热丝激光熔覆Cr-W-Mo-V钢涂层组织与腐蚀磨损性能

随着海洋油气资源的开发,钻采装备面临腐蚀与磨损的耦合损伤。开发耐磨耐蚀涂层材料及制备技术是海洋装备安全、可靠运行的保障。利用热丝激光熔覆技术在20钢基材表面制备Cr-W-Mo-V钢涂层,通过光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等分析涂层的显微组织和相组成,采用往复电化学腐蚀摩擦磨损试验仪分析涂层的干摩擦、电化学腐蚀及在3.5 wt.%NaCl溶液中的腐蚀磨损行为。制备的涂层组织均匀、致密,无裂纹、气孔等缺陷,主要由碳化物、马氏体和残余奥氏体组成,显微组织主要为柱状晶和胞状晶。涂层的平均硬度约为780 HV_(0.1),约是基材硬度的6.5倍,自腐蚀电位为-0.386 V,自腐蚀电流密度为3.45×10^(-6)A/cm^(2),具有优异的耐蚀性。在3.5 wt.%NaCl溶液中,随摩擦载荷的增大,涂层的开路电位下降,摩擦因数下降,腐蚀电流密度增大,摩擦对腐蚀有明显促进作用。随外加电位增加,涂层腐蚀电流密度增大,摩擦因数降低。热丝激光熔覆技术制备的Cr-W-Mo-V钢涂层结构致密、组织均匀,具有优异的腐蚀磨损性能,可用于海洋油气钻采装备在腐蚀磨损苛刻环境下零部件的表面改性。

长江中下游池州地区矽卡岩-斑岩型W-Mo矿床流体包裹体与H、O、S同位素研究

长江中下游池州地区区域构造上处于下扬子坳陷与江南古陆之间的过渡带上,近年来该区域内以钨钼为主的多金属矿床勘探方面取得了很大突破,鸡头山矽卡岩-斑岩型W-Mo矿、马头斑岩型Mo矿和百丈岩矽卡岩-斑岩型W-Mo矿是其中的三个代表性矿床。在鸡头山矿区和百丈岩矿区钨钼主要赋存于矽卡岩体中,已有工程探明二者的深部都有斑岩型矿体存在;在马头矿区钼主要以含钼石英脉和辉钼矿细脉的形式赋存于近接触带岩体与围岩中。流体包裹体研究表明,池州地区与钨钼矿有关的流体包裹体以水溶液包裹体(L+V)为主,同时发育含子矿物包裹体(L+V+S)和CO2包裹体(L+LCO2+VCO2)。成矿流体演化分为三个阶段:早阶段温度在350～500℃之间,深度约为1.5～2.5km,初始流体盐度为17%～25%NaCleqv,流体富H2O-CO2-CH4等气体,流体发生沸腾作用分离出高盐度流体和富气相低盐度流体;中阶段温度在170～360℃之间,深度约为0.5～1.7km,盐度为2%～24%NaCleqv,富H2O-CO2-CH4-H2S等气体,流体混合作用使得大量钨、钼、铅、锌等金属沉淀成矿;晚阶段温度在100～160℃之间,深度在约0.6km以下,盐度范围为1%～10%NaCleqv,与成矿作用无关。含矿石英脉H-O同位素和硫化物S同位素共同指示,池州地区与钨钼矿有关的成矿流体来自岩浆水、大气水和建造水的混合,流体混合是区域钨-钼-铅-锌成矿的主要机制。

花岗质复式岩体成因及其与W-Mo成矿的关系——以广西油麻坡岩体为例

广西陆川米场-博白三滩成矿带是近几年新发现的以W、Mo矿化为主的多金属成矿带。本文对带内与W-Mo矿床有关的油麻坡复式岩体进行了锆石U-Pb年代学、岩石学、地球化学和Sm-Nd同位素研究。油麻坡岩体由花岗闪长岩(主体)和白云母花岗岩(补体)两部分组成。传统观点一般认为补体是主体经历分离结晶后的残余岩浆,而本文LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明,主体和补体分别形成于109.0±0.3Ma和100.7±0.5Ma,后者明显晚于前者约10Ma,说明两者不大可能是同一岩浆房演化的产物。来自岩石学、地球化学和同位素方面的证据也不支持两者是分离结晶关系,主要包括:①主体含自形角闪石,常见榍石和磁铁矿等副矿物,表明岩浆富水、高氧逸度的性质。而补体不含角闪石,常见萤石、钛铁矿和硫化物等副矿物,表明岩浆富F和偏还原的性质。这与两者的分离结晶演化关系不吻合;②补体锆石的U含量极高(平均高达10602×10-6),从而出现特有的蜕晶现象、裂纹等放射性损伤结构,明显不同于主体锆石(平均U含量为860×10-6);③补体强烈亏损Sr、Ba、Eu和LREE,富集Na、Rb、Ga以及W、Sn等成矿元素,并具有典型的稀土四分组效应和non-CHARAC特征,微量元素模拟计算表明,补体与主体没有演化关系;④主体和补体的Nd同位素组成差别较大(εNd(t)分别为-5.1^-4.0和-9.6^-8.6)。本文提出高度演化的补体花岗岩是新的幔源岩浆底侵导致下地壳部分熔融而形成,由于其富F,导致岩浆固相线大幅下降(岩浆期延长),所以经历了比主体岩浆更为强烈的熔-流体相互作用,有利于萃取W、Mo等金属元素并使之富集成矿。

W-Mo-H_2O体系钨钼分离的热力学分析

绘制25℃时W-H2O系、Mo-H2O系以及W-Mo-H2O系中存在的物种随pH值、钨、钼浓度变化的热力学平衡图,并总结其变化规律。热力学分析表明:W-Mo-H2O系中的钨、钼在酸化过程中一般经历从单体离子到杂多酸根离子再到同多酸根离子的转变过程。在pH值为6.5-7.5的范围内,钨转变成聚合离子的程度均高于钼,表明单钨酸根离子的聚合能力强于单钼酸根离子的;而在pH值为3.0-6.5的弱酸性区间内,溶液中形成浓度较高的钨钼杂多酸根离子,这对于钨钼分离极其不利。

W-Mo复合离子掺杂VO_2薄膜热滞回线的热调制现象

以单晶Si(100)为基底,采用无机溶胶–凝胶法在其表面制备W-Mo复合离子掺杂VO2薄膜。采用SEM、XRD等手段分析了薄膜的表面形貌和晶体结构。在热驱动下,利用原位FTIR分析了W-Mo复合离子掺杂VO2薄膜半导体–金属相变性能。结果显示:单晶Si(100)表面VO2薄膜具有(011)择优生长取向,W6+、Mo6+取代了V4+在晶格中的位置,实现置换掺杂。热滞回线分析表明,与未掺杂VO2薄膜相比,V1-x-yMoxWyO2薄膜相变温度降低,滞后温宽减小,同时相变陡然性变差,相变温宽增大;在相变温度区间内,温度路径对红外透过率具有调制效果,其调制作用受原始热滞回线的制约。

W-Mo合金精密镜面加工工艺的实验研究

为了研究W-Mo合金材料精密加工的新途径,采用在线电解修整（ELID）精密磨削和超精密研抛技术,对其进行了精密镜面加工实验,分析了此材料超精密镜面表面的形成机理。通过ELID磨削加工得到了表面粗糙度Ra0.020μm加工表面,再以研抛压力为0.1-0.3 N/cm^2,转速为60-100 r/min等优化研抛参数进行研抛加工,获得了表面粗糙度为Ra0.012μm精密镜面加工表面。实验表明：ELID精密磨削加工是保证工件表面质量的基础,超精密机械研抛时研抛压力及转速等参数对工件表面质量起主要影响作用。

一次烧结制备W-Mo-Ti-Ti-Al系密度梯度材料

设计了W Mo Ti TiAl系新型密度梯度材料。分别采用Ni Cu和Fe Al烧结剂 ,对W Mo合金和Mo Ti合金进行了低温热压烧结 ,讨论了合金中主要组成元素的结合形式。最终通过在 1473K ,30MPa ,1h条件下一次烧结 ,获得整体致密且平行精度较好的梯度材料 ,材料的密度在 3.81～ 17.15 g/cm3 的较大范围内沿厚度方向呈准连续变化。

广西富川岩鹰嘴W-Mo-Cu多金属矿区斑岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb定年及其地质意义

岩鹰嘴W-Mo-Cu多金属矿床位于桂东北W-Mo多金属成矿带中部,矿体产于岩鹰嘴斑岩体内及其接触带矽卡岩中,成矿作用与斑岩体密切相关,但对于该矿床成矿斑岩形成时代至今仍没有精确的年龄数据。本文通过对与该矿床成矿有关的花岗斑岩和花岗闪长斑岩进行LA-ICP-MS锆石U—Pb同位素测年,获得其成岩年龄分别为(426.2±2.3)Ma和(426.9±2.3)Ma,说明岩鹰嘴斑岩体是加里东期区域构造-岩浆活动的产物。结合区域构造演化、区域成岩成矿时代对比和矿床地质特征,推测岩鹰嘴W-Mo-Cu多金属矿区成矿作用和岩浆活动可能发生于晚志留世,形成于华南加里东运动由挤压向伸展转换的构造背景下,并与桂东北地区加里东期W-Mo成矿作用产于同一时期、同一构造背景,间接表明在加里东期桂东北地区可能存在一定强度的W-Mo-Cu成矿作用。此外,NE向构造-岩浆带、斑岩体分布带及矿化区外围是寻找斑岩-矽卡岩型W-Mo-Cu多金属矿床、同系列矿床以及隐伏矿床的有利地区,今后应加强该区加里东期花岗岩、花岗斑岩出露区的找矿勘查工作。

固溶强化型高温合金Ni-20Cr-18W-Mo的性能研究

检测了50kg铸锭级别的固溶强化型镍基高温合金Ni-20Cr-18W-Mo的弹性模量、泊松比、热膨胀系数、热导率、比热容等热物特性以及拉伸、抗氧化、高温蠕变等力学性能。通过对比分析发现Ni-20Cr-18W-Mo在高温条件下的热膨胀系数优于Haynes230等合金;1100℃时抗拉强度/延伸率可达到131MPa/66.2%,与公布的Haynes230合金最高强度值基本相当;1100℃时氧化速度为0.064g/(m2.h),为完全抗氧化级。

K-RE变质处理改善Fe-V-W-Mo合金组织

用K-RE对Fe-5%V-5%W-5%Mo-5%Cr-3%Nb-2%Co-2%C合金变质处理,使凝固组织发生了明显的变化,不仅碳化物和基体组织明显细化,还出现共晶碳化物断网现象,产生了较多的小块状和颗粒状碳化物。经K-RE变质处理Fe-V-W-Mo合金加热温度950℃时,碳化物断网明显,加热温度1000℃时,多数碳化物已断网,并出现了数量较多的颗粒状碳化物,加热温度1050℃时,碳化物网状组织全部消失,大部分碳化物变成了球状组织。

烧结温度对大电流电场烧结制备W-Mo-Cu合金的影响

利用大电流电场烧结工艺在875~1000℃的烧结温度下快速制备W-Mo-Cu合金,研究烧结温度对W-Mo-Cu合金微观组织、硬度及导电性的影响。基于合金烧结过程中的尺寸变化,通过拟合计算得到烧结特征指数,从而推断W-Mo-Cu合金烧结过程中的主要迁移机制。结果表明:烧结温度为875~975℃时,随着烧结温度升高,W-Mo-Cu合金中的孔隙减少,相对密度、显微硬度及电导率提高。当烧结温度为875~925℃时,W-Mo-Cu合金的致密化主要由塑性变形而非烧结引起。当烧结温度高于925℃时,W-Mo-Cu合金致密化过程中经历的主要迁移机制依次为塑性流动、体积扩散、晶界扩散和表面扩散。

W-Mo-Ni-Fe合金的微波烧结

研究微波烧结88W-5Mo-4.9Ni-2.1Fe和78W-15Mo-4.9Ni-2.1Fe两种W基合金,并与常规烧结该合金的性能进行比较。通过扫描电镜观察材料的显微组织,利用EDS能谱分析W晶粒和合金粘接相的成分,采用XRD分析样品的物相组成。结果表明:在1 480℃微波烧结5 min条件下,88W和78W合金的密度分别为16.70 g/cm3和15.55 g/cm3,抗拉强度分别达到1 175 MPa和1 065 MPa,伸长率分别为3.0%和6.9%,硬度值分别达40.3 HRC和32.5 HRC,其力学性能均超过常规烧结合金。微波烧结合金晶粒细小均匀,常规烧结78W合金组织中有中间相组织存在,导致其性能恶化,而微波烧结78W合金组织中未发现该中间相存在。

变质处理后Fe-V-W-Mo-Cr合金热疲劳性能的研究

采用自约束热疲劳试验机对Fe-V-W-Mo-Cr合金进行了热疲劳试验,采用金相显微镜对热疲劳裂纹扩展行为进行了研究,同时用RE-Mg对Fe-V-W-Mo-Cr合金进行变质处理。结果表明,经RE-Mg变质处理后,碳化物和基体组织明显细化,并产生较多的小块状和颗粒状碳化物,促使合金的导热系数增加,热膨胀系数减小,热疲劳裂纹萌生所需热循环次数增加,裂纹扩展速率减小,在热循环700周次后的热疲劳裂纹长度减小约49%。

W-Mo系复合材料的制备及其特性波阻抗

采用放电等离子烧结技术,在相同的温度(1473K)及压力(30MPa)下,制备出不同配比的致密的W Mo系复合材料样品。采用高精度超声波脉冲回波重合方法,精确测量了超声波在样品中传播的横、纵波声速,并由此得到样品的特性波阻抗值。对样品的相组成分析及电子探针分析的结果表明,W Mo系复合材料主要是以W、Mo机械混合的形式通过粘结相获得致密化的。因此,选用混合物模型对其特性波阻抗值进行了理论预测,与实测值的比较表明该模型能对W Mo系复合材料的特性波阻抗作出比较准确的预测。

W及W-Mo团簇吸附H_2分子的密度泛函研究

采用密度泛函广义梯度近似(GGA)的PW91方法,用全电子基组DNP对Wn(n=2–5)及W-Mo团簇几何结构进行优化,计算团簇电子结构参数,考察H2分子在W团簇上的吸附行为,并计算W4、W2Mo2团簇吸附H2分子的Mulliken电荷布居。结果表明:Wn(n=2–5)团簇为共价性成键特点,吸附H2分子的吸附能在0.02068 eV–1.9552 eV之间;Fukui指数分析发现合适的W、Mo比例,可降低团簇活性;Mulliken电荷布居说明H2分子在W-Mo团簇上的吸附不稳定。

Cr-W-Mo-V高碳中合金钢的抗回火性及其硬度

研究了4种不同成分Cr-W-Mo-V高碳中合金钢的回火硬度曲线和相关的组织结构,分析讨论了抗回火温度区间及高回火硬度的机理。结果表明:Cr-W-Mo-V高碳中合金钢在抗回火温度区间,较高的回火硬度是碳化物沉淀强化与回火马氏体固溶强化和残留奥氏体转变及分解共同作用。随着含C量和合金含量尤其含Cr量增加,抗回火性增强。抗回火时新析出相不与平衡相完全对应,其中沉淀析出主要是(Fe,Cr)3C。

云头界W-Mo矿床高演化花岗岩地球化学及Hf-Nd同位素特征研究

华南中生代发生了大规模的岩浆活动,形成了大量与花岗岩有关的钨、锡、钼、铋矿床。燕山期花岗岩的成矿作用已获得了较为充分的研究,而印支期花岗岩成矿作用也逐渐为人们所关注。目前发现的与印支期花岗岩有关的矿床的成矿元素组合主要以W(如油麻岭、邓阜仙、高岭),Sn(如荷花坪)和W-Sn(如仙鹅塘)为主(蔡杨等,2013;程顺波等,2013;郭春丽等,2011;张迪等,2015;章荣清等,2010)。

W-Mo梯度飞片的显微组织特征研究

利用电子探针和扫描电镜对 W-Mo梯度飞片的化学元素分布、显微组织和断口形貌进行了研究 .结果表明 :W-Mo梯度材料整体致密 ,成分分布呈梯度变化特征 ;富钨区、富钼区主要表现为脆性断裂 。

等离子共渗W-Mo-Y工艺及渗层组织的研究

采用辉光等离子渗金属技术对Q235钢进行W-Mo-Y三元共渗,探讨了极间距、气压、保温时间、温度对共渗层厚度的影响,并分析了共渗层的金相显微组织、合金元素分布及物相组成。结果表明:在试验涉及的条件下,以极间距25 mm,气压30 Pa,保温时间3 h,温度1 000℃为最佳工艺参数;共渗层主要由Fe3Mo,Fe(Mo,W,Y),Fe17Y2等组成,组织为柱状晶,W和Mo的含量由表及里逐渐减少,而Y元素由于在晶界处发生偏聚而分布不均匀。

双层辉光离子渗W-Mo后球状析出相的研究

在双层辉光离子渗钨钼后形成了多种形态的析出物 ,本文主要针对其中的球状相 ,首先利用 SEM对球状相进行了微区成分分析 ,同时给出了它与 μ相析出的关系图 ;其次主要讨论了球状相的分布特点以及形成原因。对于球状相形成原因的探讨 ,有利于进一步澄清双层辉光离子渗钨钼后试样产生脆性的原因 。