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TC4钛合金的机械-化学复合强化及耐磨性

金属热处理 2023年第9期48卷 225-232页

作者：邓敏先代燕刘港穆洪陈涛云刘静贵州师范大学材料与建筑工程学院贵州贵阳550025

为了改善TC4钛合金的硬度和耐磨性,采用行星式球磨装置及真空感应渗氮装置,对TC4钛合金进行机械球磨+真空渗氮复合改性处理,利用自制磨损试验机在不同载荷下进行磨损试验研究。结果表明,TC4钛合金经复合强化处理后渗层主要由TiN和Ti相组... 详细信息

为了改善TC4钛合金的硬度和耐磨性,采用行星式球磨装置及真空感应渗氮装置,对TC4钛合金进行机械球磨+真空渗氮复合改性处理,利用自制磨损试验机在不同载荷下进行磨损试验研究。结果表明,TC4钛合金经复合强化处理后渗层主要由TiN和Ti相组成,随着渗氮温度的升高,渗层厚度逐渐增厚,截面硬度也得到明显提高。直接渗氮与复合强化处理后的试样渗层组织形态差异大,直接渗氮样渗层薄而致密,与基体分界清晰,缺少过渡。而复合强化样中的氮化物相呈块状或岛状分布在表层,没有明显白亮层。复合强化处理后的截面硬度梯度较直接渗氮处理后的更加平缓,且渗氮层的脆性较小,表面塑性高。复合强化处理后试样的耐磨性显著提升,但略低于直接渗氮试样。

关键词： TC4钛合金机械变形渗氮复合强化处理耐磨性

连续网状结构Ti_(2)AlN/TiAl复合材料的制备及力学性能

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2023年第5期33卷 1437-1451页

作者：蒋闽晋孙红亮刘瑞蒋小松张亚丽孙大明材料先进技术教育部重点实验室成都610031 西南交通大学材料科学与工程学院成都610031 School of Mechanical Engineering Sungkyunkwan University2066 Seobu-roJangan-guSuwon-siGyeonggi-do16419Korea Department of Chemistry and Bioscience Aalborg UniversityAalborg9220Denmark

采用高温气体渗氮法将氮引入TiAl预合金粉末中,然后采用放电等离子烧结法制备具有连续网络增强相结构的Ti_(2)AlN/TiAl复合材料。结果表明,复合材料的硬度明显高于TiAl合金的硬度,并随着氮化时间的增加而增加。该强化效果是粉末渗氮引... 详细信息

采用高温气体渗氮法将氮引入TiAl预合金粉末中,然后采用放电等离子烧结法制备具有连续网络增强相结构的Ti_(2)AlN/TiAl复合材料。结果表明,复合材料的硬度明显高于TiAl合金的硬度,并随着氮化时间的增加而增加。该强化效果是粉末渗氮引起的固溶体强化、具有高硬度和弹性模量的连续网状Ti_(2)AlN相以及位错密度增加协同作用的结果。同时,与TiAl合金相比,Ti_(2)AlN/TiAl复合材料的抗压强度降低,这与氮化后直接形成的一部分Ti_(2)AlN颗粒和过多的增强相含量有关。

关键词：预合金粉末渗氮 Ti_(2)AlN/TiAl复合材料连续网状结构显微组织力学性能

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TP304L不锈钢快速热处理的固溶渗氮

表面技术 2021年第12期50卷 167-173,201页

作者：刘蔚吴静娜蔡志刚苏诚沈育明陆军伟钱炯钟强浙江久立特材科技股份有限公司久立研究院浙江省核电用高性能管材成形工程技术研究中心浙江湖州313028

目的研究TP304L不锈钢在N;气氛下快速高温热处理的固溶渗氮行为。方法对样管进行快速高温热处理,分别采用N;、Ar作为保护气氛,制备固溶渗氮样管及无渗氮样管。使用SEM-EDS、XPS对两种样管进行组织观察和成分分析,采用显微硬度仪测量表... 详细信息

目的研究TP304L不锈钢在N;气氛下快速高温热处理的固溶渗氮行为。方法对样管进行快速高温热处理,分别采用N;、Ar作为保护气氛,制备固溶渗氮样管及无渗氮样管。使用SEM-EDS、XPS对两种样管进行组织观察和成分分析,采用显微硬度仪测量表面硬度,并通过晶间腐蚀实验和电化学点蚀实验对比耐蚀性。结果相比于无渗氮样管,渗氮样管表面的平均硬度上升30HV_(0.1)。能谱结果显示,渗氮样管表面N元素含量升高,N的渗透深度约为2μm,扫描电镜没有发现化合物相。通过XPS的元素价态分析,渗入的N元素会形成类似α″-Fe;N;/α′-Fe;N中Fe—N键的结构,以固溶和过饱和固溶的形式存在,没有形成Cr—N键,说明没有出现有害的Cr2N相。渗氮样管的抗晶间腐蚀能力不变,电化学测试结果表明,点蚀电位提高20~100 mV,抗点蚀能力提高。结论在N2气氛中进行快速高温热处理,TP304L不锈钢会发生高温固溶渗氮行为,过饱和N元素没有析出Cr-N相或Fe-N相,且使材料的表面硬度、耐蚀性提高。

关键词：渗氮 TP304L不锈钢快速高温热处理过饱和固溶点蚀电位

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取向硅钢氧化膜结构对渗氮层深度的影响

钢铁研究学报 2022年第7期34卷 694-700页

作者：许光朱业超王自荣杨秀枝熊智威蔡苗湖南华菱涟源钢铁有限公司技术中心湖南娄底417009

低温板坯加热技术生产取向硅钢,其关键点之一在于脱碳退火后要进行渗氮处理。通过控制脱碳气氛,获得不同的氧化膜结构;并进一步分析在近似渗氮量条件下,氧化膜结构对渗氮层深度的影响。结果表明:氧化膜分为外层颗粒状氧化膜和内层层片... 详细信息

低温板坯加热技术生产取向硅钢,其关键点之一在于脱碳退火后要进行渗氮处理。通过控制脱碳气氛,获得不同的氧化膜结构;并进一步分析在近似渗氮量条件下,氧化膜结构对渗氮层深度的影响。结果表明:氧化膜分为外层颗粒状氧化膜和内层层片状氧化膜两部分。随着脱碳气氛露点增加,脱碳板O含量增加,氧化膜厚度增厚、层片状氧化膜占氧化膜总厚度的比例下降,渗氮层深度增加。当层片状氧化膜厚度占比较高时,[N]原子积聚在试样的极表层,形成氮沿厚度方向的单峰分布,渗层较浅。当层片状氧化膜厚度占比较低时,[N]原子会越过该层,而在次表层再次发生积聚;从而除了极表层的氮峰外,在次表层形成一个或多个氮峰,渗层较深。

关键词：取向硅钢渗氮氧化膜脱碳 O含量 N含量渗氮层

渗氮处理对HVOF喷涂Al_(1-x)CoCrFeNiTi_(x)(x=0,0.125,0.250)高熵合金涂层组织结构和磨损性能的影响

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材料保护 2023年第8期56卷 56-63,76页

作者：郭禹尧周永宽朱丽娜康嘉杰马国政中国地质大学(北京)工程技术学院北京100083 江苏科技大学材料科学与工程学院江苏镇江212100 中国地质大学(北京)郑州研究院河南郑州451283 陆军装甲兵学院装备再制造技术国防科技重点实验室北京100072

为了研究渗氮处理对HVOF喷涂Al_(1-x)CoCrFeNiTi_(x)(x=0,0.125,0.250)高熵合金涂层组织结构和磨损性能的影响,采用HVOF技术在35CrMo钢基体上制备Al_(1-x)CoCrFeNiTi_(x)(x=0,0.125,0.250)高熵合金涂层,然后对其进行渗氮处理。利用SEM、XRD、三维白光干涉仪以及EDS等表征手段研究了渗氮处理对HVOF喷涂Al_(1-x)CoCrFeNiTi_(x)(x=0,0.125,0.250)高熵合金涂层组织结构和磨损性能的影响。结果表明:渗氮处理后的Al_(1-x)CoCrFeNiTi_(x)(x=0,0.125,0.250)高熵合金涂层组织结构致密,具有典型的热喷涂层状结构,厚度约为300~350μm,氮化层厚度约为10μm,氮化层相结构为FCC相和AlN、CrN等氮化物相,氮化层的显微硬度分别为981 HV_(2 N)(x=0)、1090 HV_(2 N)(x=0.125)和1194 HV_(2 N)(x=0.250),和未经渗氮处理过的高熵合金涂层的显微硬度479 HV_(2 N)(x=0)、506 HV_(2 N)(x=0.125)、548 HV_(2 N)(x=0.250)相比有着显著的提升;并且随着Ti含量的增加,氮化层的耐磨性增加,其中Al_(0.750)CoCrFeNiTi_(0.250)氮化层具有最优异的耐磨性能(2.17×10^(-6)mm^(3)·N^(-1)·m^(-1))。Al_(1-x)CoCrFeNiTi_(x)(x=0,0.125,0.250)氮化层的磨损失效机理主要是磨粒磨损、氧化磨损和黏着磨损。

关键词：渗氮高熵合金涂层 HVOF 微观组织结构磨损

可控离子渗入渗氮处理对25Cr3Mo3NiNbZr钢力学性能的影响

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金属热处理 2024年第4期49卷 251-256页

作者：龙李威王晓变罗德福郭星影曾汇松陈端杰西华大学材料科学与工程学院四川成都610039 重庆长安工业(集团)有限公司重庆401120

采用XRD、光学显微镜、扫描电镜、拉伸试验机和冲击试验机研究了可控离子渗入(PIP)渗氮处理对25Cr3Mo3NiNbZr钢组织和力学性能的影响。结果表明,PIP渗氮处理可在25Cr3Mo3NiNbZr钢表面形成硬度高于900 HV10的渗氮层,表面显微压痕无开裂... 详细信息

采用XRD、光学显微镜、扫描电镜、拉伸试验机和冲击试验机研究了可控离子渗入(PIP)渗氮处理对25Cr3Mo3NiNbZr钢组织和力学性能的影响。结果表明,PIP渗氮处理可在25Cr3Mo3NiNbZr钢表面形成硬度高于900 HV10的渗氮层,表面显微压痕无开裂和塌陷现象,脆性为1级。断口分析表明渗氮层区域呈解理断裂特征,拉伸过程渗氮层无崩落现象,与基体结合强度高。渗氮层的形成可以起到阻碍材料塑性变形的作用,PIP渗氮后25Cr3Mo3NiNbZr钢的强度无明显变化,塑性和韧性降低。

关键词： 25Cr3Mo3NiNbZr钢可控离子渗入(PIP) 渗氮力学性能

不同表面处理的H13钢耐铝液腐蚀的对比分析

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金属热处理 2022年第2期47卷 219-223页

作者：王铎赵国华杨文灏王钰鹏王帅康鲍明东长安大学材料科学与工程学院陕西西安710061 宁波工程学院材料与化学工程学院浙江宁波315211

H13钢试样经真空热处理后,分别对其进行渗氮和碳氮硫共渗处理,然后浸入700℃高温熔融铝液中进行腐蚀试验,并对腐蚀前后试样的截面组织形貌、质量损失及相成分进行了详细分析。结果表明:渗氮试样与碳氮硫共渗试样的渗层界面结合方式相似... 详细信息

H13钢试样经真空热处理后,分别对其进行渗氮和碳氮硫共渗处理,然后浸入700℃高温熔融铝液中进行腐蚀试验,并对腐蚀前后试样的截面组织形貌、质量损失及相成分进行了详细分析。结果表明:渗氮试样与碳氮硫共渗试样的渗层界面结合方式相似,渗层光滑致密,与基体分界较为平整。碳氮硫共渗试样的表面化合物区存在Fe_(3)N、Fe_(2)N、FeS、Fe_(3)C相,其中FeS相是典型的密排六方晶体结构,且硬度较高;渗氮试样表面化合物区存在Fe_(3)N、Fe_(2)N相,渗层的表面硬度高于碳氮硫共渗试样。在相同的腐蚀条件下,真空热处理试样的质量损失为7.5 g,质量损失率为21.1%,渗氮试样的质量损失为4.1 g,质量损失率为11.2%,碳氮硫共渗试样的质量损失为0.8 g,质量损失率为2.2%。试样中的铁铝化合物呈锯齿状嵌入基体,厚度分别为184.75、88.56和35.88μm;经铝液腐蚀后的主要化合物均为Fe_(2)Al_(5),其中碳氮硫共渗试样由于S、C的加入,可与H13钢基体形成FeS和Fe_(3)C,表现出最佳的耐高温铝液腐蚀性能。

关键词： H13钢真空热处理渗氮碳氮硫共渗铝液腐蚀

钒含量对表面离子渗氮热作模具钢组织与性能的影响

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机械工程材料 2022年第3期46卷 7-12页

作者：陈蒙吴日铭上海工程技术大学材料工程学院上海201620

参照4Cr5Mo2V热作模具钢的化学成分,制备了钒质量分数分别为0,0.55%和0.9%的试验钢,并进行了表面离子渗氮处理,研究了钒含量对渗氮后热作模具钢组织和性能的影响。结果表明:3种试验钢的基体组织均为马氏体,渗氮层主要由白亮层和扩散层组... 详细信息

参照4Cr5Mo2V热作模具钢的化学成分,制备了钒质量分数分别为0,0.55%和0.9%的试验钢,并进行了表面离子渗氮处理,研究了钒含量对渗氮后热作模具钢组织和性能的影响。结果表明:3种试验钢的基体组织均为马氏体,渗氮层主要由白亮层和扩散层组成;随着钒含量提高,试验钢基体组织明显得到细化,白亮层分布变得连续,扩散层厚度先变大后减小,当钒含量为0.55%时,基体组织最细小,扩散层最厚;添加钒后,扩散层中出现弥散分布的富含碳、氮、铬、钒元素的细小颗粒状析出相,随着钒含量提高至0.9%,析出相数量减少,尺寸增大;试验钢的表面硬度和耐磨性随钒含量提高先提高后降低,当钒含量为0.55%时,表面硬度最高,为1287.3HV,摩擦因数最低,为0.15,磨损机制为磨粒磨损。

关键词：钒渗氮显微组织硬度摩擦因数

CrMoV表面DLC涂层和渗氮/QPQ表面改性工艺耐磨性能的实验研究

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机械科学与技术 2023年

作者：何霞庞国英钟林王国荣魏刚西南石油大学机电工程学院西南石油大学能源装备研究院

为探究冷作模具钢Cr12MoV基底表面DLC涂层(Diamond-like carbon films)、渗氮和盐浴复合处理 (Quench-Polish-Quench，QPQ)表面改性工艺的耐磨性能优劣。基于摩擦试验机的高频往复球-盘配对副，在模拟测试工况下开展表面改性工艺的Cr12... 详细信息

为探究冷作模具钢Cr12MoV基底表面DLC涂层(Diamond-like carbon films)、渗氮和盐浴复合处理 (Quench-Polish-Quench，QPQ)表面改性工艺的耐磨性能优劣。基于摩擦试验机的高频往复球-盘配对副，在模拟测试工况下开展表面改性工艺的Cr12MoV试样盘与Si3N4陶瓷球配对的摩擦磨损性能实验。研究表明，在模拟测试工况下，综合摩擦系数和体积磨损率分析，DLC涂层工艺更适合改善Cr12MoV表面耐磨性能，其耐磨性能相比渗氮和QPQ提高了4倍以上，其Si3N4陶瓷对磨球表面形成碳质转移膜，阻止DLC材料的磨损。DLC试验盘粘着程度比渗氮试验盘严重，是由于高硬度比低硬度金属抗粘着能力强。DLC与QPQ试样盘表面发生塑性变形，且QPQ试样盘表面形成片状剥落坑。

关键词： DLC QPQ 渗氮摩擦系数耐磨性能