耐高温铁基合金熔覆材料的研究

对耐高温铁基合金粉末的成分及其熔覆层的性能进行研究。用配有能谱仪的扫描电子显微镜(SEM)观察熔覆层的组织并测定微区元素成分,用XRD分析粉末和熔覆层的物相,通过硬度、高温处理、高温氧化、磨损等试验测试熔覆层的相关性能。研究可耐较高温度的铁基合金粉末的成分。试验表明,该材料经750℃高温处理后,仍能保持原熔覆层的硬度,且耐磨性和抗高温氧化性能良好。     

钨阴极表面激光熔覆Ni60A合金涂层及其抗氧化性能研究

采用同轴送粉激光熔覆技术在钨阴极表面制备Ni60A合金熔覆层。利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、X射线衍射仪(XRD)及显微硬度计等分析测试手段,分别对熔覆层微观组织形貌、相组成、相分布、微区成分及显微硬度进行测定与分析,同时研究熔覆层的抗高温氧化性能。结果表明:熔覆层组织致密、无裂纹,与基体形成良好的冶金结合;熔覆层组织主要由γ-Ni固溶体,网状Ni-Ni_3B共晶,针状、干状、小颗粒状M_(23)C_6型碳化物,黑色小块状CrB组成;涂层平均硬度为523.8HV0.2,为基材的1.49倍;熔覆层氧化膜的主要成分为Cr_2O_3和SiO_2,其中熔覆层表面氧化膜中还有少量有序金属间化合物Ni_3Si;760℃氧化10 h,熔覆层的平均氧化速率为0.851 8 g/(m~2·h),比基体的抗氧化性能提高15倍,熔覆层具有优良的抗高温氧化性能。     

铜表面激光合金化和激光熔覆制备Ni/NiCrBSi梯度涂层

利用激光表面合金化和宽带激光熔覆工艺在铜基体表面制备出由Cu-Ni合金化层和NiCrBSi熔覆层组成的梯度涂层。用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪及显微硬度计,系统分析合金化层与熔覆层的物相构成、显微组织及硬度。结果表明:合金化层与铜基体之间的界面呈"锯齿状",在合金化层近基材底部是一种不规则的层状结构;在合金化层中,Ni、Cu元素发生充分互溶,使合金化层的热导率降低至Cu基体的1/9,有效提升铜表面NiCrBSi熔覆层的成形能力;同时,NiCrBSi熔覆层组织致密,其强化相由γ-Ni、Cr B、M_(23)C_6及Ni_3Si构成,显微硬度明显提高,平均值达到400HV,是铜基体硬度的5倍。从铜基体到NiCrBSi熔覆层,显微硬度呈梯度增加,涂层具有里韧外硬的特征。     

激光工艺参数对NiCoCrAlYSi熔覆层微观组织及性能的影响

采用激光熔覆技术在Ni625高温合金表面制备NiCoCrAlYSi涂层,研究激光功率和扫描速度对NiCoCrAlYSi熔覆层冶金质量及微观组织的影响。通过测试熔覆层显微硬度及摩擦磨损性能,建立激光熔覆工艺参数、微观组织与熔覆层性能之间的关系。结果表明：随着激光输入能量从36 J/mm²升高至73.3 J/mm²,熔覆层厚度从534 μm增加到1 535 μm,表面气孔率从0.07%增大到0.65%,以及平均气孔尺寸从0.23 μm增大到1.33 μm,且熔覆层微观组织发生粗化,熔覆层表面气孔率的增大及组织粗化导致其显微硬度和耐磨性逐渐降低;当激光输入能量比为36 J/mm²时,熔覆层组织致密性最高、晶粒尺寸最细小,且内部分布有大量的位错及位错墙结构,此时熔覆层硬度及耐磨性也最佳。     

工艺参数对激光熔覆层结构的影响

利用激光熔覆技术在45钢表面熔覆Ni60合金,通过正交试验研究了相关工艺参数对熔覆层结构的影响。结果表明:随电流、离焦量、激光移动间距、送粉量的增大,熔覆层的有效面积先增后降,至最佳工艺为220 A、32 mm、1.80 mm、3g/min达到峰值,分别为9.760、10.553、10.387、11.852 mm2;随电流、离焦量的增大,熔覆层的均匀性由好转差,至220 A、32mm达到最佳,而激光移动间距和送粉量的影响对其不大;经最佳工艺熔覆后的试样,熔覆层与基体之间属冶金结合,熔覆层组织为γ-Ni固溶体基体上均匀分布着铬、铁的碳化物和硼化物等硬质相,基体-热影响区-熔覆区的显微硬度从260.4HV到820.6HV呈梯度分布,熔覆层的有效面积为17.650mm2,波峰、波谷、波宽的标准差分别为0.018、0.015、0.012。     

激光熔覆再制造镍基高温合金气门的组织和性能研究

采用激光熔覆技术对磨损失效的Nimonic 80A气门进行修复。利用金相显微镜观察熔覆层组织,用扫描电镜和能谱仪对熔覆层进行组织和成分分析,研究熔覆层硬度的变化,采用渗透探伤检测熔覆层表面缺陷,对合格的再制造气门进行装机考核实验。结果表明:激光熔覆层组织主要由柱状树枝晶和枝晶间的共晶组织组成,熔覆层和基体之间形成冶金结合,熔覆层内部无气孔和微裂纹等缺陷;熔覆层平均硬度较基体提高了37.7%;再制造气门的耐磨性是新气门的1.5倍。     

镍铬合金激光熔覆层的制备及其表征研究

采用激光熔覆的方法,在45钢表面添加镍包铬复合粉末制得镍铬合金激光熔覆层。结果表明,镍铬合金激光熔覆层主要由Ni、Cr、Fe、C等元素组成,其显微组织是定向凝固的柱状枝晶组织。镍铬合金激光熔覆层熔覆区的平均显微硬度为441.4HV,约为基体45钢显微硬度的1.6倍,熔覆层的磨损量为基体45钢的60%,因此镍铬合金激光熔覆层具有较好的耐磨性能。     

激光熔覆镍基合金组织及磨损性能研究

利用CO2激光器在45钢基体上熔覆Ni基合金,分析激光熔覆层的微观组织,测试其显微硬度及磨损性能。结果表明,所制得熔覆层组织致密、无裂纹,与基体形成良好的冶金结合。从熔覆层表层到基体热影响区,组织呈现出由细小的树枝晶→胞状晶、树枝晶→平面晶过渡。激光熔覆层磨损量约为基体的1/3,熔覆层耐磨能力增强的主要原因在于熔覆层与基体良好的冶金结合,以及基体与涂层元素固溶强化和碳化物等析出相的强化作用所致。     

1Cr12Ni3MoVN激光改性熔覆的组织与耐磨性

为改善1Cr12Ni3MoVN合金耐磨性能,采用Nd:YAG激光在该合金表面进行了激光熔覆试验。分析了熔覆层微观组织,测试了显微硬度及在大气环境下的干滑动摩擦磨损性能。结果表明:熔覆层和基体实现了良好的冶金结合,熔覆层组织主要为板条马氏体和残余奥氏体,且较基体得到明显的细化;硬度值由熔覆层(平均452 Hv)到基体区(290 Hv左右)逐渐减小,硬度峰值出现在熔合线附近,达487 Hv。熔覆层的耐磨性能得到明显改善,其磨损失重量约为基体的67%。     

液压支柱表面镍基自熔合金TIG修复研究

为提高液压支柱在复杂工况下的工作寿命,以水玻璃为黏结剂在液压支柱基体27SiMn上涂覆镍基自熔合金粉末,采用手工钨极氩弧焊进行熔修。利用金相显微镜观察熔覆层表面和横截面的组织,进行熔敷金属的硬度、耐磨性实验,测试了基体与熔覆层的耐蚀性能。结果表明:熔覆金属的显微组织和力学特性随着熔覆电流的变化而改变,耐磨性在熔覆电流为70 A时为最优,熔覆层较基体的耐蚀性有显著提高。     

高温自蔓延反应合成功能材料的研究进展

简要总结了自蔓延高温反应(SHS)的国内外发展过程。从SHS前驱体元素体系的组成及SHS产物的应用方向(粉体功能材料、陶瓷材料、涂层材料等)进行了分类阐述,着重分析了未来含能材料在SHS方面的应用。其次,重点分析了适用于不同应用方向SHS材料的点火机制、反应机制、热力学和动力学等理论分析,在此基础上提出绝热温度不是SHS反应唯一判据的新观点。最后,介绍了自蔓延高温反应的燃烧机理,阐明了反应物粒径、球磨参数、反应物压坯压力等工艺参数对SHS反应的影响,同时对SHS技术发展中存在问题进行了分析。     

金属间化合物的自蔓燃高温合成

自蔓燃高温合成是利用元素粉末间高度放热反应制备高熔点化合物的一种新工艺。用核工艺合成金属间化合物是材料科学领域内的新课题。文中通过典型的Ｎｉ－Ａｌ、Ｆｅ－Ａｌ、Ｔｉ－Ａｌ系评述用自蔓燃高温合成法制取金属间化合物过程的基本特点，诸如粉末特性、反应热、反应蔓延速度、化学反应生成物特征以及相关的工艺发展。     

提高自蔓延高温合成陶瓷内衬钢管性能的研究

自蔓延高温合成陶瓷内衬钢管具有工艺简单、节能、成本低和使用效果好等特点,在概括了自蔓延高温合成陶瓷内衬钢管的制备原理基础上,从降低陶瓷层孔隙率、减少陶瓷层裂纹和提高陶瓷层结合强度等方面,论述了提高自蔓延高温合成陶瓷内衬钢管性能的措施, 还对自蔓延高温合成陶瓷内衬钢管的应用现状及展望进行了评述.     

SHS 陶瓷复合钢管技术的发展与应用

介绍了自蔓延高温合成陶瓷复合钢管技术的发展概况，用离心－ＳＨＳ法和非离心－ＳＨＳ法制备陶瓷复合钢管的原理和方法，分析了陶瓷复合钢管的应用前景。     

高聚物粘结炸药冲击起爆统计热点反应速率模型

为深入探索非均质固体炸药冲击起爆热点机制,重点关注炸药孔洞尺寸分布及热点点火临界条件,建立高聚物粘结炸药(PBX)冲击起爆统计热点反应速率模型,描述热点形成、形核或消亡、点火后燃烧反应演化直至快速转为爆轰的全过程。奥克托今（HMX）基PBX9501和三氨基三硝基甲苯（TATB）基LX-17炸药冲击起爆过程的数值模拟结果显示,反应流场中波到达时间的计算值与实验值偏差小于3.7%,初步验证了统计热点反应速率模型的合理性,且相比文献［21-24］的统计模型适应性更强。研究结果表明：孔洞尺寸分布对非均质固体炸药冲击起爆感度影响显著;HMX基PBX炸药冲击起爆爆轰成长过程呈加速反应特性,而TATB基PBX炸药表现为稳定反应特性,进一步提高了对HMX/TATB混合基钝感高能炸药冲击起爆机理的认识。     

提高短切碳纤维对陶瓷基复合材料TiC-TiB_2强韧化的研究

对采用SHS/PHIP技术制备的Cf/TiC-TiB2陶瓷基复合材料中存在短切碳纤维损伤严重,补强增韧效果不明显的原因进行分析研究。研究发现:在B4C+3Ti+Cf体系的SHS反应过程中,由于反应温度太高,使短切碳纤维表面的碳原子与钛粉之间发生化学反应,造成短切碳纤维表面的化学损伤,影响短切碳纤维的性能,进而影响其补强增韧的效果。在SHS反应过程中,防止或减少短切碳纤维化学损伤的主要途径就是添加稀释剂来降低反应温度。在B4C+3Ti+xCf TiC+2TiB2+xCf体系中,通过向反应物中添加稀释剂镍可以有效地防止或减少短切碳纤维的化学损伤,改善各相之间的接触状况,提高各相之间的界面强度,提高短切碳纤维补强增韧的效果。     

铝对自蔓延火焰淬熄法合成空心陶瓷微珠的影响

以自蔓延高温合成技术(SHS)为基础,采用自反应淬熄法研究TiO2+蔗糖,TiO2+蔗糖+Al两种体系下空心陶瓷微珠的反应生成情况。以SEM、XRD、EDS为手段分别测试所得产物的形貌、主要相组成以及微区成分组成。结果表明:TiO2+蔗糖体系所得产物由不规则的块状物质与表面凹凸不平的类球形物质组成;TiO2+蔗糖+Al体系熔射产物全部由表面光滑的球形颗粒组成。球形颗粒为空心结构,主要组成为Al2O3-TiC复相和少量的铝钛合金、AlN以及Ti(C,N)。Al的加入大大改善了空心微珠的生成。     

离心SHS陶瓷衬管裂纹类型的研究

研究了生产工艺因素对离心ＳＨＳ陶瓷衬管裂纹的影响;提出了准压裂纹的概念,归纳出陶瓷层裂纹类型随工艺因素变化的转变规律,即随冷却速率的提高,裂纹类型依次发生压裂纹→无裂纹→准压裂纹→张裂纹的转化;料管比（铝热剂量与母管重量之比）和涂料厚度对陶瓷层裂纹的影响最为显著。     

添加剂对陶瓷复合钢管力学性能的影响

采用SHS技术,制造了具有不同添加剂的陶瓷复合钢管试样。通过对试样的力学性能的测试和计算,探讨了添加剂对陶瓷复合钢管的力学性能的影响。     

离心自蔓延原位自生金属组织和性能的研究

通过离心自蔓延高温合成的方法制备原位自生金属,研究添加剂(二氧化硅、镍、氧化锆、稀土等)对原位自生金属组织和性能的影响。结果表明:加入二氧化硅能够显著提高原位自生金属的硬度;镍和氧化锆的加入对于原位自生金属晶粒的细化有不利的影响,稀土能显著细化原位自生金属的晶粒,提高其硬度。