激光处理后的渗硼层组织

本文用光学金相,结合Fe-B-C三元相图,对激光处理后的渗硼组织,从相的组成、相的形貌,显微硬度诸方面作了分析,得出如下结论: 1.激光热处理能使渗硼层产生很大变化,不但破坏了原来的取向排列,而且细化了硼化物组织。2.激光处理后的典型组织、从表到里,依次是Fe_2B Fe_3C相,α-Fe Fe_2B Fe_3(B、C)共晶组织和先共晶珠光体。     

激光处理后的渗硼层组织

本文采用光学金相,透射电镜,扫描电镜,电子探针,能谱仪和X射线衍射等多种测试手段,结合Fe-B-C三元系相图,对激光处理后的渗硼层组织,从相的组成,相的形貌,显微硬度以及冲击断口诸方面作了综合分析,得到以下结论: 1、激光处理能使渗硼层产生很大变化,不但破坏了原取向排列,而且细化了原硼化物组织。 2、激光处理后渗硼层的典型组织,从表到里依次是Fe_2B或FeB Fe_2相,a—Fo Fe_2B Fe_3(C、B)共晶组织和先共晶相珠光体。 3、典型组织的形貌是:硼化物为树枝状和块状;共晶相呈椭圆状,内部为片层相间的精细结构;先共晶珠光体构成树枝晶。     

热处理对Fe-Mo-Cr-B堆焊合金组织的影响

以Mo、B、Cr、Ni、C及Fe粉末为药芯,低碳冷轧H08A钢为外皮,采用药芯焊丝埋弧堆焊方法制备FeMo-Cr-B堆焊合金,并分别对堆焊试样进行淬火与退火处理。结合光学显微镜、SEM、EDS、XRD及硬度测试等手段,研究热处理前后堆焊层组织、物相、成分及硬度变化。结果表明,Fe-Mo-Cr-B堆焊合金组织由α-Fe、Mo2FeB2、(Fe,Cr)2B及少量(Fe,Cr)_(23)(B,C)_6组成;堆焊试样在经950℃保温30min淬火或退火处理后,网状硼化物共晶组织消失,其物相组成为α-Fe和颗粒Mo2FeB2,且退火试样中Mo2FeB2数量较多;热处理后试样堆焊层硬度分布较为均匀,硬度显著提高,且其与基体结合界面过渡层的厚度增加。     

非晶晶化过程中Nd_2Fe_(14)B相和α-Fe相的析出与长大及其磁性能

利用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)分析仪、振动样品磁强计(vibrating sample magnetometer,VSM)和差示扫描量热仪(differential scanning calorimeter,DSC),研究了非晶Nd9.5Fe76Co5Ti3B6.5合金条带晶化过程中Nd_2Fe_(14)B/α-Fe析出相的相结构及其磁性能的变化.结果表明,在晶化过程中Nd_2Fe_(14)B相和α-Fe相分别在600,680?C退火时析出.随着退火温度的升高,α-Fe相的晶粒比Nd_2Fe_(14)B相长大更明显:当温度由690?C升高到700?C时,α-Fe相及Nd_2Fe_(14)B相的晶粒尺寸分别由22.4,32.8 nm长大到33.3,39.8 nm.在690?C退火时,硬磁相Nd_2Fe_(14)B和软磁相α-Fe之间具有较强的交换耦合作用,其晶粒尺寸分别为32.8,22.4 nm.此时的合金具有最佳的综合磁性能:剩磁强度Br=0.88 T,矫顽力Hci=523.76 k A/m,最大磁能积(BH)max=100.01 k J/m~3.     

基材类型对钛合金电子束熔丝沉积成形的组织与硬度的影响

采用TC4钛合金焊丝,在α钛合金、α+β钛合金和β钛合金表面进行电子束熔丝沉积增材成形试验,研究了异种材料增材成形时基材对成形层及附近材料的显微组织和硬度的影响规律。结果表明:成形层的宏观组织均是沿成形高度方向外延生长的粗大柱状晶,基材类型对柱状晶的尺寸有较大影响,TB5为基材时柱状晶尺寸较小;成形层的微观组织为典型的网篮组织,但以TA3为基材的成形层中α片层较为粗大且无马氏体α’相,以TC4为基材的成形层中片层α相的尺寸较小,而以TB5为基材的成形层中有α’相析出,且越靠近基材,α’相的尺寸越小,数量越多。在基材原表面附近的基材内部有一层过渡区域,其中部分金属在成形过程中被熔化。熔化区尺寸与基材类型有关,以TA3为基材时熔化区最小;过渡区内材料的硬度发生明显变化,尤其是以TB5合金作为基材、表面沉积TC4合金时,该区域的显微硬度高于TB5和TC4合金的硬度。研究表明,基材的热物理性能对成形过程中热传导的影响、合金元素含量对材料组织转变的影响,是过渡区域内熔化区尺寸、成形层与过渡层中组织与硬度变化的主要影响因素。     

生物医用Zn-5Al合金的微观组织与性能

研究了生物医用Zn-5Al合金的微观组织结构演化,探讨了其组织对力学性能的影响.对铸态、均匀化处理和轧制态Zn-5Al合金的微观组织进行了表征,分析了合金的相组成,测试了轧制态Zn-5Al合金的力学性能.结果表明:铸态与均匀化处理后的Zn-5Al合金的相组成均主要为η-Zn相和α-Al相,铸态合金组织片层间距约为300nm.均匀化处理过程中发生了共析反应,合金中的α-Al相由铸态的长条形演变为球形共晶组织.经过总变形率85%的热轧变形后,Zn-5Al合金的屈服强度和抗拉强度分别为98MPa和130MPa,断裂延伸率达到74%.     

钛合金表面激光熔覆NiCrBSiC合金涂层的微观组织

在TC4合金表面进行了激光熔覆NiCrBSiC合金涂层的试验,利用扫描电镜,电子探针和X射线衍射仪等对熔覆层的微观组织进行了分析,测试了熔覆层的显微硬度,结果表明,激光熔覆涂层的组织是在初晶γ-Ni和γ-Ni与Ni3B等相组成的多元共晶基底上分布着TiB2 和TiC颗粒,熔履层的显微硬度在HV900－1100之间,比基体钛合金提高了3－4倍。     

激光熔凝处理对合金铸铁组织及性能的影响

研究了激光熔凝处理对合金铸铁的组织、抗回火稳定性及耐磨性的影响。结果表明：激光处理试样由熔化区、部分熔化区、相变硬化区、基体四部分组成,熔凝层晶粒明显细化。与常规处理试样相比,熔化区的显微硬度、抗回火稳定性及耐磨性均明显提高。     

Fe-B-Si非晶合金晶化过程分析

采用DSC法测定了铁基非晶合金Fe_(78)B_(13)Si_9在连续加热条件下的晶化温度。并用透射电镜、X射线衍射仅、俄歇电子谱仪对Fe_(78)B_(13)Si_9非晶合金的淬态组织及晶化过程进行了较深入的研究。在淬态非晶合金中发现了极少量的晶化相FeAl_3。晶化过程中会出现二种形式的亚稳晶化相FeB和Fe_3B。最终得到的稳定晶化相为α-Fe(si)+Fe_2B+FeSi_2。     

耐磨铸铁的研制及其耐磨性的试验研究

通过合金化的方式,制备了两种耐磨铸铁材料,研究了所制备铸铁的组织、相结构、硬度及其耐磨性能。研究表明:Ni-Cr-Mo铸铁形成白口组织,P铁的组织形貌为硬而脆的二元磷共晶(α-Fe+Fe_3P),XRD物相分析表明Ni-Cr-Mo铸铁中形成了新的化合物Cr_(13)Ni_5Si_2、Cr_3Ni_2Si、Cr_(23)C_6,P铁中为Fe_3Si、Fe_2Mn Si。硬度和磨损实验表明两种铸铁都具有较好的耐磨性,Ni-Cr-Mo铸铁的磨损量更低。     

载气吹送WC制备Fe-Cr-C堆焊层中增强颗粒的微观表征

通过载气吹送颗粒的方法,在堆焊过共晶Fe-Cr-C合金的同时,在该合金中浸润WC陶瓷强化相。通过场发射扫描电镜、X射线衍射仪和显微硬度计,对铁基增强WC颗粒堆焊层的显微组织、相变规律、WC颗粒在Fe-CrC合金的熔解相转变机制以及各相的微观硬度进行测试分析。结果表明,采用堆焊同时载气吹送WC颗粒浸润堆焊层的新工艺,可以制备出含WC增强相的过共晶Fe-Cr-C堆焊合金。WC增强相与Fe-Cr-C堆焊层结合性能良好,WC颗粒表面发生了熔解扩散,形成了Fe3W3C和Fe6W6C两种η碳化物。含WC增强颗粒的过共晶Fe-Cr-C堆焊合金中,未熔WC颗粒的显微硬度为1 480HV,高于过共晶组织中初生Cr7C3的硬度1 322HV。WC增强相有利于提高过共晶Fe-Cr-C堆焊合金的耐磨性。     

热处理对等离子熔覆Fe-Mo-Cr-Ni-B合金覆层组织及耐磨性能的影响

采用等离子熔覆技术在H13合金钢表面熔覆Fe-Mo-Cr-Ni-B合金,利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)配合能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计以及多功能摩擦磨损试验机,对热处理前后熔覆层的组织结构、硬度和耐磨性进行分析。结果表明,Fe-Mo-Cr-Ni-B合金覆层主要由α-Fe、Mo₂FeB₂、(Mo, Fe, Cr)₃B₂和Fe₂₃(B,C)₆相组成;熔覆层磨损以Mo₂FeB₂硬质相的脆性剥落为主;在1 000℃温度热处理后,熔覆层平均硬度达到1 061HV_0.5,相比于焊态提高了28.3%,耐磨性相比于焊态提升了42.0%。合金覆层硬度提升和耐磨性的改善可以归因于高温热处理导致的碳化物共晶组织消失、Mo₂FeB₂硬质相增多以及黏结相强度增加。     

激光区熔定向凝固Al2O3/YAG/ZrO2共晶自生复合陶瓷的显微组织与断裂韧性

采用激光区熔定向凝固技术制备Al2O3/YAG/ZrO2共晶自生复合陶瓷,研究其在超高温度梯度、不同激光工艺条件下的快速凝固组织特征及其相互影响,并对其力学性能以及增韧机制进行了分析. 研究结果表明:(1)激光区熔定向凝固Al2O3/YAG/ZrO2共晶由α-Al2O3、YAG以及ZrO2三相组成,不存在其他相以及相间晶团. 各相均匀连续分布,耦合生长,呈网状结构,是典型的快速凝固层片状非规则共晶组织. (2)在一定的激光功率密度下,共晶间距随扫描速度的增大急剧减小,最小间距仅为0.2～0.3 μm. (3)Y2O3在ZrO2中具有一定的固溶度,固溶程度不同时,ZrO2呈现不同的形貌. (4)定向凝固Al2O3/YAG/ZrO2共晶陶瓷的硬度高达18.67 Gpa,室温断裂韧性为8.0 Mpa·m1/2. 第三组元ZrO2的加入、相的小尺寸效应以及裂纹分叉是韧性增强的主要原因.     

(FeCo)73.5Cu1Nb3Si13.5B9的晶化处理及微结构

采用熔体快淬＋晶化处理方法制备宽度为4mm、厚度为30μm的（FeCo）73．5Cu1Nb3Si13．5B9纳米晶软磁合金,并用XRD和TEM对其微结构进行表征。研究结果表明：（FeCo）73．5Cu1Nb3Si13．5B9于600℃晶化处理15min后具有较高的饱和磁化强度（1、30T）和较小的矫顽力（4．61A／m）;提高晶化温度至700℃,合金的软磁性能迅速降低,饱和磁化强度为1．02T,矫顽力增大至1．95kA／m：于600℃晶化处理5min时,合金主要由非晶构成,同时有少量α-Fe（Si）相;于600℃晶化处理15min后合金由α-Fe（Si）主相和少量残余非晶相构成,α-Fe（Si）相的晶粒粒径约为15nm;于700℃晶化处理15min后,合金由α-Fe（Si）相、残余非晶相和少量Fe3B相构成,α-Fe（Si）相的晶粒粒径约为27．9nm。Fe3B相的形成、α-Fe（Si）相晶粒粒径的长大和晶格常数的增大直接导致合金软磁性能下降。     

高铬不锈钢堆焊合金的超细化显微组织及耐磨性

采用药芯焊丝埋弧堆焊方法制备含1.25%～1.75%C,15%～25%Cr,1.5%～1.8%V,2%～3%W和0.6%～1.0%B(质量分数)的高铬不锈钢合金,借助光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射等分析手段,研究其显微组织、表面形貌及成分分布,考察碳化钨及碳含量对高铬堆焊合金硬度和耐磨性的影响.研究结果表明,高铬堆焊合金的显微组织由α-Fe+(Cr,Fe)23C6+(Cr,Fe)7C3+WC+TiB2等组成,其中,碳化钨颗粒从药芯焊丝过渡到堆焊合金前未完全熔化,阻碍晶粒长大,并使其粒度为5～10 μm,因而,工件无预热且焊后不保温缓冷,堆焊合金没有开裂;耐磨粒磨损试验结果表明,高铬不锈钢堆焊合金的相对磨损系数为实芯焊丝H25Cr3Mo2MnV堆焊合金的5～18倍,耐磨性能好;弥散分布的碳化物颗粒强化α-Fe基体,使磨粒锲入受阻,耐磨性增强.     

强迫对流下共晶组织生长的相场法模拟

基于三维共晶生长多相场模型与计算流体的LBM模型耦合,建立了相场-格子波尔兹曼模型(PF-LBM),以CBr4-C2Cl6合金为实例,模拟强迫对流下共晶微观组织的演化过程.结果表明:液态熔体流动会改变层片共晶的生长形貌,由垂直于固液界面对称、周期交替生长转变为倾斜于逆流方向生长,同时单个层片界面前沿出现由于间距调整而引起的异相形核现象.液体流动会使共晶组织生长速度加快;流动会改变共晶层片随层片间距增大而变化的生长模式,无流场时,共晶层片生长形貌变化模式为:稳态生长→低幅高对称性震荡→高幅低对称性震荡→棒状;强迫对流下,其层片生长变化模式为:稳态倾斜生长→层片前沿形核分叉→振荡态倾斜生长.     

落管中Co-Sn共晶合金的快速凝固

采用落管无容器处理技术实现了Co-34.2%Sn共晶合金在微重力条件下的快速凝固,获得了直径为100～900μm液滴的凝固组织.研究发现,随着过冷度的增大,共晶生长由层片共晶向不规则共晶转变.实验中获得了0～309 K的过冷度,最大过冷度达到0.22 TE.理论分析与实验结果表明,γCO3Sn金属间化合物是领先形核相;过冷度大于213 K时,金属间化合物γCo3Sn将取代层片共晶成为领先生长相;Co-Sn合金的共晶共生区偏向于富Co方,其成分范围为19.0%～39.6%Sn.实验达到的过冷度范围内,αCo固溶体和γCo3Sn金属间化合物均以溶质扩散控制方式生长.     

等离子喷焊Mo-Fe-Cr-B合金覆层的组织性能研究

采用等离子喷焊法在Q235钢表面熔敷一层Mo-Fe-Cr-B合金覆层,借助光学显微镜、SEM、EDS、XRD、显微硬度计及电化学工作站等对该覆层的组织结构及性能进行表征分析。结果表明,Mo-Fe-Cr-B合金覆层组织由均匀分布的α-Fe、Mo_2FeB_2、(Mo,Cr,Fe)_3B_2和(Cr,Fe)7C3等相组成;覆层与Q235钢基体形成良好的冶金结合,在熔合线附近存在元素的相互扩散;覆层显微硬度最高可达871HV0.3,其为Q235钢基体硬度的4倍;覆层耐腐蚀性能强于Q235钢及Ni60覆层。     

热处理气氛对Nd10Fe79Zr1Co4B6合金相组成和磁性能的影响

研究了热处理气氛对快淬Nd10Fe79Zr1Co4B6合金相组成和磁性能的影响.结果表明:Nd10Fe79Zr1Co4B6快淬合金薄带在热处理时通入氮气会发生吸氮反应,相结构由纯氩气热处理时的Nd2Fe14B和α-Fe两相组织转变为Nd2Fe14B、NdBN2和α-Fe三相组织,且随着氮气分压的提高,热处理后样品中α-Fe相和NdBN2相的体积分数逐渐增多.Nd10Fe79Zr1Co4B6样品的剩磁Br、内禀矫顽力iHc和最大磁能积(BH)m ax随着热处理时氮气分压的提高而下降.     

稀土对激光重熔合金化层组织与性能的影响

本文研究了加稀土与不加稀土的FeBSi非晶粉末涂层经激光重熔后的组织与性能。结果发现,两者相比,前者合金化层的硬度和耐磨性均比后者提高一倍左右。显微组织分析表明,加入稀土的激光重熔合金化层有马氏体相变发生,其组织为奥氏体及部分马氏体枝晶,碳化物、合金化合物与奥氏体及马氏体枝晶,碳化物、合金化合物与奥氏体及马氏体共晶组成。层内晶粒细小,共晶化合物多,形态规整、分布均匀。未加稀土的激光重熔合金化层中没有马氏体相变发生,其组织为奥氏体枝晶和枝晶间的枝杈状、锯齿状碳化物和合金化合物等共晶组成,层内晶粒粗大,共晶化合物大小不等且分布不均。