强流脉冲电子束处理对Al-20Si合金微观组织和显微硬度的影响

研究了强流脉冲电子束处理对过共晶铝硅合金Al-20Si组织结构和显微硬度的影响.通过扫描电镜和X射线衍射对改性表面的组织特征进行了分析.扫描电镜结果表明,在电子束所诱导的顶部熔化层中,初生硅溶解在铝基体中形成了铝硅过饱和固溶体.相邻初生硅颗粒由于硅元素的扩散融合成大的初生硅颗粒.X射线衍射分析表明电子束处理后铝的晶格常数下降,晶格畸变增加.显微硬度测试结果指出初生硅的表面硬度在电子束处理后从中心向边缘呈现梯度分布,并且初生硅的中心硬度随脉冲次数的增加而减小.这表明强流脉冲电子束技术在处理过共晶铝硅合金初生硅组织中有着良好的应用前景.     

过共晶铝硅合金Al-17.5Si强流脉冲电子束表面改性

研究了强流脉冲电子束表面改性处理对过共晶铝硅合金(Al-17.5Si)组织和性能的影响.利用扫描电镜和X射线衍射分析了改性机理.扫描电镜结果表明,在电子束处理后的合金表面上,硅元素扩散到铝基体中形成单相α固溶体.X射线衍射分析指出,电子束处理后合金表面没有新的物相生成,并在15脉冲处理后铝的晶格参数显着降低.硬度结果表明,在铝硅扩散区域,初生硅的硬度从中心向边缘呈现梯度分布趋势,而且初生硅中心处的硬度随脉冲次数的增加逐渐减小.耐磨性随脉冲次数的增加先提高后降低,磨损量在15次脉冲后降低了84.6%.因此该技术在改善过共晶铝硅合金表面耐磨性方面展现了良好的应用前景.     

强流脉冲电子束处理对SKD11钢表面形貌和性能的影响

利用强流脉冲电子束对SKD11模具钢进行辐照处理.通过金相显微镜、三维轮廓形貌仪对处理样品表面进行形貌观察,发现处理表面有熔坑现象产生,熔坑面密度及处理面粗糙度随脉冲处理次数的增加而减少.对于初始少量脉冲处理时,样品表层显微硬度较原始样品低,且随处理次数增加而降低,但在高电压和更多脉冲处理时,显微硬度值有所回升.处理样品的截面显微硬度呈特殊的振荡式分布.摩擦磨损性能测试表明,在低电压(19.8kV)处理情况下,耐磨损性能得到改善,脉冲次数为8次时处理样品的耐磨性达到最佳.     

强流脉冲离子束对TiAlN涂层刀具的表面改性

采用强流脉冲离子束辐照的改性方法研究了其对TiAlN涂层刀具的表面改性效果.使用1.5、2.3 J/cm2的强流脉冲离子束对试样进行1、5、10次辐照实验.结果 表明,试样表层产生大量龟裂状裂纹.随着辐照次数和脉冲能量的增加,试样表层微裂纹逐渐减少,取而代之的是沸腾状的烧蚀孔洞.辐照后,试样的表面显微硬度和耐磨性均得到...     

强流脉冲电子束表面改性30SiMn2MoVA钢的耐磨性能

目的提高30SiMn2MoVA钢表面的耐磨性。方法通过强流脉冲电子束技术,对30SiMn2MoVA钢表面进行不同脉冲次数的轰击处理,分析表面改性前后试样的硬度及摩擦磨损性能。结果强流脉冲电子束处理30SiMn2MoVA钢表面晶粒细化,产生宏观残余应力使表面硬度提高。30次脉冲处理后,硬度达到最大值,相比于原始试样提高了39.6%。材料的磨损量随脉冲次数的增加而降低,表面耐磨性比原始试样提高了1倍左右,其中30次脉冲处理后,耐磨性提高最大。结论通过强流脉冲电子束技术,提高了30SiMn2MoVA钢表面的耐磨性。     

复合变质对Al-20Si合金冲击性能的影响

在不同P、RE添加量下对P-RE复合变质和未变质的过共晶铝硅合金的冲击韧度进行了研究.结果表明,P-RE复合变质明显提高了合金的冲击韧度,当加入0.08%的P和0.6%的RE时,合金的冲击韧度达到最佳,合金的冲击韧度从未变质的9.786 2 J/cm2提高到11.009 8 J/cm2,提高了12.5%.冲击断裂机制主要是脆性断裂,也伴随有韧度断裂.合金冲击韧度的改善与复合变质引起的共晶硅和初晶硅颗粒的细化和合金强度、塑性的提高有关.     

复合变质对Al-20%Si合金耐磨性能的影响

在不同P、RE添加量下对P-RE复合变质和未变质的过共晶铝硅合金的耐磨性进行了研究。结果表明:P-RE复合变质明显提高了合金的耐磨性,当加入0.08%P和0.6%RE时,合金的耐磨性达到最佳,磨损失重量从未变质的5.2mg降低到4.225mg,减少了19%。磨损主要为磨粒磨损,磨粒来源是硅相的破碎剥落。合金耐磨性能的改善与复合变质引起的共晶硅和初晶硅颗粒的细化和合金强度、塑性的提高有关。     

强流脉冲电子束2Cr13钢的表面改性

利用HOPE-I型强流脉冲电子束(HCPEB)装置处理2Cr13马氏体不锈钢。通过金相显微镜、X射线衍射仪、显微硬度检测和摩擦磨损测试方法对表面显微组织和力学性能进行分析。结果表明:处理样品表面产生熔坑,主要由样品表层的(FeCr)23C6型碳化物选择喷发造成。原始样品主要为马氏体Fe-Cr(α)相,处理后样品表层中碳化物经喷发和液相溶解后减少,相反奥氏体相含量增加。由于表面碳化物的去除和高奥氏体含量的形成,处理样品表面显微硬度降低,截面显微硬度呈波动分布。使用加速电压27kV和15次脉冲处理后,磨痕深度由原始样品的7.3μm降低到5.1μm,耐磨性能提高了约30%。     

强流脉冲电子束M2高速钢表面改性组织和耐磨性能

目的 改善M2高速钢表面组织,提高其耐磨性和红硬性。方法 利用强流脉冲电子束(HCPEB)进行M2高速钢表面辐照改性处理,工作参数包括加速电压25 kV,脉冲宽度2.5μs,能量密度4 J/cm²,脉冲次数3、8和15次。采用MEF-4型光学显微镜和Zygo 9000型3D表面光学轮廓仪观察辐照前后样品表面形貌。采用XRD-6000型X射线衍射仪分析改性层组成。采用DMH-2LS型努氏显微硬度计测量样品表面和截面硬度。采用CFT-I型摩擦磨损试验机测量表面耐磨性能。在600℃下保温1 h后空冷,测量样品表面硬度变化用以比较红硬性。结果 HCPEB改性M2高速钢样品表面重熔并出现熔坑,随脉冲次数增加,熔坑数量减少且尺寸增加,表面粗糙度下降,15次脉冲处理样品表面形成大量孪晶,熔坑内部出现熔孔和微裂纹。重熔层组织细化致密,碳化物类型改变,碳化物颗粒尺寸减小,残余奥氏体数量增加。相对于未改性样品,15次脉冲处理样品表面硬度提高53.5%,磨损体积减小16.5%,红硬性提高19.2%。结论 HCPEB可有效改善M2高速钢表面组织,使表面显微硬度、耐磨性和红硬性指标均有明显...     

强流脉冲电子束作用下TC4表面Cu合金化及性能的研究

目的提高TC4合金表面硬度、耐磨和耐腐蚀性能,拓宽其在工业领域的应用范围。方法利用强流脉冲电子束(HCPEB)对表面预置纯Cu粉末的TC4合金进行表面合金化处理。采用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、激光共聚焦显微镜(LSM)、扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)详细表征表面合金层的相组成和微观结构。结果 HCPEB辐照合金化Cu处理后,样品表面形成数微米的合金层,主要存在相为α?、β、Cu Ti2和Al2Cu,主要组织为等轴晶β相和板条马氏体组织α?相。HCPEB辐照合金化过程中诱导表面产生位错和孪晶等变形结构。此外,显微硬度测试结果表明,HCPEB辐照合金化Cu处理后,样品表面硬度增加,其中30次辐照后,样品表面显微硬度达到最大,与原始样品相比提高了约17%。电化学实验结果表明,合金化处理后,样品表面腐蚀性能提高,与原始样品相比,30次辐照后,腐蚀电位提高302 mV,腐蚀电流密度降低3.397 A/cm2,耐腐蚀性能最佳。摩擦磨损试验结果表明,合金化处理后,样品表面摩擦系数降低,磨损量减少,而30次辐照后,摩擦系数和磨损量达到最低,分别为0.36和2.959×10-3 mm3/(N·m),耐磨性得到提高。结论 HCPEB辐照合金化Cu处理后,样品表面硬度、耐磨性和耐腐蚀性能提高,而30次辐照处理后样品的表面性能最佳。     

T6态Al-20Si-5Cu合金干滑动摩擦磨损特性研究

以T6态Al-20Si-5Cu合金为研究对象,采用UMT-2型摩擦磨损试验机研究材料的摩擦磨损性能,并用SEM、EDS、奥林巴斯激光共焦扫描显微镜OLS4000分析材料的常温摩擦磨损行为。结果表明:Al-20Si-5Cu合金的磨损率随着附加载荷的增加而增大,但在高载荷下磨损率仍然很小,表现出了良好的耐磨性;摩擦系数平均值在0.38~0.42范围内变化,且在磨损过程中随时间的变化不大,表现出了较强的稳定性;同时,随着载荷的增大,材料的磨损机制发生改变,由低载荷的氧化磨损、磨粒磨损转变为疲劳磨损。     

P-RE对过共晶Al-Si合金组织和性能的影响

采用P和RE对过共晶Al-Si合金进行复合变质处理,在不同P和RE添加量下对合金显微组织和力学性能进行了分析和测量。结果表明,P和RE复合变质对初晶硅和共晶硅均有很好的变质效果,初晶硅尺寸明显减小且棱角钝化,共晶硅由原来的长针状变为颗粒状。加入(质量分数,下同)0.08%P和0.6%RE时,合金的微观组织和力学性能同时达到最佳,室温和高温抗拉强度分别达到306MPa和187MPa,与未变质合金相比,提高了20%和34%;室温和高温伸长率分别达到0.48%和1.58%,与未变质合金相比,提高了40%和88%。     

变质工艺影响过共晶Al-Si合金初晶硅细化的研究

研究了磷变质时,变质剂、变质温度、变质时间、浇注温度等工艺参数对过共晶Al-Si合金初晶硅细化的影响。结果表明,上述工艺参数严重影响初晶硅的变质效果。当采用赤磷 铝粉 熔剂变质时,磷较易被吸收,变质后,合金中初晶硅含量较高。采用磷变质A390合金的最佳变质温度为800℃,变质后初晶硅组织分布均匀,平均晶粒尺寸约为13μm。高于此温度,初晶硅晶粒发生长大;低于此温度,初晶硅发生聚集。磷变质的最佳变质时间为20~30分钟。浇注时,800℃的铸造组织最佳,降低浇注温度,初晶硅晶粒严重聚集;升高浇注温度,晶粒变粗。     

Al-P变质对过共晶Al-Si合金组织与力学性能的影响

介绍了磷变质处理对过共晶铝硅合金显微组织的影响.首先采用不同含量的磷变质剂细化变质初晶硅,然后采用热处理的方式细化共晶硅,得到了磷变质剂的最佳加入量,并介绍了细化后合金的组织和力学性能.结果表明,通过该工艺能得到完全粒化的共晶硅,初晶硅晶粒较小,平均晶粒尺寸约为15μm.经T6处理后材料的抗拉强度可以达到358.367 MPa.     

喷射沉积Al-10Si合金的力学性能

采用喷射沉积和热挤压方法制备Al-10Si合金,实验研究了合金力学性能。结果表明,喷射沉积和热挤压,可以使Al-10Si合金获得2～4μm均匀分布的共晶Si,极大改善了合金的塑性(δ5=25.2%)。合金试样的轴向拉伸断口呈现大量的细小韧窝,断口上少有Si出现,裂纹主要沿铝基体扩展。合金的屈服强度和极限强度分别为148 MPa和197.5 MPa。     

Mg含量对Al-20Si合金显微组织及力学性能的影响

通过光学显微镜、力学万能试验机、X射线衍射仪和扫描电镜分析了Mg含量对Al-20Si铝合金显微组织和力学性能的影响.结果表明:合金中主要有α-Al、共晶硅、初生硅和Mg2Si等相存在,随着Mg含量的增加初生硅数量逐渐减少,并且变得细小;抗拉强度逐渐增加,而伸长率呈先下降后上升的趋势,硬度与伸长率的变化趋势相反.     

电热法生产过共晶Al-Si合金的组织与性能研究

对电热法生产铝硅合金配制的Al-20Si合金进行了P-RE复合变质处理,对变质后的微观组织和力学性能进行了分析.结果表明,合金经复合变质后,合金的初晶硅尺寸得到明显细化,共晶硅由长针状变为短杆状或者细小的颗粒状;其抗拉强度由182MPa提高到205MPa,提高12.6%了,其伸长率由0.22%提高到0.26%,提高了18.2%.然而与纯铝配制的过共晶铝硅合金相比,其抗拉强度和伸长率都相对较低,原因在于电热法生产铝硅合金配制的过共晶铝硅合金中Fe含量较高.     

TiC对铁基合金喷焊层组织与性能影响

目的研究不同TiC添加量对铁基合金喷焊层组织与性能的影响。方法采用等离子喷焊技术在Q235表面制备了铁基合金喷焊层,借助X射线衍射分析、金相显微镜、显微硬度计以及磨粒磨损试验设备,分别对喷焊层的物相、显微组织、显微硬度、耐磨性能进行测试。结果未添加TiC的喷焊层主要由马氏体、奥氏体、(Fe,Cr)_7C_3、(Fe,Ni)固溶体等物相组成,加入不同含量的TiC后,出现了TiC、TiB_2等新物相,但各试样的衍射强度均存在相应程度的降低,某些区域的衍射峰甚至消失。随着TiC含量的增加,喷焊层的硬度和耐磨性增加,但硬度和耐磨性能在TiC添加量达到一定程度(w_(TiC)3.0%)时反而降低。当TiC添加量为3%时,喷焊层的组织致密,晶粒细化,TiC弥散分布,其颗粒对喷焊层组织产生了弥散强化和细晶强化作用;显微硬度可达843HV_(0.5),较未添加TiC喷焊层提高了约300HV_(0.5),其相对耐磨性较Q235钢提高了约12倍,显微硬度与耐磨性得到显著提高。结论添加适量的TiC颗粒,可使金属基体与硬质相达到良好匹配,从而确保了喷焊层的高硬度和良好的耐磨性能。     

变质及合金化对过共晶Al-20%Si合金组织及磨损性能的影响

对过共晶Al-20%Si合金进行变质和合金化处理,并在不同环境温度下进行摩擦磨损测试。结果表明,经过Cu-P中间合金变质后的初晶Si相和共晶Si相明显细化和钝化,再添加1.5%Zr(质量分数)后初晶Si相的粒径更小,为20-40μm,且趋于球形。共晶Si相呈纤维状或短棒状,长度明显变短(≤50μm)。以上3种合金随环境温度的升高都出现了从轻微磨损到严重磨损的转变,且转变载荷随环境温度的升高而减小。室温下3种合金的磨损曲线差异不大,但在较高的环境温度下,经变质和合金化处理后,发生磨损转变的载荷明显减小,细化的初晶和共晶Si相提高了合金的性能,特别是高温耐磨性能。这归因于细化的Si相避免了应力集中和磨损过程中的直接破碎化,在高温磨损阶段磨损表面易形成机械混合层,阻碍合金与对磨副的直接接触,降低磨损率。