TC4钛合金表面B-Al复合渗层的组织和性能

采用固体粉末包埋渗两步法,在TC4钛合金表面先1050 ℃渗硼 4~6 h再950~1050 ℃渗铝 4 h制备出B-Al复合耐磨渗层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、波谱仪(WDS)和能谱仪(EDS)、显微硬度仪和摩擦磨损试验机对复合渗层的物相组成、显微组织、微区成分、表面硬度和摩擦因数进行测试和分析。结果表明:B-Al复合渗层厚为37~115 μm,主要由TiB₂相和TiAl₃相组成,外层是弥散分布TiB₂的TiAl₃层,向内依次形成厚度较小的TiAl₂、TiAl及Ti₃Al等Ti-Al金属间化合物层。B-Al复合渗层表面硬度为1041.7~1429.4 HV0.1,约为TC4钛合金硬度的3.03~4.16倍;经1050 ℃×6 h渗B后1050 ℃×4 h渗Al,其摩擦因数约为0.3,较TC4钛合金基体下降约25%。     

Q235钢和QT450-10铸铁等离子扩渗防蚀耐磨工艺研究

利用等离子氮碳氧扩渗技术对Q235钢和QT450-10铸铁进行扩渗处理,获得既耐蚀又耐磨的扩渗层。采用金相显微镜、显微硬度计、X射线衍射(XRD)和扫描电镜/能谱(SEM/EDX)分析了渗层的微观形貌、硬度、相结构和成分。采用电化学测试和中性盐雾试验研究了渗层的耐蚀性。研究结果表明,等离子扩渗层由化合物层和扩散层组成;化合物层主要由ε相和Fe3O4相组成;表面硬度提高;电化学测试表明,渗层具有阳极钝化能力,耐蚀性提高;等离子扩渗后进行封闭处理,能产生协同效应,耐中性盐雾腐蚀性能大大提高。     

550 ℃表面渗氧对Ti-6Al-4V合金耐磨性能的影响

对Ti-6Al-4V合金550 ℃的空气中渗氧60 h后的表面形貌、显微组织、成分、硬度、划刻性能和耐磨性进行研究,并与未处理的钛合金进行了比较。结果表明,渗氧后的钛合金表面粗糙度有所增加,表层形成约3.5 μm厚的渗氧层,X射线衍射(XRD)检测到了锐钛矿相、金红石相、板钛矿相TiO₂和Al₂O₃相。渗氧层的显微硬度和纳米硬度分别为804.6 HV0.025和14.5 GPa,比未处理的基体提高了143.7%,且压痕周围未见裂纹;渗氧后钛合金表面最大划痕深度由12 μm降至4 μm,磨损率由354.33×10^-6mm³/Nm降至1.44×10^-6mm³/Nm,渗氧层的主要磨损机制为轻微的磨粒磨损。表面渗氧显著提高了Ti-6Al-4V钛合金表面硬度和耐磨性,同时其内部组织粗化和软化不明显,可作为提高钛合金表面耐磨性能的潜在方法。     

等离子渗Mo的TC11钛合金摩擦磨损性能

在TC11钛合金表面等离子渗Mo以提高其耐磨性。利用SEM、EDS、XRD分析了渗Mo层的微观组织、化学成分及相组成,测定了渗层的硬度分布。采用划痕试验测定了渗层与基体的结合力。通过球盘磨损试验测定了等离子渗Mo层的摩擦磨损性能。结果表明,渗层厚度为30μm;0～10μm表层Mo含量为65%,由表及里呈梯度降低;渗层由单质Mo以及Al8Mo3和Al3Ti等化合物组成,表面硬度达1034 HV0.1;渗层与基体的结合力为70 N;渗层的比磨损率是基体的1/55.4。     

γ-TiAl合金表面辉光等离子Ni-Cr共渗层的组织与性能

采用双层辉光等离子表面冶金技术在γ-TiAl合金表面进行Ni-Cr共渗处理,形成均匀致密的Ni-Cr合金层,通过SEM、EDS、XRD等对其渗层显微组织、化学成分和相结构进行分析,并测试了合金层的显微硬度及耐磨性。结果表明,合金层有效渗层厚度为25μm,主要由Cr2 Ti、AlTi、Cr、NiTi2、Cr1.75 Ni0.25 Ti等相组成;合金层中合金元素Cr和Ni由表及里呈梯度分布,合金层与基体结合牢固;合金层的显微硬度、动态硬度及摩擦磨损性能显著高于基体。     

超声冲击对65Mn钢渗铬层摩擦磨损性能的影响

目的 提高65Mn钢的固体粉末渗铬层厚度和耐磨性能。方法 对65Mn钢进行超声冲击（UI）和固体粉末渗铬（SPC）相结合的复合工艺处理。采用X射线衍射仪（XRD）、光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）和能谱仪（EDS）,研究UI+SPC复合工艺处理后65Mn渗铬层的物相结构、厚度及元素分布。通过显微维氏硬度计、摩擦磨损试验机研究渗铬层的显微硬度和摩擦磨损性能。结果 SPC处理试样的渗层厚度约为45μm,UI+SPC复合工艺处理试样的渗层厚度约为58μm,相比SPC试样,渗层厚度提高了13μm。渗铬层表面均匀致密,主要相组成为（Cr,Fe）₂₃C₆、（Cr,Fe）₇C₆、Cr₂C。UI+SPC试样渗层表面硬度达1659HV,约为基体表面硬度的6倍,且硬度从表面至心部呈梯度下降。UI+SPC试样表面渗铬层具有较好的耐磨性能,平均摩擦系数为0.170,磨损量约为基材的1/4,其主要磨损机理为粘着磨损和氧化磨损,伴随着磨粒磨损。结论 UI可有效提高SPC工艺的Cr原子扩散性能,提高渗...     

氩弧重熔Q235钢B-C-N共渗层的组织结构及耐磨性

采用粉末包埋法对Q235钢进行B-C-N共渗,并对共渗层进行氩弧重熔。观察共渗层和熔覆层的显微组织并进行结构分析,测试共渗层及熔覆层的显微硬度和耐磨性。结果表明：共渗层的显微组织由FeB、Fe₂B、Fe₃B、Fe₂N、Fe₈N和Fe₃C相组成,氩弧重熔层形成了新相Fe₂₃(B, C)₆和Fe₃N等;共渗层显微硬度最高值为1198.4 HV0.1,重熔层的最高硬度值为1192.8 HV0.1,但硬度梯度变化平缓;共渗层、氩弧重熔层相对基体的耐磨粒磨损性能分别为2.77、3.76倍;共渗层、氩弧重熔层相对基体的耐粘着磨损性能分别为1.95、3.23倍,摩擦因数分别为0.502、0.462,较基体均有所下降。     

活性屏等离子氮碳共渗温度对3Cr13不锈钢组织和性能的影响

采用活性屏等离子氮碳共渗技术对3Cr13不锈钢在不同温度下进行处理,并采用光学显微镜和X射线衍射仪对渗层的组织形貌和成分进行分析,利用显微硬度计、球-盘摩擦磨损试验仪、扫描电镜研究了材料的硬度及摩擦磨损性能。结果表明,随处理温度升高,试样表层相组成由α’_N相+ε相+γ’相逐渐转变成α相+CrN相+ε相,试样表面显微硬度增加,磨损率降低约一个数量级,耐磨性能提高。     

42CrMo钢活塞杆表面氧氮复合渗层的显微组织和耐磨性能

采用气体氧氮复合处理对42CrMo钢活塞杆进行表面改性和耐磨性能研究,通过金相分析、显微硬度测试及干摩擦磨损试验等方法对比分析了不同表面工艺处理后的试样组织和性能。结果表明: 调质态42CrMo钢经8 h气体氧氮复合处理后表面形成了1~2 μm由Fe₃O₄组成的氧化层及ε-Fe_2-3N和γ′-Fe₄N组成的约18 μm厚的化合物层,有效渗层的总厚度约为340 μm。在相同干摩擦条件下,未处理的基材试样与镀铬处理试样的磨损机制为磨粒磨损并伴随轻微粘着磨损。气体氧氮复合处理后试样具有最低平均摩擦因数和磨损率,磨损机制为磨粒磨损,耐磨性能最优。     

电压和占空比对TC4合金表面碳氮共渗层组织与性能影响

在尿素、硝酸铵和蒸馏水组成的电解液体系中,利用液相等离子体电解渗技术在TC4钛合金表面制备碳/氮共渗层,采用SEM、XRD和摩擦磨损试验分析渗层的表面形貌、相结构和磨损性能。试验结果表明:等离子碳氮共渗层主要由TiCN相、TiO相和Ti相组成,工作电压和占空比的提高可以显著增加渗层厚度及硬度,降低渗层的平均磨损率。     

AISI316 不锈钢表面等离子渗硼及摩擦磨损性能的研究

目的改善AISI316不锈钢的摩擦磨损性能。方法采用双辉等离子合金化技术,以块状Fe B化合物作为源极材料,在AISI316不锈钢表面制备含硼改性层,对渗层组织、成分、相结构和显微硬度进行分析,并研究改性层在干摩擦条件下的摩擦磨损性能。结果经渗硼处理后,AISI316不锈钢表面形成了一层连续、致密、均匀的改性层,主要由Mo2B和Fe B相组成。改性层具有较高的硬度(964HV0.1),较基体硬度提高了约3倍,且耐磨性较基体有明显提高。结论通过在AISI316不锈钢表面制备渗硼改性层,可明显提高基体材料的硬度和摩擦磨损性能。     

Ti2AlNbO相合金双层辉光等离子渗Mo摩擦性能

利用双层辉光等离子表面冶金技术对Ti2AlNbO相合金进行渗Mo工艺研究。采用扫描电子显微镜、辉光放电光谱分析仪、X射线衍射仪和显微硬度计测试了渗Mo层的微观组织、化学成分、相组成和显微硬度。采用可控气氛微型摩擦磨损实验仪进行耐磨性研究。在最佳工艺参数下，渗Mo层可达100μm，表面Mo含量超过90％，且从表面到心部呈梯度分布。渗Mo层主要由纯Mo及Al5Mo相组成，硬度HV达8000MPa，渗Mo试样的平均摩擦因数为0．085，较Ti2AlNb基材降低6倍，磨损率仅为基材的7．5％。结果表明：Ti2AlNbO相合金表面的耐磨性能得到极大地提高。     

稀土含量对Ti6Al4V钛合金等离子渗氮层组织和摩擦学性能的影响

目的研究稀土含量对Ti6Al4V钛合金表面等离子体渗氮层结构和性能的影响。方法运用等离子表面改性技术对Ti6Al4V(TC4)钛合金进行等离子渗氮处理,渗氮过程中通入不同含量的稀土作为催渗剂,以获得钛合金表面强化层。利用金相显微镜和扫描电子显微镜(SEM)观察渗氮层组织,用X射线衍射仪(XRD)分析渗层相组成,用能谱仪(EDS)检测渗层的化学成分,用维氏显微硬度计测量渗层的显微硬度,用球-盘式摩擦磨损试验机和三维轮廓仪检测渗层的摩擦磨损性能。结果TC4钛合金表面等离子渗氮层结构包括表面化合物层(主要成分为δ-TiN)和扩散层(主要为N原子扩散形成的N-Ti固溶体),加入稀土可以促进N原子向基体的扩散,提高渗氮速度。渗层厚度增加,硬度和耐磨性能提高,扩散层使钛合金基体与化合物层之间的硬度梯度更加平缓。当稀土通入速率为60 mL/min时,渗层厚度可达155μm,表面硬度为1275HV0.05,摩擦系数降到0.27,磨损率明显降低。结论钛合金等离子渗氮过程中加入稀土可以有效提高渗速,改善渗氮层硬度,提高材料表面的耐磨性能。     

T10钢低温双辉等离子渗镀铬硬化的研究

采用双辉等离子渗铬＋离子渗氮的复合工艺,以T10钢为基材在560℃研究了该工艺对渗层硬化效果的影响。结果表明：离子渗氮前渗层表面有3-5μm的沉积层,组织致密并与基体结合紧密,基体组织无明显变化;沉积层含铬量达46%以上,扩散层深15-20μm;渗层表面物相均由Fe、Fe-Cr、Cr7C3、Cr23C6等组成;表面显微硬度达650-850HV,硬度向内呈梯度分布。渗镀层经离子渗氮后的组织与氮化前的组织无明显变化,但表面物相为Fe-Cr、Cr7C3、Cr23C6、CrN、Fe4N,表面显微硬度1000-1350HV,较未渗氮前提高65%以上,表明本复合工艺能有效提高铬渗镀层的显微硬度。     

Ti6Al4V钛合金表面真空渗氧处理

目的在Ti6Al4V钛合金表层制备硬度高、耐磨性好的硬化层。方法结合真空技术,以高纯的O2为介质,在Ti6Al4V钛合金表面制备致密的渗氧硬化层,采用X衍射仪分析渗氧层的相组成,用金相显微镜观察渗氧层和磨痕组织,用显微硬度计测试渗氧层的显微硬度,用MM-U10A端面磨损试验机研究渗氧层的耐磨性。结果渗氧层物相主要由TiO_2、TiO、Ti_3Al及Al_2O_3组成,温度较低时,形成的渗氧层较薄,温度增加,渗氧层厚度迅速增加,硬度及耐磨性也随之增加。温度为760℃时,表面硬度为基体硬度的2.5倍以上,大于750HV,有效硬化层厚度达60μm以上,其磨损失重仅为未渗氧原样的1/4,表面磨痕细密,没有撕裂情况发生,渗氧层保持完整。温度继续增加,氧化物开始聚集长大,渗氧层组织开始变得疏松,硬度及耐磨性开始下降。结论 Ti6Al4V钛合金表面真空渗氧处理可显著提高其表面硬度,耐磨性改善明显。     

TA15合金渗Cr和Cr-Si复合渗层的高温摩擦行为研究

通过双层辉光等离子技术在TA15钛合金表面制备了渗Cr层和Cr-Si复合渗层。采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射(XRD)等手段研究了渗层的微观结构、成分分布及相结构。此外,还测定了渗层与基体金属的结合强度、纳米压痕硬度和弹性模量。结果表明,40μm厚的CrSi复合渗层均匀、致密,且大致可分为三部分;而渗Cr层则由12μm的Cr沉积层和18μm的扩散层组成。Cr-Si复合渗层的硬度和弹性模量分别为16 306 MPa和519 GPa,远大于渗Cr层的6 750MPa和364 GPa。在300℃进行了高温球盘磨损试验,以研究渗层的高温摩擦学行为。结果表明,Cr-Si复合渗层的磨痕比渗Cr层更窄更浅,摩擦因数和比磨损率也更小。     

等离子渗镀TiN/TiCN多涂层的力学和摩擦磨损性能

采用等离子渗镀复合处理技术在DC53模具钢表面制备出TiN/TiCN多层涂层,重点研究了等离子渗氮(PN)和等离子氮碳共渗(PNC)工艺对随后的电弧离子镀TiN/TiCN涂层的力学性能和摩擦磨损性能的影响。结果表明:经等离子渗氮和等离子氮碳共渗处理后,模具钢基体表面均形成Fe_3N和γ'-Fe_4N化合物。等离子渗氮(等离子氮碳共渗)-电弧离子镀复合处理工艺制备的TiN/TiCN多层涂层的硬度和结合强度明显优于单一的TiN/TiCN多层涂层样品。由于等离子氮碳共渗硬化层中存在较多的γ'-Fe_4N硬质相,有利于面心立方结构氮化物涂层外延生长,改善了涂层体系的承载能力,耐磨损性能得到显著提升。     

γ-TiAl合金表面辉光等离子渗Cr层的组织与性能

利用双层辉光等离子表面渗金属技术(DGPSAT)在γ-Tial合金表面进行等离子渗Cr处理,采用OM、SEM、EDS和XRD分析了渗Cr合金层的显微组织、化学成分及其相组成,并测试了其显微硬度分布和耐磨性.结果表明,γ-TiAl合金经双层辉光等离子渗Cr处理后,其表面形成以Al8Cr5、TiAl、Ti3Al、Cr等相组成的合金层,有效厚度约为35μm,渗层与基体结合牢固;渗Cr层组织成分及其横截面显微硬度由表及里均呈梯度分布;其摩擦磨损性能亦得到提高.     

铁基粉末冶金件双层辉光等离子Cr-Mo共渗研究

采用双层辉光等离子技术在对粉末冶金材料FN0205进行等离子烧结的同时在其表面进行Cr-Mo共渗处理.达到烧结效果的同时在试样表面得到合金渗层,渗层表面Cr含量达到10%左右,Mo含量达到5%左右.渗层厚度达到68 μm.合金渗层表面物相由Fe、Fe-Cr、Cr23C6、Cr7C3、Mo2C组成.渗层表面显微硬度达到7...     

TC4钛合金盐浴硼氧共渗剂的成分

通过对TC4钛合金进行盐浴硼氧共渗试验,比较分析几种盐浴硼氧共渗剂。采用扫描电子显微镜(SEM)及其配备的能谱仪(EDS),X射线衍射仪(XRD),观察渗层表面形貌和物相,用维氏硬度计测量渗层表面显微硬度,测试与YG6球在干摩擦磨损条件下的摩擦磨损性能,并采用化学热力学分析盐浴硼氧共渗机理。结果表明单一硼砂型(Na_2B_4O_7)共渗效果不理想,表面组织疏松,显微硬度为584.7HV;硼砂—铝粉型渗层表面组织呈块状和球形颗粒状,主要由TiB_2、TiB_(12)、Ti_2B5_、Ti3Al和TiO_2相组成,表面显微硬度提高了71.5%(631.8HV),有一定的共渗效果;硼砂—碳化硅型渗层表面组织均匀,主要有TiB_(12)、Ti_2B_5、TiB_(25)、TiO_2和TiC相,表面显微硬度提高了84.1%(677.4HV),共渗效果显著;氯化钠—氧化硼—碳化硼型渗层表面组织致密,有团聚现象,主要有TiB、TiB_2、TiB12、TiO_2和TiC相,表面显微硬度提高了80.1%(664.9HV),共渗效果明显。组分盐浴硼氧共渗可以显著改善TC4钛合金的耐磨性能。