交流电场对45钢粉末法渗铝的影响

通过设置一对电极,在粉末法渗铝过程中对置于两极间的45钢试样与渗剂施加交流电场,进行交流电场增强粉末法渗铝。通过对渗铝层的生长、组织与相结构特性的观察分析,研究交流电场对45钢粉末法渗铝的影响。结果表明:施加适当的交流电场可以显著促进渗铝过程,促渗作用随电场电流增加而增加;在仅含2%铝粉的渗铝剂中进行电场电流为2 A、保温4 h的渗铝,在500℃即可形成约40μm的渗铝层,在800℃时形成厚约180μm的渗铝层;交流电场能够降低渗铝层表层的含铝量,避免表层形成硬脆富铝相;交流电场粉末法渗铝层在900℃时具有优良的抗氧化性能。分析认为,交流电场的促渗作用与电场对渗铝过程中试样内的扩散、渗剂中的反应与扩散及渗罐内的实际温度等的影响有关。

2618-Ti铝合金的固溶时效处理及其强韧化

利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和电子拉伸仪等分析和测试了2618-Ti铝合金显微组织和力学性能,确定了该合金的最佳固溶时效处理工艺,探讨了该合金的强韧化机制。结果表明,2618-Ti铝合金的最佳固溶处理工艺参数为540℃固溶处理30 min;最佳时效处理工艺参数为190℃时效处理16 h。2618-Ti铝合金固溶处理后的抗拉强度明显高于同状态下的2618铝合金,但伸长率明显下降;经过时效处理后,该合金的抗拉强度和伸长率都略高于同状态的2618铝合金。2618-Ti铝合金的室温强化是时效析出相、弥散Al3Ti相和Al18Mg3Ti2相综合作用的结果;2618-Ti铝合金室温伸长率比2618铝合金的更高的原因是弥散Al3Ti相晶粒细化作用的结果。

稀土铈对铝锌镀层中间化合物生长及显微组织的影响

通过热浸镀实验和扫描电镜/能谱仪(SEM/EDS),分析研究了在铁片表面浸镀铝锌镀层过程中,添加稀土元素铈对铝锌镀层中间化合物的生长及组织的影响。研究表明:当Ce在铝锌熔池中的添加量(质量分数,下同)为0.1%时,对化合物层的生长影响很小,进一步提高Ce在铝锌熔池中的含量,可有效抑制Fe2Al5相层的快速生长,同时促进τ5相层的形成。在加入0.5%Ce之后,中间化合物层的生长速率时间指数n由0.51±0.03减小到0.41±0.07,说明在铝锌熔池中加入稀土元素Ce可在一定程度上抑制镀层中间化合物的生长。

纳米Al_2O_3添加剂含量对Cu-Sn合金镀层微结构及性能的影响

当下,焦磷酸盐体系Cu-Sn合金电镀存在许多问题,将纳米Al2O3粉末加入镀液中,可解决镀层的一些结构和性能问题。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、电化学测量技术,研究了纳米Al2O3添加剂对Cu-Sn合金电镀层微结构及性能的影响。结果表明:在直流电镀过程中,纳米Al2O3能够进入Cu-Sn合金镀层,镀层微结构、性能与其含量有着较大的关系;随着纳米Al2O3含量的增加,Cu-Sn合金镀层更加致密、均匀,其硬度、耐蚀性与耐磨性不断提高;当Al2O3纳米浓度达到8 g/L时,Cu-Sn合金镀层的显微硬度、耐蚀性能、耐磨性能及与基体的结合强度处于最佳状态。

空气流量对45钢离子氧氮共渗的影响

首次采用空气、氮气和氢气混合气源对45钢进行离子氧氮共渗,并研究空气流量对渗速和组织性能的影响。采用金相显微镜、X射线衍射、电化学工作站对处理后的45钢进行测试和分析。研究结果表明,在离子氧氮共渗过程中添加适量的空气比传统离子氧氮共渗有显著的优势,其中空气流量为0.2 L/min时获得最佳渗层厚度与耐蚀性。温度550℃、保温4h工艺条件下,渗层厚度达到约60μm,是传统离子渗氮的2倍以上;耐腐蚀性也比传统离子渗氮有进一步提高。0.2 L/min的空气流量得到的铁氧化合物主要是Fe_3O_4,空气流量≥0.4 L/min时,Fe_2O_3相增加,氮氧共渗效果变差。

45钢直流电场快速粉末渗硅

为了弥补常规粉末渗硅工艺的缺陷,探索施加直流电场加速粉末渗硅的可行性,在45钢和渗剂之间施加合适参数的直流电场,实现快速粉末渗硅,并分析了渗硅层显微组织、厚度及相组成。结果表明:直流电场可显著提高渗速,使渗硅温度降低到750℃,渗硅时间缩短至2 h;直流电场条件下获得的渗硅层主要为Fe5Si3相。

45钢直流电场增强粉末法渗硼层相结构与性能

在粉末渗剂和45钢试样上施加4 A电流的直流电场,于800℃进行直流电场增强渗硼。以X射线衍射、光学显微观察和显微硬度测试等手段,分析位于电场不同位置试样渗硼层的相结构、显微组织、厚度与及显微硬度分布。结果表明:电场渗硼的渗层组织形态基本与常规渗硼的一致,以锯齿状楔入基体,但其相结构、显微硬度分布、厚度等与试样位置有关;朝正极面的渗层一般由Fe B和Fe2B两相组成,渗层较厚且较硬;朝负极面的渗层主要由Fe2B组成,随渗硼时间延长Fe B先增加,后减少至消失;渗硼时间等于及超过2 h,渗层下出现明显的过渡区;渗层厚度与保温时间关系曲线呈抛物线特征。从直流电场对渗剂化学反应、含硼活性基团在气氛中的扩散及硼在试样内扩散的影响等方面进行了分析。

AZ91镁合金表面合成聚苯胺涂层及其腐蚀性能研究

采用循环伏安法(CV)在含草酸、苯胺单体的溶液中以AZ91镁合金为基底沉积聚苯胺(Pani)涂层,并通过IR和SEM等手段对涂层的结构和形貌特征进行表征;同时通过极化曲线、开路电位-时间曲线及电化学阻抗谱(EIS)等评价涂层在3.5%Na Cl溶液中的耐蚀性。结果表明,聚苯胺涂层有效提高了镁合金基体的自腐蚀电位,并导致镁合金腐蚀电流密度下降近两个数量级;长期浸泡过程中发现涂层能够有效抑制腐蚀溶液的渗透,阻止基体合金的腐蚀。

交流电场增强双相不锈钢S32750中温粉末法渗硼特性

对双相不锈钢S32750进行800℃常规粉末法渗硼以及交流电场增强粉末法渗硼,并对交流电场渗硼后的试样进行固溶处理。利用光学显微镜、显微硬度计以及X射线衍射仪观察分析渗硼层组织、厚度、硬度以及相结构。结果表明:交流电场增强粉末法渗硼层与常规粉末渗硼的形貌相似,其与基体之间的界面基本平直,呈非锯齿状,与基体结合良好,表层主要为FeB;施加交流电场可以有效促进硼的渗入,提高渗层硬度。但当电流提高至6 A时,渗层中会出现较多微孔。S32750钢在5 A交流电场渗硼后再经固溶处理,渗层厚度略增,FeB相显著减少,Fe_(2)B增加,渗硼过程中出现的析出相σ固溶进基体,这有助于双相不锈钢韧性的提高。

工业纯钛TA2交流电场增强粉末法铝碳氮共渗

对工业纯钛TA2在750℃进行交流电场增强粉末法铝碳氮共渗。采用金相显微观察、X射线衍射分析、显微硬度测试等分析试样渗层组织、相结构、渗层厚度以及显微硬度沿渗层深度方向的分布。结果表明,工业纯钛TA2经电流为2A的交流电场增强渗扩所得共渗层由TiN、Ti_(2)N以及少量AlTi_(3)构成,随电场电流逐步由2A增大至6A,渗层开始出现Ti_(3)AlN、C_(0.3)N_(0.7),Ti相,而TiN、Ti_(2)N消失,AlTi_(3)始终存在;TA2工业纯钛经同样渗剂、同样温度和同样时间常规渗扩后,渗层未检测到含铝相;交流电场对工业纯钛TA2粉末法铝碳氮共渗有显著促渗作用,促渗作用随电场电流的增大而增强;施加电流为6A的电场,能够获得厚度约40μm的渗层;交流电场还提高渗层硬度峰值及沿层深分布的整体硬度。

预时效+冷轧变形+再时效对6061铝合金微观组织和力学性能的影响

采用硬度测试、拉伸实验、XRD分析和TEM观察等方法,研究了一种新型形变热处理(预时效+冷轧变形+再时效)对时效硬化型铝合金微观组织和力学性能的影响.结果表明,这种形变热处理不仅能够大幅度提高6061铝合金强度,还能使其保持良好塑性.经过优化处理(180℃,2 h欠时效+75%压下量冷轧变形+100℃,48 h再时效),6061铝合金的抗拉强度和屈服强度分别为560和542 MPa,延伸率为8.5%.微观组织观察表明,合金强度的提高来源于析出强化、位错强化、位错胞强化和高Taylor因子的综合作用;相对于冷轧状态,延伸率的改善则与再时效过程中强化相的再析出和位错的轻微回复有关.

交流电场增强45钢中低温粉末法渗硼特性

通过在粉末法渗硼过程中施加交流电场,对45钢进行中低温粉末法渗硼,研究交流电场增强中低温粉末法渗硼特性.结果表明,位于交流电场平行电极间不同位置处试样渗硼效果一致.施加适当的交流电场,可显著增加中低温（450~800℃）下的渗硼速度,硼化物层厚度与渗硼温度呈线性关系.交流电场增强渗硼渗层的形貌与常规渗硼的相似,呈锯齿状垂直楔入基体,其厚度与渗硼时间关系曲线呈抛物线型.采用交流电场易于获得单一Fe2B相渗层.在800℃渗硼时,交流电场增强渗硼的硼化物层厚度随电场电流增加而增加.交流电场的促渗作用是电场强化试样内的扩散、渗剂中的反应与扩散及提高渗罐内的实际温度等的综合结果.

高温预时效+低温再时效对Al-Mg-Si-Cu合金力学性能及晶间腐蚀敏感性的影响

采用拉伸性能测试和晶间腐蚀浸泡实验,研究了高温预时效+低温再时效对Al-Mg-Si-Cu合金拉伸性能和晶间腐蚀敏感性的影响,并通过TEM观察基体和晶界析出相特征.与常规T6时效(180℃,8 h)相比,优化双级时效(180℃,2 h+160℃,120 h)能在不降低6061铝合金拉伸性能的基础上彻底消除晶间腐蚀敏感性,此时铝合金析出特征为基体分布着高密度b″相兼有少量Q'相,而晶界析出相呈现球状、断续分布.这种特征组织的形成源于降低再时效温度造成基体和晶界扩散速率的下降幅度不同,导致再时效过程中基体预析出相因长大速度较慢而保持较好的强化效果;晶界预析出相因粗化速度较快而呈现球形、断续分布.

铝对45钢交流电场增强中温粉末法硼铝共渗的影响

以45钢为处理对象进行800℃交流电场增强粉末法硼铝共渗研究。利用光学显微镜、X射线衍射仪和显微硬度计对共渗层组织、厚度、相与显微硬度进行观察和分析。结果表明：随渗剂中铝粉含量由0增至5%,渗层厚度先增加后降低再增加,渗层组织由渗硼特征逐渐过渡到渗铝特征,表层相依Fe2B→Fe B→Fe3Al＋Al N顺序发生变化;呈现渗硼组织特征的共渗层表层硬度约为1200~1800 HV0.05,呈现渗铝层组织特征的共渗层表层硬度约500 HV0.05;在低硼势渗剂中添加1.8%铝粉并施加2 A电流的交流电场,使渗层厚度较相应常规渗硼的增加约2倍,较相应常规硼铝共渗的增加约70%。

频率对交流电场增强45钢低温粉末法硼铝共渗的影响

通过一对相互平行的平板电极,对45钢试样和渗剂施加交流电场,研究电场频率对750℃以渗硼为主的粉末法硼铝共渗(以下简称硼铝共渗)的影响。以X射线衍射、光学显微观察与显微硬度测试等手段分析共渗层。结果表明:不同频率交流电场均对45钢硼铝共渗进程有显著促进作用,共渗层均由(Fe_(1-x)Al_x) B和(Fe_(1-x)Al_x)2B两相组成;电场电流恒为2 A时,电场频率从50 Hz增大至500 Hz,共渗层厚度先减小,在100 Hz时,共渗层厚度和其中的(Fe_(1-x)Al_x) B相厚度达最小,随后二者又逐渐增加;交流电场除对B、Al原子和含B、Al的活性基团在渗扩件表面的吸附有一定程度的负面作用外,对硼铝共渗过程中其他过程均为正面作用。

以渗硼为主的交流电场增强粉末法硼铝共渗工艺优化

研究750℃时采用不同配比渗剂的以渗硼为主的交流电场增强粉末法硼铝共渗(ACFPBA)特性。通过观测分析渗层组织、相、厚度及沿层深的显微硬度分布,发现铝粉对交流电场增强粉末法硼铝共渗具有促渗作用,促渗效果不仅与渗剂中铝含量有关,还与硼铁含量有关。施加最佳铝粉量,对较低硼铁含量渗剂的促渗效果显著优于对较高硼铁含量的;对硼铁含量较低、在交流电场单一渗硼时获得Fe2B单相渗层的渗剂,加入≥0.5%铝粉,所得渗层由FeB和Fe2B双相组成,近表层硬度提高;在其他条件相同时,在含6%硼铁的渗剂中加入1%铝粉,经4 h电场增强共渗,得到约70μm渗层且硬度曲线分布平缓,而相应单一渗硼的渗层厚度仅约26μm。

以渗铝为主的Q195钢交流电场增强粉末法铝铬共渗特性

在渗铝剂中加入铬粉,对Q195钢在800℃进行以渗铝为主的交流电场增强及常规粉末法铝铬共渗。用金相显微观测、X射线衍射分析、显微硬度测试等分析渗层组织、相、厚度及显微硬度沿渗层深度方向的分布。结果表明,相较单一渗铝,添加少量铬粉对常规铝铬共渗层组织和厚度影响不大,但次表层硬度提高;交流电场对单一渗铝和铝铬共渗均有促渗作用,较单一渗铝,添加微量铬粉进一步加快渗速,但对次表层硬度影响不大,随渗剂中铬粉含量增加,渗层厚度先增后减,添加0.1%铬粉时促渗效果最为显著,所得渗层厚约123μm,而交流电场单一渗铝层厚约50μm,常规单一渗铝层厚仅约18μm。

45钢直流电场增强粉末法硼铝共渗特性

采用不同铝粉含量(0%~1.5%)的硼铝共渗剂对45钢于750℃进行直流电场增强粉末法硼铝共渗,并与相应常规渗扩及直流电场增强单一渗硼对比。通过X射线衍射、光学显微镜以及显微硬度测试等方法,观察分析位于直流电场中不同位置试样渗层的相结构、显微组织及硬度分布。结果表明,直流电场对粉末法渗硼、硼铝共渗均有显著促渗作用;直流电场增强渗扩渗层的形成特性不仅与试样位置及渗扩面位向有关,还与渗剂中铝粉含量有关,渗剂中铝粉含量由0增加至1.5%,负极试样面向正极侧与中间试样面向正极侧的渗层厚度先增加后降低,中间试样面向负极侧渗层厚度先缓慢增加然后大幅度增加,正极试样面向负极侧渗层厚度先增后降再增加。铝粉含量为0时,正极试样面向负极侧和中间试样面向负极侧渗层均为“锯齿状”单相Fe_(2)B,负极试样面向正极侧和中间试样面向正极侧由“锯齿状”FeB+Fe_(2)B构成。铝含量为0.3%时,各渗层均由双相“锯齿状”(Fe,Al)B和(Fe,Al)_(2)B构成;渗层呈“锯齿状”特征时,硬度峰值在1400~1900 HV0.025。当铝粉含量≥0.5%时,由负极向正极,渗层“锯齿状”特征逐渐消失,各试样渗层表层逐步出现KAlF_(4)、AlF_(3)及Fe_(3)Si等相,渗层硬度显著降低,硬度峰值为450~1400 HV0.025。

交流电场对工业纯钛TA2粉末法渗氧的影响

在650℃进行工业纯钛TA2的粉末法渗氧,通过渗罐内一组平行电极,对渗剂和TA2试样施加交流电场,进行交流电场增强粉末法渗氧。研究发现,以尿素作为供氧剂的粉末法渗氧生成的渗层表层主要由TiO_(2)组成,还有少量Ti2N和固溶氧的α-Ti;交流电场能够大幅度提高纯钛的渗氧效率,随电场电流增加,渗层厚度、硬度增加,沿层深硬度分布改善;在电场电流为2 A和渗剂含2%尿素时,6 h渗扩所得渗层厚度约46μm,渗层峰值硬度约1150 HV0.01。交流电场的物理作用能够强化渗氧剂中的反应,从而增加氧原子及含氧活性基团的产率和活性;交流电场通过提高试样内部的空位浓度,为氧原子的扩散提供更多通道;这两个因素加快氧向试样内部扩散。这种新技术可以在较低温度对钛进行高效渗氧处理,减少工件畸变。