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。

Ni-Cr-B-Si+Cu-P-Sn复合钎料真空钎焊金刚石

采用在镍基钎料中分别添加3%、5%和7%(质量分数)Cu-P-Sn组成新型复合钎料,并进行金刚石磨粒的钎焊实验,利用SEM、EDS和XRD对金刚石焊后的界面碳化物形貌及钎料组织进行测试分析。结果表明:添加5%Cu-P-Sn的复合钎料进行金刚石钎焊时,钎焊温度有所下降,金刚石表面碳化物较规整,并且数量有所下降,降低金刚石的热损伤。新型钎料中形成树枝晶α-Ni基固溶体和枝晶间Ni_(31)Si_(12)、Cr_7C_3等化合物的组织,不同含量Cu-P-Sn与Ni-Cr-B-Si合金可以较大程度互溶,可以实现钎料性能的调控,降低金刚石的热损伤。

选区激光熔化制备Ni-Cr-B-Si合金粉末的微观组织与性能

由于模具在使用过程中极易出现镶块磨损和失效的情况,而一些进口模具镶块成本较高,本研究提出了一种新型的制备模具镶块的方法,为修复模具提供了一种新思路。本试验利用选区激光熔化工艺,选取不同工艺参数对粒度为21~60μm的Ni-Cr-B-Si合金粉末进行打印,最终分别得到表面粗糙度Ra≤3.5μm和致密度为98.6%的立体试样。通过对合金试样表面形貌、微观组织和力学性能的研究与分析,得到激光能量密度对三者的影响规律。随激光能量密度的增大,试样的表面粗糙度先减小后增大,并在激光能量密度为78 J/mm^3时获得表面质量最佳的试样。试样的耐磨性能与致密度呈现同样的变化趋势,二者均随激光能量密度的增大而增大,但过高的能量密度会导致试样边角产生开裂和翘曲,故80 J/mm^3的激光能量密度最为适宜。选区激光熔化工艺具有快速冷却的特点,该特点使合金试样具有细小的微观组织,并且随能量密度的增大,试样的晶体生长形态从胞状树枝晶向等轴树枝晶转变。试样中基体相为FeNi3、γ-Ni和Ni 3Si,主要强化相为M7C3、M23C6和Cr 2B,在晶粒细化和强化相二者的共同作用下,试样具有较高的硬度和良好的耐磨性,显微硬度平均值达到848.1HV 0.5。同等试验条件下,本试验制得的合金试样的耐磨性能显著优于常用的H13热作性模具钢。

15CrMo钢表面熔覆Ni-Cr-B-Si合金层的组织及性能

采用火焰喷涂的方法在15CrMo钢表面预置一层约0.4 mm厚的Ni-Cr-B-Si合金层,然后利用微束等离子弧作为热源进行重熔。通过试验深入分析了熔覆层与基材的结合界面、显微组织及成分分布情况,测试了熔覆层的显微硬度、耐磨性及抗腐蚀性等,并与基材进行了对比。结果表明,通过火焰喷涂+微束等离子弧重熔方法相结合制备的Ni-Cr-B-Si熔覆层,组织致密,界面清晰,成分过渡平缓,与基体达到良好的冶金结合;在优化工艺参数下熔覆层表面形成大量的等轴晶;由基材到熔覆层显微硬度呈阶梯分布,与基材220 HV0.025相比,熔覆层显微硬度提高到500～750 HV0.025,耐磨性也得到显著提高;电化学试验结果表明,在3.5%的NaCl腐蚀溶液中经微束等离子弧熔覆的镍基合金涂层的耐蚀性明显高于基材。

不锈钢激光熔敷Ni-Cr-B-Si合金涂层的组织及腐蚀行为

采用激光熔敷技术在316L不锈钢表面制备成形良好、无宏观裂纹、组织致密的Ni-Cr-B-Si合金涂层。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪分析涂层的显微组织和物相组成,通过动电位极化曲线和电化学阻抗谱测试研究涂层和基材在3.5%Na Cl溶液中的腐蚀行为。结果表明:涂层从底部到顶部,组织形态变化依次为平面晶、胞状晶、柱状树枝晶和等轴树枝晶,涂层主要由γ-(Ni,Fe)固溶体、Fe Ni3、M23C6(M=Fe,Ni,Cr)以及Cr0.19Fe0.7Ni0.11相组成;在3.5%Na Cl溶液环境中,涂层的自腐蚀电位比基材正移了0.14 V,腐蚀电流密度较基材减小71.84%,腐蚀阻抗值也显著高于基材,耐腐蚀性能优于基材,这是由于涂层表面形成钝化膜的致密度和稳定性更高。

添加Ni-Cr-B-Si的Cu基复合钎料真空钎焊金刚石界面微结构

为了降低钎焊金刚石的热损伤和调控钎料性能,采用添加适量Ni-Cr-B-Si的Cu基钎料对金刚石磨粒进行真空钎焊试验。采用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪对金刚石焊后形貌、界面微结构、钎料组织进行了分析。结果表明:添加20%Ni-Cr-B-Si的CuSn混合粉能够与金刚石实现化学冶金结合,金刚石热损伤降低明显,焊后形貌完整,表面基本光滑,并在金刚石表面的不同晶面生成了不同类型和形貌的碳化物。钎料凝固过程中首先析出α-Cu枝晶,经过包晶转变和共析转变,形成了α-Cu枝晶、Cu5.6Sn、Cu3Sn、Ni3Sn和共析α-Cu。随着Ni-Cr-B-Si含量的增大,钎料的硬度在增大,当添加量为20%时,硬度达到360~400HV0.2。

合金化元素对Ni-Cr-B-Si系合金抗氧化性能的影响

利用电子探针(EPMA)、扫描电镜(SEM)、X 射线能量色散谱(EDX)和俄歇能谱(SAM)对 Ni-Cr-B-Si 系合金在800℃、850℃下的氧化行为进行了研究。含:21～26%Cr 的耐磨耐蚀合金在800℃下具有良好的抗氧化性能。合金中高硼高碳含量导致γ相贫 Cr,对抗氧化不利。为使 Ni-Cr-B-Si 获得满意的耐磨耐蚀性,必须注意 Cr、B、C 三元素的比例关系,控制制粉工艺,细化铬硼化物。

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。

两种Ni-Cr-B-Si系合金等离子堆焊层组织结构和显微硬度的研究

采用等离子堆焊技术在304L不锈钢表面堆焊Ni-Cr-B-Si合金粉末熔覆层。应用扫描电子显微镜、电子探针、X-射线衍射仪、显微硬度计等测试手段,研究两种Ni-Cr-B-Si系合金成分等离子堆焊层组织结构和显微硬度。结果表明:堆焊合金层组织由γ-Ni树枝晶和树枝晶间多元共晶组成;Cr,C,B和Si元素含量增加,树枝状组织含量大幅减少,碳化物和硼化物含量显著增加。硬度测试结果表明:硼化物和碳化物含量增大使得堆焊层硬度显著提高。

Ni-Cr-B-Si合金粉末爆炸喷涂涂层的组织与性能

用电镜及 X射线衍射仪观察并分析爆炸喷涂工艺制备 Ni- Cr- B- Si涂层的组织结构 ,测定了涂层的结合力、空隙率和耐磨性 ,结果表明 ,爆炸喷涂可获得高致密性的涂层 ,与等离子喷涂相比 。

Ni-Cr-B-Si 合金粉末等离子喷涂层的高温滑动磨损特性

研究了Ｎｉ－Ｃｒ－Ｂ－Ｓｉ合金粉末等离子喷涂层的高温滑动磨损特性，并与５ＣｒＮｉＭｏ钢进行对比．结果表明，由于磨损机制不同，在相同温度下涂层的磨损率比５ＣｒＮｉＭｏ钢低得多．涂层的磨损机制在５００～５５０℃之间主要为塑性变形。

Ni-Cr-B-Si等离子喷涂层加热重熔后组织与性能

用真空炉对Ni－Cr－B－Si合金粉末等离子喷涂件进行了整体加热，使涂层重熔。研究了重熔后喷涂层的组织与性能。结果表明，经重熔处理后喷涂层与基体的结合力、抗高温磨损性能和抗高温氧化性能得到明显提高，而孔隙率却明显降低。

激光熔覆Ni-Cr-B-Si-C合金涂层显微组织的透射电镜研究

激光熔覆Ni-Cr-B-Si-C合金涂层组织由块状CrB型硼碳化物,树枝状Cr7C3型碳化物,胞枝状γ-Ni固溶体以及共晶产物组成。依局部成份条件,形成γ-Ni+M23C6共晶和γ-Ni+镍硼化物共晶。熔覆过程的非平衡性质导致γ-Ni/Ni3B稳定凝固和γ-Ni/Ni2B亚稳定凝固并存。受快速凝固引起的热应力所致在Cr7C3和M23C6中发生高密度孪生。此外,涂层中存在非晶相,由非晶相包围的γ-Ni固溶体形成调制结构。

激光熔覆Ni-Cr-B-Si耐热疲劳合金的组织与性能

在H13压铸模具钢表面进行了激光熔覆Ni-Cr-B-Si耐热疲劳合金的试验研究,利用金相显微镜、扫描电镜、显微维氏硬度计等仪器检测了熔覆层的组织和性能。结果表明,激光熔覆可以得到晶粒超细化、硬度高,与基体结合牢固的表面熔覆层。熔覆层组织为Ni基多元固溶体+碳化物(碳化铬、碳化钨、渗碳体),熔覆层平均硬度约732 HV0.2,平均厚度1.5 mm,与基体相比,其耐热疲劳性能提高112%,可显著提高合金压铸模的使用寿命。

WC对金刚石钻头镍基钎料胎体性能的影响

在Ni-Cr-B-Si基钎料中添加WC,添加量(质量分数)不超过30%。对胎体材料的硬度、抗弯强度和耐磨性进行测定,用扫描电镜观察胎体的表面形貌,并对不同区域进行能谱分析。结果表明,随w(WC)增加,胎体材料的硬度和耐磨性先增大后减小,在w(WC)为20%时,硬度达到最大值(123.8 HRB),耐磨性最好,磨损量为0.221 g。抗弯强度随w(WC)增加先缓慢下降,w(WC)超过20%后急剧下降。抗弯强度在1 080～1 220 MPa之间,完全满足钻头对胎体抗弯强度的要求(抗弯强度值≥700 MPa)。胎体中WC颗粒由原始尺寸45～50μm减小到5μm以下,含WC的胎体材料出现较多的孔洞,钎焊层致密性下降。能谱分析表明,胎体材料中W元素与C元素没有同时出现,由此推断WC发生了相的转变;黑色区域为Ni、Fe、O的富集区,生成Ni与Fe的氧化物。

Cr26高铬铸铁真空钎焊接头焊缝组织分析

渣浆泵过流部件通常采用Cr26高铬铸铁制成,因工作时浆料的腐蚀和冲刷易导致过早失效。为了修复失效的渣浆泵过流部件,采用Ni-Cr-B-Si钎料,在1 040℃保温5min,对Cr26高铬铸铁进行真空钎焊实验。利用金相显微镜、维氏显微硬度仪测试分析了Cr26高铬铸铁和钎料界面之间的微观组织、显微硬度。结果表明:Ni-Cr合金与高铬铸铁界面处发生冶金结合,界面处Ni、Fe发生互扩散,并形成了γ-Ni固溶体,焊缝中有分布不均匀的Cr7C3生成。

Ni－Fe－Cr－B－Si涂层超塑扩散焊接的强化效应及耐磨性

研究了Ｎｉ－Ｆｅ－Ｃｒ－Ｂ－Ｓｉ合金涂层超塑性扩散焊接及焊接后的强化效应。通过对涂层的组织结构分析、硬度及耐磨性能的测试表明，当基材（５ＣｒＭｎＭｏ钢）与涂层产生协调超塑变形时，涂层原颗粒间、涂层与基材结合界面完全焊合。超塑焊合后的涂层比高频重熔及火焰重熔涂层硬度（ＨＶ）提高１００－１５０，耐摩擦磨损性能提高３０％。指出，沉淀强化、细晶强化及晶内位错密度增加是引起涂层强化效应和提高耐磨性的主要因素。

等离子束表面冶金Fe-Cr-Ni-B-Si-C涂层耐海水腐蚀性研究

用等离子束表面冶金方法在低碳钢表面制备Fe-Cr-Ni-B-Si-C涂层,借助光学显微镜、X射线衍射仪和能谱仪研究了冶金层的组织形态、物相组成。用静态浸渍法检测该涂层在海水中的耐腐蚀性能。结果表明:该涂层与基体呈冶金结合,内部组织均匀细密无缺陷,是固溶了大量Cr的-γFe相与高硬度析出相的共晶组织;其在海水中的耐蚀性远高于0Cr18Ni9Ti不锈钢,两者在海水中均表现为点蚀。

电弧离子镀Ni-Co-Cr-Al-Y-Si-B涂层的热腐蚀性能

采用电弧离子镀技术在DZ125和DSM11两种镍基高温合金基材上沉积Ni-Co-Cr-Al-Y-Si-B涂层,研究了高温合金基材及其Ni-Co-Cr-Al-Y-Si-B涂层在900℃的75％Na2SO4+25％K2SO4熔盐中的热腐蚀行为.结果表明,Ni-Co-Cr-Al-Y-Si-B涂层在热腐蚀过程中生成了连续致密的α-Al2O3氧化膜,有效地保护了合金基材免受腐蚀破坏,合金基材的热腐蚀性能对体系后期的热腐蚀行为影响很大.

等离子喷涂镍铬硼硅耐磨涂层的工艺研究

采用大气等离子喷涂方法制备镍铬硼硅耐磨涂层,对涂层的结合强度、金相组织、硬度等性能进行分析,并对机械加工后的涂层进行了显微组织分析,研究结果表明,镍铬硼硅耐磨涂层可用于等离子喷涂工艺,涂层具有较高的硬度和良好的耐磨性。