FeAlCuCrNiNbx系高熵合金堆焊层的组织及性能分析

为了研究Nb元素含量对FeAlCuCrNiNb_x(x = 0.4,0.6,0.8,1.0,x为摩尔比)高熵合金的组织结构及性能的影响,采用熔化极气体保护焊技术在碳钢板表面制备出FeAlCuCrNiNb_x高熵合金堆焊层,而后对堆焊层进行显微组织、物相组成、显微硬度、耐磨性和耐蚀性分析. 结果表明,FeCuCrAlNiNb_x高熵合金堆焊层呈现以Fe-Cr相为基的BCC固溶体和少量MC共晶碳化物. 组织为典型的枝晶结构,由灰色的枝晶(DR)及白色的枝晶间(ID)结构组成. 对于耐磨性,加入适量的Nb元素可以显著提高堆焊层的显微硬度和耐磨性,当Nb摩尔比为0.8时,显微硬度最高,耐磨性最好,最大硬度值达到602 HV,磨损量最小为0.30 g. 对于耐蚀性,加入一定量的Nb元素后极化曲线中自腐蚀电流密度减小,腐蚀速率减慢,耐蚀性增强,均优于304不锈钢,当Nb摩尔比为1.0时,堆焊层合金耐蚀性最好.     

Fe/Cr-WC系药芯焊丝堆焊耐磨合金层性能研究

采用CO2气体保护焊方法,研制了一种耐磨损的Fe/Cr-WC系药芯焊丝堆焊合金.通过对堆焊层的平均硬度、磨损失重及微观组织的分析,研究了堆焊合金的耐磨损性能.同时系统地讨论了药芯中合金元素Cr,WC,Mo和V对堆焊层硬度和耐磨性的影响规律,从而确定了药芯中最佳合金元素含量.结果表明:Cr为5.5％～6.0％,WC为3....     

Nb含量对FeAlCuCrNiNbx系高熵合金组织及性能的影响

为了研究Nb对FeAlCuCrNiNb_x系高熵合金的组织及性能的影响,采用药芯焊丝堆焊方法制备FeAlCuCrNiNb_x系高熵合金,对焊缝进行了硬度、显微组织和物相组成的分析。结果表明,对于FeAlCuCrNiNb_x系高熵合金而言,加入Nb对合金硬度的提高有一定的积极作用,当Nb摩尔比为0.8时,合金堆焊层的硬度最高,平均硬度达到49.53HRC,磨损量最小为0.28g。随着Nb的加入,该系高熵合金的晶粒对尺寸先减小后增大,当Nb摩尔比为0.6时,FeAlCuCrNiNb_x系高熵合金晶粒尺寸最小,析出物最少。Nb摩尔比继续增加,合金组织出现大量高硬度析出物。     

Mo强化Fe-Cr-C系堆焊材料组织和力学性能分析

在Fe-Cr-C系高Cr铸铁型堆焊焊丝中加入Mo元素制成自保护药芯焊丝,通过热力学平衡计算,理论分析了Mo对高碳高铬系堆焊材料的强化机理。结果表明:Mo元素的添加,可以增加堆焊层中初生碳化物的数量,细化合金组织,在强化碳化物的同时强化基体。通过试验的方法对比分析了Mo元素对高Cr铸铁型堆焊材料显微组织和力学性能的影响,当加入2%Mo时,堆焊熔覆层的质量明显好于不含Mo的材料,同时堆焊层平均硬度值提高了12.5%,添加Mo元素焊丝堆焊制备的复合材料的常温冲击韧性是未添加Mo元素的1.9倍。     

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.     

等离子熔覆CrMnFeCoNiMox高熵合金涂层的组织、硬度和腐蚀性能

采用等离子熔覆技术在20钢表面制备了不同成分的CrMnFeCoNiMo_x(x=0、1、1.5)系高熵合金涂层。通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)及X射线衍射仪(XRD)等分析了涂层的微观结构；利用显微硬度计和电化学工作站分析了涂层的硬度和耐蚀性。结果表明：在不含Mo的高熵合金(HEA)涂层中存在大量的枝晶和胞状晶，添加Mo元素后主要为等轴晶。3种涂层的基体组织主要为体心立方(BCC)结构，Mo元素的添加使涂层中形成了一定量的第二相。CrMnFeCoNiMo_1.5涂层的第二相含量最多，硬度最大(约720 HV0.3),约为基材的4倍。Mo元素添加后，涂层的耐蚀性显著提升，CrMnFeCoNiMo₁涂层的耐蚀性能最好，腐蚀速率为0.141 mm/year,约为基材的1/20。     

合金元素对铁基耐磨堆焊合金性能的影响

采用碳弧堆焊方法成功研制了一种耐磨料磨损铁基堆焊合金,该合金为多元复合强化合金,合金系为Cr-B-Ni-W-V.通过对比堆焊层的平均硬度、磨料磨损试验的磨损失重及微观组织的分析,研究了堆焊合金系统的耐磨料磨损性能.同时系统地讨论了合金元素Cr,B,Ni,W,V对堆焊层金属的组织、硬度和耐磨性的影响规律,从而确定了堆焊合金系统的最佳合金元素含量.结果表明,Cr元素的含量为24.5%～25.5%,B元素的含量为1.30%～1.40 %,W元素的含量为3.9%～4.2%,V元素的含量为3.0%～3.2%时,堆焊合金系的配比适当,堆焊层具有较好的硬度及耐磨性.     

碳化硼对粉/丝复合堆焊高硼铁基合金组织结构的影响

为了探讨合金元素B,C对高硼铁基堆焊合金组织结构、裂纹敏感性的影响,采用粉/丝复合堆焊技术配合不同B₄C含量合金粉体制备高硼铁基堆焊合金,通过显微组织结构、微区成分、显微硬度及宏观硬度试验检测,分析不同B,C元素含量及配比的堆焊合金组织与性能. 结果表明,高硼铁基堆焊合金由α-Fe,Fe₂B,Fe₃(C,B)相组成,随着B₄C的添加,初晶岛状α-Fe消失,菱形初晶Fe₂B、粒状Fe₃(C,B)析出,鱼骨状、条状共晶状组织α-Fe+Fe₂B体积分数趋于减小并消失,菊花状α-Fe+Fe₂B+Fe₃(C,B)包晶组织成为堆焊合金的主体. 高硼铁基合金中硼、碳的含量及配比是影响堆焊合金组织结构、裂纹敏感性的原因之一,约30%合金粉体(含35%硼铁粉、5%B₄C)配合约70%H08Mn2Si焊丝获得的堆焊层,可有效抑制堆焊裂纹的出现,并可获得稳定的高硬度值66 HRC.     

D227、D237焊条堆焊金属组织及显微硬度研究

分别采用D227和D237两种堆焊焊条,在45号钢基体上进行了焊条电弧焊堆焊试验.分析了在相同焊接条件下获得的堆焊层金属的显微组织和显微硬度,讨论了合金元素对堆焊层金属显微组织及显微硬度的影响.研究表明,堆焊金属与基体金属具有良好的冶金结合,第一层堆焊金属受基体金属的稀释程度影响明显,界面处金属过渡层的宽度因焊条种类的不同而异;各层堆焊金属中合金元素Cr、Mo、V含量随堆焊层数的增加而提高,堆焊金属的显微组织及显微硬度与堆焊焊条合金元素的含量有关,与其硬质相的类型、性能及分布等有关.     

工艺参数对钻杆接头Fe90等离子堆焊层组织及性能的影响

为了改善钻杆接头的耐磨性,延长其使用寿命,采用等离子堆焊技术在Q235普碳钢表面制备了Fe90合金堆焊层,利用扫描电镜、X射线衍射仪、硬度测试仪对堆焊层的组织结构、元素构成、硬度进行测试分析,通过多因素正交试验和相关分析探究堆焊电流、合金粉末输送速度、送粉气体流量对堆焊层组织及性能的影响。结果表明：当堆焊电流为180 A,输粉速率30 g/min,输粉气流量2.5 L/min时,堆焊层组织及性能较为理想,硬度达到59.4 HRC,耐磨性得到了较大幅度的提升。     

等离子堆焊Q235电解打壳锤头的组织和性能

采用等离子堆焊技术在Q235铝电解打壳锤头表面堆焊F40合金粉末熔覆层。利用扫描电镜、能谱仪和显微硬度计等分析等离子堆焊层的微观组织、微区成分和硬度分布。利用磨擦磨损仪对试样进行耐磨性测试,通过恒电位法评估堆焊层和基体的耐蚀性能。结果表明,堆焊层与基体形成了良好的冶金结合,堆焊层为典型的柱状晶组织。等离子堆焊层平均显微硬度为444HV0.1,为基体的2倍;耐磨性为基体的1.6倍;腐蚀速率Rcorr为3.524×10-4 mm/a,为基体的1/(4.2×104)。等离子堆焊后Q235钢材料的耐磨性、硬度和耐腐蚀性均有显著提高,有望提高电解铝打壳锤头的耐磨耐蚀性能。     

冷喷涂辅助原位合成FeCoxCrAlCu高熵合金涂层组织性能研究

利用冷喷涂辅助原位合成高熵合金涂层的方法,在45_^#钢基体表面成功制备出不同Co含量的FeCo_xCrAlCu(x=0,0.5,1,1.5,2)高熵合金涂层。通过XRD、SEM、EDS、TEM、显微硬度计、磨料磨损试验机、电化学工作站等设备,检测分析了Co含量的变化对合金涂层相结构、显微组织,硬度、耐磨性及耐腐蚀性的影响。结果表明：合金涂层是由简单的FCC+BCC双相混合结构组成,Co含量的改变对涂层相组织的数量影响不大;随着Co含量的增加,合金涂层中显微组织的枝晶数目增加,并且得到明显粗化,通过面扫得显微组织中枝晶内富集Fe,Cr,Co元素,枝晶间富集Cu元素,Al均匀的分布在整个涂层中;随着Co含量的增加,硬度先增加后减小,在Co=1时合金涂层硬度达到最大为555.6HV;合金涂层中最小的摩擦系数为0.361;在3.5wt.%NaCl腐蚀介质中,合金涂层相比与45_^#钢基体具有较正的自腐蚀电位(E_corr=-0.325V),说明涂层耐腐蚀性比基体好。     

Microstructure and corrosion behavior of FeCrNiMnMox high-entropy alloys fabricated by the laser surface remelting

In this study, an Nd:YAG laser was used to carry out laser surface remelting treatment on FeCrNiMnMo_x (x = 0, 0.5, 1) alloys. A study was conducted on the potential impact of Mo on the microstructure and corrosion resistance of the laser-remelted layer. According to the research results, FeCrNiMnMo_x alloys were more effective in refining the dendrites, compared with the matrix, whereas the FeCrNiMn alloys' remelted layer exhibited an almost single face-centered cubic (FCC) structure. In comparison, FeCrNiMnMo_0.5 and FeCrNiMnMo₁ alloys' remelted layer displayed the FCC and σ phase. In addition, the dendrite crystals' microstructure can be clearly refined by Mo alloying. Mo is effective in improving the corrosion resistance of the FeCrNiMnMo_x alloys' remelted layer in 3.5% NaCl solution. The pitting resistance of Mo-containing-remelted layers is significantly higher, compared with Mo-free alloy's remelted layer, and the FeCrNiMnMo_0.5-remelted layer shows the most satisfactory corrosion resistance. As revealed by X-ray photoelectron spectroscopy analyses, the addition of molybdenum promotes the generation of Cr₂O₃ and enhances the corrosion resistance of the remelted layer.     

Mo含量对FeCoCrNiMox高熵合金等离子喷焊层组织与性能的影响

目的 研究不同Mo元素添加量对FeCoCrNiMox(x=0、0.5、1、1.5)高熵合金等离子喷焊层组织和性能的影响,以期望获得一种高硬度、耐腐蚀的喷焊层,用于改善传统工模具表面防护与使用寿命的问题。方法 采用等离子喷焊技术在Q235A低碳钢表面制备了不同Mo含量的高熵合金喷焊层,通过X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱仪(EDS)表征其微观组织与相结构,借助显微硬度计和电化学工作站对喷焊层的硬度和耐腐蚀性能进行测试。结果 随着Mo含量x从0逐渐增加到1.5,喷焊层的晶界胞状枝晶组织(枝晶内为白色富Mo相,枝晶间为灰色富Fe、Ni相)逐渐增加,合金微观组织变得细小;喷焊层的硬度由204.4HV0.2增加至706.8HV0.2;喷焊层在3.5%NaCl溶液中呈现出明显的钝化行为,腐蚀电位由?0.753 V增大到?0.412 V,腐蚀电流密度由1.23×10^?4 A/cm²减小到3.80×10^?6 A/cm²,点蚀电位由?0.642 V增大到?0.371 V,具有优异的耐腐蚀性能。结论 所设计的FeCoCrNiMox合金及相应的等离子喷焊工艺,满足对喷焊层高耐磨以及耐腐蚀性的要求,有望应用于传统工模具的表面防护与修复。     

激光熔覆CoCrFeNiTix高熵合金涂层的组织与性能

目的 研究Ti含量对激光熔覆CoCrFeNi高熵合金涂层的组织和性能的影响。方法 利用激光熔覆技术在45钢表面制备CoCrFeNiTi_x（x表示摩尔比值,x为0、0.2、0.4、0.6、0.8）高熵合金熔覆层,并通过Leica DVM6光学显微镜、扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、显微硬度计、电化学工作站等设备,对单道和多道熔覆试样的宏观形貌、显微组织、显微硬度、耐腐蚀性能等方面进行分析研究。结果 随着Ti含量的增加,熔覆层的稀释率逐步增大,涂层与基材之间的冶金结合性能变好,但表面的成形质量变差;熔覆层随着Ti含量的增加,由单一的面心立方（FCC）相变为面心立方（FCC）和体心立方（BCC）相混合;在Ti含量的增加过程中,熔覆层的组织由树枝晶变为没有明显方向的等轴晶,且晶粒趋于细化;熔覆层的硬度随着添加元素Ti含量的增加而逐步提高,当x=0.8时硬度值提高至502.39HV0.3;随着Ti含量的增加,熔覆层的腐蚀电位逐渐先向正方向移动,后向负方向移动,腐蚀电流密度先减小后略有增加。结论 在CoCrFeNi合金体系中添加Ti元素,会导致熔覆层的成形质量恶化...     

基于摩擦加工技术的镁合金表面改性研究现状

鉴于当前高性能镁合金的应用需求,亟待提高镁合金的表面硬度、摩擦磨损性以及耐蚀性等表面性能。新型固态加工技术——搅拌摩擦加工以及摩擦堆焊能够实现材料的大塑性变形,在镁合金表面微观组织结构改性、表面复合材料化以及金属焊敷层制备等方面得到了成功的应用。在介绍搅拌摩擦加工以及摩擦堆焊技术特性的基础上,分别从工艺手段、组织演变以及性能改善等方面综述了摩擦加工技术用于镁合金表面改性的研究现状。国内外研究结果显示,搅拌摩擦加工可有效细化镁合金表面晶粒,破碎粗大第二相,导入增强粒子,实现表面复合化,进而显著提高镁合金的硬度、耐磨性以及耐蚀性。摩擦堆焊技术可在镁合金表面成功制备无稀释、结合完整性高、均匀细化的金属焊敷层,有效改善镁合金表面硬度及耐磨性。通过对用于镁合金表面改性的摩擦加工技术研究现状的总结,展望了镁合金搅拌摩擦加工以及摩擦堆焊的发展前景,提出了需要进一步研究的方向。     

TiC strengthened CoCrNi medium entropy alloy: Dissolution and precipitation of TiC and its effect on microstructure and performance

In order to improve the strength and corrosion resistance of CoCrNi medium entropy alloy, TiC strengthened CoCrNi medium entropy alloy (CoCrNi/(TiC)_x (x=0.1, 0.2, 0.4)) was designed by addition of different amounts of TiC. The effects of TiC content on the microstructure, mechanical properties, and corrosion resistance of the alloy were investigated. It was found that the precipitation morphologies of TiC changed from lamellar eutectic to needle structure with the increase of TiC content, and finally formed mixed needled and bulk TiC particles. TiC appears as a dissolution?precipitation phenomenon in the CoCrNi alloy, which is important for the mechanical properties and corrosion resistance of the CoCrNi/(TiC)_x alloy. The strength of alloy was enhanced obviously after the addition of TiC. The compressive yield strength of CoCrNi/(TiC)_0.4 alloy reached 746 MPa, much larger than that of the CoCrNi medium entropy alloy, 108 MPa. Additionally, the addition of TiC was found to improve the corrosion resistance of CoCrNi medium entropy alloy in the salt solution.     

Microstructural,mechanical and shape memory characterizations of Ti–Mo–Sn alloys

As a β stabilizing element in Ti-based alloys, the effect of Mo on phase constitution, microstructure, mechanical and shape memory properties was investigated. Different compositions of Ti–xMo–3Sn alloys (where x=2, 4, 6, at.%) were prepared by arc melting. A binary composition of Ti–6Mo alloy was also prepared for comparison. Ti–xMo–3Sn alloys show low hardness and high ductility with 90% reduction in thickness while Ti–6Mo alloy shows high hardness, brittle behavior, and poor ductility. Field emission scanning electron microscopy (FESEM) reveals round morphology of athermal ω (ω_ath) precipitates. The presence of ω_ath phase is also confirmed by X-ray diffraction (XRD) in both as-cast and solution-treated and quenched conditions. The optical microscopy (OM) and FESEM show that the amount of martensite forming during quenching decreases with an increase in Mo content, which is also due to β→ω transformation. The hardness trends reinforce the presence of ω_ath too. The shape memory effect (SME) of 9% is the highest for Ti–6Mo–3Sn alloy. The SME is trivial due to ω_ath phase formation; however, the increase in SME is observed with an increase in Mo content, which is due to the reverse transformation from ω_ath and the stress-induced martensitic transformation. In addition, a new and very simple method was designed and used for shape memory effect measurement.     

马氏体不锈钢耐磨焊条及其性能

马氏体不锈钢具有高强度、良好的耐磨损性能以及一定的耐腐蚀性能。研制了一种马氏体不锈钢耐磨焊条,在低碳钢Q235上进行堆焊试验,分析堆焊接头的组织转变,并研究堆焊合金的耐磨性能。结果表明,该焊条具有良好的焊接工艺性能,堆焊层金属与母材结合良好,未出现裂纹等缺陷;堆焊层组织为板条马氏体+碳氮化物+少量残余奥氏体;碳氮化物沿马氏体基体和晶界析出,呈弥散分布,起到细晶强化和析出强化的作用;与母材相比,堆焊层金属的硬度和耐磨损性能明显提高,其磨损机制主要为显微切削和塑性变形。