20钢渗氮表面500℃盐浴渗铬层微观组织结构研究

20钢经离子渗氮后在500℃下进行盐浴渗铬,采用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜及高分辨透射电镜研究渗铬层的组织结构,并选取1 h,5 h和12 h不同渗铬保温时间的样品来探讨渗铬时间对渗铬层的组织结构的影响.结果表明,在500℃下盐浴渗铬能获得铬的化合物层,其表面相主要为CrN,β-(Cr,Fe)2(N,C)1-x相,且随着渗铬时间的延长β相增多且出现Cr7C3相.在500℃下粒径复合盐浴渗铬12 h得到的化合物层晶粒细小并存在纳米晶.化合物层中CrN晶粒较完美可长大至几百个纳米,而Cr7C3相晶粒内出现许多孪晶或层错.     

T8钢的低温双辉等离子渗铬研究

研究了T8钢低温双辉等离子渗铬工艺，分析了改性层的显微组织和相结构，测量了改性层的厚度、硬度及铬浓度分布，并对改性层进行了划痕检验。结果表明，T8钢在900℃以下温度进行双辉等离子渗铬也可得到良好的改性层。改性层由沉积层、碳化物层和固溶体层构成。     

4Cr10Si2Mo气阀钢铬钛铈及铝钛铈多元共渗的研究

采用固体粉末包埋法对4Cr10Si2Mo气阀钢进行铬钛铈及铝钛铈多元共渗。通过光学显微镜、硬度测量仪、X射线衍射和能谱测量仪对渗层的显微组织、硬度值、相组成和成分分布进行了研究，实验结果表明，试样经过Cr-Ti-Ce、Al-Ti-Ce多元共渗处理后，均具有优良的耐蚀性和抗高温氧化。因此，4Cr10Si2Mo经Cr-Ti-Ce、Al-Ti-Ce多元共渗后，可以部分代替贵重金属材料和提高气阀钢的使用寿命。     

ASP2030气体渗铬层的制备及性能

研究采用热反应扩散镀膜法(Thermal Reactive Diffusion/Deposition,TRD)在ASP2030粉末高速钢上表面进行气体渗铬处理,在相同的时间下对有无氮化预处理的试片进行950℃、900℃、850℃、800℃、750℃的渗铬实验,再用扫描电镜(SEM)线扫描分析(line-scan),测量铬原子扩散深度,并求出有无氮化预处理渗铬的扩散激活能(Q)及扩散常数(D0),讨论彼此间差异的因子。再将预氮化渗铬及渗铬后的试片,用耐磨试验机进行不同渗铬温度下渗铬层的磨耗情形,了解渗铬层的耐磨性,最后再以X光绕射分析,测量有无氮化处理基材表层渗铬层中晶体的组成,探讨在高温及低温下晶体的变化情况。实验结果显示,在950℃、900℃、850℃、800℃及750℃渗铬中,经氮化处理后ASP2030铬原子扩散深度增加。将所量测各条件渗铬后膜厚以最小平方法求出ASP2030有无氮化渗铬的线性方程式,可得到ASP2030渗铬和ASP2030预氮化后渗铬扩散激活能分别为118.965kJ/mol及111.632kJ/mol,表示氮化对ASP2030激活能的影响较小。ASP2030有无氮化预处理的表层硬度为1 570 Hv及1 860 Hv。在耐磨实验中,ASP2030粉末钢渗铬后的渗铬层耐磨性差。在XRD绕射分析所显现的晶体构造与无氮化高温渗铬时,两者基材均有Cr_2C的组织,有氮化预处理时则另有Cr_2N的结构,在较低温渗铬时,基材在无氮化处理时是Cr_7C_3,则氮化处理后有CrN的结构。     

辉光渗钽层的制备与烧蚀性能

为了研究渗钽层对合金表面烧蚀性能的影响,利用双层辉光等离子渗金属的方法,在34CrNi3Mo钢表面制备了渗钽层,研究了渗钽层的表面形貌、相结构、元素分布、硬度以及渗层与基体结合力的变化情况,并对其烧蚀性能和耐蚀性能进行试验研究.结果表明:渗钽层主要由体心立方α相钽组成,沉积层深度约为10μm,扩散层深度约5μm;渗钽层表面硬度约500HV_(0.2),与基体的结合力约65N;在相同的工况下,渗钽层的耐烧蚀性能优于基体,并能够阻止C、N与基体形成脆化层;随着脉冲烧蚀次数增加,烧蚀面积增大,但烧蚀深度均较浅;在高功率脉冲烧蚀工况下,渗钽层可以减轻金属的熔融和气化,从而提高了基体的耐烧蚀性能.     

包渗法制备硅化物涂层的结构形貌及形成机理

采用包渗法在C-103 铌合金基体上制备MoSi2 涂层,通过X 射线衍射、扫描电镜和能谱分析等手段研究涂层表面、截面形貌以及氧化后涂层结构变化,并分析硅化过程中涂层的形成机理.研究结果表明包渗法制备硅化物涂层是通过反应扩散形成的,硅化过程服从抛物线规律;该涂层为复合结构MoSi2 相为主体层;以NbSi2相为主、并含少量Nb5Si3 相的两相为过渡区;Nb5Si3 相为扩散层.在高温氧化环境下,涂层表面生成致密的非晶氧化层,有效地阻止了氧向涂层内扩散.     

Ni/Zn扩散溶解层的初步研究

采用粉末烧结方法,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射和能谱技术,研究了Ni-Zn体系固相烧结时粉末界面处形成的扩散溶解层的微观形貌和相结构,并利用TFDC电子理论讨论了扩散溶解层的形成机理。研究表明,Ni粉和Zn粉在200℃,15h的烧结过程中,Zn原子不断扩散进入到Ni晶体中,在Ni粉颗粒基体上形成了由NiZn和Ni3Zn22金属间化合物构成的“带状”扩散溶解层。     

钢在镀铬渗碳后的组织和耐磨性

20、45、T7、T10钢试样,在镀铬后进行渗碳.金相观察和x—射线衍射分析表明,渗层由内渗层和外渗层两部分组成.由表及里相组成分别为Cr_2O_3、Cr_3C_2、Cr_7C_3、Cr、Cr_7C_3、Cr_3C_2.当镀铬层较薄时,Cr相消失.由于渗层硬度很高,试样的耐磨性得到明显提高.本文对渗层形成机理亦进行了探讨和分析.     

Ni/Zn扩散溶解层的初步研究

采用粉末烧结方法,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射和能谱技术,研究了Ni-Zn体系固相烧结时粉末界面处形成的扩散溶解层的微观形貌和相结构,并利用TFDC电子理论讨论了扩散溶解层的形成机理.研究表明,Ni粉和Zn粉在200℃,15 h的烧结过程中,Zn原子不断扩散进入到Ni晶体中,在Ni粉颗粒基体上形成了由NiZn和Ni3Zn22金属间化合物构成的"带状"扩散溶解层.     

5Cr15马氏体不锈钢表面包埋渗沉积Cr2N涂层及其耐腐蚀性

采用包埋渗法在5 Cr15马氏体不锈钢表面沉积Cr2 N涂层,利用SEM、EDS、XRD等对涂层的微观结构、物相组成进行表征,借助电化学工作站及腐蚀试验研究了涂层的耐腐蚀性能.结果表明,采用包埋渗法在1100℃保温4 h后,5Cr15马氏体不锈钢表面可生成致密的Cr2 N涂层及其下方的富Cr扩散层,表面沉积Cr2 N涂...     

钢的离子渗铬层组织及表面应力研究

本文采用离子氮化炉对Ａ３、４５、Ｔ１０、Ｔ１２钢进行离子渗铬。研究了渗铬层的组织及结构，阐明了渗层组织的形成机理。对Ｔ１０钢渗层组织进行了有无辉光放电作用的对比。测定了离子渗铬及无辉光放电作用的低压气体渗铬后钢件表面应力状态。     

盐浴铬钒复合渗工艺试验及应用

本文论述了T10,GCr15钢在熔融硼砂盐浴中先渗铬然后渗钒复合处理的工艺条件。观察和分析了铬钒复合碳化物层的组织和相结构。比较了复合碳化物层与单层碳化物的硬度和耐蚀性能。对复合碳化物层的形成进行了初步探讨。     

热压316L/Q345R复合板的结合性能

热轧双金属复合板由于其优良性质而得到广泛使用,而如何改善其结合性能也成为业界内的研究热点问题.本文尝试采用分子动力学模拟的方法对316L/Q345R双金属板的高温结合性能进行系统研究.在建立316L/Q345R体系的原子结构模型的基础上,使用MID模拟方法对316L/Q345R体系的热压复合过程进行模拟,其中采用嵌入原子势函数来描述Fe、Cr和Ni之间的相互作用.分析了不同温度与压缩应变率对热压复合变形机制以及扩散层厚度的影响,并探讨了添加金属层对界面结合性能的改善效果.研究表明:温度的提高有利于形成较厚的扩散层,当双金属热压复合温度接近熔点时,此时在双金属复合界面获得的扩散层厚度远大于在较低温度复合时的扩散层厚度;应变率的提高会降低扩散层厚度,这主要因为在达到相同的压缩应变时,随着应变率增大和压缩时间缩短,原子的扩散时间缩短;在双金属之间添加一个晶格厚度的Ni层后,复合界面扩散层厚度比不含Ni复合时增加了134.5％,表明添加镍层能够明显提高扩散层厚度,但添加铬层对提高扩散层厚度的影响不大.     

钨合金/不锈钢的低温扩散连接及界面组织性能

通过低温扩散连接方法实现钨合金(90W-7Ni-3Cu)与304不锈钢的高性能连接。采用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、电子探针(EPMA)分析连接界面的微观组织及元素扩散与分布行为,采用拉伸试验测试连接界面的力学性能。研究结果表明：在800～950℃、压力20 MPa、保温120 min的条件下,可以实现90W-7Ni-3Cu合金与不锈钢的有效连接;当连接温度为900℃时,连接界面抗拉强度达到最大值168 MPa;连接界面结合紧密,无裂纹等缺陷。钨合金与不锈钢界面原子形成了充分的互扩散,不锈钢中的W、Fe、Cr、Ni和Si元素借助空位以及点缺陷扩散到了钨合金一侧的钨中,形成了富含W、Fe、Cr、Ni和Si元素的扩散层。900℃连接样件的断裂发生在钨合金一侧,可以观察到钨合金基体的六角形晶界并且其表面覆盖有粗糙的黏着物,黏着物为原子扩散所形成的扩散层。不锈钢中的Cr、Fe元素以固溶的方式扩散到了钨合金的(Ni,Cu)相中,提高连接界面强度。     

CrN/Cr涂层对Ti22Al26Nb合金的高温防护研究

采用电弧离子镀技术在O相Ti22Al26Nb合金表面镀覆CrN以及CrN/Cr涂层并研究了其在800和900℃空气中的等温氧化行为,结果显示O相钛合金表面施加单一的CrN涂层后,涂层表面在氧化时形成了保护性的氧化膜Cr2O3层,因此合金受到了良好的高温防护,但是涂层和基体合金之间发生了明显的互扩散;在CrN涂层和钛合金基体之间施加纯Cr扩散障层后形成的CrN/Cr涂层,其表面除了象单一CrN涂层那样氧化后形成了一层连续、致密、结合良好的保护性氧化膜Cr2O3层外,还能有效的抑制涂层与基体合金之间的互扩散,此外扩散障Cr层的存在使得靠近其基体的晶粒也出现了长大现象。     

纯铜表面Al-Ni基自熔合金粉末共渗研究

用Al-Ni25自熔合金粉末共渗工艺，对纯铜进行了表面硬化处理。研究了渗层显微组织和Al,Ni,Cu的成分分布及硬化层的显微硬记度特性，并对渗层中各元素作用进行了分析。结果表明，渗层由沉积层和扩散层（过共析＋共折＋亚共折＋α固溶体）构成；同单元渗铝层相比，Ni的渗入降低了表层铝含量，改变了表层组织形貌，从而使表层脆性得到明显改善。     

固体粉末法硼铬共渗研究初步

本文初步研究了固体粉末法硼铬共渗技术,并得出:用固体粉末法可实现硼铬共渗;共渗层中除有硼化铁Fe_2B或(Fe,Cr)_2B)以及固溶体外,碳化铬(Cr,Fe)_7C_3也可以成相;并得到了两层化合物组成的结构,其中(Cr,Fe)_7C_3为连续层.     

CrN中原子位移的第一性原理计算研究

采用第一性原理计算方法研究了氮化铬(Chromium Nitride,CrN)的正交(Orthorhombic)相,发现其中的Cr原子和N原子均沿着正交结构的[100]方向移动,均偏离其高对称位置,且在结构中形成锯齿形的原子链,这个现象在过去的计算研究中一直没有被考虑.结果表明,在正交相中,原子位移可以使总能降低0.125 eV,因而更加稳定;考虑原子位移后,计算得到的晶格长度等结构参数与实验符合得更好;计算得到的体弹性模量K_0数值明显减小,更加接近实验值.正交相的磁基态是层间不对称的反铁磁结构,原子位移是由正交相中层间不对称的磁应力所驱动,同时原子位移可以补偿层间的磁相互作用力.此外,原子位移不改变CrN的莫特绝缘体特性,但是会轻微减小带隙.     

Q235钢双辉镍铬共渗层的组织结构和耐蚀性能

本文采用双层辉光等离子表面冶金技术在Q235钢表面制备Ni-Cr合金层,通过扫描电子显微镜及能谱仪附件、X射线衍射仪、动态显微硬度系统等测试方法表征了合金层的组织形貌、化学成分、相组成、动态显微硬度和弹性模量,并采用CHI750电化学工作站,以304L不锈钢为对比试样,通过三电极体系以0.001V/S的扫描速度研究了两者在3.5%的NaCl和0.5%H2SO4两种介质中的电化学腐蚀行为.结果表明：等离子共渗后,Q235钢表面形成了厚度约12μm的镍铬合金层,渗层均匀致密,无孔洞裂纹等缺陷,其表面晶粒结聚成团,呈颗粒状.镍、铬合金元素由表及里呈梯度分布,并在次表层达到浓度高峰,其原因在于在此工艺下沉积的表层区域原子发生逆溅射和逆扩散.合金层主要由FeCr0.29Ni0.16C0.06、Cr23C6和γ相组成,与基体呈冶金结合,表面动态显微硬度达9.72GPa.电化学腐蚀试验表明合金层在NaCl溶液中的自腐蚀电位相对于不锈钢正移25mV,并且具有比不锈钢更小的腐蚀电流密度,而在H2SO4溶液中合金层的腐蚀电位虽负移9mV,但其腐蚀电流密度依然远小于不锈钢,计算得出其腐蚀速度相对于不锈钢分别降低了2.35倍和1.30倍,因此双层辉光等离子镍铬共渗可显著提高Q235的耐腐蚀性能.     

AlTiCrN涂层结合界面组织特征与结合性能

以Ti、Al和Cr为靶材,采用阴极离子镀在YT14硬质合金刀具表面制备一层AlTiCrN涂层,通过扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪分析了其表面和界面形貌、化学元素组成和物相,并用线扫描和面扫描研究了涂层中化学元素在结合界面处扩散机理. 用划痕法表征其界面层结合强度,对界面结合机理进行了讨论. AlTiCrN涂层的物相主要以AlN、CrN和TiN为主,涂层在(111)晶面具有很强的择优取向. 涂层中Al、Ti、Cr和N原子数分数高于基体,在结合界面处呈阶梯状过渡分布,基体中C原子扩散进入TiN、AlN和CrN晶格点阵中,形成明显的扩散层. 涂层结合界面为机械﹢扩散形式,其结合方式主要是由吸附结合、扩散结合和化合结合方式组成. 划痕过程中涂层经历弹性变形、塑性变形和涂层剥离三个阶段,界面结合强度为59. 2 N.