45钢表层渗铝性能分析

对45钢表面进行渗铝及退火处理,借助金相显微镜、能谱分析和硬度测量研究其性能变化,发现表面渗铝层退火处理前为径向生长的等轴晶,与基体有清晰分界;退火后,Fe原子扩散进入渗层,Al原子也向基体扩散,形成新的合金扩散层。退火前渗铝层硬度大于基体,退火后渗层硬度下降。     

ZChSnSb11-6在镀锡合金钢表面扩散连接分析

在原子扩散理论分析基础上,通过热浸镀锡作为扩散过渡层的方法制备了高强界面的ZChSnSb11-6/30CrMnSi复合材料.采用扫描电子显微镜（SEM）,能谱仪（EDS）表征了ZChSnSb11-6在热浸镀锌30CrMnSi钢表面形成的界面过渡区形貌及其元素分布,并对界面硬度和结合强度进行了表征.结果表明,通过热浸镀锡作为中间层的方法可以制备出巴氏合金/钢双金属复合材料;30CrMnSi钢基体与中间层金属锡形成一层互相扩散的过渡区,厚度随镀锡温度的升高而显著增加;过渡区硬度明显高于两侧基体;界面结合强度随镀锡温度的升高逐渐上升,在900℃时结合强度达到60.6 MPa.     

钎焊法制造单层金刚石取孔钻及其界面微观结构

使用钎焊法制造了单层金刚石取孔钻,并与电镀单层金刚石取孔钻的加工性能进行了比较.发现由于具有高的金刚石出刃和结合强度,钎焊取孔钻的锋利度和寿命都优于电镀取孔钻.通过光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDX)和X射线衍射等对钢基体-钎料合金-金刚石的界面微观结构和成分进行了观察和分析,发现钎料合金中的Ni,Cr元素向钢基体中有一定的扩散;而在钎料合金和金刚石上分别存在反应层.钎料合金反应层主要是金刚石表面的C原子扩散进入液相后与Cr反应生成的Cr3C2和Cr7C3,而金刚石反应层是石墨化金刚石表面的位错通道与Cr反应形成Cr3C2并渗透到一定的深度形成的.     

等离子合成TiN渗镀层组织结构及耐蚀性研究

采用等离子合成TiN渗镀层方法，在碳钢表面形成TiN沉积层＋含TiN的扩散层组织，Ti和N原子由表及里呈梯度分布，表面是均匀、致密的TiN胞状组织，显微硬度在20 GPa～25 GPa之间；沉积层与基体之间有一扩散过渡区，结合力好，无剥落现象.X射线衍射结果表明：渗镀层表面为TiN层，(200)晶面的衍射峰最强，具有明显的择优取向.将TiN渗镀试样与不锈钢1Cr18Ni9Ti和Q235钢在1 mol/L H2SO4溶液中进行电化学腐蚀对比实验表明：TiN渗镀层的耐蚀性能比不锈钢和Q235钢基体分别提高了1.4和4.2倍.      

NiCrWRe喷熔层组织和耐磨特性

采用火焰喷熔方法在45钢表面制取了NiCrWRe喷熔层,并与NiCrW合金喷熔层进行耐磨对比试验.利用XRD分析了喷熔层的相结构,用SEM和EDS等技术分析了喷熔层的表面、截面及磨损面形貌,测定了与基体的结合力.结果表明,NiCrWRe喷熔层组织均匀细化.稀土元素促进了喷熔层和基体之间原子的扩散,NiCrWRe喷熔层与基体45号钢形成了牢固的冶金结合,提高了喷熔层结合强度.同时还含有较高比例的硬质相;稀土的加入使喷熔层的耐磨性显著提高,在给定的试验条件下,NiCrWRe涂层的耐磨性明显高于NiCrW.     

阴极离子镀TiN涂层组织结构与结合强度

采用阴极离子镀方法在YT14硬质合金刀具表面制备了Ti N涂层,通过SEM、EDS和XPS等手段对涂层表面-界面形貌、界面化学元素线扫描和元素价态进行了分析,并用划痕法定量表征其界面层结合强度。结果表明,涂层呈细小致密结构,与基体紧密结合,未观察到裂纹现象;基体表面C原子以间隙扩散和空位扩散方式进入Ti N涂层中,O原子占领或替代Ti N涂层中N原子,形成结合较强的Ti-O键以及Ti-O-N化合物,验证了Ti原子和O原子具有很强的亲和力;涂层-基体界面为化合和扩散结合形式,其结合强度为40.95 N,有利于提高硬质合金刀具的使用寿命。     

等离子辉光TiN复合渗镀层结构与性能的研究

利用等离子渗金属技术、尖端放电、空心阴极效应和反应气相沉积技术，在碳钢表面形成具有扩散层和沉积层的新型复合渗镀TiN沉积层＋TiN析出相＋Ti扩散层，并与等离子渗镀TiN，Ti层以及在碳钢基体表面直接用PVD法沉积TiN薄膜的表面形貌、结构、耐蚀性进行了检测和分析。结果表明：等离子渗镀的复合渗镀TiN／Ti层表面为均匀起伏的胞状物，Ti和N原子由表层呈梯度沿基体向内分布，属于冶金扩散层；用等离子渗金属技术等形成的复合渗镀TiN沉积层＋TiN析出相＋Ti扩散层，其表面形貌是为均匀、致密、细小的组织，平均硬度达到2500HV0．1左右，渗镀层厚度达十几微米，TiN层择优取向为（200）晶面；而PVD法直接沉积TiN薄膜厚度较薄，晶粒以不规则形式分布在基体上。在0．5mol／L H2SO4溶液中腐蚀性能表明，复合渗镀TiN沉积层＋TiN析出相＋Ti扩散层的耐蚀性较好。     

45钢低温双辉等离子渗铬的研究

采用"氮化+双辉等离子渗铬"复合工艺,在630℃扩散层组成;渗层表面形成4～5μm的沉积层,含铬量达到52%左右,致密并与基体结合紧密;内有20～25μm的扩散层.扩散层含铬量呈梯度分布;表面物相由Fe-Cr、Cr7C3、Cr23C6、CrN等组成;渗层表面显微硬度达950HV,硬度向内呈梯度分布,而没有改变基体材料的结构和性能.这种高的表面硬度对提高材料表面耐磨性具有重要意义.     

冷处理对42CrMoA钢表面QPQ处理层的影响

研究了-60℃冷处理对42Cr Mo A钢表面盐浴渗氮与氧化复合(QPQ)处理层的影响。采用扫描电镜观察截面形貌,用纳米压入法测定了沿深度方向的硬度变化,用划痕法测定了涂层/基体的结合强度,用X射线衍射(XRD)测定涂层物相变化情况。结果发现:QPQ处理后42Cr Mo A钢表面生成疏松层、渗氮层和扩散区,疏松层由氧化层(~10μm)和氧-氮共混区(~5μm)组成。渗氮层(10~15μm)硬度800 HV0.05,扩散区(0.3~0.4 mm)硬度从约500 HV0.05梯度降低到基体硬度(约325 HV0.05)。QPQ处理在42Cr Mo A钢表面生成的渗氮层与扩散区结合较好,结合强度(划痕法)约25 N。-60℃冷处理未对QPQ处理层的硬度以及渗氮层/扩散区的结合强度产生显著影响。但冷处理显著弱化疏松层与渗氮层的结合,导致疏松层在较大范围剥离。     

加热温度对Al-Si涂层热成形钢组织及性能的影响

利用粗糙度仪、扫描电镜、硬度计、辉光放电原子发射光谱仪等检测方法,研究分析了热冲压成形工艺过程中的加热温度对Al-Si涂层22MnB5热成形钢组织及性能的影响。结果表明,随着加热温度的升高,Fe沿垂直于表面方向由热成形钢基体向Al-Si涂层表面的迁移量逐渐增大,O沿垂直于表面方向由Al-Si涂层表面向热成形钢基体的迁移量逐渐增大,且迁移的最大深度约为2.80 μm。Fe沿垂直于表面方向由热成形钢基体向Al-Si涂层表面的迁移量直接决定了Fe-Al-Si相的形态、生成位置及界面结合层厚度。随着加热温度的升高,Al-Si涂层表面粗糙度R_a、峰值计数R_pc值先增大后减小;当加热温度为930 ℃时,涂层表面粗糙度R_a达到最大值1.89 μm,峰值计数R_pc值达到最大值218。随着加热温度的升高,Al-Si涂层总厚度从27.78 μm增加至40.46 μm,界面结合层厚度从1.08 μm增加至15.11 μm。当加热温度为930 ℃时,热成形钢基体的硬度达到最大值505 HV0.2。     

22MnB5热成形钢奥氏体化时热镀Al-10%Si镀层组织的演化

利用SEM观察了22Mn B5钢在900℃不同奥氏体化时间下,热镀Al-10%Si(质量分数)镀层的微观组织变化情况,利用EDS和GD-OES分析了奥氏体化后热镀Al-10%Si镀层的元素分布。结果表明,22Mn B5钢奥氏体化前,热镀Al-10%Si镀层主要由纯Al、纯Si和二者共晶反应形成的金属间化合物Fe_2SiAl_7组成,在Fe_2SiAl_7和钢基体之间存在一层薄薄的由Fe2Al5和FeAl_3组成的化合物层。900℃奥氏体化后,热镀Al-10%Si镀层中的三元共晶相Al+Si+t6逐渐转变为三元Al-Fe-Si或二元Fe-Al金属间化合物。奥氏体化时间为2 min时,镀层由Fe_2SiAl_7、Fe_2Al_5和FeAl_2组成;奥氏体化时间为5 min时,镀层由FeAl_2、Fe_2SiAl_2和Fe_5SiAl_4组成;奥氏体化时间为8 min时,镀层由FeAl_2和Fe5Si Al4组成。由于Fe_2SiAl_2和镀层/钢基体界面扩散层中Al原子的扩散系数远大于Fe原子,导致从镀层向钢基体晶界及晶粒内扩散并与之反应所消耗Al原子的量远大于从钢基体扩散到镀层中的Fe原子量,从钢基体中流入到镀层中的空位数量远大于从镀层中流入到钢基体中的空位数量。原子的不平衡扩散及镀层/钢基体界面空位数量的富余使得扩散反应层与镀层的交界区域形成了Kirkendall空洞。22MnB5钢奥氏体化时,热镀Al-10%Si镀层表面形成一层稳定的Al_2O_3氧化膜,镀层的高温氧化现象非常有限,热镀Al-10%Si镀层可以作为22MnB5钢热成形时的保护层。但热镀Al-10%Si镀层扩散过程中产生的脆性金属间化合物因高温塑性不足而导致镀层中产生大量垂直于镀层/钢基体界面并贯穿整个镀层的微裂纹,从而影响镀层的防护性能。     

铝合金液浸蚀对H13钢焊合表面的影响

将H13钢在680 ℃热铝合金液中浸蚀1、3和5 h后,对其形成的焊合表面的形貌、厚度和成分进行研究。结果表明,随着浸蚀时间的延长,表面从局部腐蚀扩展为全面腐蚀,表面过渡层平均厚度逐渐增加,5 h后厚度达到106 μm。随着与钢基体的距离增大,焊合表面Fe含量逐渐减少,Al含量逐渐增加,Fe、Al原子相互扩散生成金属间化合物层。     

纯铜表面原位合成Cu-Ni复合涂层及其形成机理北大核心CSCD

报导了一种在纯铜基体上通过表面机械研磨和表面机械合金化共同作用原位合成Cu-Ni复合涂层的方法。采用XRD、OM、SEM、GDS对处理不同时间的样品进行组织及成分分析。结果表明,经过表面机械研磨预处理合金化4 h样品的表面涂层均匀、致密,且厚度达到40μm。涂层的形成主要经历了3个阶段:粉体与基体机械结合、形成冷焊层和互扩散过程。在弹丸与基体材料不断碰撞时,局部迅速升温,降低了原子扩散的势垒;通过预处理引入缺陷,使扩散通道增多,促进了元素扩散。     

激光熔覆锡基巴氏合金微观组织和力学性能

锡基巴氏合金具有较低的摩擦因数、良好的耐磨性及抗胶合性,被广泛应用于航空、航天、船舶、起重机械等设备轴承零部件表面的耐磨材料。本研究中采用激光熔覆成形(LCD),在20钢基体上进行锡基巴氏合金熔覆,并采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱分析仪(EDS)对熔覆层和过渡层的微观组织、相组成和成分分布进行检测分析;采用万能拉伸试验机对不同厚度锡基巴氏合金/20钢间结合强度进行测试,并对断口形貌进行检测分析。结果表明:熔覆层微观组织中分布着较多块状析出物,合金层主要由Sn Sb、Cu6Sn5及锡基固溶体相组成;锡基巴氏合金/20钢中间界面层厚度约6μm,两种合金间的结合强度随合金层厚度的增大而增大,锡基巴氏合金/20钢断口属于准解理断裂。     

园林钢护栏的表面镀层与耐蚀性能研究

对园林钢护栏进行表面热浸镀铝处理,观察热浸镀层的表面和截面形貌,研究扩散退火对镀层形貌、物相、成分和耐腐蚀性能的影响。结果表明,扩散退火前钢护栏表面镀层较为致密、均匀,镀层与基体界面结合良好,未发现有显微裂纹或者孔洞缺陷,外表层为富Al层,次表层为Fe-Al合金层。扩散退火后,表面镀层发生了Fe、Al元素的扩散,镀层表层的氧化物为Al_2O_3,而镀层内层主要为FeAl。经过扩散退火处理后,镀层的耐腐蚀性能明显提高。     

热喷涂铝过渡层对FEP涂层与钢基体结合强度的影响

研究了喷砂工艺和热喷涂铝过渡层对聚全氟乙丙烯(fluoroethylenepropylene,FEP)涂层与钢基体结合强度的影响.结果表明,喷砂处理后,涂层和基体结合强度随基体表面粗糙度增加先增后降.采用热喷涂工艺在钢基体上制备了铝过渡层,用扫描电镜和表面粗糙度测量仪研究了喷砂以及铝过渡层的表面形貌和表面粗糙度,用拉开法测定了FEP涂层和钢基体的结合强度.铝过渡层具有粗糙多孔的表面结构,在一定程度上增进了 FEP涂层与基体的结合强度.     

纯铜表面原位合成Cu-Ni复合涂层及其形成机理

报导了一种在纯铜基体上通过表面机械研磨和表面机械合金化共同作用原位合成Cu-Ni复合涂层的方法。采用XRD、OM、SEM、GDS对处理不同时间的样品进行组织及成分分析。结果表明,经过表面机械研磨预处理合金化4 h样品的表面涂层均匀、致密,且厚度达到40μm。涂层的形成主要经历了3个阶段:粉体与基体机械结合、形成冷焊层和互扩散过程。在弹丸与基体材料不断碰撞时,局部迅速升温,降低了原子扩散的势垒;通过预处理引入缺陷,使扩散通道增多,促进了元素扩散。     

H13钢QPQ处理工艺及耐磨性

目的研究540℃氮化温度下,QPQ处理对H13钢耐磨性的影响并选出最优氮化时间。方法通过SEM、EDS、XRD分别测试了H13钢QPQ处理后渗层微观组织形貌、成分分布以及物相组成。采用HVS-1000显微硬度计、MFFT-R4000高速往复摩擦磨损试验,分别对H13钢基体与540℃下不同氮化时间QPQ处理试样的渗层厚度、硬度分布、耐磨性进行了分析研究。结果 QPQ处理后,H13钢由表面向心部依次形成均匀致密的Fe_3O_4氧化膜、高硬度的ε-Fe_3N和CrN化合物层、α-Fe和Cr_2N稳定扩散层。N原子均匀分布于渗层内部。显微硬度沿截面均呈良好梯度分布。在540℃×4 h氮化工艺下,渗层次表层硬度达到最大值(1173HV0.1),是基体(498HV0.1)的2.4倍左右,磨损量仅为基体的1/13。H13钢磨损表面存在严重犁沟效应与大量磨屑,表现为典型的磨粒磨损伴随少量粘着磨损。而QPQ处理试样磨损表面仅存在少量浅显划痕,并伴随轻微结疤状凹坑,为粘着磨损。结论经QPQ处理,H13钢的耐磨性得到了显著提高,其中氮化工艺为540℃×4 h时所得的性能最优。     

基体温度对Ti6Al4V表面渗Mo合金层性能的影响

利用双层辉光离子渗金属技术在Ti6A14V表面渗Mo，形成了表面改性合金层，就910—990℃渗Mo时基体温度对表面合金层性能的影响进行了研究。结果表明，渗Mo后的表面合金层由扩散层和沉积层组成，沉积层呈(211)晶面的择优取向。随着基体温度的升高，扩散层的厚度增加，并且合金层表面粗糙度增大。渗Mo后的表面合金层硬度较基体Ti6A14V的大大提高，而基体温度变化对合金层硬度没有明显影响。用涂层压入仪对沉积层和扩散层间的结合强度进行了评定。研究表明，随着基体温度的升高，临界压入载荷Pc增大，沉积层和扩散层间的结合强度增大。     

SnSb8Cu5巴氏合金脉冲MIG堆焊层与基体界面组织及性能分析

采用SnSb8Cu5巴氏合金焊丝在Q235钢基体表面进行脉冲MIG堆焊试验,研究了界面层微观组织及元素分布规律,并测试了界面层的结合强度及显微硬度分布。结果表明:在金相显微镜下,界面层巴氏合金组织虽然较表层粗大,但没有出现明显的偏析现象,SnSb硬质相尺寸仅有20μm,进一步通过附带X射线能谱仪的扫描电子显微镜观察发现,巴氏合金堆焊层与钢背结合面犬牙交错,这就增大了结合面积,而且扩散层也达到了10μm厚。通过结合强度剪切试验发现,断裂发生在堆焊层一侧,断口呈撕裂状,抗剪强度达到了77 MPa,显微硬度测试表明,巴氏合金层的硬度较低且分布比较均匀,平均硬度为HV30。