氮气保护粉/丝复合堆焊高硼铁基合金的组织及结构

为改善高硼铁基堆焊合金韧性不足、易引发裂纹的问题,采用N₂保护堆焊并添加氮化铬铁的方式引入合金元素N,同时添加强氮化物形成元素,制备高硼铁基堆焊合金,通过显微组织结构、微区成分、硬度等试验检验,分析合金元素N对高硼铁基堆焊合金组织与性能的影响. 结果表明,氮气保护堆焊高硼铁基合金由初晶Fe₂B、共晶α-Fe+ Fe₂B及粒状复合物M(C,N)组成,N元素的引入促使大量粒状复合物M(C,N)析出,有效细化初晶Fe₂B相,抑制堆焊裂纹的出现. 堆焊合金的宏观硬度也因氮的引入而达到67.8 HRC,但过多的氮会导致Fe₂B生长不完全,硬度略有下降.     

I&Q&P工艺对高硼铁基耐磨合金组织和性能的影响

借助光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析仪(XRD)和洛氏硬度计等,研究了I&Q&P工艺对高硼铁基耐磨合金组织和性能的影响。结果表明,高硼铁基合金的铸态组织由铁素体、马氏体、残留奥氏体和共晶硼化物组成,硼化物主要为Fe₂B和Fe₂₃(B,C)₆。经I&Q&P工艺处理后,合金中残留奥氏体的体积分数从10.0%上升到16.8%,冲击吸收能量从3.76 J增加到6.80 J,硬度值从59.3 HRC下降至54.0 HRC,并生成了新的硼化物Fe₃(B,C)。同时,合金的耐磨性也有了明显的提高。     

自保护药芯焊丝明弧堆焊Fe-Cr-C-B-W合金的组织及性能

采用自保护药芯焊丝明弧堆焊技术制备五组不同钨含量的Fe-Cr-C-B-W合金. 借助金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、洛氏硬度计和磨损试验机分析堆焊合金的组织及性能. 结果表明,合金的显微组织由马氏体、残余奥氏体、M₇(C,B)₃,M₃(C,B),Fe₃W₃C和WC组成. 大部分钨元素被迁移到晶界生成了比WC稳定性更好的Fe₃W₃C缺碳复合相,堆焊层中没有典型的初生WC硬质相颗粒生成. 随着钨添加量的增多,共晶硬质相M₇(C,B)₃,M₃(C,B)和Fe₃W₃C随之增多,间距减小,呈连续网状均匀分布. 当钨的添加量为12%时,堆焊层的耐磨性达到最佳.     

硼含量对Fe2B-Mo2FeB2基金属陶瓷微观组织与性能的影响

采用真空烧结工艺制备了4种不同硼含量的Fe₂B-Mo₂FeB₂基金属陶瓷,研究了硼含量对金属陶瓷烧结特性、微观组织与力学性能的影响规律。结果表明,所有试样主要由Fe₂B相、Mo₂FeB₂相和Fe₃B相组成;随着硼含量的增加,烧结过程中形成的液相L1含量逐渐减少,金属陶瓷的最佳烧结温度逐渐升高;并且金属陶瓷的硬度和横向断裂强度也都呈增大的趋势,其中硬度和横向断裂强度的最大值分别为88.52 HRA和685.74 MPa;Mo₂FeB₂相与Fe₃B相(或Fe₂B相)的复合组织在断裂过程中延长裂纹扩展路径,并且长棒状的Mo₂FeB₂相从Fe₃B相(或Fe₂B相)中的拔出都有助于金属陶瓷横向断裂强度的提高。     

含铝高硼高速钢显微组织的电镜表征

采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、能谱(EDS)、背散射电子衍射(EBSD)以及透射电镜(TEM)对含铝高硼高速钢热处理前后的组织及硼碳化物类型进行分析。结果表明,铸态含铝高硼高速钢组织为铁素体和网状硼碳化物,硼碳化物类型为Fe₂B型(富Cr),FeMo₂B₂型(富Mo)和Fe₃C(Cr-Mo)型;热处理后基体组织为马氏体,网状硼碳化合物破碎并球化。硼碳化物为Fe₂B型(富Cr),(Fe, Cr)₂₃C₆型(Cr-Mo)和FeMo₂B₂型(富Mo)。热处理后网状硼碳化物断裂是由于Fe₃C型(Cr-Mo)硼碳化物分解为(Fe, Cr)₂₃C₆型(Cr-Mo)和FeMo₂B₂型(富Mo)硼碳化物。TEM分析所得硼碳化物的晶体结构与EBSD鉴定得出的结论一致。     

B元素对Fe-Cr-C系耐磨堆焊合金组织和耐磨性的影响

采用直径为1.6 mm的细径药芯焊丝,利用CO₂气体保护焊堆焊的方法制备了含有1.0%~3.0%C(质量分数),15%~20%Cr,0%~2.0%B的高铬堆焊合金.研究了B₄C含量对堆焊合金的硬度及耐磨性的影响.结果表明,堆焊合金的硬度从57.1 HRC增加到65.2 HRC,硬度提高14.2%;堆焊层合金的相对耐磨性从3.5倍提高到18.0倍.借助光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射等微观分析方法,研究了堆焊合金的显微组织及碳化物分布形貌.结果表明,堆焊合金的显微组织主要由铁素体+奥氏体+(Fe,Cr)₇C₃组成,加入B₄C可显著改善堆焊合金层基体组织,使碳化物(Fe,Cr)₇C₃数量增加且呈弥散分布.     

WxC增强镍基合金等离子堆焊层组织与空蚀性能

采用等离子堆焊技术在316L不锈钢表面原位合成W_xC增强镍基复合材料涂层,对涂层显微组织、相组成、硬质增强相的分布、显微硬度以及空蚀性能进行了分析.结果表明,Colmonoy 88合金等离子堆焊成形性良好,组织致密;堆焊层组织主要由γ-Ni固溶体,原位合成多角形、颗粒状W_xC及少量的Cr₇C₃,Fe₃W₃C,CrB₂相组成.堆焊过程中,熔池温度低于1 655 K时,原位生成WC和W₂C,温度高于1 655 K时,原位生成的WC发生了分解.镍基合金堆焊层平均硬度可达1 619 HV,为基材的8倍以上,在3.5% NaCl溶液中镍基复合材料抗空蚀性能为316L不锈钢基材的5倍.     

Fe25Co25Pt25B25高熵纳米复相永磁体的组织结构与磁性能

采用液态急冷法制备了高熵Fe₂₅Co₂₅Pt₂₅B₂₅合金,研究了其热处理前后的组织结构及磁性能。结果表明：Fe₂₅Co₂₅Pt₂₅B₂₅高熵合金具有较高的非晶形成能力,液态急冷合金形成了非晶态结构,表现出软磁特性。Fe₂₅Co₂₅Pt₂₅B₂₅高熵非晶合金热处理结晶化过程为：非晶相→非晶相+fcc-(Fe, Co)Pt相→非晶相+fcc-(Fe, Co)Pt+L1₀-(Fe, Co)Pt+(Fe, Co)₂B相→非晶相+L1₀-(Fe, Co)Pt+(Fe, Co)₂B相→L1₀-(Fe, Co)Pt+(Fe, Co)₂B相。经843 K热处理900 s后,Fe₂₅Co     

淬火温度对轧辊用高硼铁基合金组织和力学性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、摆锤式冲击试验机和维氏硬度计等研究了淬火温度对高硼铁基合金轧辊材料组织和力学性能的影响。结果表明:高硼铁基合金淬火态基体组织为马氏体,基体中鱼骨状(M₂(B,C))、层片状(M₂C)、长条状(M₃(B,C))和颗粒状(M(B,C))等形态的硼碳化物呈断开趋势。与铸态组织相比,其中层片状硼碳化物的变化最为明显,其形态由致密粗大的连续状转变为松散细小的颗粒状,减小了对基体的割裂作用;高硼铁基合金淬火组织中硼碳化物的类型未发生变化,但是其析出量随淬火温度的升高而减少。高硼铁基合金淬火态硬度和冲击性能较铸态明显提高,其基体硬度和冲击性能随淬火温度的升高而增加,而宏观硬度随淬火温度的升高呈现出先增加后降低的趋势;淬火温度为1050 ℃的宏观硬度最大,为63.1 HRC,淬火温度为1150 ℃的冲击吸收能量最大,为10.9 J。     

电流对明弧高硼堆焊合金显微组织及耐磨性的影响

采用药芯焊丝明弧自保护焊方法制备了Cr12B4SiMn高碳型高硼合金,借助光学显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、扫描电镜以及电子能谱仪,考察了电流对其显微组织及耐磨性的影响。结果表明,随电流增大,在团状先析出相中,内置式块状M₂B相的形成数量增加,其显微硬度提高,M₂₃(C,B)₆和马氏体等相减少,γ-Fe消失;合金宏观硬度随之先升高一定值然后降低,耐磨性先显著增加,接着小幅波动。块状M₂B数量及其显微硬度增加是导致该合金耐磨性改善的主要原因,合金磨损机制主要为显微剥落。     

65Mn钢渗硼层的微观组织、硬度及生长动力学

采用固体渗硼工艺对65Mn钢进行渗硼处理,并借助光学显微镜、X射线衍射仪、电子探针及维氏硬度计等手段系统研究了渗硼温度(800~1000 ℃)和渗硼保温时间(2~8 h)对65Mn钢渗硼层厚度、微观组织和硬度的影响规律以及渗硼层的生长动力学。结果表明,随着渗硼温度的升高或渗硼时间的延长,渗硼层的厚度不断增大,但当渗硼温度超过900 ℃时,渗硼层中黑色孔洞的数量、大小以及距离渗硼层表面的深度都逐渐增大。65Mn钢渗硼层都由Fe₂B柱状晶,以及位于Fe₂B柱状晶生长前沿及晶粒间的Fe₃(B,C)相、二元铁硅化合物和三元铁碳硅化合物组成,其维氏硬度(800~1590 HV0.05)远大于65Mn钢基体的硬度(238 HV0.05)。由于硬度较低的Fe₃(B,C)相和富硅相分布于高硬度的Fe₂B柱状晶晶粒之间,导致渗硼层的硬度并不随离渗硼层表面距离的增加而单调减小。渗硼层厚度的平方与渗硼时间呈线性关系,B原子在65Mn钢渗硼层中的扩散激活能为220.96 kJ/mol。     

送丝位置对铝/镀锌板CMT搭接接头组织与性能的影响

采用CMT搭接方法研究不同送丝位置对6082铝合金/镀锌板搭接接头质量的影响. 使用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)分析焊接接头的形貌,微观组织及元素分布;通过拉伸试验检测接头的力学性能. 结果表明,1和2位置时,焊缝成形不饱满,锌层蒸发严重,界面处形成FeAl₂,FeAl及FeAl₃的金属间化合物,承载力达到6 kN;当3,4和5位置时送丝位置指向铝板,焊缝成形饱满,界面处形成Fe_6.6Al₃Zn_0.2和Fe₂Al₃Si_0.3,厚度约为2 μm,承载力达到7.5 kN,综上所述,CMT焊接铝合金/镀锌板时送丝位置应偏向铝板,可得到综合性能更好的焊接接头.     

Cu基药芯焊丝TIG焊TA1/Q235B接头微观组织和显微硬度

利用Cu基(Cu-Cr-Co-Ni)药芯焊丝对TA1/Q235B异种金属对接与搭接接头进行了TIG焊接试验. 通过SEM、EDS和XRD对接头微观组织进行了详细分析,通过显微硬度测试了接头的硬度分布. 结果表明,采用Cu基药芯焊丝进行TA1/Q235B TIG焊接,对接和搭接均得到了无缺陷的接头. 两种接头的焊缝与母材界面处组织分布类似,其中TA1侧主要由β-Ti固溶体、FeTi和CuTi₂化合物组成;Q235B侧主要由Fe,Cu基固溶体和Fe₂Ti化合物组成. 对接焊缝主要由Cu基固溶体,CuTi,FeTi,Cu₄Ti,τ₂和τ₃金属间化合物组成,而搭接焊缝主要由Cu基固溶体、τ₂和Cu₄Ti组成. 对接接头的平均硬度为449 HV0.1,搭接接头的平均硬度为335 HV0.1.     

焊接热输入对铝/镀锌钢CMT熔-钎焊接头组织与性能的影响

采用ER4043焊丝对5052铝/Q235镀锌钢进行CMT熔-钎焊,研究焊接热输入对接头组织及性能的影响.结果表明,焊缝熔宽、热影响区粗化程度、界面层硬度及厚度均随热输入的增加而增大,过热组织粗化导致拉伸试样在铝母材热影响区断裂.熔焊区组织主要为垂直于基底向焊缝中心生长的α-Al树枝晶及Al-Si共晶组织,钎焊区界面层厚度在2.55~6.86μm之间,铝侧界面主要为FeAl₃金属间化合物,呈凹凸不平锯齿状;钢侧界面平滑,主要为Fe₂Al₅(热输入较低时)或FeAl₂,FeAl(热输入较高时).     

TA2/Q235复合板用Ni基过渡层熔焊接头组织和性能

采用Ni基过渡填充材料,进行TA2/Q235复合板对接熔化焊试验,研究了接头组织形貌、成分分布、相组成及力学性能. 结果表明,近焊缝区,TA2覆层组织主要是板条α相,Q235基层组织为块状珠光体和铁素体;焊缝中Ti层组织主要为呈树枝晶生长的β相,并含有NiTi₂,Ni₃Ti,TiFe,TiFe₂和TiCr₂相,Ni基层中主要是γ-Ni,并含有少量Fe₃Ni₂,CrNi₂和(CrNiMo)化合物,Ti层与Ni基层之间存在宽约50 μm过渡层,过渡层中存在大量针叶状NiTi₂,NiTi金属间化合物,被CrNi₂相包覆,从Ti层到Ni基层,Ti元素缓慢下降,Ni元素先升高后降低,Cr,Mo元素波动升高;Ti层及与Ni基焊缝的过渡层中的金属间化合物和脆性相,提高了硬度,降低了塑韧性.     

Microstructural evolution of Fe3B/Nd2Fe14B nanocomposite magnets microalloyed with Cu and Nb

The microalloying effect of Cu and Nb on the microstructure and magnetic properties of an Fe₃B/Nd₂Fe₁₄B nanocomposite permanent magnet has been studied by transmission electron microscopy (TEM) and atom probe field ion microscopy (APFIM). Additions of Cu are effective in refining the nanocomposite microstructure and the temperature range of the heat treatment to optimize the hard magnetic properties is significantly extended compared with that of the ternary alloy. Combined addition of Cu and Nb is further effective in reducing the grain size. Optimum magnetic properties obtained by annealing a melt-spun Nd_4.5Fe_75.8B_18.5Cu_0.2Nb₁ amorphous ribbon at 660°C for 6 min are B_r=1.25 T, H_cJ=273 kA/m and (BH)_max=125 kJ/m³. The soft magnetic Fe₂₃B₆ phase coexists with the Fe₃B and Nd₂Fe₁₄B phases in the optimum microstructure of the Cu and Nb containing quinternary alloy. Three-dimensional atom probe (3DAP) results show that the finer microstructure is due to the formation of a high number density of Cu clusters prior to the crystallization reaction, which promote the nucleation of the Fe₃B phase. The Nb atoms appear to induce the formation of the Fe₂₃B₆ phase when the remaining amorphous phase is crystallized.