铁基粉末冶金齿轮断裂失效分析及其工艺改进研究

针对某型粉末冶金齿轮在运行期间出现的断齿现象,通过扫描电镜、能谱仪分析断口形貌、成分,发现断口位置存在大量球状铁碳化合物,表明原工艺由于烧结温度、时间不足,造成了粉末之间结合力弱的缺陷。在此基础上,以Fe-1.8Ni-0.5Mo-1.2Cu-0.2C预合金粉为研究对象,改进烧结工艺,采用压制、烧结、淬火与低温回火的新工艺,制备出的齿轮珠光体数量级别为珠60,热处理后齿轮组织由回火马氏体和铁素体组成,冲击韧性由9.8 J/cm²提升至15.2 J/cm²。结果表明,改进工艺能够显著提升粉末间的扩散、熔焊和再结晶效果,提高组织致密性和冲击韧性并使组织具有一定塑性。     

竹杨层积复合材料的冲击性能

以结构用竹杨层积复合材料为研究对象,采用落锤式冲击实验方法,研究垂直和平行层积方式两种冲击方向下的竹杨层积复合材料的冲击性能。结果表明:两种冲击方式下竹杨层积复合材料的冲击韧性、冲击过程和破坏方式均不相同。沿垂直方向冲击持续时间(17.21 ms)大于平行方向(11.37 ms),且垂直方向冲击过程吸收的总能量(524.42 J)也大于平行方向(403.56 J),冲击韧性垂直方向(24.16 J/cm²)优于平行方向(18.64 J/cm²)。由于垂直方向冲击过程中主要由纵向和横向应力波作用,裂纹扩展过程较长,破坏方式主要是弯曲破坏和层间胶层剪切破坏; 而平行方向冲击破坏以纵向应力波作用为主,主要发生弯曲剪切破坏。单元结构和胶合界面是影响竹杨层积复合材料冲击韧性的主要原因。     

P92耐热钢接头组织与冲击性能

P92铁素体耐热钢因其优异的高温综合性能而作为超超临界发电机组用钢.采用金相显微镜﹑显微硬度计和扫描电子显微镜等分析方法,研究了TIG自熔焊后760℃回火不同保温时间对P92钢接头组织、显微硬度及冲击性能的影响,从显微组织和断口形貌角度对性能的变化进行了分析.结果表明:P92钢焊态下焊缝区平均显微硬度为400HV_(0.5),冲击韧性值为20J.经回火热处理,焊缝区显微硬度显著降低,冲击韧性提高,接头中δ-铁素体体积分数显著减少.在760℃回火保温7h后,焊缝区平均硬度下降到234HV_(0.5),冲击韧性值增加到86J.随回火时间的延长,断口形貌从韧/脆混合断裂向韧性断裂过渡.     

等温淬火工艺对超高强贝氏体钢组织性能影响

针对低碳超高强贝氏体钢在不同等温淬火工艺下的组织和力学性能演变规律进行研究.结果表明:与一阶段等温淬火工艺相比,两阶段工艺下组织中贝氏体量增加,马氏体量相对减少,致使实验钢的屈服强度高达1178MPa,提高58%,延伸率从7.7%升高到14.4%,单位冲击韧性达到66J/cm²,提升16%.对比研究不同等温淬火工艺下实验钢的强塑性匹配发现,两阶段工艺A₃(240℃等温2h后再270℃等温1h)条件下实验钢的强塑积可达21888MPa·%.通过两阶段工艺,可消除实验钢中由于Mn元素偏析造成的马氏体带,获得相对均匀的贝氏体组织,从而使得实验钢的强度和韧性同时提高.     

TiH2粉末制备钛合金的烧结脱氢规律及工艺

 以TiH₂粉末为原料,通过压制成型和烧结工艺制备粉末钛合金,不同于传统钛粉末冶金方法。通过热分析和热膨胀技术研究不同球磨粒度TiH₂粉末的脱氢和收缩规律,以此入手研究了TiH₂粉末压坯和TiH₂-Al-V粉末压坯的烧结致密特性,以及影响烧结过程的主要工艺因素,包括烧结温度、烧结时间、升温速率、压坯密度、压坯成型方式、合金体系,并对烧结组织进行了分析。结果表明,TiH₂粉末球磨后脱氢温度降低,粉末越细,开始温度越低。TiH₂粉末压坯在烧结过程中脱氢后获得新鲜钛,其易发生黏接并引起α-Ti的强烈收缩,这时烧结体很容易致密,并获得相对密度大于99%坯体;相比之下,TiH₂-Al-V粉末压坯烧结时因为合金元素的溶解,不如纯TiH₂粉末压坯的烧结容易致密。TiH₂-Al-V粉末经过成型、烧结脱氢可获得典型的层片状α+β钛合金组织,合金元素分布均匀。     

医用可降解Fe30Mn○xCa合金的制备及性能

通过机械合金化、粉末压坯及热挤压的方法制备了医用可降解Fe₃₀Mn_○xCa(x=0，1.5，3.0，4.5)合金棒材，运用金相显微镜、SEM、拉伸测试、电化学测试和SBF浸泡腐蚀等研究了Ca的添加对合金组织及性能的影响.结果发现，Fe₃₀Mn_○xCa合金均由奥氏体组成，且随着Ca质量分数增加，该合金硬度增加，伸长率和强度降低，降解性能显著提高，腐蚀速率从Fe₃₀Mn的0.1130mg/(cm²·d)增至Fe₃₀Mn_4.5Ca的0.2260mg/(cm²·d).细胞毒性实验表明其生物相容性为0～1级.     

烧结不锈钢丝网多孔板材的结构表征及冲击性能

以不锈钢丝网和不锈钢粉末为原材料,经过卷绕、压制、轧制和烧结工艺制造了烧结不锈钢丝网多孔板材.研究了不锈钢多孔板的孔隙结构特征和冲击力学性能,并进一步分析了孔隙率、原材料丝径及烧结参数对冲击性能的影响.结果表明:不含粉末的多孔板内的空隙呈规则的矩形,且孔隙尺寸分布均匀,孔隙尺寸分布范围较小;含有粉末的多孔板内的空隙形状复杂多变,孔隙尺寸分布范围较宽;多孔板的成型烧结温度越高,其冲击韧性越高;原材料丝径越粗,冲击韧性越好;材料孔隙率越低,冲击韧性越高;孔隙率对于冲击性能的影响最为显著,材料孔隙率从10. 64%上升到29. 18%时,不锈钢多孔板的冲击韧性从26. 32J/cm2下降到了8. 02 J/cm2.根据冲击试样断裂的宏观和微观形貌分析推断,材料在冲击载荷下经过了致密化、裂纹萌生、裂纹扩展、冶金结合点破坏、应力迅速上升后断裂几个过程,金属丝骨架断裂为典型的韧性断裂,在断裂时受到了轴向拉伸应力和垂直于断裂方向的剪切应力.     

磷在Fe-P-C-Cu-Mo铁基粉末合金中的分布及其对性能的影响

在铁基粉末冶金材料中,为了获得强韧化效果,磷已被作为添加元素之一。本研究利用俄歇能谱、扫描电镜及能谱仪等研究了含0.6％磷的Fe-P-C-Cu-Mo合金中磷的分布及其对性能的影响。发现在1080℃～1200℃烧结,磷在晶界的浓度高于其在晶内的浓度。在此温度范围内,烧结温度越低,磷在晶界的偏聚程度越高。当烧结后的合金中含有大量的铁素体时,磷的这种偏聚状态对合金冲击韧性的影响被合金组织的影响所掩盖。在1080℃～1240℃烧结的合金断口均为穿晶断裂。此外还观察到回火后磷的分布对合金断裂方式及机械性能影响很大。合金淬火后在200℃回火,固溶在基体中的钼具有抑制磷向晶界偏聚的作用,合金断口表现为穿晶断裂;在400℃回火,由于钼形成了碳化钼(Mo_2C),失去了抑制磷偏聚的作用,这时磷主要偏聚在晶界,造成合金沿晶断裂,冲击韧性下降;在600℃回火,由于温度较高,减少了磷向晶界偏聚的趋势,并有利于磷作长程扩散,此时磷主要偏聚在孔隙表面,使合金具有较高的冲击韧性,合金断口呈韧窝状。     

ZrO2添加量对等离子放电烧结制备WC-6Co组织和性能的影响

以WC-6Co为主体原料，通过添加不同含量的ZrO₂作为烧结助剂，采用SPS烧结技术制备出性能出众的WC-6Co硬质合金，研究了ZrO₂烧结助剂对硬质合金显微组织及力学性能的影响规律.结果表明:随着ZrO₂添加量的增加，试样的显微组织更加致密，相对密度更大，硬度和断裂韧性也有一定程度的增加.并且，当添加ZrO₂的质量分数为3%时，试样的相对密度达到96.7%，维氏硬度增加到20.28kN·mm^-2，断裂韧性增长到12.7MPa·mm^1/2，综合性能最优.研究发现，ZrO₂可以通过促进离子的扩散和颗粒的重排促进烧结，最终使得材料的相对密度和性能均得到提升.     

回火温度对新型冷作模具钢显微组织和性能的影响

由于莱氏体钢中含有大量的碳化物,常用的AISID2冷作磨具钢具有很高的耐磨性,但由此而易于崩裂且不易锻造及线切割加工。为此,调整其成分和热处理工艺而开发了一种新型模具钢(实验钢)。采用金相显微镜、硬度计及冲击实验机研究了回火温度对该新型钢显微组织硬度和冲击韧性的影响。结果表明,在1050℃淬火及500℃回火处理时,实验钢与D2钢相比所含碳化物较少且颗粒尺寸较小,而且在各种回火温度下其冲击韧性和硬度均高于D2钢。例如经500℃回火处理,其硬度与冲击韧性分别为HRC64和45J/cm2·由于排除了其中的粗大又不均匀的碳化物,实验钢组织大为改善,由此而消除了在使用中的崩裂失效现象并延长了使用寿命·     

CaSiO3∶Eu３＋荧光粉的合成及光谱性质

利用高温固相法合成了CaSiO₃∶Eu^３＋荧光粉， 确定其最佳的合成条件为： 烧结温度1　200　℃； 烧结时间3　h； 助熔剂用量3％； 激活剂的配比为2％（摩尔分数）. 对合成样品进行了荧光光谱分析， 结果表明, 该荧光粉的光谱中609　nm处出现很强的发射峰， 归属为Eu^３＋5D₀→⁷F₂跃迁发射.     

MBT插层的CaAl-LDH对水性环氧树脂涂层耐腐蚀性能的提升作用

采用离子交换法制备了2-巯基苯并噻唑(MBT)插层的CaAl层状双氢氧化物(CaAl-MBT--LDH),并将其添加到水性环氧树脂中以提高水性涂料的耐腐蚀性。利用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)对CaAl-MBT^--LDH进行了表征,结果表明缓蚀剂MBT成功插入LDH层间,CaAl-MBT^--LDH具有类似六边形的结构。通过盐雾试验和浸泡试验评价了添加一定量CaAl-MBT^--LDH粉末的环氧树脂涂层的耐腐蚀性能,结果表明,当0.08 mol/L MBT制备的CaAl-MBT^--LDH(CaAl-MBT-0.08M-LDH)在环氧树脂中的添加量为2%(质量分数)时,环氧树脂涂层经过盐雾试验170 h后依然没有严重的腐蚀痕迹。在3.5%(质量分数) Na Cl溶液中浸泡13 d后,添加2%CaAl-MBT_0.08M^--LDH的环氧树脂涂层的界面电荷转移电阻(Rct)仍高达1.922×10⁶     

MBT插层的CaAl-LDH对水性环氧树脂涂层耐腐蚀性能的提升作用

采用离子交换法制备了2-巯基苯并噻唑（MBT）插层的CaAl层状双氢氧化物（CaAl-MBT^--LDH）,并将其添加到水性环氧树脂中以提高水性涂料的耐腐蚀性。利用X射线衍射仪（XRD）、傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）和扫描电子显微镜（SEM）对CaAl-MBT^--LDH进行了表征,结果表明缓蚀剂MBT成功插入LDH层间,CaAl-MBT^--LDH具有类似六边形的结构。通过盐雾试验和浸泡试验评价了添加一定量CaAl-MBT^--LDH粉末的环氧树脂涂层的耐腐蚀性能,结果表明,当0.08 mol/L MBT制备的CaAl-MBT^--LDH（CaAl-MBT_0.08M^--LDH）在环氧树脂中的添加量为2%（质量分数）时,环氧树脂涂层经过盐雾试验170 h后依然没有严重的腐蚀痕迹。在3.5%（质量分数）NaCl溶液中浸泡13 d后,添加2% CaAl-MBT_0.08M^--LDH的环氧树脂涂层的界面电荷转移电阻（R_ct）仍高达1.922×10⁶ Ω·cm²,而纯环氧树脂涂层的R_ct仅为1.621×10³ Ω·cm²。以上结果表明,在环氧树脂中添加一定量的CaAl-MBT^--LDH粉末有助于提高水性涂层的耐腐蚀性能。     

掺杂预合成添加剂对氧化锌压敏电阻性能影响

为了提高氧化锌(ZnO)压敏电阻的电学性能,采用常规烧结并在ZnO压敏电阻中掺杂预先合成的BiSbO₄和Zn₂SiO₄,研究不同掺杂比例对ZnO压敏电阻的微观结构、电学性能、通流能力的影响.结果表明:ZnO压敏电阻在掺杂BiSbO₄和Zn₂SiO₄后,能够有效抑制ZnO晶粒变大,晶体结构变得致密均匀,致密性有所提高,有效提高压敏特性和通流能力.BiSbO₄和Zn₂SiO₄掺杂比例为3∶1的样品综合性能比较优异,样品的致密度为5.58 g·cm^-3,压敏电位梯度达到425 V·mm^-1,非线性系数为70,漏电流为1.2×10^-7 A·cm^-2,能量耐受能力达到334.21 J·cm^-3,残压比为2.5.     

纳米多孔Ni的制备及其电催化析氢性能研究

采用快速凝固结合脱合金的方法制备纳米多孔Ni,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对试样进行物相分析和形貌表征,并使用线性扫描伏安(LSV)、循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)等方法测试纳米多孔Ni电极的电催化析氢性能.结果表明:Ni₅Al₉₅前驱体合金在65 ℃条件下经4 h脱合金化后获得多层次、双连续的纳米多孔Ni.在50 mA·cm^－2电流密度下,25 ℃时析氢过电位为257 mV,双电层电容为4.7 mF·cm^－2,在析氢反应过程中表观活化能为26.06 kJ·mol^－1,电化学脱附是整个反应的控制步骤.经过1 000圈循环伏安耐久实验后,纳米多孔Ni电极在25 ℃下极化曲线基本保持原状,50 mA·cm^－2电流密度下析氢过电位减小6 mV,表现出优良的析氢稳定性.     

丹参酮ⅡA对UVA诱导的HaCaT细胞凋亡的影响

以人自发性永生化角质形成细胞系(HaCaT)细胞为材料, 通过CCK8和蛋白印迹法分别测定不同剂量长波紫外线(ultraviolet A, UVA)、不同浓度丹参酮ⅡA(tanshinone ⅡA,TSⅡA), 以及UVA和TSⅡA共同作用下的细胞活力和促分裂素原活化蛋白激酶(mitogenactivatedprotein kinase, MAPK)信号通路蛋白(p38, JNK和Erk)磷酸化水平. 结果表明:在10 J/cm2的UVA照射下, 细胞活力为对照组的70%左右, 在20 J/cm²的UVA照射下, 细胞活力仅为对照组的55%左右; 低浓度的TSⅡA在正常情况下对细胞活力无影响, 高浓度(85 μmol/L) TSⅡA处理组的细胞活力约为对照组的70%左右. 与TSⅡA或UVA单独处理相比, 二者共同作用下细胞活力大大降低且差异极其显著. UVA照射提高了MAPK信号通路中的p38和JNK磷酸化水平, 但是对Erk磷酸化水平没有影响; 而TSⅡA可以显著提高低辐射剂量(2 J/cm²)UVA诱导下的p38和JNK的磷酸化水平. 这说明UVA促进HaCaT细胞凋亡是通过提高p38和JNK磷酸化水平来实现的; 而TSⅡA可以提高p38和JNK磷酸化水平,进一步加速UVA诱导的HaCaT细胞凋亡.     

油套管钢在氯化钙溶液中腐蚀及缓蚀性能研究

为了获得普通碳钢在常规压井液中腐蚀性,并找到一种腐蚀控制途径,利用失重法和电化学方法研究了N80、P110钢在1.35 g/cm³ CaCl₂溶液中不同温度、高温高压,缓蚀剂种类、用量等条件下的腐蚀及缓蚀行为。实验结果表明,随温度的升高N80和P110钢腐蚀加剧,在常压60~80℃,普通碳钢自腐蚀电流密度从10^-6 A/cm²增加到10^-5 A/cm²;4 MPa条件下,温度从90℃升高至150℃时,腐蚀速率增大了1个数量级;80℃下,WLD31A用量仅为30 mg/L时,对N80缓蚀效率可达95.51%,P110钢缓蚀效率可达93.11%;在60~80℃,升高温度有利于提高WLD31A缓蚀效果,N80钢缓蚀效率从88.08%增加到96.51%,P110钢缓蚀效率从61.38%增加到93.11%。