AlTiCrN涂层结合界面组织特征与结合性能

以Ti、Al和Cr为靶材,采用阴极离子镀在YT14硬质合金刀具表面制备一层AlTiCrN涂层,通过扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪分析了其表面和界面形貌、化学元素组成和物相,并用线扫描和面扫描研究了涂层中化学元素在结合界面处扩散机理.用划痕法表征其界面层结合强度,对界面结合机理进行了讨论.AlTiCrN涂层的物相主要以AlN、CrN和TiN为主,涂层在(111)晶面具有很强的择优取向.涂层中Al、Ti、Cr和N原子数分数高于基体,在结合界面处呈阶梯状过渡分布,基体中C原子扩散进入TiN、AlN和CrN晶格点阵中,形成明显的扩散层.涂层结合界面为机械+扩散形式,其结合方式主要是由吸附结合、扩散结合和化合结合方式组成.划痕过程中涂层经历弹性变形、塑性变形和涂层剥离三个阶段,界面结合强度为59.2N.     

钨钼复合双金属界面研究

采用粉末冶金法制备了钨钼复合双金属靶材,研究了不同工艺参数下复合材料的界面组织和结构。试验结果表明,控制适当工艺参数可以获得结合良好的平直界面。钨钼复合双金属界面结合形式主要为扩散结合,烧结温度和保持时间对复合材料结合界面结构均有明显影响。本文还讨论了钨钼复合双金属界面的缺陷及产生机理。     

一种制备不锈钢内衬复合钢管的新工艺

介绍了一种制备不锈钢内衬复合钢管的新型工艺——SHS-离心技术;讨论了所制备的复合管材的组织和不锈钢层的性能。这种不锈钢复合管的内外层可实现冶金结合,SHS不锈钢抗腐蚀性能优于相应的常规不锈钢,该工艺具有节能、高效、设备简单等优点。     

水平连铸复合成形铜铝层状复合材料的组织与性能

提出了一种可以制备冶金结合界面双金属复合板带的水平连铸复合成形新工艺,其具有短流程、高效的特点。采用该工艺制备了截面尺寸为70 mm×24 mm（宽度×厚度）的铜铝复合板,获得了可行的制备参数,研究了所制备板坯的组织形貌和性能。结果表明,铜铝复合板制备成形过程中,会形成由金属间化合物和共晶相组成的复合界面层。铝液和铜板表面接触,发生固液转变形成（II）层:θ相。随着铜原子不断的向铝液中扩散,当铜原子含量达到一定程度,θ相发生固相转变形成（I）层:γ相。达到共晶温度时,发生共晶转变形成（III）层:α+θ共晶组织。其中I层和II层均为铜铝金属间化合物,是裂纹产生和扩展的主要区域,因此界面层厚度是决定结合强度的重要因素。通过调整工艺参数可以优化凝固过程中铜铝复合板内的温度场分布,进而控制复合界面层的形成过程,因此工艺参数之间的合理匹配是改善复合层组织结构和增大板坯结合强度的关键。      

纯铜包覆铝合金复合材料界面组织与性能研究

本文采用立式连铸直接复合的方法制备了直径为20 mm,铜包覆层厚度为2 mm的纯铜包覆铝合金(铜包铝合金)复合棒材,并通过扫描电子显微镜(SEM)、电子探针(EPMA)、能谱仪(EDS)和透射电子显微镜(TEM)等研究了Cu/Al界面的结构与相组成规律,提出了连铸复合铜包铝合金的界面模型及形成机制。结果表明,铜包铝合金复合材料界面层从铜包覆一侧到铝芯一侧主要由3个亚层构成,即靠近铜侧的Cu₉Al₄层(亚层I),厚度较为均匀,约3μm;中间层为CuAl₂层(亚层Ⅱ),呈胞状,厚度不均匀,在10～40μm之间;靠近铝芯一侧为α-Al+CuAl₂伪共晶组织(亚层Ⅲ),呈片层状分布,厚度较大,约为200μm,而且α-Al+CuAl₂伪共晶组织(亚层Ⅲ)中有铝合金中合金元素形成的复杂析出相和残存未转变的高温Cu₃Al_2+x相。纳米压痕实验结果表明,亚层I的显微硬度最高,平均值为7.26 GPa;亚层Ⅱ的硬度次之,平均值为5.77 GPa;亚层Ⅲ...     

铜/钢扩散复合界面分析

用扫描电镜观察、能谱分析、电子探针和显微硬度测定等方法对铜／钢双金属棒扩散复合界面附近的组织、成分和硬度进行了分析。结果表明，铜／钢双金属通过扩散复合可使界面实现良好的冶金结合。随扩散温度的提高，两种金属的结合强度大大提高；随扩散时间的延长，结合强度先增加后趋于稳定，与一定的扩散温度相对应。扩散退火过程中，界面两侧的原子发生了互扩散。从扫描电镜和电子探针结果中可以确定铜／钢界面附近的氧化物为Fe2O3。     

金属陶瓷复合材料的组织结构与性能研究

采用液态金属表面浸渗复合方法在铸铁、纯铜材料表面获得铸铁与ＳｉＯ２、纯铜与Ａｌ２Ｏ３复合的金属陶瓷层合层。运用扫描电镜、能谱和波谱仪、Ｘ射线衍射、图象分析仪、金相等研究了复合层的界面反应特性及界面的组织形态、结构和性能。果表明,在陶瓷颗粒与基体之间的结合为反应结合。复合层中,陶瓷颗粒弥散、均匀分布。由于陶瓷的强化,表层的耐急冷急热性、耐氧化性和显微硬度提高。     

钨镍共晶钎料连接钼钨的界面显微组织及结合性能研究

为了取代贵金属钌基钎料(4Ru-Mo-62Ni),开发出了钨镍共晶钎料(21W-79Ni),对比研究两者连接钼和钨的高温钎焊性能,并采用SEM、EDS和XRD等方法分析焊缝和断口的界面显微组织与成分。结果表明：4Ru-Mo-62Ni钎料和21W-79Ni共晶钎料焊接所得界面处的剪切强度分别为20.1和42.6 MPa,且后者的断裂处在母材附近,而前者则位于焊缝中。究其原因,4Ru-Mo-62Ni钎料中的Ru会固溶于Mo和Ni,作为固溶相分散在接头中,但在渗入母材Mo之前,Ni会和钎料中的Mo形成共晶相,使接头结合强度并不高;而21W-79Ni钎料中的W与母材Mo形成固溶相,Ni和Mo一起渗入W中,形成牢固的结合接头。     

反向凝固奥氏体不锈钢复合铸带微观组织特征和界面结合性能的研究

采用反向凝固法在实验室条件下研究了奥氏体不锈钢复合带的工敢过程，获得了奥氏体不锈钢复合铸带，通过对复合铸带试样进行金相和扫描电镜分析表明，复合铸带由具有不同微观组织特征的三个区域组成，即碳素钢毒带区、不锈钢新相层和界面过渡区。此外，复合铸带界面剪切强度试验的结果表明，反向凝固奥氏体不锈钢复合铸带的界面结合性能完全达到了国标的要求。     

复合轧制工艺对Al/Mg复合板冶金结合层组织和性能的影响

采用AZ31镁合金和纯铝进行高温复合轧制制备镁-铝复合板,使其兼具铝的表面耐蚀性和镁合金的高比强度特性.采用金相显微镜、扫描电子显微镜和电子万能拉伸机等设备,研究了不同热轧温度及退火工艺参数对铝-镁复合界面的显微组织和结合强度的影响.结果表明:300℃轧制,镁-铝复合板出现严重边裂;450℃轧制,边裂消失;在轧制温度为400℃、压下率为50%、300℃退火2 h的条件下得到的复合板界面结合强度最大,为7.5 MPa.     

碳钢/不锈钢液固浇铸复合界面特性研究

界面特性对于碳钢/不锈钢双金属复合材料的质量控制至关重要。基于碳钢/不锈钢液-固复合新材料与工艺开发需要,对Q235/304液-固浇铸复合工艺进行了凝固模拟分析,并利用浇铸实验与剪切实验研究了液-固复合界面的组织与成分变化行为及其对后续轧材力学性能的影响。研究表明,不锈钢基板结合面凹槽化预处理有助于提高整体浇铸复合效果;实现有效冶金复合的温度与界面重要条件则为较高的碳钢过热钢液与不锈钢基板预热温度。其中,液-固复合工艺实现2钢种界面冶金复合的主要特征是：基板界面侧产生有一定厚度的重熔层;复合界面具有一定厚度的合金元素扩散层。据此,获得的液-固复合界面热轧态剪切强度达400 MPa以上,远高于国标210 MPa的门槛值,有望更好地提高这类双金属复合材料的服役性能。     

往复挤压温度对ZK60镁合金组织与性能的影响

采用往复挤压工艺，对ZK60镁合金进行不同温度往复挤压，分析往复挤压温度对组织和性能的影响。结果表明：在315℃、335℃和355℃往复挤压ZK60镁合金，其中335℃时晶粒细化效果最好，材料的综合力学性能最佳。往复挤压工艺可以显著降低ZK60镁合金的热膨胀系数，提高ZK60镁合金的热稳定性。     

复合轧制SM45钢板的组织性能

 连铸坯直接轧制生产特厚钢板时,由于压缩比的限制,很难生产出厚度超过100 mm的高质量钢板。采用复合轧制工艺可生产出厚度为260 mm的SM45复合钢板。对钢板进行探伤、冷弯、拉伸、冲击及硬度等试验检验其结合度和力学性能。结果表明,复合轧制生产的SM45钢板结合度良好,未发现明显的缺陷存在。钢板复合界面与基体的强度均在600 MPa以上;[Z]向试样的强度也达到600 MPa以上,断面收缩率在30%以上;冲击功在37 J以上。钢板不同位置处的基本组织都为铁素体与珠光体,但晶粒尺寸不同。复合界面处的组织为一条铁素体为主的带状组织,该组织的产生是由先共析铁素体导致的。     

首批热轧钢管的组织和性能

本文报告了天津钢管公司首批热轧钢管(St45—8φ273×16mm)组织和性能的检验结果,并与日本住友同钢号钢管的实物质量进行了对比。结果表明,检验试样都达到了DIN17175—79质量等级Ⅲ的要求,总体上与日本住友管材处于同一水平。     

316L/Q345R热轧复合板界面组织演变及性能

利用扫描电子显微技术结合能谱分析对316L/Q345R热轧复合板结合界面组织及元素扩散情况进行了检测,通过热力学计算分析了界面附近碳的分布规律,并测量了结合界面的显微硬度与剪切强度。结果表明,结合界面碳钢一侧存在约50μm的铁素体带,而不锈钢侧存在约100μm的元素扩散影响区;不锈钢中铬、镍等元素向碳钢中扩散,碳钢中碳元素向不锈钢中扩散;复合板界面剪切强度为373 MPa,明显高于标准规定的210 MPa,略低于Q345R与316L剪切强度和的1/2(379 MPa)。     

加筋复合白口铸铁界面的结合强度

研究了在白口铸铁工件中埋入一定数量的钢筋制成加筋式复合白口铸铁的界面结合强度及其影响因素.实验表明,钢筋表面除锈后再经过3种防锈处理都能提高加筋复合白口铸铁的界面结合强度,但效果相差不大.正交试验结果表明,在镶铸工艺因素中,液固体积比（白口铁铁水体积：埋入钢筋的体积）对界面结合强度影响最大,浇注温度和钢筋预热温度也有显著的影响.     

12Cr1MoVG厚壁钢管高温正火+回火的组织和性能

通过显微组织观察和室温拉伸试验、室温冲击试验、硬度试验和高温持久性能试验,研究了Φ457 mm×70 mm12Cr1MoVG（/%：0.13C,0.21Si,0.56Mn,1.07Cr,0.31Mo,0.20V,0.008P,0.004S,0.02Ni,0.004Cu,0.012 4Al）钢管在1 000℃正火后采用水雾加速冷却和740℃回火的组织和性能。结果表明：显微组织为铁素体+贝氏体,贝氏体量约占65%,晶粒度7～5级;屈服强度为416 MPa,抗拉强度为575 MPa,室温冲击功为206～244 J,布氏硬度187HBW;575℃×105 h持久强度为86 MPa;575℃/100 MPa持久51 480 h未断;575℃/120 MPa持久27 198 h断裂,试样开裂起源于晶界蠕变孔洞,周边贝氏体基体没有发现严重的球化等现象,组织稳定性优异。     

爆破不锈钢复合板界面组织和性能分析及应用

研究了普碳钢和不锈钢爆破成型的工艺和组织、性能，结果表明，不锈钢复合板界面呈波纹原子状结合，形成约30μm宽的亚微米级的超细晶粒带，具有高的结合强度，热处理后界面存在碳的扩散，结合区爆破态的硬度高于热处理态。用此工艺生产的不锈钢复合板材料成本低，综合性能好。     

双层卷焊钢管组织性能研究

本文报导了自行研制的双层卷焊钢管的组织和性能、Fe-Cu界面合金扩散过程以及变形后的断口形貌等方面的研究结果。该双层卷焊钢管的力学性能均已达国外同类产品水平，工艺性能均符合用户要求。Fe-Cu界面合金元素扩散过程的控制是获得强固的冶金结合，从而得到优良的综合性能的关键。这种界面冶金结台层并不会引起脆性断裂，具有与基材相同的韧性断口形貌。     

热喷涂Ag/Cu复合触头涂层组织及性能

分别采用等离子和高速电弧喷涂系统制备了Ag/Cu复合触头涂层,利用扫描电镜、划痕试验仪、显微硬度仪、双电桥法以及真空电弧烧蚀仪等分析测试了Ag/Cu复合触头涂层的组织及性能。结果表明:DH-X2等离子喷涂制备的Ag/Cu复合触头涂层孔隙、裂纹少,显微硬度范围89.7～106.1 HV,涂层与基体结合的临界载荷79.2 N,电导率68.5%IACS,截流值1.0A、燃弧时间2.6ms;而QD8高速电弧喷涂制备的涂层组织结构疏松,涂层内部有较大裂纹,并出现银氧化物相,显微硬度范围为58.3～74.6 HV,涂层与基体结合的临界载荷57.2 N,电导率53.7%IACS,截流值1.4A、燃弧时间2.7ms。DH-X2等离子喷涂制备Ag/Cu复合触头Ag涂层比QD8高速电弧喷涂制备的涂层组织及性能更加优异。