微波场与常规场高碳铬铁粉固相脱碳显微结构对比

研究不同加热场对物料显微结构的影响,为微波加热场的特殊效应提供佐证。以内配碳酸钙高碳铬铁粉为研究对象,采用微波加热和常规加热进行固相脱碳,并对高碳铬铁粉显微结构进行对比研究。实验结果表明:微波加热内配碳酸钙高碳铬铁粉到900℃时,(Cr,Fe)7C3开始分解,在晶粒边缘形成少量的(Cr,Fe)23C6-(Cr Fe);而常规加热内配碳酸钙高碳铬铁粉到900℃时,其金相组织结构没有发生明显的变化;当脱碳温度提高到1 000℃和1 100℃时,微波场高碳铬铁粉中的(Cr,Fe)7C3逐渐消失,(Cr,Fe)23C6-(Cr Fe)大量出现,且分布均匀;而常规加热下(Cr,Fe)23C6-(Cr Fe)含量较少且偏析严重,当脱碳温度达到1 200℃时,微波场中(Cr,Fe)7C3几乎完全分解转变为(Cr,Fe)23C6-(Cr Fe),而常规加热下仍有较多(Cr,Fe)7C3残留,分布极不均匀,氧化程度也明显高于微波加热。微波加热下固相脱碳反应要求的温度低,反应速度快,反应较均匀,氧化程度低,体现出微波加热的优越性,证明微波场对高碳铬铁粉中碳的扩散能力具有明显的增强作用。     

微波加热喷动流化床高碳铬铁粉固相脱碳显微结构研究

以空气作为流化气体,在微波加热喷动流化床中对高碳铬铁粉进行固相脱碳,研究不同温度和保温时间条件下对物料显微结构的变化。试验表明,加热温度800℃、保温1h,高碳铬铁中粗大的(Cr,Fe)7C3开始分解,并产生少量(Cr,Fe)23C6-(CrFe),呈不规则星点状分布在(Cr,Fe)7C3晶粒内部;随着加热温度的提高和保温时间的延长,星点状的(Cr,Fe)23C6-(CrFe)逐渐变大,形成类蜂窝状结构;加热温度1 000℃、保温3h,粗大的(Cr,Fe)7C3晶体分解形成网络状结构。在微波加热喷动流态化条件下,高碳铬铁粉固相脱碳效果明显,反应均匀,能够有效抑制粘接失流现象。     

微波场中高碳铬铁粉固相脱碳机理研究

结合背散射电子图像、X射线衍射分析,探讨微波加热场中高碳铬铁粉的脱碳机理。分析结果表明,微波加热时,CO2首先与高碳铬铁粉中的(Cr,Fe)7C3发生反应,然后再与其他铬铁碳化物反应;保温时间一定后,提高微波加热温度,高碳铬铁粉中(Cr0.7Fe0.3)7C3的比例减小,而(Cr0.7Fe0.3)23C6和铬铁素体相(CrFe)的比例增加;由于铬易被氧化,高碳铬铁固相脱碳时,物料发生了不同程度的氧化,且温度升高,氧化程度加剧。为进一步研究微波处理冶金粉料奠定基础。     

冷却速率对高碳铬铁粉电磁性能的影响

采用矢量网络参数法在1~18 GНz频段内分别对电阻炉、空气和水浴中冷却的高碳铬铁粉的电磁性能进行研究.随着冷却速率的提高,高碳铬铁粉的相对复介电常数实部和虚部在大多数频率下均增大.空冷和水冷粉料的相对复介电常数虚部在12~18 GНz频率范围内因极化弛豫而产生较大的峰值.同一频率下相对复磁导率实部随冷却速率变化的趋势与相对复介电常数相反.水冷粉料的相对复磁导率虚部在3~5GНz以外的频段内均大于另两组冷却粉料,且三组粉料的虚部在低频及高频条件下均具有峰值.在2.45 GНz的微波加热频率下,炉冷、空冷及水冷粉料的反射损耗分别为-2.30、-2.15和-2.07 dB.水冷粉料的介电损耗因子及磁损耗因子最大,微波场下具有最佳的升温速率与反应效果.     

一种铸造镍基高温合金的显微组织和冲击性能

通过金相显微镜、扫描电镜研究了试验K4648合金的显微组织及其冲击断口形貌,并分析了试验合金冲击吸收功偏低的原因。结果表明:试验K4648合金试棒经过1 180℃×4 h空冷+900℃×16 h空冷热处理后,显微组织由γ基体和在γ基体上析出的捆编织针状α-Cr相和细小颗粒状M_(23)C_6型碳化物以及分布在晶界和枝晶间的初生链状分布的较大尺寸α-Cr相组成。初生链状α-Cr相是造成试验K4648合金冲击吸收功偏低的主要原因。     

基于CALPHAD的耐磨堆焊合金成分优化设计

通过CALPHAD(CALculation of PHAse Diagrams)方法,对高碳高铬耐磨堆焊合金成分进行优化设计,研究合金元素C、Ti、V、Nb对堆焊金属微观组织与相变规律的影响,并通过试验对CALPHAD设计结果进行验证。结果表明,不加入微合金元素时,耐磨堆焊合金的显微组织由初生(Cr,Fe)7C3型碳化物及共晶(Cr,Fe)7C3/γ(Cr,Fe)组成;随碳含量升高,初生(Cr,Fe)7C3型碳化物含量随之升高。加入微合金元素Ti、V、Nb后,在堆焊金属中析出M(M=Ti,V,Nb)C型碳化物,从而细化初生(Cr,Fe)7C3型碳化物,提高铁基耐磨合金的性能,延长再制造堆焊零部件表面的服役时间。     

亚共晶铸铁液——固相区结晶的高温金相研究

对亚共晶铸铁重熔后从液——固相区冷却时的结晶过程进行了直接显微观察和电视录象。试验中观察到共晶转变时石墨的析出具有突发性。在石墨的长大方式方面,除常见的分枝生长外,观察到了在成核及共晶前期的碰撞结合,共晶中、后期的粘接长大等方式。同时观察到了共晶过程中石墨与奥氏体互为衬底的析出过程,表明石墨外围的奥氏体壳是逐渐形成的。试验中还观察到当亚共晶铸铁进行非平衡凝固时,无初生γ相析出而直接进行伪共晶的情况。     

热镀锌用Zn-(0～6.0%)Al-4.0%Sb合金的凝固组织

采用扫描电镜、背散射成像、能谱分析及X线衍射等分析手段,研究热镀锌用中间合金Zn-xAl-4.0%Sb(x=0,0.5%,1.0%,2.0%,4.0%,6.0%)在炉冷、空冷和水冷(冷却速度分别为0.04,1.06和36℃/s)条件下的凝固组织。研究结果表明:当x=0时,合金的凝固组织为先共晶相(β-Sb3Zn4或ζ-Sb2Zn3)加共晶体(β-Zn共晶或ζ-Zn共晶)的过共晶组织;当0x1.0%时,组织中出现AlSb相粒子,并随着Al含量的增加,AlSb含量增多而SbZn化合物含量减少;当x=1.0%时,SbZn化合物相消失,组织为锌基体上分布AlSb相粒子;当1.0%x6.0%时,组织为Zn-Al亚共晶和AlSb粒子。随着冷却速度的增大,合金组织细化,且水冷可抑制亚稳态ζ相向β相的转变。     

FeCrAl不锈钢的平衡凝固相变与析出行为

借助Thermo-calc软件对FeCrAl不锈钢所属的Fe-(18~21)Cr-(3~5)Al-(0~0.03)C-(0~0.2)Si-(0~0.2)Mn多元体系在凝固过程中的相变及析出行为进行了研究.采用Thermo-calc中TCFE7数据库对该体系的垂直截面图进行计算,分析了不同组元对凝固和冷却过程中相变的影响,并得到FeCrAl不锈钢的平衡凝固相变路径图.结果表明FeCrAl不锈钢由1600℃平衡冷却至300℃的过程中完整的平衡相变路径为:L→AlN+αδFe→AlN+αδFe+Cr7 C3→AlN+αδFe+Cr7 C3+Cr23 C6→AlN+αδFe+Cr23 C6→AlN+αδFe+Cr23 C6+σ→AlN+αδFe+Cr23 C6+σ+α'→AlN+αδFe+Cr23 C6+α'.凝固过程中Cr7 C3与σ相是否析出分别取决于体系中C、Si含量;Al含量的提高可扩大αδFe+Cr7 C3的稳定区,降低α'相的析出温度,抑制σ相的析出;Cr含量的提高可以减小αδFe+Cr7 C3的稳定区,扩大σ相和α'相的稳定区.     

高炉炉缸凝铁层物相分析

在高炉炉缸破损调研的基础上对高炉炉缸耐火材料热面凝铁层进行取样,利用扫描电子显微镜、物相分析等分析手段揭示了凝铁层的物相组成,并运用Thermol-calc热力学计算软件结合TCFE8数据库对铁水中石墨碳的析出温度及析出相分数进行了计算,最后揭示了炉缸凝铁层物相的形成机理.结果表明,高炉炉缸凝铁层主要由Fe相和石墨碳相交替分布组成,铁水成分对石墨碳析出温度影响较大,石墨碳析出温度远高于铁水凝固温度,铁水中C、Si元素含量对石墨碳析出相分数影响较大,而石墨碳析出相可增大铁水黏度11.9%.凝铁层中石墨碳的析出主要是由于Fe-耐火材料界面温度低于石墨碳析出温度,使得铁水中C不断向耐火材料热面迁移,进而形成Fe-C交替的分层结构.     

挤压铸造碳纤维增强A356金属基复合材料凝固过程的研究

分析了挤压铸造制备ＣＦ／Ａ３５６复合材料的充填过程，研究了工艺参数对基体合金凝固组织的影响．实验结果表明，当预制件中纤维均匀分布时，存在三角形、正方形、六边形３种排列方式，其充填阻力Ｐ＝４．３２ＭＰａ．挤压铸造ＣＦ／Ａ３５６复合材料时，当浇注温度较高时，其凝固发生在整个浸渗过程结束之后，这是由于模具和纤维的激冷作用，而首先凝固的晶坯在浸渗过程中局部或完全重熔；基体合金初生α－Ａｌ相在纤维间隙中形核并逐渐向纤维表面长大；而共晶Ｓｉ相依附碳纤维表面形核并长大，当预制件预热温度高于基体熔点时，共晶Ｓｉ相包覆碳纤维表面长大．随着凝固冷却速率的降低，共晶Ｓｉ相形态发生从蠕虫状、细针状到片状或块状的转变，其尺寸由小到大变化．     

Fe2O3-CaO-SiO2系微晶玻璃微观组织结构的研究

利用溶胶-凝胶法制得Fe2O3-CaO-SiO2系基础玻璃,根据DSC曲线制得Fe2O3-CaO-SiO2系微晶玻璃.晶化后的微晶玻璃中析出主晶相为磁铁矿(Fe3O4),同时析出次晶相硅灰石(CaSiO3)和少量赤铁矿(Fe2O3)及玻璃相.玻璃相中含有大量细小的柱状晶体、球状晶体,属于三维析晶.不同升温速率下得到的微晶玻璃表面形貌是不同的.在2℃/min升温速率下,晶粒呈柱状或球状;在15℃/min升温速率下,晶粒有的呈片状,有的呈柱状.     

交流磁场对Al-Fe合金凝固组织的影响

研究了交流磁场对Al-Fe合金中含铁相形态及分布的影响.近共晶Al-1.99%Fe(质量分数,下同)和亚共晶Al-0.90%Fe两种铝合金在3℃/min的冷却速率凝固过程中,施加强度为0.3 T,频率为20 Hz的交流磁场,并与未施加磁场的试样进行对比.实验结果表明,在这两种合金中,无论是先析出Al3Fe相还是先析出-αAl,施加交流磁场后,Al3Fe相均向试样的中心处富集.这是由于Al3Fe相的磁化率大于熔融铝基体的磁化率,使得Al3Fe相和铝基体相比受到指向样品轴线的更大的电磁力,从而导致其向试样中心处聚集.     

Fe-Si合金在落管中无容器凝固的组织形成规律

采用落管方法实现了Fe-66.7(原子百分数)Si 合金的无容器凝固, 得到直径0.1~1.0 mm的合金小球. XRD, EDS和SEM测试结果表明: 凝固组织均由初生α相和α+ε 共晶组织组成. 随液滴直径减小, 初生a相发生“小平面生长-非小平面生长”转变, 共晶组织形态也发生了改变. 在Ø0.2 mm小球中, 同一样品的不同位置凝固组织也发生了这种转变. 并且随小球直径减小, 初生相宽度减小. 采用Newton冷却定律计算出不同直径液滴在落管中自由下落时的冷却速率, 并分析了冷却速率对凝固组织形貌的影响.     

Fe-B及Fe-C-B合金的激光熔化激冷

工业纯铁与共析碳钢表面渗硼层先在炉中处理,以获得共晶组织,然后以高能密度激光束扫描;被激光熔化的金属在冷基底的吸热作用下,以非常高的速度冷却并凝固。实验表明,炉内处理后Fe-B合金层的共晶由α-Fe Fe_2B二相组成,FeC-B合金层的共晶由α-Fe Fe_3(C、B)二相组成;共晶中Fe_2B为方棒状和Fe_3(C、B)为片层状。激光熔化激冷后,共晶中的相组成及形貌无改变,但棒间距和片间距相应减小了40及100倍。共晶组织的硬度大幅度增高,每个合金系的共晶组织的硬度与尺寸的关系服从Hall-Petch公式。     

均匀化后冷却方式对7050铝合金热压缩流变行为的影响

利用GIeeble-1500热模拟机在变形温度为300-450℃、应变速率为0.001-1.0s-1的条件下,对均匀化后经快速水冷和慢速随炉冷却这2种不同冷却方式的7050铝合金样品进行高温等温压缩实验,研究该合金的热压缩变形流变行为.结果表明:合金流变应力不仅随变形温度的降低和应变速率的升高而增加,而且随均匀化后淬火冷却速度的增加而显著升高;均匀化后水淬样品中合金元素过饱和固溶于基体内,变形过程中第二相析出并明显粗化;快速水冷样品的热形变表观激活能为224.9 kJ/mol,而慢速随炉冷却样品的热形变表观激活能为144.6 kJ/mol;热压缩变形流变应力的差别随形变温度的升高而降低;在高温低应变速率下,应力-应变曲线出现锯齿形波动,呈不连续动态再结晶特征;7050铝合金高温塑性变形时的流变行为可用包含Arrhenius项参数Z的双曲正弦函数描述.     

一种单晶高温合金中g?相的析出行为

研究了固溶冷却速度和时效时间对一种镍基单晶高温合金中γ′相的析出的影响。合金经1 250℃固溶处理4 h,从炉中快速取出,分别进行空冷、油冷和水冷,以考察冷却速度对γ′相析出的影响。随后对固溶处理后试样进行时效处理,以考察时效时间和固溶冷却速度对γ′相长大的影响。结果表明,合金在固溶处理后,γ′相尺寸随固溶冷却速率的升高而下降。在时效处理时,γ′相尺寸的增大率随固溶冷却速度的增大而减小;随着时效时间的增加,γ′相的尺寸增加。     

反应等离子熔覆复合材料涂层的耐磨性研究

以Fe—Cr—C合金粉末为原料,采用反应等离子熔覆技术,在45号钢表面制得以原位生成初生相（Cr,Fe）7C3为增强相的新型陶瓷复合材料涂层。利用SEM、XRD、EDS和显微硬度计等分析了涂层的显微组织和硬度,分别在室温干滑动磨损及高温滑动磨损条件下测试了涂层的耐磨性,并讨论了其磨损机理。结果表明,涂层组织包括（Cr,Fe）7C3增强相和γ－Fe固溶体与少量（Cr,Fe）7C3构成的共晶;该涂层在室温干滑动磨损和高温滑动磨损条件下均具有优异的耐磨性。     

激光熔覆Mo2C-Co基合金的工艺参数对其组织的影响

利用10kW的CO2激光器在409L铁素体不锈钢表面激光熔覆w(Mo2C)=20%的Mo2C/Co基涂层,运用SEM、EDS、XRD及显微硬度仪观察和分析激光功率和扫描速度对熔覆层成型性、尺寸、组织及性能的影响.结果表明:激光熔覆合理的工艺参数为:P=3.6kW,v=8mm/s;钴基熔覆层组织由平面晶、柱状晶、树枝晶构成,熔覆层中物相主要为Mo2C颗粒、亚共晶γ-Co和共晶碳化物Cr23C6、Cr7C3;由于Mo2C颗粒加入,凝固组织的晶粒尺寸减小、晶粒细化,涂层的显微硬度从870HV提高至1 400HV.     

反应等离子熔覆(Cr,Fe)7C3/γ-Fe金属陶瓷复合材料涂层的耐磨性

以Fe-Cr-C合金粉末为原料,采用反应等离子熔覆技术,在45#钢表面制得以原位生成初生相(Cr,Fe)7C3为增强相的新型陶瓷复合材料涂层.利用SEM,XRD,EDS和显微硬度计等分析了涂层的显微组织和硬度,分别在室温干滑动磨损及高温滑动磨损条件下测试了涂层的耐磨性,并讨论了其磨损机理.结果表明,涂层组织包括(Cr,Fe)7C3增强相和γ-Fe固溶体与少量(Cr,Fe)7C3构成的共晶,该涂层在室温干滑动磨损和高温滑动磨损条件下均具有优异的耐磨性.