TC4表面激光熔覆硬质涂层的制备与分析

为解决TC4钛合金硬度低、耐磨性差等缺点，利用激光熔覆技术，采用4 kW大功率Laser4000半导体激光器，在TC4表面制备了以HfC、TaC和ZrC等比例三元陶瓷相（比例分别为0%、5%、10%、15%）为增强相的钛基硬质涂层。熔覆结束后对熔覆件进行切割、打磨、抛光和腐蚀制备金相试样，利用电子显微镜（EM）、扫描电镜（SEM）、EDS能谱仪、X射线衍射仪（XRD）等试验手段对不同材料组分的熔覆涂层进行了宏观形貌、微观组织和性能的对比分析；利用TH120A里氏硬度计测熔覆层的宏观硬度值，利用Qness型号维氏显微硬度计分析熔覆试样截面微观硬度变化规律。研究结果表明：三元陶瓷相的添加，使熔覆层与基材形成了良好的冶金结合，并且基材与熔覆层有着明显的平滑的分界线；熔覆层主要由α+β针状马氏体基体及析出的棒状和块状α相组成，其中添加质量分数为15%的三元陶瓷增强相的涂层熔覆层由块状晶组成，且晶粒最为粗大，添加质量分数为5%和10%的三元陶瓷增强相的涂层，棒状和块状的α相尺寸明显变小，晶粒明显被细化，组织更加均匀致密；熔覆层柱状和块状α相的主要成分为Ti以及微量的Al、Zr、Hf和V元素，涂层...     

Y_2O_3对Q235钢表面激光熔覆Ni基合金的影响

采用激光熔覆技术 ,在Q2 35低碳钢基体表面进行了Ni基合金添加Y2 O3的熔覆试验。通过对激光工艺参数及合金粉末比例的优选 ,可以得到较理想的熔覆层。对熔覆的合金化层进行了表面显微硬度和电化学腐蚀测试以及金相组织和X衍射物相分析 ,结果表明Y2 O3对Q2 35钢表面激光熔覆Ni基合金有减少裂纹的作用 ,但显微硬度与耐蚀性能有所下降     

Y2O3对Q235钢表面激光熔覆Ni基合金的影响

采用激光熔覆技术,在Q235低碳钢基体表面进行了Ni基合金添加Y2O3的熔覆试验,通过对激光工艺参数及合金粉末比例的优选,可以得到较理想的熔覆层,对熔覆的合金化层进行了表面显微硬度和电化学腐蚀测试以及金相组织和X省射物相分析,结果表明Y2O3对Q235风表面激光熔覆Ni基合金有减少裂纹的作用,但显微硬度与耐蚀性能有所下降。     

激光熔覆层热膨胀系数对其开裂敏感性的影响

通过适当调整FeCrNi合金的成分,改变其热膨胀系数,用以进行激光熔覆,并研究熔覆层的开裂敏感性.结果表明降低熔覆层热膨胀系数有利于明显减小激光熔覆层的开裂敏感性.经过分析,提出了熔覆合金与基材间热膨胀系数差值要有合理范围的观点     

Ti—TiC激光熔覆层的形成及其表征

为分析激光熔覆法制备TiC／Ti复合材料显微形貌的成因,对功率密度为21．2kW／cm^2、扫描速度15mm／s的CO2激光作用下的Ti-6A1—4V合金表面进行了Ti＋TiC激光熔覆实验,并对其熔覆层温度波动进行了分析。采用XRD、SEM对Ti-4-TiC熔覆层进行表征,并测定熔覆层的显微维氏硬度。分析表明：用激光熔覆制备TiC／Ti复合材料时,熔覆层在数毫秒内熔化,并以约10^4℃／s速率初始冷却。熔覆层的维氏硬度高达10．8GPa,Ti填充杂乱的TiC枝晶间。熔覆层与基体具有良好的冶金结合,且热影响区厚度与经验计算值相近。     

熔覆层厚度对激光熔覆316L 涂层组织及性能的影响

利用YLS-6000型掺镱光纤激光器在27SiMn液压支架立柱表面进行不同厚度单道次316L合金粉末熔覆,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、显微硬度计及电化学分析等手段,研究了熔覆层厚度对涂层组织、力学性能及耐腐蚀性能的影响.结果表明:随着熔覆层厚度的增加,熔覆层组织由单一的柱状晶结构演变为平面晶、柱状晶和树枝状晶组成的层状结构,熔覆表层的显微硬度不断降低,熔覆层的自腐蚀电位和极化电阻率不断增大,自腐蚀电流密度不断减小;与0.3 mm、0.5 mm厚熔覆试样比较,1.0 mm厚熔覆层试样的自腐蚀电位和极化电阻率值均最大,分别达0.053 V和22.881Ω·cm2,自腐蚀电流密度最小,为1.018 mA·cm-2.综合得出,1.0 mm厚熔覆层试样的耐腐蚀性最佳.     

固溶处理对2E12铝合金组织及疲劳断裂行为的影响

通过对2E12铝合金进行493 ℃/20 min和503℃/20 min固溶处理,研究固溶处理对2E12合金室温拉伸及疲劳性能的影响.采用X线衍射分析、扫描电镜和金相分析对合金组织及疲劳断口进行观察.研究结果表明:提高固溶处理温度对合金拉伸性能影响不大,但可明显减少合金中残留相(Al2Cu,A12CuMg)的含量;经503 ℃/20 min处理后合金的拉伸强度较经493℃/20 min处理后合金的拉伸强度略有提高,但其疲劳寿命延长约20％;合金中残留相在疲劳过程中容易开裂形成微小二次裂纹,在主裂纹扩展过程中起到桥接作用,从而加速疲劳裂纹扩展,降低合金疲劳性能.     

高温合金激光熔覆涂层中裂纹防止方法的研究

高温合金激光熔覆铁基合金过程中容易在涂层与基材的结合处形成缺陷和开裂。通过选择合理的涂层合金配方及工艺参数,增设韧性良好的过渡层,并加入2wt/％的稀土氧化物,获得了无裂纹缺陷,显微组织均匀,并具有硬度平缓过渡的优质熔覆层。     

日历环境对飞机疲劳关键件性能影响研究

针对飞机老龄化带来的结构安全问题,开展2A12-T4铝合金标准试样模拟不同停放日历年的加速环境试验和疲劳实验,计算得到细节疲劳额定强度(DFR)的变化规律,建立基于动态S-N曲线法的疲劳关键件性能退化计算模型,并与退役飞机同种材料试样疲劳寿命对比.结果表明,采用动态S-N曲线法和DFR法建立的寿命预测模型与真实值吻合较好,飞机疲劳关键件的疲劳性能会随着停放日历时间的延长而降低.     

振动焊接对焊件疲劳寿命的影响及机理分析

对机械振动焊接试板与常规埋弧自动焊接试板进行了残余应力测试、金相观察及疲劳试验,研究了机械振动焊接对焊件疲劳寿命的影响。结果表明,机械振动焊接降低焊接残余应力、细化焊缝和热影响区的金相组织,提高焊件疲劳寿命。在本试验条件下,纵向残余应力降低43％,横向残余应力降低25％;振动焊接试样热影响区的晶粒度为5级,而常规埋弧自动焊接试样热影响区的晶粒度为3级;振动焊接试样的疲劳寿命提高35％。并应用金属疲劳理论分析了振动焊接提高焊件疲劳寿命的内在本质。     

植入用钛合金经模拟体液浸泡后的超高周疲劳性能

为预测植入用Ti6A14V钛合金的使用寿命,研究其体液环境下的超高周疲劳性能,将退火态Ti6A14V钛合金试样恒温37℃在人工唾液和林格一洛克氏溶液中预浸泡2周．利用超声疲劳试验技术对预处理过的试样进行疲劳测试;利用电子显微镜观察疲劳断口,研究其裂纹萌生机理．结果表明,2种模拟体液浸泡后材料在107周次前的高应力范围内,疲劳强度均降低且裂纹一般萌生于试样表面;而在107周次后的超长寿命域,疲劳强度均跟未处理试样数据接近．且裂纹在内部萌生．主要由内部缺陷附近α相滑移引起．     

变幅载荷下铝合金疲劳寿命概率分布的预测方法

研究了超载对ＬＹ１２ＣＺ铝合金疲劳裂纹起始寿命的影响,得出了超载前后带存活率的疲劳裂纹起始寿命的定量表达式．提出了在变幅载荷下,铝合金切口件疲劳裂纹起始寿命概率分布的预测方法,并进行了实验验证．结果表明这种预测方法是切实可行的．     

一种新的缺口件疲劳寿命分布计算模型

提出了一种新的缺口件疲劳寿命分布计算模型。该模型将影响缺口件疲劳寿命分布的因素分成微观结构的不均匀性和缺口根部局部应力应变的分散性两部分,并选择应力场强作为局部应力应变量。前一部分的影响可参考光滑试件的疲劳寿命试验数据获得,后一部分的影响通过蒙特卡洛随机有限元法计算得到,最后将两部分的影响有机结合起来,得到缺口件的疲劳寿命分布。进行了材料LY12CZ的中心孔缺口件的寿命分布算例分析,预测结果与试验结果吻合良好,表明该方法是有效的。     

原位生成TaB_2颗粒增强镍基复合涂层的组织与耐磨性

以Ta粉、B粉和Ni60A粉为原料,利用氩弧熔覆技术在Q235钢基体表面制备原位生成TaB_2颗粒以增强Ni基复合涂层。通过金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计以及摩擦磨损试验机对复合涂层的显微组织、物相、显微硬度以及涂层耐磨性进行分析研究。结果表明,镍基复合涂层形成良好,没有气孔和裂纹等缺陷,涂层与基体呈现良好的冶金结合。熔覆层由原位生成的TaB_2颗粒相、Fe-Cr相及Cr_7C_3相组成。TaB_2颗粒弥散分布在基体上,氩弧熔覆涂层的平均显微硬度达到11.50 GPa,比基体Q235钢提高约4倍。在室温干滑动磨损条件下,该熔覆涂层的耐磨性比基体提高约12倍。     

激光熔覆ZrO_2-8%Y_2O_3涂层提高轧辊抗热冲击性能的研究

为了延长液芯大压下轧机轧辊使用寿命,提高厚板连铸连轧生产效率,从提高轧辊抗热冲击性出发,采用在轧辊表面喷涂氧化锆热障涂层的方法来提高轧辊抗热冲击性。通过对比实验,比较了等离子喷涂ZrO2-8%Y2O3涂层、激光熔覆ZrO2-8%Y2O3涂层试样的表面与截面形貌和抗热冲击性。实验结果表明:激光熔覆涂层气孔、裂纹等缺陷明显减少,涂层与轧辊基体结合强度显著增强;激光熔覆涂层提高轧辊的抗热冲击性较单纯等离子喷涂涂层轧辊提高了2.94倍。     

考虑缺口效应的多轴疲劳寿命预估模型

为研究缺口构件的多轴疲劳问题,基于损伤力学理论,结合von Mises等效准则的思想,建立一个考虑缺口效应的多轴损伤本构方程,综合考虑正应力和切应力在多轴损伤过程中所起的作用,提出一种适用于缺口件的多轴疲劳寿命预估模型.采用GH4169镍基高温合金、SAE1045钢和LY12CZ铝合金3种材料的缺口件多轴疲劳实验数据对所提出的模型进行评估和验证.结果表明:新模型的精度要高于传统的局部应力应变法,且与实验结果相吻合;同时新模型计算方便,便于工程应用.     

氩弧熔敷原位自生WC复合涂层组织及耐磨性

为提高采煤机中截齿的耐磨性能,利用氩弧熔敷技术,在35CrMnSi钢表面制备WC增强Ni基复合涂层。利用OM、SEM、XRD和EDS分析复合涂层的显微组织,采用显微维氏硬度仪测试复合涂层的显微硬度,并测试涂层在室温磨损条件下的耐磨性能。结果表明：氩弧熔敷涂层组织均匀致密,熔敷涂层与基体呈冶金结合,主要由WC、W：C、T—Ni、（Fe,Cr）23,C6等物相组成;WC颗粒呈弥散分布,颗粒尺寸为1txm;熔敷涂层可以改善基体的表面硬度,最高显微硬度可达12．6GPa;熔敷涂层在室温冲击磨粒磨损实验条件下,具有优异的耐磨性,磨损机制主要是磨粒磨桶．其耐磨性较35CrMnSi基体提高近12倍。     

基于结构初始不连续状态的结构全寿命评定方法

建立在材料初始不连续状态(IDS)的概念基础上,利用AFGROW软件分析了新LY12CZ试件的疲劳寿命试验数据,得到了LY12CZ材料的IDS值及其分布模型,选取四种分布对IDS尺寸值进行统计特征研究,结果表明IDS值较符合三参Weibull分布。利用IDS对结构进行全寿命评估,算例与试验结果吻合良好。     

甲醇裂解的创新实验

为了全面掌握流动法—甲醇裂解实验中催化剂的活性,采用浸渍法制备了Pd/CeO2-ZrO2(Pd/CZ)和Pd-Co/CeO2-ZrO2(Pd-Co/CZ)催化剂。运用X射线衍射、N2吸附-脱附、储氧量测定、CO化学吸附、H2程序升温还原(H2-TPR)和X射线光电子能谱对催化剂进行了表征,考察了其催化甲醇裂解反应活性。结果表明,Co的添加不仅提高了催化剂的储氧性能,而且大大提高了催化剂活性组分的分散程度,同时,使得金属和载体间相互作用增强,增加了Pd周围的电子密度,使Pd保持在部分氧化状态Pdδ+(0δ2),进而提高了甲醇催化裂解反应的活性,280℃时甲醇能达到完全裂解,实验效果得到明显改善。