni-Cr共渗处理后试样的耐蚀性明显优于基材,且Ni-Cr合金渗层的保护效率高达99.7468%,而孔隙率仅有0.2%。

TiAlZr合金及其热喷涂Ni-Cr合金涂层高温微动磨损的研究

对TiAlZr合金及其热喷涂Ni-Cr合金涂层的高温微动磨损性能进行了对比研究。不同温度下的微动磨损实验结果表明:在滑移区,温度对微动磨损的影响十分显著,TiAlZr合金抗微动磨损能力随着温度上升而急剧下降,热喷涂Ni-Cr合金涂层抗高温微动磨损能力随着温度上升而增强。在400℃时,由于氧化膜快速生成的原因,热喷涂Ni-Cr合金涂层具有优异的抗高温微动磨损特性。

添加Ni/C对Ni-Cr合金制备钎焊金刚石工具的影响

为了进一步提高钎焊金刚石工具的使用性能,采用添加3%、5%Ni/C的Ni-Cr合金在保护气氛炉制备钎焊金刚石试样,钎焊温度为1 050℃,保温5 min;利用扫描电镜对钎焊后金刚石形貌和钎焊层组织进行分析,用维氏硬度仪测试钎焊层硬度。结果表明:添加Ni/C的Ni-Cr合金对金刚石具有较好的润湿性,能实现钎焊层对金刚石的高强度连接;碳化物在金刚石表面形核长大,与金刚石具有一定的位向关系;Cr7C3的形貌为空心,钎焊层中形成簇状共晶石墨,都与添加的Ni/C有关;钎焊层中残存有少量Ni/C,钎焊层硬度由820HV0.2降低至700HV0.2,有利于降低金刚石钎焊后热应力和提高磨粒后期出露。

工艺参数对Ni-Cr合金与陶瓷界面组织性能的影响

通过改变烤瓷温度及烤瓷时间,研究了金—瓷界面的力学性能和微观组织的变化规律。结果表明,金—瓷界面反应非常复杂,金—瓷界面处的物相主要有SnO2,SnCr0.14Ox,AlNi3及KAlSi2O6的复合氧化物等。烤瓷工艺参数变化直接影响金—瓷界面反应产物种类、数量及分布,最终决定了金—瓷界面结合强度。在一定范围内,随烤瓷温度的提高和烤瓷时间的延长,反应层变宽,金—瓷界面由突变型界面转变为化合物型,对提高金—瓷界面结合强度将起到非常重要的作用。当采用烤瓷温度T=960℃,烤瓷时间t=2.5min时,金—瓷界面抗剪强度可达到42.7MPa。

Ni-Cr合金真空感应钎焊单层金刚石砂轮的实验研究

利用真空感应钎焊方法 ,用Ni Cr合金片作钎料 ,实现了金刚石与钢基体间的牢固连接。利用扫描电镜和X射线能谱 ,结合X射线衍射结构分析 ,发现Ni Cr合金中的Cr原子与金刚石表面的碳原子反应生成稳定连续的CrC膜 ,在与钢基体结合界面上生成 (FexCry)C ,这是实现合金层与金刚石及钢基体之间都有较高结合强度的主要因素。最后通过磨削实验验证了金刚石确有较高把持强度。

Ni-Cr合金烤瓷界面结合的微观机理研究

目的探讨烤瓷用Ni-Cr合金金瓷结合的微观机制。方法制备经除气预氧化处理的Ni-Cr合金金瓷试片,对金瓷界面采用扫描电镜,X射线衍射仪观察界面反应产物。结果在金瓷界面的陶瓷侧生成AlNi3与SnCrO的复合氧化物,在金瓷界面的金属侧形成了扩散反应层。结论界面反应产物AlNi3及SnCrO的复合氧化物同时具备有金属性和陶瓷性,适宜宽度的扩散反应层有助于金瓷之间的可靠结合。