激光诱导自蔓延烧结Al80-(Fe-Cr)20合金组织及性能研究

将铝粉和高碳铬铁粉末按80∶20原子比混合压制成坯,并对压坯进行激光诱导自蔓延烧结,利用金相显微镜、X射线衍射仪等设备,表征烧结合金显微组织及物相结构;采用硬度计、磨粒磨损机及电化学腐蚀仪等,表征烧结合金宏观性能。研究合金表层区、中层区和底层区组织及性能变化规律。结果表明:烧结合金物相主要有α-Al、Fe_2AlCr、Al_(13)Cr_2、Al_(13)Fe_4及Al_2O_3等,且烧结合金中层区富Al相Al_(13)Cr_2和Al_(13)Fe_4的含量最多,α-Al相含量最少。烧结合金中层区显微组织最细小均匀;硬度值最高,为817.5HV;磨损率最低,为0.08mg/mm~2;耐蚀性能最好,钝化电流最小,为115.8μA/cm~2。     

粉末增塑挤压制备Al_2O_3/Fe复合型蜂窝材料的组织与性能

为制备性能优良的Al_2O_3/Fe复合型蜂窝材料,首先以316L合金粉末、Al_2O_3粉末和黏结剂为原料,通过粉末增塑挤压及在1 200℃氩气气氛中烧结2h获得了Al_2O_3/Fe复合型蜂窝材料;然后,借助SEM、XRD及万能试验机研究了添加Al_2O_3对Al_2O_3/Fe复合型蜂窝材料组织与性能的影响。结果表明:金属粉末颗粒在烧结过程中结合形成γ-Fe基体网状组织,表面有呈多边形几何状形态的Cr_2O_3形成;添加少量的Al_2O_3可以抑制Cr从基体中析出,降低表面Cr_2O_3的含量,使金属颗粒烧结结合更为紧密,组织表面更加光滑;随着Al_2O_3含量的增加,蜂窝材料表面与催化活性涂层的结合能力增强,复合型蜂窝材料的抗压强度先升高后降低;在Al_2O_3含量为5.0wt%时,抗压强度达26 MPa。所得结论表明5.0wt%Al_2O_3/Fe复合型蜂窝材料力学性能最佳,表面涂覆性能优良。     

钨精矿粉掺杂Fe-Al合金激光引燃自蔓延合金组织及性能

在钨精矿粉质量分数为1%前提下, 通过改变Al原子分数, 分别为50%、 60%、 70%、 80%, 对其粉末进行压制, 进而将压坯激光点火, 使其发生自蔓延合成反应生成Fe-Al合金, 利用XRD、 SEM、 EDX、 硬度测试、 磨损测试等表征手段, 分析研究了掺杂定量的钨精矿粉后, 不同Fe、 Al配比对烧结Fe-Al合金微观组织结构及宏观性能的影响。结果表明: 在烧结过程中, 压坯实现了自蔓延烧结。产物物相主要为AlFe、 AlFe₃、 WO₃、 AlCrFe₂等, 且随着Al含量的增加, 形成了富Al相。烧结Fe-Al合金组织随着Al含量的增加, 伴随微小裂纹产生。当Al含量达到60%时, 烧结Fe-Al合金显微硬度最大, 达到HK1053; 磨损率最低, 为0.04 mg·mm^-2。     

硬质涂层与奥氏体不锈钢摩擦磨损性能研究

采用多弧离子镀技术在硬质合金YG8上制备了表面高铝含量的Ti33Al67N、中铝含量的Ti50Al50N复合涂层和Cr_(30)Al_(70)lN单层涂层。采用摩擦磨损仪系统研究了以上涂层与奥氏体304合金间的摩擦磨损行为。利用扫描电镜、电子能谱仪、显微硬度仪、划痕仪等对涂层性能及表面形貌、磨痕形貌及成分进行表征。试验结果表明:同含钛的表面涂层Ti33Al67N和Ti50Al50N相比,Cr_(30)Al_(70)N涂层与奥氏体304合金的亲和力更低,减少了摩擦过程中304合金在Cr_(30)Al_(70)N涂层表面的涂抹量。涂层最主要的磨损失效方式是局部撕裂,局部撕裂的本质是硬质合金基体同304合金直接接触导致高强度结点。复合涂层Cr_(30)Al_(70)N/Ti_(50)Al_(50)N及单层的Cr_(30)Al_(70)N涂层膜基结合力高,表现出优于Cr_(30)Al_(70)N/Ti_(33)Al_(67)N复合涂层的抗摩擦磨损性能;前两者磨痕表面检出的W元素含量仅为Cr_(30)Al_(70)N/Ti_(33)Al_(67)N涂层的1/10。     

PS45/CuAl8伪合金复合涂层高温循环氧化行为

采用超音速活性电弧喷涂技术在Q235钢基体表面制备PS45/CuAl8伪合金复合涂层,将该涂层在600℃和800℃进行循环氧化,采用XRD、SEM和精密天不等手段对涂层的显微结构进行表征,研究了涂层的循环氧化性能。结果表明:PS45/CuAl8伪合金复合涂层主要由Al_2O_3、Cr_2O_3、α-Cu和γ-Ni固溶体组成,组织致密,颗粒成扁平状且扁平化程度高、分布均匀。经高温循环氧化后在涂层表面形成了一层致密的Al_2O_3+Cr_2O_3+Ni(Al,Cr)_2O_4薄膜,避免了Al_2O_3薄膜的剥落,从而降低了涂层氧化速率,提高了基体的抗高温循环氧化性能。     

钨精矿粉掺杂Fe-Al合金激光引燃自蔓延合金组织及性能

在钨精矿粉质量分数为1％前提下,通过改变Al原子分数,分别为50％、60％、70％、80％,对其粉末进行压制,进而将压坯激光点火,使其发生自蔓延合成反应生成Fe-Al合金,利用XRD、SEM、EDX、硬度测试、磨损测试等表征手段,分析研究了掺杂定量的钨精矿粉后,不同Fe、Al配比对烧结Fe-Al合金微观组织结构及宏观性能的影响.结果表明:在烧结过程中,压坯实现了自蔓延烧结.产物物相主要为AlFe、AlFe3、WO3、AlCrFe2等,且随着Al含量的增加,形成了富Al相.烧结Fe-Al合金组织随着Al含量的增加,伴随微小裂纹产生.当Al含量达到60％时,烧结Fe-Al合金显微硬度最大,达到HK1053;磨损率最低,为0.04 mg·mm-2.     

机械合金化方法制备AlxCoCrCu0.5FeNi高熵合金组织结构和性能研究

采用机械合金化和真空热压烧结方法制备了Al_xCoCrCu_(0.5)FeNi高熵合金,研究Al含量对合金系的晶体结构、显微组织、硬度、压缩性能以及摩擦磨损行为的影响。球磨60h和真空热压烧结后的晶体结构均为FCC和BCC双相结构,但相对含量发生变化。Al含量的增加使合金塑性降低,硬度和强度增大,低Al含量的Al_0、Al_(0.5)合金塑性好,强度低,压缩量高达30%和25.6%;高Al含量的Al_(1.0)、Al_(1.5)合金塑性较差,强度高,压缩强度达到1855MPa和2083 MPa,原子半径大的Al含量增加造成严重的晶格畸变,使固溶强化效应增加是合金硬度和强度升高的主要原因。随着Al含量的增加,合金的断裂方式由韧性断裂向脆性断裂转变。合金的耐磨性与硬度呈正相关关系,Al_0、Al_(0.5)、Al_(1.0)的磨损机制为黏着磨损与磨粒磨损,Al_(1.5)合金则为磨粒磨损。     

真空烧结制备电触头Cu-W/Al_2O_3合金组织和侵蚀性能分析

选择真空烧结方法制得组成为Cu-33.6W/Al_2O_3与Cu-26.8W/Al_2O_3的两种合金,并对电导率、组织致密度以及表面硬度进行分析,表征了经过电弧侵蚀得到的微观形貌及其熔焊性能。研究结果表明:以真空烧结方式制得的Cu-W/Al_2O_3触头达到了高于97%的致密度,随着W含量的提高,试样电阻率减小,硬度增加。在铜基体中出现了弥散态的Al_2O_3颗粒,实现弥散增强效果,显著提升合金耐高温能力。对阳极与阴极触头进行每次电接触测试时都发生了质量减小。采用DC(30 V,30 A)参数对触头阳极与阴极进行侵蚀,形成了长条状、液滴形以及凹凸变化的微观侵蚀形貌。施加10 A电流时,在最初测试阶段形成了大幅波动的熔焊力,随着合金内的W比例从26.8%提高到33.6%的过程中,材料获得了更强的抗熔焊性能。     

粉末增塑挤压制备Al2O3/430L复合型蜂窝材料的组织与性能

为制备性能优良的Al_2O_3/430L复合型蜂窝载体材料,本文以430L不锈钢合金粉末、Al_2O_3粉末、粘结剂为原料,采用粉末增塑挤压技术挤压成形,并在1 100℃真空中烧结2 h获得Al_2O_3/430L复合型蜂窝材料.借助SEM、XRD及万能试验机,研究了添加Al_2O_3对Al_2O_3/430L复合型蜂窝材料的组织与性能的影响.研究表明:金属粉末颗粒在烧结过程中结合形成的基体组织为α-Fe(Cr),在基体晶粒间孔隙处和表面弥散分布着Al_2O_3颗粒.添加少量的Al_2O_3可提高烧结密度,制件表面光滑.随着Al_2O_3添加量增加,蜂窝材料表面负载催化涂层的能力增强;抗压强度随Al_2O_3添加量的增加先升高后降低,在Al_2O_3含量为2.5wt.%时,最大抗压强度达27 MPa.添加2.5wt.%Al_2O_3所制备的Al_2O_3/430L复合型蜂窝材料力学性能最佳、表面负载催化涂层的能力优良.     

制备工艺对原位合成(Al_2O_3+Si)_p/Al复合材料显微组织影响及体系分析

以Al-SiO_2为反应体系,通过烧结反应原位合成了(Al_2O_3+Si)_p/Al复合材料。研究了第二相含量、烧结时间以及热锻压等工艺对(Al_2O_3+Si)_p/Al复合材料的第二相形貌、尺寸及分布的影响,探讨了原位合成(Al_2O_3+Si)_p/Al复合材料的生成机制。研究表明,Si相含量随着第二相含量的增多而增多且与Al和Al_2O_3相界限相对明显;随着烧结时间的延长,Si相面积相对减小,Al_2O_3相的数量相对增加;锻压后,Si相和Al_2O_3分布更加均匀且尺寸减小。复合材料在液相烧结的过程中,高温下的液相粘性流动以及在原位反应时发生的颗粒重排与固相的溶解和沉淀对材料的致密化产生了较大的作用,当烧结温度达到1000℃时,Al_2O_3颗粒数量、分布情况都得到明显地改善。     

激光燃烧合成掺杂钨精矿FeAl复合材料组织及性能

通过对掺杂不同含量钨精矿粉末Fe-Al系粉末压坯进行激光点燃自蔓延烧结(SHS), 利用XRD、 SEM、 硬度测试、 磨损测试表征手段, 分析研究了钨精矿粉含量对烧结合金微观组织结构及宏观性能的影响。实验结果表明: 在烧结过程中, 压坯实现了自蔓延燃烧。合金组织为针状组织, 且随着钨精矿粉含量的增加, 针状组织长大。产物物相主要为AlFe、 AlFe₃、 WO₃以及Fe₇W₆。当钨精矿粉添加量为1%时, 烧结合金显微硬度最大, 达到HK956, 烧结合金的密度最大, 为4.27 g/cm³, 孔隙率最小, 为12.2%, 烧结合金的相对磨损率最低, 达到0.05%。     

TiCu_(0.5)Al_(0.5)Cr_(0.2)Ni_(0.1)高熵合金微观组织及性能研究

采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜和透射电镜对TiCu_(0.5)Al_(0.5)Cr_(0.2)Ni_(0.1)高熵合金的相组成、相形貌、元素分布进行了系统研究,利用显微维氏硬度计测量了合金在室温下的硬度,通过电子万能试验机对合金进行了室温压缩试验,并在实验室模拟环境下进行合金防腐防污性能研究。结果表明:TiCu_(0.5)Al_(0.5)Cr_(0.2)Ni_(0.1)高熵合金主要由六方晶系Ti(CuAl)_2组成,大块状Ti(CuAl)_2相间存在条状组织,条状为AlCu_2Ti相,条间为CuTi_2相。树枝晶(DR)内Al元素和Cr元素含量较高,枝晶间(ID)Ti元素含量高于枝晶区域,而Ni元素和Cu元素整体分布较均匀。枝晶间(ID)显微硬度平均值为772HV,树枝晶DR显微硬度为690HV,枝晶间(ID)显微硬度高于树枝晶(DR)的;室温压缩强度为1 091 MPa。合金耐腐蚀性能良好,60℃人造海水中合金腐蚀失重量仅为-0.000 05 g,并具备一定的防污功能。     

激光原位合成Al_2O_3-TiO_2复合陶瓷涂层组织结构与性能

先利用火焰喷涂技术在中国低活化马氏体钢表面制备了CrFeAlTi涂层,然后通过激光原位反应技术在火焰喷涂涂层表面原位合成了Al_2O_3-TiO_2复合陶瓷涂层。分别采用体视显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、立式万能摩擦磨损试验机以及静态铅铋腐蚀实验装置等分析测试手段对涂层的形貌、微观组织结构、物相组成、显微硬度、干滑动摩擦磨损性能以及耐液态铅铋合金腐蚀性能等进行了研究。实验结果表明:激光原位合成的Al_2O_3-TiO_2复合陶瓷涂层表面整体平整、光滑、致密,基本没有凹坑、裂纹和孔隙等缺陷,与基体之间形成了良好的冶金结合。涂层内部存在完全结晶区和非结晶区,且界面明显。涂层表面主要物相为Al_2O_3,TiO_2,(Al.948Cr.052)_2O_3,Fe_2TiO_5和FeCr等。涂层截面平均显微硬度约为1864.2HV0.2,比基体CLAM钢提高了约3倍,且沿横截面方向呈平稳过渡的阶梯状分布。与基体CLAM钢相比,涂层具有良好的耐磨性能,其磨损量仅为基体的1/6,并且涂层在液态铅铋中表现出良好的耐腐蚀性能。     

铼对镍基单晶高温合金恒温氧化行为的影响

采用不连续增重法研究了Re对一种镍基单晶高温合金1000℃恒温氧化行为的影响,采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射分析仪(XRD)对样品的组织进行了观察。结果表明,两种合金生成的氧化膜成分相似,都生成了以含Cr、Ti氧化物为主的外氧化层、Al_2O_3内氧化层以及含有TiN的内氮化层。但二者氧化速率及氧化层结构存在较大差异,含Re合金的氧化速率较慢,Al_2O_3层较完整且TiN数量较少。Re的作用机理在于它提高了合金中Cr的活度,增大氧化膜中Cr_2O_3的含量,加快Al的选择性氧化,促进合金氧化膜内部连续Al_2O_3层的形成,抑制合金内部氮化物的生成,提高长期氧化下氧化膜的稳定性。     

Y_2O_3对Micro-FAST制备铜基复合材料组织与性能的影响

采用多物理场活化烧结微成形技术(Micro-FAST)制备了Y_2O_3/Cu复合材料。对复合材料的相对密度、硬度、电导率进行了测试并对其显微组织进行了观察,研究了增强相Y_2O_3的添加量对复合材料组织及性能的影响。结果表明,随着Y_2O_3含量的增加,复合材料的相对密度、硬度及电导率均表现出先增加后降低的趋势,且各性能均在添加的Y_2O_3质量分数为1.0%时达到峰值。其中,相对密度高达99.91%,显微硬度及电导率分别达到75.8 HV和50.26 MS/m,复合材料的综合性能达到最优。Y_2O_3/Cu复合材料的各项性能均明显优于纯铜烧结试样,Y_2O_3增强相的作用明显。     

Al含量对CrFeNiAlxSi系高熵合金性能的影响

选取与天然铬铁矿粉有效成分相近的Al、Cr、Fe、Ni、Si元素为高熵合金成分,采用激光烧结技术制备CrFeNiAl_xSi系高熵合金,研究了Al含量对CrFeNiAl_xSi系高熵合金的物相结构、显微组织、密度和孔隙率、显微硬度、耐磨和抗高温氧化性能的影响。结果表明：CrFeNiAl_xSi(x=0.2、0.4、0.6、0.8、1.0)系高熵合金由BCC+FCC相构成,随着Al含量的提高FCC相减少;x=0.6的合金硬度最高,为813.3HV;合金的密度降低孔隙率提高,x=0.2的合金密度最大,为4.21 g·cm^-³,孔隙率最低,为26.46%;x=0.6的合金耐磨性能最佳,磨损率为69.50 mg·cm^-²;随着Al含量的提高,合金的抗高温氧化性能明显提高。     

Eu_2O_3掺杂量及烧结温度对氧化铝基微波陶瓷性能的影响

选用MgO-CuO-TiO_2-Eu_2O_3添加剂作为氧化铝陶瓷的烧结助剂,在空气气氛下经过常压烧结制备Al_2O_3陶瓷。采用XRD,SEM及EDS等方法研究Eu_2O_3掺杂量以及烧结温度对Al_2O_3基微波陶瓷样品物相组成,微观结构和介电性能的影响。结果表明:添加Eu_2O_3的Al_2O_3陶瓷中,均存在Al2Eu2O9次晶相,且随着Eu_2O_3含量的增加,Al2Eu2O9相增加;随着Eu_2O_3添加量的增加,Al_2O_3陶瓷试样致密度先增加后降低;随着烧结温度的增加,Al_2O_3陶瓷的介电常数和品质因数Q·f值先增加后降低。烧结温度为1450℃,Eu_2O_3添加量为0.25%(质量分数)时,烧结体的相对密度达到最大值98.21%,且Al_2O_3陶瓷的介电性能较好:介电常数为10.05,品质因数Q·f为37984GHz。     

一种新型钴基高温合金在900℃熔融NaCl中的热腐蚀行为

采用浸盐法研究一种新型钴基高温合金在900℃熔融NaCl中的热腐蚀行为。结果表明:腐蚀初期合金发生选择性氧化,在表面生成Al_2O_3,Cr_2O_3和少量的TiO_2。随着腐蚀时间的延长,熔融NaCl开始侵蚀表面保护性Cr_2O_3和Al_2O_3,使腐蚀性介质与基体逐渐接触,加速合金腐蚀。随着腐蚀的进行,合金内腐蚀层生成棒状Al_2O_3。由于基体中Al的消耗,棒状Al_2O_3周围易生成Co3W。Co3W与棒状Al_2O_3的相界面形成氧扩散的快速通道,导致80h后合金热腐蚀加剧。     

机械合金化后注射成形制备Cu/Al2O3复合材料的显微组织与力学性能

采用机械合金化后注射成形制备10%(体积分数,下同)Cu/Al_2O_3复合材料,研究机械合金化时间、烧结温度对复合材料显微组织和性能的影响,并分析复合材料的增韧机理。结果表明:通过机械合金化10h后注射成形、脱脂、1550℃烧结工艺制备的10%Cu/Al_2O_3复合材料具有良好的抗弯强度和断裂韧度,分别为532MPa和4.97MPa·m^1/2;烧结温度低于1550℃导致原子在固态下扩散能力不足,烧结温度高于1550℃则使颗粒边界移动速率大于孔隙逸出速率,二者都造成复合材料孔隙率增加,而导致材料的强度和韧度下降;机械合金化时间延长使复合材料晶粒细化、Cu与Al_2O_3之间的结合强度提高,材料强度和硬度提高,但断裂韧度下降;Cu粉末弥散分布于Al_2O_3基体中,抑制烧结过程中Al_2O_3晶粒粗化,且使裂纹在扩展过程中遇到延性的Cu产生裂纹桥联和偏转,提高材料的韧度。     

纳米Al_2O_3-Ni-P化学复合镀层的制备及其摩擦学性能

为了获得摩擦学性能优良的镀层,在20#钢基材上实施了纳米Al_2O_3-Ni-P化学复合镀,采用正交试验法优选了镀液配方,研究了镀液中纳米Al_2O_3含量、镀液温度对复合镀层显微硬度、摩擦和磨损性能的影响,用扫描电子显微镜对复合镀层表面形貌进行观察。结果表明,镀液中纳米Al_2O_3含量是影响复合镀层硬度和耐磨性能最主要因素。纳米Al_2O_3能有效改善Ni-P合金镀层结构,在镀层中分布较均匀,使复合镀层硬度和耐磨性能明显提高。当纳米Al_2O_3含量为6 g/L时,纳米粒子在复合镀层中分布致密、均匀,复合镀层硬度和耐磨性最佳,与基材20#钢结合性较好。镀液温度对复合镀层硬度和耐磨性能有一定影响,最佳镀液温度为85℃,此时复合镀层硬度和耐磨性较好。