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火焰喷焊和等离子堆焊制备Ni60及Ni60-WC涂层的组织与性能

李朋洋; 余新泉; 黄怡; 潘徐杰 东南大学材料科学与工程学院; 江苏省先进金属材料高技术研究重点实验室; 南京211189; 江苏省核电阀门重点实验室; 南通226200

摘要:采用火焰喷焊与等离子堆焊工艺分别制备了Ni60与Ni60-WC涂层,对比研究了两种涂层的显微组织、物相组成、硬度和耐磨性能。结果表明:Ni60与Ni60-WC喷焊层比相应堆焊层的内部缺陷多、孔隙率高;喷焊层硬度曲线波动大,堆焊层硬度分布均匀;喷焊层磨损表面粗糙,划痕较多,而堆焊层磨损表面平滑;WC颗粒的添加提高了喷焊层与堆焊层的硬度和耐磨性;火焰喷焊工艺下,WC颗粒的添加使得涂层孔隙率增大,WC颗粒发生一定的脱碳,而等离子堆焊工艺下WC颗粒的添加对涂层孔隙率影响不大,WC颗粒能较完整地保存在涂层内。

  • 过共晶铝硅合金中初生相细化的研究进展

    作者:李悦; 叶兵; 蒋海燕; 王渠东; 丁文江 期刊:《机械工程材料》 2017年第10期

    从合金化、变质处理、铸造工艺等方面,综述了近年来在过共晶铝硅合金中初生相细化方面的研究进展。介绍了主要合金元素对过共晶铝硅合金性能的影响,分析了不同变质剂的细化效果,并讨论了铸造工艺对合金力学性能的影响;指出未来的研究方向应集中在阐明初生相的细化机制,采用合适的变质剂及优化铸造工艺等方面。

  • 螺杆钢表面不同激光熔覆层的耐磨与耐腐蚀性能

    作者:何骅波; 杨梦梦; 黄晓波; 戴姣燕; 徐金富 期刊:《机械工程材料》 2017年第10期

    利用CO_2激光器在38CrMoAl钢表面激光熔覆了Ni35、铁基、钴基和Ni60A合金熔覆层,对比研究了不同熔覆层的组织、耐磨性能和耐腐蚀性能。结果表明:4种熔覆层的显微组织均为细小的枝晶;Ni60A、铁基、钴基、Ni35合金熔覆层的表层硬度分别为771,614,380,290 HV0.1;Ni60A合金熔覆层的耐磨性能最好,磨损率为4.124×10^(-14) m^3·N^(-1)·m^(-1),铁基合金熔覆层、钴基合金熔覆层、Ni35合金熔覆层的耐磨性能依次降低;Ni60A合金熔覆层与钴基合金熔覆层的耐腐蚀性能最好,耐腐蚀性保护评级均为8,Ni35合金熔覆层的次之,铁基合金熔覆层的最差。

  • 预热温度对X100管线钢焊接接头临界断裂应力的影响

    作者:郑梗梗; 张广利; 王洪铎; 黄景鹏 期刊:《机械工程材料》 2017年第10期

    选用E9010-G焊条,采用手工电弧焊在不同预热温度(80,120,160℃)下对X100管线钢进行了焊接,研究了接头热影响区(HAZ)显微组织和硬度,通过插销试验测试了其临界断裂应力,分析了接头冷裂敏感性。结果表明:焊接接头HAZ组织主要为板条状贝氏体-铁素体(BF),随着预热温度的升高,热影响区组织细化,脆性相M-A组元数量减少,BF板条束逐渐变窄且分布变紧密;焊接接头的临界断裂应力随预热温度升高而增大,HAZ硬度降低;在3种预热温度下,接头的临界断裂应力均大于0.75σs(σs为母材屈服强度),HAZ硬度均小于冷裂纹产生的临界硬度,接头的抗冷裂性能较好。

  • 球化介质对球栅阵列封装钎焊球质量的影响

    作者:李涛; 闫焉服; 王广欣; 高世军 期刊:《机械工程材料》 2017年第10期

    以63Sn37Pb焊丝为原料,分别以花生油、硅油、机油、蓖麻油为球化介质,利用切丝重熔法在球化温度为320℃下制备了球栅阵列封装(BGA)焊球,研究了不同球化介质对焊球真球度、表面质量及含氧量的影响。结果表明:当球化介质为花生油时,焊球的真球度最高,为98.89%,表面质量最好,且含氧量最低,为0.027%(质量分数);花生油的球化效果最好,蓖麻油次之,硅油和机油的最差。

  • 火焰喷焊和等离子堆焊制备Ni60及Ni60-WC涂层的组织与性能

    作者:李朋洋; 余新泉; 黄怡; 潘徐杰 期刊:《机械工程材料》 2017年第10期

    采用火焰喷焊与等离子堆焊工艺分别制备了Ni60与Ni60-WC涂层,对比研究了两种涂层的显微组织、物相组成、硬度和耐磨性能。结果表明:Ni60与Ni60-WC喷焊层比相应堆焊层的内部缺陷多、孔隙率高;喷焊层硬度曲线波动大,堆焊层硬度分布均匀;喷焊层磨损表面粗糙,划痕较多,而堆焊层磨损表面平滑;WC颗粒的添加提高了喷焊层与堆焊层的硬度和耐磨性;火焰喷焊工艺下,WC颗粒的添加使得涂层孔隙率增大,WC颗粒发生一定的脱碳,而等离子堆焊工艺下WC颗粒的添加对涂层孔隙率影响不大,WC颗粒能较完整地保存在涂层内。

  • 烧结温度对粉末冶金低合金钢显微组织和力学性能的影响

    作者:孙芳芳; 马少波; 毕岗; 李其龙; 王峰 期刊:《机械工程材料》 2017年第10期

    采用行程限制法将1300WB低合金钢粉压制成型并在不同温度下烧结制备了低合金钢,研究了烧结温度对其显微组织、微观形貌、密度、压溃强度和硬度的影响。结果表明:随着烧结温度升高,试样中孔隙的数量减少、尺寸减小,孔隙由连通状变得独立封闭,且孔形状由不规则形向球形转变;较低温度烧结试样的显微组织由珠光体、铁素体和渗碳体组成,随烧结温度升高,珠光体数量增多,试样的显微组织变均匀;试样的密度、压溃强度和硬度均随烧结温度升高而增大。

  • 混合稀土含量对Zn9.3Al7Cu合金钎料润湿性能及显微组织的影响

    作者:顾天亮; 闫焉服; 张绍棋 期刊:《机械工程材料》 2017年第10期

    在Zn9.3Al7Cu合金钎料中添加了质量分数分别为0,0.1%,0.3%,0.5%的由镧粉和钕粉组成的混合稀土,研究了混合稀土含量对该合金钎料熔点、润湿性能、显微组织,以及对其钎焊铜/铝接头剪切强度的影响。结果表明:合金钎料的显微组织均由η(Zn)相、ε(CuZn5)相、β(ZnAl)共析相组成,混合稀土的添加使大树枝状的ε(CuZn5)相细化、分布变均匀;随着混合稀土含量的增加,合金钎料的熔点逐渐降低,润湿性能及其钎焊铜/铝接头的剪切强度均先增大后下降;当混合稀土质量分数为0.1%时,钎料在铜板和铝板上的铺展面积均达到最大,分别比未添加稀土的提高了20.4%和46.6%,其润湿铝板的界面变得连续,没有缺陷;合金钎料钎焊铜/铝接头的剪切强度也达到最大,为66.5MPa,比未添加稀土的提高了32.5%。

  • 不同温度淬火对45钢疲劳裂纹扩展行为的影响

    作者:李春艳; 汪纯慧; 陈伟; 邹龙江 期刊:《机械工程材料》 2017年第10期

    对不同温度(760,800,840℃)淬火+350℃回火处理的45钢进行了疲劳裂纹扩展速率试验,得到了疲劳裂纹扩展速率曲线,研究了淬火温度对其疲劳裂纹扩展行为的影响。结果表明:与840℃淬火(常规淬火)后的相比,760,800℃亚温淬火后试验钢组织中存在未溶铁素体,且800℃亚温淬火后的马氏体组织细小,韧性较好;试验钢的疲劳裂纹扩展速率曲线在裂纹稳定扩展阶段符合Paris公式,随着淬火温度的升高,裂纹扩展速率减小;疲劳断口分为裂纹低速扩展区、裂纹稳定扩展区和瞬断区3个区域,800℃亚温淬火后的低速扩展区相对平坦,稳定扩展区则比较粗糙,存在准解理形貌,瞬断区有明显的撕裂棱、剪切唇和韧窝形貌,高度差达到283.9μm左右,韧性断裂所占比例较大。

  • X80管线钢用自保护药芯焊丝的研制及焊接接头性能

    作者:张敏; 李乐; 舒绍燕; 芦晓康; 李继红 期刊:《机械工程材料》 2017年第10期

    为满足X80管线钢的焊接需要,开发了以BaF2为主的低碱性渣系Mn-Ni-Mo-Ti-B合金系自保护药芯焊丝,并对采用该焊丝焊接后此钢接头的显微组织及力学性能进行了分析。结果表明:X80管线钢接头焊缝显微组织为针状铁素体、粒状贝氏体以及少量的M-A岛,热影响区的组织主要为粒状贝氏体、贝氏体铁素体;焊接接头的抗拉强度为711 MPa,屈服强度为565.7 MPa,室温冲击功为155J,-20℃冲击功为144.7J,完全能满足石油管道建设的标准要求。

  • AZ31B镁合金单点渐进热成形工艺的模拟优化

    作者:安治国; 癿建建; 丁玉璋; 刘奇; 金昌理 期刊:《机械工程材料》 2017年第10期

    通过数值模拟研究了AZ31B镁合金在不同成形温度、压下量和进给速度下的单点渐进成形过程,建立了各参数与最大Mises应力和最大厚度减小率的响应面模型,并进行了以最大Mises应力和最大厚度减小率为约束的多目标优化。结果表明:随着成形温度的升高,板料温升逐渐减小,当成形温度超过200℃后,板料不同位置的温度变化不大;各参数按对最大Mises应力和最大厚度减小率的影响由大到小排序为成形温度、进给速度、压下量;多目标优化得到的最佳工艺参数为成形温度273℃、压下量0.51mm、进给速度1 340mm·min^(-1),在最佳工艺参数下模拟和实测成形件厚度的误差较小,证明了数值模型及响应面模型的准确性。

  • 盐化工风机叶轮早期腐蚀失效的分析与预防

    作者:孙少东; 何时剑; 陈玮; 舒韵; 王翔; 吴欣强 期刊:《机械工程材料》 2017年第10期

    在显微组织和裂纹形貌观察的基础上,分析了盐化工风机叶轮早期腐蚀开裂失效的原因,并提出了预防措施。结果表明:叶轮失效是由在Cl^-作用下的应力腐蚀开裂造成的;在叶轮本体上焊接扰流板后,焊接热循环使靠近熔合线的叶轮本体组织发生了显著变化,二次相的析出导致叶轮本体耐蚀性的降低,进而在工作应力和焊接残余应力联合作用下发生应力腐蚀开裂;叶轮本体上工作应力非均匀分布,越靠近叶轮心部,工作应力越大,越容易引发应力腐蚀开裂;提出了去除靠近叶轮心部4个扰流板的预防措施,经生产验证,此措施可预防叶轮的早期应力腐蚀开裂。

  • 电子束精炼Inconel718合金的高温氧化行为

    作者:魏鑫; 赵龙海; 谭毅; 游小刚; 石爽; 尤启凡 期刊:《机械工程材料》 2018年第05期

    对真空感应熔炼的Inconel718合金进行了电子束精炼,在900,1 000℃空气中对电子束精炼前后的合金进行了恒温氧化试验,对比分析了其高温氧化行为。结果表明:电子束精炼后,合金在900℃氧化120h后的平均氧化速率为0.366 20g·m^-2·h^-1,低于精炼前的,氧化激活能为280.90kJ·mol^-1,高于精炼前的;900℃和1 000℃氧化120h后,电子束精炼合金氧化膜的外层由Cr2O3和TiO2组成,中间层主要含有Cr2O3以及少量的TiO2和NiCr2O4尖晶石,内层主要含有Al2O3;电子束精炼合金中微量杂质元素的含量较低且均匀分布,晶粒尺寸较大,合金的抗氧化性能较好。

  • 等离子体源渗氮奥氏体不锈钢的摩擦磨损行为

    作者:李广宇; 曾心睿; 王楠; 谷雪忠; 方子奇 期刊:《机械工程材料》 2018年第05期

    采用等离子体源渗氮技术对AISI 316奥氏体不锈钢进行450℃×6h改性处理,通过干摩擦磨损试验对比研究了该不锈钢基体和表面改性层在不同载荷下与Si3N4陶瓷球摩擦副对磨时的摩擦磨损行为,观察了磨损形貌,并对其磨损机制进行了分析。结果表明:等离子体源渗氮后,试验钢表面形成了厚度约17μm的单一面心立方结构的高氮γN相改性层,改性层中氮元素的原子分数为15%-20%,最大显微硬度约1 510HV0.01;与基体相比,在相同载荷下γN相改性层具有相当或更低的摩擦因数,且比磨损率均降低一个数量级以上,耐磨性能显著提高;基体的磨损机制主要为黏着磨损,而γN相改性层在较低载荷(2-4N)下的磨损机制主要为氧化磨损,在较高载荷(6-8N)下的主要为磨粒磨损。

  • X70管线钢表面镍基合金堆焊层/母材界面的显微组织及氢致开裂行为

    作者:于俊峰; 杨光; 王晶; 邢云颖; 王修云 期刊:《机械工程材料》 2018年第05期

    采用手工非熔化极惰性气体钨极保护焊将ERNiCrMo-3镍基合金焊丝堆焊于X70管线钢表面,分析了堆焊层/母材界面处的显微组织、元素分布和硬度分布,并采用电解充氢方法研究了氢致裂纹萌生位置和扩展方式。结果表明:X70管线钢表面镍基合金堆焊层/母材界面热影响区中细晶区的组织为细小铁素体和少量珠光体,靠近熔合线粗晶区的组织为粗大的铁素体,熔合区的组织为马氏体,堆焊层的组织为树枝状奥氏体;堆焊层冲击断口呈韧性断裂特征,母材断口呈解理或准解理脆性断裂特征,熔合区断口呈由浅韧窝+准解理组成的具有变形特征的混合过渡特征;堆焊层和熔合区的硬度均高于母材的;堆焊层表面氢致裂纹萌生于Al2O3和单质硅夹杂物处,扩展方式为沿晶和穿晶扩展。

  • 新型无铅Na0.5Y0.5TiO3铁电薄膜的制备及性能

    作者:刘修锋; 葛洋洋; 葛大勇; 李佳慧; 郭聪; 代秀红; 刘保亭 期刊:《机械工程材料》 2018年第05期

    采用射频磁控溅射法在[001]取向的掺铌钛酸锶(Nb:STO)单晶衬底上制备Na0.5Y0.5TiO3(NYT)铁电薄膜,研究了该铁电薄膜的物相组成、显微结构、铁电性能、电输运性能。结果表明:NYT薄膜具有[001]取向的外延结构,其表面平整,界面清晰,结晶质量良好;NYT薄膜具有铁电性能,其剩余极化强度为0.3μC·cm^-2,矫顽场为178kV·cm^-1;NYT薄膜/电极界面存在肖特基势垒,反偏状态的肖特基结能够显著降低NYT薄膜的漏电流密度,提高其耐压强度,肖特基结处于正偏状态时的电流传导符合陷阱态控制的空间电荷限制电流机制。

  • 有序介孔氧化铜的制备及表征

    作者:汤慧利; 任瑜 期刊:《机械工程材料》 2018年第05期

    以介孔二氧化硅KIT-6为模板,采用硝酸盐燃烧法制备介孔氧化铜,并用X射线衍射仪、透射电子显微镜、比表面积和孔隙度分析仪等对该介孔氧化铜进行了表征。结果表明:制备的介孔氧化铜具有高度有序的介孔结构和纳米尺度的晶体结构,呈在3.7,10nm双孔径集中分布的特征;随着烧结温度从300℃上升到700℃,介孔氧化铜的介孔结构收缩,晶粒尺寸增大,比表面积下降;介孔氧化铜具有稳定的电化学性能和小分子气体吸附性能,其在电流密度100mA·g^-1下经50次充放电循环后仍具有600 mAh·g^-1以上的放电容量,对NO、CO的吸附容量分别达到1.2,0.75mmol·g^-1。

  • 深冷处理对GCr15轴承钢组织及力学性能的影响

    作者:陈叶青; 吴益文; 秦子威; 周潇; 汪宏斌 期刊:《机械工程材料》 2018年第05期

    对GCr15轴承钢分别进行淬火+回火,淬火+回火+深冷,淬火+深冷+淬火,淬火+回火+深冷+回火处理,研究了深冷处理对GCr15轴承钢显微组织、硬度和耐磨性能的影响。结果表明:与常规淬火+回火工艺相比,增加深冷处理工序后试样中残余奥氏体含量明显降低,硬度增大,耐磨性提高;淬火+深冷+回火处理试样的残余奥氏体含量最低,硬度最高,耐磨性最好,其磨损量比淬火+回火处理试样的减少了6%;深冷处理提高了GCr15轴承钢的抗疲劳磨损和磨粒磨损的能力。

  • 超声加工对球墨铸铁表面粗糙度的影响及其机理

    作者:韩爽; 段海涛; 杨学军; 顾卡丽 期刊:《机械工程材料》 2018年第05期

    对球墨铸铁表面进行超声加工处理,通过白光共焦三维显微镜、扫描电子显微镜、光学显微镜和维氏硬度计等研究了加工区和未加工区的三维形貌、表面粗糙度、显微组织等。结果表明:超声加工对试样的尺寸影响很小,可实现连续抛光;加工区与未加工区的交界处有高约30μm的蝶形凸起;超声加工能显著降低试样的表面粗糙度,轮廓算术平均偏差由加工前的1.465μm减小到0.948μm,降低了35.29%;超声加工后,试样表层晶粒明显细化,表面硬度提高,超声加工对试样硬度的影响深度为0.6mm左右。

  • 核电厂高压缸抽汽管线疏水管道焊缝泄漏原因

    作者:刘蛟; 郑会; 樊钊 期刊:《机械工程材料》 2018年第05期

    某核电厂高压缸抽汽管线疏水管道气动调节阀后的弯头焊缝发生泄漏,通过宏观形貌和显微组织观察、断口形貌分析、振动与应变测试等方法对焊缝进行了失效分析。结果表明:气动调节阀的间歇性开启与关闭使焊缝产生较大的交变应力,应力超过焊缝的疲劳强度,导致疲劳开裂,焊缝中的残余拉应力促进了裂纹扩展;在气动调节阀回路上外加一条疏水管道旁路,将间歇性疏水改为连续疏水,可有效避免此类失效的发生。

  • 钢轨轨头纵横裂型核伤的形成原因

    作者:胡杰 期刊:《机械工程材料》 2018年第05期

    利用扫描电子显微镜、光学显微镜、直读光谱仪、拉伸试验机等对某伤损钢轨轨头的断口形貌、显微组织、化学成分、拉伸性能等进行了测试,探讨了纵横裂型核伤的形成原因并提出了解决措施。结果表明:在循环工作应力的作用下,在钢轨轨头轮轨接触应力分布区内沿轧制方向分布的粗大夹杂物处形成条状裂纹源且裂纹发生疲劳扩展,最终形成纵横裂型核伤;提高钢轨钢的纯净度、加强钢轨钢冶金质量的控制和检验、减少和细化钢中非金属夹杂物的数量和尺寸是防止纵横裂型核伤形成的主要措施。

机械工程材料

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