TC4合金表面Si-Y共渗层的组织结构及摩擦性能

采用包埋渗工艺在TC4合金表面分别制备了单独渗Si层和Si-Y共渗层,分析了各渗层的结构及相组成,并对Si-Y共渗层的摩擦磨损性能进行了讨论。结果表明:单独渗Si层和Si-Y共渗层均由TiSi2外层和Ti5Si4内层组成;Y的添加具有显著的催渗作用。摩擦磨损实验结果表明,Si-Y共渗层能够显著增加TC4合金的摩擦磨损抗力。     

活性元素Y对高Nb-TiAl合金表面硅化物渗层组织的影响

目的提高Nb-TiAl合金的抗高温氧化性能。方法采用NaF为催化剂、1080℃下Si-Y扩散共渗5 h的方法,在高Nb-Ti Al表面制备了Y改性硅化物渗层,利用SEM、EDS和XRD分析了渗剂中Y_2O_3含量对共渗层组织及相组成的影响。结果采用不同含量Y_2O_3所制备的Si-Y共渗层具有多层复合结构,共渗层的厚度随Y元素的添加呈先增大后减小的趋势,共渗层的内层均由γ-Ti Al相组成;当渗剂中Y_2O_3含量为2%和3%(质量分数)时,共渗层的外层主要为(Ti,Nb)Si_2相,中间层分为上下两层,分别为(Ti,Nb)_5Si_4相和(Ti,Nb)_5Si_3相,其中2%Y_2O_3的Si-Y共渗层有一层富Al的(Ti,Nb)_5Si_4和(Ti,Nb)_5Si_3相组成的浅表层;当渗剂中Y_2O_3含量为0%、1%和5%时,共渗层外层以(Ti,Nb)_5Si_4相为主,中间层主要为(Ti,Nb)_5Si_3相。结论稀土Y元素质量分数为2%~3%时具有明显的促渗作用,且获得的Si-Y渗层组织结构致密,但添加过量的稀土元素会抑制Si元素的吸附与扩散,使得Si-Y共渗层中产生较多的孔洞,同时渗层的组织结构发生了改变。     

Nb-Ti-Si-Cr基超高温合金表面ZrSi_2-NbSi_2复合渗层的组织及其抗高温氧化性能

采用先磁控溅射Zr膜,再Si-Y扩散共渗的方法,在新型Nb-Ti-Si-Cr基超高温合金表面制备了Zr Si2-Nb Si2复合渗层,分析了渗层的显微组织及形成机制,并研究了其在1250℃的恒温氧化行为.结果表明,1150,1250和1350℃下Si-Y共渗4 h所制备的渗层具有相似的显微组织,均主要由Zr Si2外层,(Nb,X)Si2(X=Ti,Cr,Zr和Hf)中间层和(Ti,Nb)5Si4内层组成.恒温氧化实验结果表明,所制备的渗层具有优异的抗高温氧化性能.氧化时渗层表面形成了由Si O2,Ti O2,Zr Si O4和Cr2O3混合组成的致密氧化膜,能够在1250℃空气中保护基体合金至少100 h不被氧化.     

铌基超高温合金表面包埋Si-Y共渗涂层的显微组织

通过在1050和1150 ℃包埋Si-Y共渗5-20 h的方法在铌基超高温合金上制备抗氧化涂层,对涂层结构、相组成和形成过程进行了分析.结果表明:涂层主体为(Nb,X)Si2(X=Ti,Cr,Hf),向内依次为(Nb,X)5Si3过渡层和富Al扩散区;不同共渗条件下制备的涂层具有相似的结构,涂层生长的动力学曲线符合抛物线规律.能谱的半定量分析表明,渗层中的Y含量随共渗温度的升高增加显著,而随共渗时间的延长增加缓慢.     

人工神经网络方法预测P110油套管钢稀土渗铬层的厚度

利用人工神经网络原理,建立了反映P110油套管钢(P110钢)稀土渗铬工艺参数与渗铬层厚度关系的预测模型.结果显示:该模型可以对选定工艺条件下渗铬层厚度进行良好的预测,预测结果在合理的误差范围内,建立的模型是可靠的,可以通过此模型优化工艺参数,实现P110钢稀土渗铬层厚度预测.     

20Cr3MoVW钢碳氮共渗热处理强化效应的XRD研究

介绍了利用XRD研究的20Cr3MoVW钢三种碳氮共渗热处理状态的显微组织,并计算了它们对强化的贡献。提出了采用XRD数据评估总屈服强度的方法,它基于多种显微组织强化机制线性叠加的钢强化模型。分析了渗层不同位置的预测屈服强度随热处理工艺的变化,并与硬化层中的显微硬度分布作了对比。     

铌硅基超高温合金Si-Ce共渗层的组织及高温抗氧化性能

采用Si-CeO2包埋共渗的工艺在铌硅基超高温合金表面制备了Si-Ce共渗层,研究了其在1250℃时的恒温氧化性能.采用XRD、SEM及EDS分析了Si-Ce共渗层氧化前后的相组成、组织形貌及微区成分.结果表明:Si-Ce共渗层具有明显分层的结构,由外至内依次为(Nb,X)Si2(X表示Ti,Hf和Cr)外层和(Ti,Nb)5Si4过渡层,且Si-Ce共渗层的生长符合抛物线的动力学规律;1250℃的氧化结果显示,Si-Ce共渗层的氧化动力学曲线遵循抛物线规律,其抛物线速率常数比未制备渗层的基体合金低4个数量级,说明其具有优异的高温抗氧化性能.     

碳钢表面离子镍铬共渗的研究

本文主要介绍了碳钢双层辉光离子镍铬共渗的试验结果,探讨了渗层厚度与镍铬共渗工艺参数的关系。试验表明,镍铬共渗层厚度取决于共渗温度、保温时间和试样材料,其变动范围0～300μm,共渗层中的镍铬含量可在0～90%的范围内变动。此外,还列举了双层辉光离子镍铬共渗工艺在碳钢钢板及碳钢零件上的应用。     

球铁和灰铁碳氮共渗表面强化技术及其抗磨损性能研究

对球墨铸铁和灰铸铁铸造曲轴试样调质预处理,制备成圆片状试样,预磨抛光处理后,进行离子碳氮共渗工艺处理,加热至570℃保温6 h炉冷至室温,制备成碳氮共渗试样,对共渗前后试样做金相和磨损性能试验结果表明:试样共渗后表层有明亮层,渗层厚度为120~210μm,硬度明显增加;试样共渗后表面硬度的显著提高,对耐磨损性能有较大的改善。对比试验结果证明:离子碳氮共渗后铸铁耐磨性有所提高,球墨铸铁比灰铸铁耐磨损性能有较大改善,提高显著。     

粉末法RE—B共渗工艺及性能的研究

采用正交法进行了试验方案的设计，系统地研究了粉末法ＲＥ－Ｂ共渗工艺，得到了具有最佳催渗效果的ＲＥ－Ｂ共渗工艺。试验还观察了渗层的显微组织，测定了渗层的显微硬度和耐磨性，并与单纯渗Ｂ的进行了比较。结果表明，粉末法ＲＥ－Ｂ共渗工艺优于单纯渗Ｂ工艺。     

3Cr2W8V钢稀土硼铝共渗工艺和性能研究

研究了3Cr2w8V钢稀土硼铝共渗工艺，渗层组织和性能。结果表明，采用文中所述共渗工艺，可在模具的工作带上形成一层高性能的共渗层，渗层表面硬度可达1800—2000HV，取得良好效果。     

工艺参数对加弧辉光离子Ni-Cr共渗层的影响

采用加弧辉光离子渗金属技术，对碳钢进行了Ni-Cr共渗，用光学显微镜及扫描电镜对共渗层的组织形貌进行观察，并用能谱仪对共渗层厚度及合金元素（Ni、Cr）分布进行了测定，着重研究了共渗过中各工艺参数对Ni-Cr共渗层的影响。     

包埋工艺对钼表面Si-B-Y复合涂层氧化行为的影响

在纯钼基体表面分别采用共渗包埋法和两步包埋法两种工艺制备了Si-B-Y复合涂层。采用XRD和SEM分析了两种包埋工艺制备的Si-B-Y复合涂层的物相组成及截面形貌;评价了涂层在1150℃大气环境下的循环抗氧化性能。结果表明:两种包埋工艺制备的Si-B-Y复合涂层与基体结合紧密,且两步包埋工艺制备的涂层更加致密;经1150℃循环氧化275 h后,两步包埋法制备的涂层孔洞层厚约10μm,仅为共渗涂层孔洞层厚的1/5,具有良好的抗热震性能;两种复合涂层在1150℃循环氧化前105 h过程中均遵循抛物线氧化规律,其中两步包埋法制备的Si-B-Y复合涂层的氧化速率常数为1.20×10~(-4)mg~2/(cm~4·h),较共渗包埋涂层(5.60×10~(-4)mg~2/(cm~4·h))低近78%,这说明两步包埋法所得Si-B-Y复合涂层的高温抗氧化性能较共渗包埋法的优异。     

固体硼铬稀土共渗组织与性能研究

研究了固体硼铬稀土共渗工艺、共渗层成分、组织和性能,并与单一渗硼层进行了比较。结果表明,硼铬稀土共渗改善了渗层组织,较大幅度地降低了渗层脆性,提高了渗层的抗疲劳磨损性能,稀土具有与单一渗硼时相同的催渗作用。还对共渗层中铬含量较少但分布均匀的原因进行了初步的分析。     

42CrMo钢在乙醇胺体系下液相等离子电解渗层性能研究

利用液相等离子电解工艺,以50%浓度乙醇胺并适量添加NH4Cl的水溶液作为电解液对42Cr Mo钢进行处理,获得等离子电解共渗层。采用扫描电镜、金相显微镜、能谱仪、X射线衍射仪分别检测了电解共渗层表面形貌、元素成分及相组织结构。通过显微硬度计和电化学工作站对共渗层硬度和耐腐蚀性能进行表征。结果表明:在低于200 V电压下,采用非脉冲直流电源,利用等离子电解工艺获得了具有良好耐蚀性能的碳氮共渗层;共渗层由化合物层和扩散层组成,厚度达60μm。共渗层最高硬度为537 HV,比基体硬度提高了2倍。     

超级13Cr表面Cr-Y共渗层的组织与摩擦磨损性能

通过950℃下Cr-Y2O3扩散共渗5 h的方法在超级13Cr表面制备了Cr-Y共渗层,采用SEM、EDS和XRD分析了共渗层的结构及相组成,并对超级13Cr基体及共渗层的常温耐磨性进行了研究。结果表明:950℃下共渗5 h所制备的Cr-Y共渗层具有沉积+扩散分布的特征,渗层主要由Cr23C6、Cr7C3和CrFe7C0.45组成;在试验条件下,Cr-Y共渗层的耐磨性均明显优于超级13Cr基体,其磨损质量损失仅为基体的1/15,超级13Cr基体的磨损机理为犁削磨损和磨粒磨损;Cr-Y共渗层的磨损为GCr15在其表面的单向转移。     

双辉离子W、Mo、Ti三元共渗特性研究

采用双层辉光离子渗金属技术，对工业纯铁、20钢、45钢和T8钢进行了W、Mo、Ti离子三元共渗，着重探讨了Ti的渗入特性。结果表明，渗层成分、组织因工艺条件不同而异，典型组织为合金沉积层、合金铁素体和合金珠光体。在同样工艺条件下钛元素不易渗入，在渗层中浓度较低，但通过工艺参数和源极成分的合理调整，可获得约2％Ti，W、Mo浓度与高速钢类似的合金铁素体层，为含钛表面冶金高速钢的制备提供了必要条件。     

TC4合金表面离子渗Zr-N层的常温和600℃高温耐磨性

为改善钛合金室温和高温摩擦学性能,分别采用锆-氮离子共渗(Zr+N)与离子渗锆后渗氮(Zr/N)两种工艺在TC4钛合金表面制备错-氮改性层.利用球盘磨损试验机对比研究了两种Zr-N改性层在室温和600℃高温环境下的摩擦学性能.结果表明,两种工艺制备的Zr-N改性层均由ZrN相组成,Zr/N改性层还包含少量TiN相和较厚的Zr-Ti固溶体,两种等离子表面合金化层均使钛合金表面硬度显著提高.Zr/N改性层比Zr+N离子共渗层表面硬度更高,渗层更深,表面承载能力更强.室温和600℃高温下,Zr/N改性层磨损率比TC4钛合金基材分别降低43倍和21倍;Zr+N共渗改性层磨损率比TC4钛合金基材分别降低24倍和5倍.     

CeO2对铌硅基超高温合金硅化物渗层组织及抗氧化性能的影响

采用Si-CeO2包埋共渗工艺于1 150℃在铌硅基超高温合金表面制备Si-Ce共渗层,分析渗剂中CeO2粉含量对共渗层组织、相组成及高温抗氧化性能的影响。结果表明:Si-Ce共渗层的组织、结构与单独渗硅层的相似,由(Nb,X)Si2(X表示Ti、Hf和Cr)外层、(Ti,Nb)5Si4过渡层和富Al扩散层组成。EDS分析结果表明,Ce在共渗层中的分布不均匀,而在由原基体合金中的(Nb,X)5Si3块转变而成的富Hf(Nb,X)Si2相中含量较高。渗剂中添加CeO2不仅起到了细化渗层组织的作用,而且起到了明显的催渗作用,当渗剂中CeO2粉含量为3%(质量分数)时催渗效果更显著。Si-Ce共渗层及单独渗硅层经1 250℃氧化50 h后的氧化膜均主要由TiO2与SiO2组成。但Si-Ce共渗层试样的氧化膜中TiO2棒更细小,并且在SiO2基体中的分布也更均匀,因而能显著改善氧化膜的粘附性与致密性,进而提高Si-Ce共渗层的高温抗氧化性能。     

双层辉光离子渗金属技术对提高灰口铸铁表面耐磨耐蚀性能的研究

本文采用双层辉光离子渗金属技术（简称Ｘｉ－Ｔｅｃ法）进行了灰口铸铁表面渗Ｃｒ及Ｃｒ－Ｎｉ共渗的研究。实验工艺在采用表面工程研究所经多年实践所确定的最佳工艺参数（Ｖｓ、Ｖｃ、Ｐ等）基础上,讨论了时间、温度对渗层的影响,分析了灰口铸铁经离子渗Ｃｒ及Ｃｒ－Ｎｉ共渗后渗层组织,表面成分与硬度分布,并详细讨论了渗层的耐磨性和耐蚀性。