热处理对Cu-Ni-Cr-Si合金性能提升的机理研究

为了深入了解Cu-Ni-Cr-Si系列合金的综合性能,对比分析了Cu-Ni-Cr-Si合金热处理前后合金的显微硬度、拉伸性能以及显微组织等的变化规律。研究发现,热处理后的Cu-Ni-Cr-Si合金的拉伸性能明显提升,显微硬度也呈现出相同的变化趋势。Cu-Ni-Cr-Si合金是典型的沉淀时效强化合金,热处理过程中溶质原子扩散,从而形成析出相,细小、弥散的析出相分布在合金的晶界中会阻碍位错运动,从而提高了合金的力学性能。显微组织研究发现,热处理后晶粒的尺寸显著变大,与此同时热驱动力促使析出相生成,一般为Ni/Si相和Cr/Si相,析出相具有较高的硬度,合金的显微硬度在热处理之后也会有显著提升。电子背散射衍射(EBSD)分析发现,热处理之后小角度晶界转变为大角度晶界,局域取向差降低,推断位错密度降低。除此之外,溶质原子Cr、Ni、Si从基体中析出,对基体具有一定的净化作用,导电率由29.665%IACS提高到35.124%IACS。

Ni-Cr-Re三元系相图的试验测定和优化计算

采用平衡合金法制备了Ni-Cr-Re三元系合金试样,并用能谱仪测定了1373和1473 K的平衡相成分。结合前人的试验结果,运用CALPHAD方法,基于相平衡数据和第一性原理计算结果,优化了Ni-Cr-Re三元系1373、1425、1473和1573 K 4个等温截面,建立了合理自洽的Ni-Cr-Re三元系热力学数据库。

熔盐燃烧法制备Ni-Cr共掺LiMn_(2)O_(4)正极材料及电化学性能研究

采用熔盐燃烧法和不同焙烧温度处理制备了一系列尖晶石型LiNi_(0.05)Cr_(0.05)Mn_(1.90)O_(4)(LNCMO)正极材料,研究了焙烧温度对LNCMO的结构、微观结构形貌、电化学性能和动力学性能等的影响。结果表明,所制备样品都归属于LiMn_(2)O_(4)立方晶系Fd3m空间群,随焙烧温度升高,样品颗粒逐渐增大,其中550℃制备的为纳米级颗粒,其余为亚微米级。其中600℃焙烧温度制备的LNCMO样品展现出最佳的电化学性能,在5C倍率下,其首次放电比容量为109.1mAh/g,500次循环容量保持率为75.7%。电流密度增大到15C和30C时,经800次循环后该样品仍有64.4%和60.6%的容量保持率,并且其具有最大的Li+扩散系数(6.31×10^(-16) cm^(2)/s)和最小的电荷转移电阻(89.0Ω)。Ni-Cr共掺有效抑制了Jahn-Teller效应,适宜的二次焙烧温度有利于稳定材料的晶体结构,从而提高其倍率性能和循环性能。

Ni-Cr-W基高温合金高温氧化行为研究

研究了一种Ni-Cr-W基高温合金在700~1200℃的高温氧化行为。采用XRD,SEM/EDS,拉曼光谱和维氏硬度等表征手段对氧化膜中物相、微区成分分布及合金表面硬度等结构及性能进行了研究。结果表明:随着氧化温度增加,合金中的Ni和Cr最先被氧化形成Cr_(2)O_(3)和NiO,其中的Cr_(2)O_(3)是致密的氧化层;当温度高于1050℃时,有少量的SiO_(2)生成;实验范围内合金的氧化动力学曲线符合指数增长规律,氧化增重量都小于1 mg/cm^(2),说明合金是抗氧化级;合金在1200℃下循环氧化后,氧化层厚度和增厚量都明显增加,其抗氧化性能明显变差;在1100℃下氧化后合金的维氏硬度基本不变,而经过1200℃循环氧化后氧化层会出现起皮剥落,导致合金表面硬度下降。

Ni-Cr-B-Si合金预连接金刚石磨粒及其阻焊的研究

利用Ni-Cr-B-Si合金预连接金刚石,然后阻焊焊接在基体上,旨在为有序排布的金刚石工具磨粒的精确固定或焊补修复工具损毁磨粒服务。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪对处理后的金刚石磨粒进行表征,采用磨削试验评定其磨削性能。研究表明:在1050℃保温60 s的预连接工艺下,金刚石表面生成Cr7C3和Cr3C2两种碳化物;阻焊后金刚石磨粒仍然棱角分明,预连接层与基体结合良好;阻焊金刚石所受最大压应力为0.46 GPa,对比样钎焊金刚石所受最大压应力为0.13 GPa,阻焊金刚石受到的把持力更强;磨削试验显示,阻焊金刚石对加工材料的去除量高于钎焊金刚石,表现出更好的磨削性能。

含碳量对Ni-Cr-W-Mo合金显微组织及力学性能的影响

采用真空感应熔炼与电渣重熔相结合的工艺冶炼,随后锻造和热挤压制备了外径320 mm、内径280 mm,碳质量分数分别为0.04%、0.08%和0.12%的Ni-Cr-W-Mo合金管。对合金管进行了1 160~1 250℃保温20 min水冷的固溶处理。检测了热挤压态和固溶处理态合金管的显微组织和力学性能及固溶处理态合金管的高温持久性能。结果表明:热挤压态合金管晶粒细小且晶内有大量孪晶,碳化物弥散分布;随着含碳量的增加,相同温度固溶处理的合金管晶粒尺寸减小;随着固溶温度的提高,含碳量相同的合金管晶粒尺寸增大;合金管中碳化物主要为M6C和M23C6,弥散分布于晶内和晶界;随着含碳量的增加,合金管中碳化物数量增多,经1 220℃保温20 min水冷固溶处理的合金管的室温强度先降低后升高,断后伸长率降低,以及在927℃、80 MPa应力条件下的持久寿命和断后伸长率均先升高后降低。

Ni-Cr桥膜换能元直流激励下作用规律研究

为了研究直流激励下Ni-Cr桥膜换能元的作用规律,采用磁控溅射法制备了一种多层复合结构的Ni-Cr桥膜换能元,并通过电压探头、光电传感器和红外热像仪获得了不同电流输入时换能元电压、光信号和表面温度随时间变化的特征曲线。结果表明:在低电流(I≤2.5A)输入下,Ni-Cr桥膜换能元的作用规律类似传统桥丝/桥带换能元的热传导作用规律;当输入电流增大至3.0A时,Ni-Cr桥膜换能元的作用规律转变为微对流作用规律;当Ni-Cr桥膜换能元并联热敏电阻后,热敏电阻的分流作用有效抑制了换能元温度的升高,提升了安全电流,但同时也抑制了桥区等离子体的形成,因而无法实现热传导向微对流作用规律的转换。

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.

Ni-Cr-Fe合金耐乏燃料萃取剂腐蚀研究

核工业乏燃料后处理产生的废萃取剂危害大,需妥善处置。超临界水氧化(SCWO)技术可以有效处理乏燃料废萃取剂,但在亚临界流体段严重的腐蚀问题限制其应用。对此,在亚临界条件下,以Ni-Cr-Fe合金试样在乏燃料废萃取剂的模拟超临界水氧化反应流出物中进行腐蚀试验,对腐蚀后的试样进行分析,结果表明,NiCr-Fe合金具有优异的抗腐蚀性能,可以作为处理乏燃料废萃取剂超临界水氧化反应器的候选材料。

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桥膜换能元的制备

为了制作出阻值一致性好,发火电压低的金属桥膜换能元,对Ni-Cr薄膜换能元制作过程中的薄膜溅射、刻蚀等工艺进行了探索,并对制作的换能元参数进行了测试。结果显示随着溅射功率的减小,薄膜的沉积速率减小,成膜致密性提高;在一定范围内,刻蚀液中高氯酸所占的比例越大,刻蚀用时越短。制作的Ni-Cr薄膜换能元电阻的一致性较好,在47μF电容情况下发火电压均值为6.67 V。

Ni-Cr-Mo-Al-Ti-B-MoS_2系合金高温摩擦学特性的研究

用粉末冶金法制备了Ｎｉ－Ｃｒ－Ｍｏ－Ａｌ－Ｔｉ－Ｂ－ＭｏＳ２系宽温度范围自润滑合金材料，测试了合金机械性能及其在室温至６００ ℃范围内的摩擦磨损性能，同时还探讨了其耐磨机理．研究结果表明，ＭｏＳ２ 质量分数为１０％ 的合金具有较好的机械和摩擦磨损综合性能．该合金主要由Ｎｉ基固溶体、Ｎｉ３Ａｌ、Ｎｉ３（Ａｌ，Ｔｉ）、不定比化合物ＣｒｘＳｙ、ＭｏＳ２ 和Ｍｏ２Ｓ３ 等相组成，在室温至３００ ℃范围内摩擦表面形成含硫化合物复合膜而起润滑作用，高温摩擦时承载表面形成釉质层，次表层形成氧化层，其硬度比合金基体高，这是合金具有良好高温耐磨性的基础．高温下摩擦表面及磨屑中的氧化物及残余硫化物的协同作用使摩擦系数进一步降低．

Cr颗粒尺寸对Ni-Cr复合镀层氧化行为的影响

利用Ni与不同粒度的Cr颗粒通过复合电镀的方法分别制备了Nip7．5Cr（平均粒度为21nm）、Ni-10．9Cr（平均粒度为39nm）和Ni-12．4Cr（平均粒度为2．4μm）的Ni-Cr复合镀层．Ni-Cr纳米复合镀层与Ni—Cr复合微米颗粒镀层相比，其颗粒分布更为均匀，颗粒间距减少2～3个数量级．900℃恒温氧化实验结果表明：复合微米颗粒的Ni—Cr镀层只形成NiO膜，不能形成连续的Cr2O3膜，氧化速率很快；而Ni—Cr纳米复合镀层。由于能形成连续的Cr2O3膜，氧化速率显著降低，并且这种颗粒尺寸效应随粒度越细越明显．文中对颗粒尺寸效应进行了探讨．

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。

激光熔覆和熔铸Ni-Cr-B-Si-C合金微观组织结构的比较

使用XRD、SEM和TEM对比研究了激光熔覆和熔铸Ni-Cr-B-Si-C合金的显微组织。结果表明：激光熔覆组织由块状CrB型硼碳化物，正交结构的树枝状Cr7C3型碳化物，胞技状γ－Ni固熔体、共晶产物以及非晶相等组成。俄局部成分条件，形成γ-Ni＋M233C6共晶和γ－Ni十镍棚化物共晶。熔夜过程的非平衡性质导致层状γ-Ni＋Ni3B稳定凝固和非规则γ-Ni＋Ni2B亚稳定凝固并存。熔化炉冷后的熔铸组织粗大，由六方结构的六棱柱状Cr7C3型碳化物、γ－Ni基因港体等轴晶、Ni/Ni3B类层状共晶以及近球形Ni3B化合物组成。前者组织较后者细化约1～2个数量级。

添加Ni包覆MoS_2的Ni-Cr高温固体自润滑材料的研究

通过硝酸镍分解-氢还原法制取镍涂覆二硫化钠粉末,加入到Ni-Cr基体合金中,以防止二硫化钼在高温制备过程及高温使用过程中的氧化分解。添加Ni包覆MoS_2粉末,Ni-Cr25(w％)高温固体自润滑材料的机械性能优于未包覆材料,对(MoS_2/Ni)20w％的高温固体自润滑材料的摩擦磨损性能分析表明:在室温和600℃下,材料有较低的摩擦系数,室温磨损率也很低,在高温下与未添加包覆材料相比前者具有很好的宽温带摩擦学性能。

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。

反复熔铸Ni-Cr烤瓷合金体外细胞毒性实验(MTT法)

目的:初步评价反复熔铸后Ni-Cr烤瓷合金的生物相容性。方法:根据ISO标准采用体外细胞毒性试验(MTT法)测试不同熔铸次数Ni-Cr烤瓷合金不同浓度的浸提液培养小鼠结缔组织成纤维细胞(L-929)的结果,从而对反复熔铸后Ni-Cr烤瓷合金的生物相容性进行初筛。结果:各浓度实验组细胞生长形态良好、细胞毒性级为0～1级;经过2～5次熔铸的Ni-Cr烤瓷合金不同浓度的浸提液、不同培养时间的A492均值与经过1次熔铸的Ni-Cr烤瓷合金相应A492均值无显著性差异(P>0.05)。结论:初步认为Ni-Cr烤瓷合金经过1～5次熔铸后具有较好的生物相容性。