Ni-W-Cr脉冲纳米复合电极的制备及性能

为获得高催化析氢性能的电极,采用脉冲电沉积法,通过调节工艺参数,在碳钢表面制备了较佳的NiW合金电极,在此基础上,在镀液中添加纳米Cr粉制备Ni-W-Cr纳米复合电极;采用SEM、电化学测量(阴极极化曲线、EIS技术)、XRD等方法考察了复合镀层的表面形貌、组织结构及性能。结果表明:镀液中加入不同含量的纳米Cr粉改变了镀层的表面形貌;纳米Cr粉的加入影响了电极原子间的协同效应,使电极的析氢过电位正移。镀液中纳米Cr粉含量为90 g/L时,制备的纳米复合电极的析氢过电位(氢相对于参比电极的析出电位)最正,为-1.254 V,相对于最佳的Ni-W合金仍提高了48 m V。EIS谱拟合的电极阻值与阴极极化曲线的结果相对应。Ni-W合金电极中存在不同的Ni-W合金形态,Ni-W-Cr脉冲纳米复合电极也存在不同的合金形态。Cr粉的加入明显降低了镀层的粒径,且电极发生了畸变,导致晶界增多,晶格缺陷增加,而晶格缺陷和位错处的原子具有较高的能量而可视为反应活性中心,因而纳米Cr粉的加入增加了反应活化中心,从而降低了析氢过电位,提高了镀层的析氢性能。

脉冲电沉积纳米晶Ni-W-Cr-Nd合金镀层的性能

铬镀层具有许多优点,但对环境有严重污染。采用脉冲电沉积方法制备了含22%W,26%W,31%W和36%W的纳米晶Ni-W-Cr-Nd合金层,用作代铬镀层。通过扫描电镜、电子能谱、X射线衍射等对代铬镀层的表面形貌、成分和相结构进行了表征;利用动电位扫描、电化学阻抗技术考察了其耐蚀性能。结果表明:4种W含量的Ni-W-Cr-Nd合金镀层表面均匀致密,无裂纹,晶粒尺寸分别为14,17,21,26 nm;含22%W镀层的抗高温氧化性能和耐蚀性能均优于铬镀层;22%W的镀层400℃热处理后硬度为1 132 HV,磨损失重率为0.018 3mg/(cm2.h),具有较高的硬度和较好的耐磨性。

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。

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。

(V,Cr,W)C复合粉末对WC-11Ni硬质合金微观组织及力学性能的影响

以Cr_(2)O_(3)、WO_(3)、V_(2)O_(5)和炭黑为原料,采用碳热还原法在1500℃下反应2 h制备了(V,Cr,W)C复合粉末。采用XRD和SEM对(V,Cr,W)C复合粉末的相成分和显微组织进行了表征,研究了复合粉末的添加方式及含量对WC-11Ni硬质合金组织及力学性能的影响。结果表明,添加(V,Cr,W)C复合粉末的合金力学性能获得了显著提升,其抗弯强度、维氏硬度以及断裂韧性比未添加复合粉末的试样分别提高了19.97%、19.61%、12.18%。同时,添加(V,Cr,W)C复合粉末的合金性能优于添加(V,Cr)C复合粉末和添加WC+Cr_(3)C_(2)混合粉末的合金试样。另外,随着(V,Cr,W)C复合粉末添加量的增加,合金的抗弯强度、维氏硬度及断裂韧性均呈先增大后减小的变化趋势;当(V,Cr,W)C复合粉末的添加量为0.6%时,合金的抗弯强度、维氏硬度和断裂韧性达到最大值,分别为2835 MPa、1671 MPa、15.1 MPa·m^(1/2)。

W、Cr纳米颗粒对Ni镀层析氢性能的影响

用脉冲电沉积方法制备Ni、Ni-5Cr、Ni-5W及Ni-5W-5Cr纳米复合镀层,比较其析氢性能。采用X-射线衍射和扫描电子显微镜对镀层表面进行观察和结构表征,通过阴极极化曲线和交流阻抗谱图测定镀层的析氢性能,同时对纳米镀层的析氢机理进行了探讨。结果表明,W、Cr纳米粒子沉积于镀层中,细化了镀层的晶粒尺寸,使镀层更加致密均匀。在1 mol/L NaOH溶液中,Jκ为0.01 A/dm^2条件下,Ni-5W-5Cr纳米复合镀层析氢电位与Ni、Ni-5Cr和Ni-5W镀层相比,分别降低了250、200和150 m V,其阻抗值最小为647.9Ω,表明具有较高的析氢活性,说明Ni-5W-5Cr纳米复合镀层的析氢性能最好。

化学镀多元合金膜制备技术在实验教学中的应用

以化学镀工艺获得Ni-W-Cr-P合金镀层为例,设计了一个研究型的材料制备与性能表征实验。研究了Ni-W-Cr-P合金化学镀的最佳配方和工艺参数,探讨了非晶态合金膜Ni-P、Ni-W-P、Ni-W-Cr-P的相结构以及耐蚀性的变化规律,并对变化的原因进行了分析。该实验具有研究性和探索性,突破了以往实验多为验证性实验的局面。

固溶处理对Ni-Cr-W合金碳化物的影响(英文)

采用SEM、TEM和XRD等测试方法,研究了一种Ni-Cr-W合金经不同温度(1230～1300℃)和不同时间(10～120min)固溶处理后的显微组织。结果表明:经过固溶处理后,合金的析出相为富W的面心立方M6C和富Cr面心立方的M23C6。随着固溶温度升高和保温时间延长,碳化物体积分数降低。在1270℃,120min时,大部分的碳化物溶解进入基体,孪晶处的碳化物首先发生溶解。M6C与基体不存在任何位向关系,晶界上析出的M23C6(220)晶面与基体(131)晶面的夹角为30°。

Ni-Cr-W基高温合金熔盐环境中的热腐蚀行为

文摘利用扫描电镜、X射线衍射分析、能谱分析等手段,从合金成分、热处理组织形貌、界面分布等方面研究了Ni-20Cr-18W基高温合金在900℃温度下25%Na Cl+75%Na2SO4混合熔融盐中的热腐蚀行为。结果表明:Ni-20Cr-18W基高温合金的腐蚀行为是酸碱熔融机理。腐蚀层呈平面向合金基体推进,无明显择优腐蚀现象发生,主要腐蚀产物为疏松多孔的Ni O和Ni3S2腐蚀产物,导致合金表面失去保护性氧化层,增加了腐蚀速度。合金抗热腐蚀性能的降低是因高含量W元素在SO42-作用下腐蚀加剧及第二相粒子与基体的相间腐蚀导致。

硫对Ni-Cr-W-Al高温合金热塑性的影响

研究了硫对Ni-Cr-W-Al高温合金热塑性的影响。结果表明,当硫含量(质量分数)为0.0004%时,在950～1250℃时,合金的热塑性很好,面缩值都在55%以上;随着硫含量的增加,热塑性不断降低,当硫含量达到0.0116%时,在950～1250℃时面缩值都在50%以下。随着硫含量的增加,高温拉伸断口趋于沿晶断裂,并在高硫含量的晶界处出现硫的富集。这表明,硫是导致合金热脆的主要原因。

一种Ni-Cr-W高温合金的成分设计

综合d-电子理论及平均电子空位法2种合金设计理论的特点,开发了一种在1100℃条件下使用的固溶强化高温合金Ni-20Cr-18W-1.3Mo。对合金铸态组织和锻造开坯热处理后在室温、871℃、1093℃时的力学性能及断口组织进行了分析。结果表明,合金的铸态组织呈典型的树枝状结构,组织由γ固溶体基体、分布在枝晶间的骨络状的碳化物以及在碳化物周围析出的白亮W、Cr块状固溶体组成。d-电子理论及平均电子空位数法的综合应用可以更加有效地进行合金成分设计,设计得到的合金基本满足使用要求。

激光熔覆Fe—Cr—W—Ni—C合金的微观组织及其演化

用SEM，ATEM及化学分析、显微硬度测定等手段，对激光溶覆Fe—Cr—W—Ni—C（其质量比为10：5：1：1：1）合金的微观组织进行了研究，结果表明，该合金经激光溶覆后可得到亚共晶和过共晶两类熔覆组织分别为γ＋（γ＋M7C3）及M7C3＋（γ+M7C3），存在领先相的竞争与选择．γ为亚稳奥氏体，具有较高的合金元素过饱和含量；M7C3（M=Cr，Fe，W等）为Cr基合金碳化物，存在层片状、蜂窝状、网状及鲱骨状等多种生长形态．经923K，2h高温时效，发生了γ→M23C6及M2C均匀析出与M7C3→M23C6及M7C3→M6C原位转变．细小弥散的M2C及M6C的析出及形成是造成熔覆组织二次硬化的原因．

La对Ni-Cr-W-Mo耐热合金1173K恒温氧化行为的影响

研究了不同La含量Ni-Cr-W-Mo耐热合金的1173 K恒温氧化行为。结果表明:La能明显提高合金的抗氧化能力。不同La含量合金的抗氧化性能从劣到优依次为:La含量为0%、0.048%、0.026%、0.087%。添加超过0.026%的合金由于析出La化合物,使La的固溶量未呈线性增加,而在0.048%处出现拐点。氧化中由于La化物不参与氧化,因此合金的抗氧化能力主要取决于La在合金中的实际固溶量,固溶的La形成LaCrO_3是La提高合金抗氧化能力的主要原因。LaCrO_3在氧化物晶界处的偏聚阻碍了Cr^(3+)的扩散,并可作为MnCr_2O_4异制形核的核心,促进细小的MnCr_2O_4生成并弥散分布于Cr_2O_3之间,形成混合氧化膜,提高了氧化膜的粘附性,亦成为提高抗氧化能力的因素。

复合化学镀层对金刚石-金属复合材料性能的影响

本文研究了化学镀Ni Cr P和Ni W P对金刚石 金属复合材料性能的影响。结果发现 ,在Co基和Ni 青铜基复合材料中 ,Ni Cr P和Ni W P镀层均可以起到提高复合材料抗弯强度的作用。相对而言 ,Ni Cr P效果更好 ,这与Cr对金刚石的化学活性较高 ,Ni Cr P熔点较低以及金刚石、镀层、结合剂三者之间的界面反应等有关。

两种WC基涂层在600℃下的摩擦学性能

采用超音速火焰喷涂技术制备了WC-(W,Cr)2C-Ni和WC-17Co两种涂层,评价了两种涂层在高低温快速交变条件下的热震性能,并使用SRV摩擦磨损试验机考察了两种涂层从室温到600℃时与Si3N4球配副时的摩擦磨损性能。结果表明:WC-(W,Cr)2C-Ni涂层的抗热震性能远优于WC-17Co涂层;WC-17Co涂层虽具有较低的磨损率,但是高温下涂层中产生大量裂纹及发生因严重氧化而导致的硬度下降,表明该涂层不适于作为400℃以上的耐磨材料;尽管WC-(W,Cr)2C-Ni涂层的磨损率比WC-17Co涂层大,但仍属于微量磨损,且其具有优异的抗高温氧化性能和抗热震性能,所以该涂层非常适于作为高温或宽温域下的耐磨材料。

XG3232合金的高温力学性能

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、XRD和高温力学试验机,研究了固溶强化XG3232合金在1 100℃的恒温氧化及20～1 100℃的拉伸变形行为。结果显示,在氧化初始阶段,表面形成了Cr2O3,NiO和(Ni,Mn,Cr)3O4混合氧化膜。长时间氧化后,氧化膜由单层转变为双层,在内层形成连续的Cr2O3膜,在外层形成可以抑制内层Cr2O3挥发的致密NiO氧化膜。在拉伸实验中,1 100℃时强度可达到131 MPa,延伸率可达66.2%。在650℃以下,随温度的升高,合金的抗拉和屈服强度缓慢减小,在650℃以上合金的抗拉强度迅速减小,屈服强度基本不变;在650℃以下延伸率和断面收缩率变化较小,在650℃以上则迅速增大。

WC-(W,Cr)_2C-Ni/Ag复合涂层的制备及摩擦学性能

针对众多运动部件存在严重的摩擦磨损问题,使用大气等离子喷涂(APS)设备在1Cr18Ni9Ti不锈钢金属基材上喷涂制备WC-(W,Cr)2C-Ni和WC-(W,Cr)2C-Ni/Ag两种防护涂层,使用CSM摩擦磨损试验机考察两种涂层在室温下与Si3N4球配副时的滑动摩擦磨损性能。结果表明:Ag相的添加可明显降低涂层在干摩擦条件下的摩擦因数,并能减轻涂层的磨损程度;APS制备的WC-(W,Cr)2C-Ni/Ag复合涂层不仅具有优良的自润滑性能,而且具有极佳的耐磨性能,有望作为一种新型耐磨自润滑涂层材料。

Ni—Cr—Co—W—Mo—B合金钎料的制备及其可焊性

采用超声气体雾化法制备了Ni-Cr-Co-W-Mo-B中间合金钎料,利用XRD,DSC和SEM分析了钎料的微观结构、固液相线的温度及瞬态液相(TLP)连接接头的成分。研制的液态钎料对镍基高温合金基体具有良好的润湿性。连接后的试棒在1073K下的拉伸强度为1123MPa,1283K/248MPa下的持久寿命为43h,TLP连接后经固溶时效处理,接头区域的成分和组织与基体一致,性能与母材相当。

Al 量对 Ni-Al-Hf-Cr-W 系合金显微组织结构的影响

研究了Ｎｉ－２０Ｈｆ－８Ｃｒ－８Ｗ－（４～６）Ａｌ系列合金的显微组织以及Ａｌ含量对共晶组织的影响，结果表明：此系列合金中，随着Ａｌ含量的微小变化，会析出不同的共晶组织；当Ａｌ含量大于５．５ｗｔ％时，出现（β－ＮｉＡｌ＋Ｎｉ７Ｈｆ２）或（γ′＋β－ＮｉＡｌ＋Ｎｉ７Ｈｆ２）共晶：当Ａｌ量小于５．５ｗｔ％时，会出现（γ′＋Ｎｉ７Ｈｆ２）、（γ＋γ′＋Ｎｉ７Ｈｆ２）或（γ＋Ｎｉ７Ｈｆ２）共晶组织。并且得出（Ｎｉ－２０Ｈｆ－８Ｃｒ－８Ｗ－５．３Ａｌ）ｗｔ％的合金具有（γ′＋Ｎｉ７Ｈｆ２）共晶，适宜选做为以Ｎｉ７Ｈｆ２增强的共晶复合材料的合金成份。

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定钴铬钼合金中锰、铁、镍、钼、钨

提出了用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定钴铬钼合金中锰、铁、镍、钼、钨的含量。用盐酸和硝酸溶解样品,选择波长为216.556,257.610,204.598,259.940,207.911 nm 5条谱线依次作为测定镍、锰、钼、铁和钨的分析线。方法用于钴铬钼合金标准样品（C112X）分析,加标回收率在96.0%-105.0%之间,相对标准偏差（n=9）在1.1%-2.0%之间。