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Mo含量对自熔性铁基合金组织性能的影响

安徽工业大学学报（自然科学版） 2024年第1期41卷 37-45页

作者：潘雄飞王月祥梁怡航高鹏博王会廷安徽工业大学冶金工程学院安徽马鞍山243032

为提高镀铝锌板生产机组316L沉没辊的耐高温磨损–腐蚀性能,采用激光熔覆技术在316L基体表面制备Fe60涂层和4种含Mo(质量分数为2.5%,5.0%,7.5%,10.0%)的Fe60复合涂层,对不同涂层的物相、微观组织、力学性能、摩擦性能和腐蚀性能进行表征... 详细信息

为提高镀铝锌板生产机组316L沉没辊的耐高温磨损–腐蚀性能,采用激光熔覆技术在316L基体表面制备Fe60涂层和4种含Mo(质量分数为2.5%,5.0%,7.5%,10.0%)的Fe60复合涂层,对不同涂层的物相、微观组织、力学性能、摩擦性能和腐蚀性能进行表征,探究Mo含量对Fe60涂层组织和性能的影响。结果表明:含Mo涂层析出硬质相Fe_(9.7)Mo_(0.3),Mo对Fe60涂层晶粒度和组织缺陷均有影响,随Mo含量的增加,涂层晶粒度和组织缺陷数均先减后增,w(Mo)=5.0%涂层晶粒度最小、组织无缺陷;与Fe60涂层相比,含Mo涂层硬度降低,而耐磨性均有提升,随Mo含量的增加,涂层耐磨性能先增后减,w(Mo)=5.0%涂层磨损失重最低;与Fe60涂层相比,含Mo涂层耐高温铝锌液腐蚀性能均有提升,随Mo含量的增加,涂层腐蚀速率下降,但Mo质量分数超过5%时,涂层腐蚀面存在局部断裂,实际耐腐蚀性能下降。

关键词：激光熔覆铁基合金 Mo含量摩擦磨损性能铝锌液腐蚀

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基于梯度过渡的铁基合金涂层组织与性能研究

焊接技术 2024年第5期53卷 50-54页

作者：陈忠兵孙志强杨佳梁振新姚祥宏苏州热工研究院有限公司江苏苏州215004 国家核电厂安全及可靠性工程技术研究中心江苏苏州215004

采用由材料性能模拟计算软件获得的梯度材料,通过等离子弧喷涂的方法,在F304不锈钢基体上喷涂含梯度过渡的铁基合金涂层,并与无梯度过渡涂层进行比较,分析梯度过渡对涂层组织、硬度和耐磨性的影响。结果发现,含梯度涂层与无梯度涂层均... 详细信息

采用由材料性能模拟计算软件获得的梯度材料,通过等离子弧喷涂的方法,在F304不锈钢基体上喷涂含梯度过渡的铁基合金涂层,并与无梯度过渡涂层进行比较,分析梯度过渡对涂层组织、硬度和耐磨性的影响。结果发现,含梯度涂层与无梯度涂层均呈波浪形层状结构,由高度扁平化的变形粒子相互搭接而成。涂层粒子间呈微冶金结合,涂层与基体间、扁平粒子间及扁平层内部可观察到氧化物。涂层组织包括奥氏体、铁素体和碳化物。含梯度涂层与无梯度涂层表面硬度相近,但无梯度涂层截面硬度与基体硬度存在明显陡降台阶,而含梯度涂层截面硬度与基体硬度平缓变化,且含梯度涂层截面硬度略低于无梯度涂层截面的。含梯度涂层与无梯度涂层在400℃时磨损率相近,但在350℃时,含梯度过渡涂层磨损率低于无梯度过渡涂层的。梯度过渡是导致涂层硬度平缓变化和耐磨性提高的原因,可能与梯度层改善了涂层的组织与塑性有关,对此还需要更多的研究。

关键词：铁基合金梯度材料等离子弧喷涂显微组织硬度耐磨性

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FeNiC合金的干摩擦学性能研究

润滑与密封 2024年

作者：冯小刚崔功军刘宇嵩杨荣乾尤世泉山西省矿山流体控制工程实验室矿山流体控制国家地方联合工程实验室太原理工大学机械与运载工程学院

为改善矿山机械零部件在无油工况下的耐磨性能，以石墨作为碳源，采用粉末冶金技术设计制备了FeNiC抗磨合金，并系统地研究了不同碳含量对Fe基抗磨合金显微组织和摩擦学性能的影响。实验结果表明，合金的物相主要包括α-Fe、γ-(Fe， Ni... 详细信息

为改善矿山机械零部件在无油工况下的耐磨性能，以石墨作为碳源，采用粉末冶金技术设计制备了FeNiC抗磨合金，并系统地研究了不同碳含量对Fe基抗磨合金显微组织和摩擦学性能的影响。实验结果表明，合金的物相主要包括α-Fe、γ-(Fe， Ni)、Fe3C、FeNi3和石墨相。材料的硬度随着石墨含量的增加呈先增大后减小的趋势，密度逐渐下降。随着载荷和滑动速度的增大，试样的摩擦系数总体下降，而磨损率显著增加。一部分石墨在烧结过程中与铁反应生成碳化物，对基体产生硬化作用；另一部分则以游离态的软质相石墨存在，在摩擦面形成连续的润滑膜，减少了摩擦副之间的直接接触。其磨损机制主要为塑性变形、磨粒磨损和轻微的氧化磨损。综合分析，石墨的添加提高了FeNiC抗磨合金的摩擦学性能。

关键词：铁基合金干摩擦石墨磨损机理

固溶Fe-24Mn-6Si-9Cr-6Ni合金的微观结构和拉伸行为

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钢铁 2024年

作者：王耀勉张梦琦杨换平苏晓东西安建筑科技大学冶金工程学院

为了揭示Fe-24Mn-6Si-9Cr-6Ni铁基形状记忆合金的微观结构和力学性能随固溶温度的变化规律，首先对其在950、1 050和1 100 °C进行固溶处理，然后采用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对合金的微观结构进行表... 详细信息

为了揭示Fe-24Mn-6Si-9Cr-6Ni铁基形状记忆合金的微观结构和力学性能随固溶温度的变化规律，首先对其在950、1 050和1 100 °C进行固溶处理，然后采用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对合金的微观结构进行表征，并利用室温拉伸试验测试力学性能。试验结果表明随固溶温度升高，奥氏体晶粒尺寸显著增大，同时热诱发ε马氏体的片层长度和孪晶尺寸也随之增加。固溶合金主要由γ奥氏体和热诱发ε马氏体构成。当固溶温度提高到1 100 °C时，在合金中出现了α′马氏体，这是比较新颖的现象。TEM分析证实α′马氏体可在热诱发ε马氏体的交叉处形成。拉伸试验表明950 °C固溶合金的屈服强度和抗拉强度最高，分别达到350 MPa和805 MPa，伸长率约为50%。当固溶温度升高至1 050 °C，由于晶粒尺寸增加导致强度降低，但伸长率可以达到70%以上。随固溶温度进一步增加，合金的强度和伸长率均降低，但伸长率仍然高于60%。在塑性变形初期合金的加工硬化率显著降低，随应变继续增加，加工硬化率的降低逐渐趋于平缓。在相同的塑性应变下合金的加工硬化率随固溶温度升高而降低。采用Hollomon方程对应力应变关系进行拟合，发现当塑性应变高于0.1后，合金的加工硬化指数随固溶温度升高而增加。

关键词：形状记忆合金铁基合金微观组织力学性能马氏体相变

热辅助超声滚压温度场参数影响激光熔覆涂层表面粗糙度研究

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表面技术 2024年第5期53卷 149-155页

作者：张常胜沈学会罗辉姜永泉齐鲁工业大学(山东省科学院)机械与汽车工程学院济南250353 山东建筑大学机电工程学院济南250101 浙江晶鸿精密机械制造有限公司浙江上虞312300 山东黄金矿业(莱州)有限公司三山岛金矿山东烟台261400

目的降低激光熔覆涂层的表面粗糙度。方法采用激光熔覆技术制备铁基激光熔覆涂层,采用超声温滚压耦合热处理工艺对熔覆层进行熔覆后强化加工,重点研究温度场参数对成形表面粗糙度的影响,通过方差分析(ANOVA)确立参数显著性,同时利用响... 详细信息

目的降低激光熔覆涂层的表面粗糙度。方法采用激光熔覆技术制备铁基激光熔覆涂层,采用超声温滚压耦合热处理工艺对熔覆层进行熔覆后强化加工,重点研究温度场参数对成形表面粗糙度的影响,通过方差分析(ANOVA)确立参数显著性,同时利用响应曲面法(RSM)构建温度场参数影响铁基涂层表面粗糙度的预测模型,并进行参数优化。结果加热温度和保温时间对成形试样表面粗糙度的影响显著。在实验参数范围内,试样的表面粗糙度与加热温度呈正相关,与保温时间呈负相关。实验结果表明,在相同保温时间下,在加热温度100、250、400℃条件下试样的表面粗糙度Ra分别为0.237、0.158、0.096μm;在相同加热温度下,在保温时间为0.5、1、2 h条件下试样的表面粗糙度Ra分别为0.156、0.164、0.170μm。可见与保温时间相比,加热温度对涂层表面粗糙度的影响更显著。参数优化分析结果表明,在实验参数范围内,在400℃加热温度和0.5 h保温时间条件下,试样具有最小的表面粗糙度Ra(0.089μm)。结论相较于车削及常温滚压工艺,采用超声温滚压耦合热处理工艺可进一步降低激光熔覆涂层的表面粗糙度,在实验参数范围内,加热温度400℃和保温时间0.5 h是最优的温度场参数组合。

关键词：超声滚压温塑性增材制造表面粗糙度热处理铁基合金

铁基合金表面LDO&HA膜层的构建以及生物相容性研究

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铁基合金表面LDO&HA膜层的构建以及生物相容性研究

作者：李高洁吉林大学

学位级别：硕士

铁基合金是目前生物医疗领域研究的热门材料,尤其在牙科与骨科中应用最为广泛。但是在体液环境下,这些铁基合金材料可能会被腐蚀,同时存在其中的合金元素如铬、钒、铁、镍等金属离子渗入到体液中,也会导致毒性和不良的生物反应,造成重... 详细信息

铁基合金是目前生物医疗领域研究的热门材料,尤其在牙科与骨科中应用最为广泛。但是在体液环境下,这些铁基合金材料可能会被腐蚀,同时存在其中的合金元素如铬、钒、铁、镍等金属离子渗入到体液中,也会导致毒性和不良的生物反应,造成重大的健康风险。为了克服以上缺点,对铁基合金进行表面改性是最简单有效的方法之一。羟基磷灰石(HA,Hydroxyapatite)作为骨骼和牙齿中最重要的无机成分之一,生物相容性良好,故常作为植入物表面改性膜层。但是由于HA具有脆性,与基体结合较差,因此改善其作为植入物涂层界面结合性并进一步优化保护性和生物相容性是目前的研究重点。层状双金属氢氧化物(LDHs,Layered double hydroxides)由于其独特的板层结构以及与金属基体间存在良好的结合性受到研究人员的广泛关注。在本研究中,通过水热法在片状和粉末状铁基合金材料表面制备镁铁层状双金属氢氧化物(Mg Fe-LDHs)膜层,随后使用溶胶凝胶法在该膜层基础上制备HA膜层,烧结得到Mg Fe-LDO&HA复合膜层。通过XRD,FTIR,SEM和TGA等表征手段系统研究了所制备膜层的化学成分,组织形貌以及烧结过程中结构变化等。通过溶血实验、腹腔注射与肌肉组织包埋评价了该膜层的生物相容性。同时评价了该复合膜层包覆的合金粉末在齿面抛光应用中的效果。采用电化学阻抗谱、动电位极化曲线分析和评价了所制备膜层的耐腐蚀行为和性能。详细讨论了该复合膜层与铁基合金基体之间的结合性能。本文的主要研究结果如下:(1)使用溶胶凝胶法制备了3种不同浓度的HA膜层包覆的Fe Cr合金粉末,通过XRD,SEM对比分析各个浓度条件下膜层结构以及成分的完整性,得出0.1113mol/L HA膜层结晶度最好,是作为复合膜层的最优浓度。在此基础于Fe Cr合金粉末表面制备了LDO&HA(Layered double oxides&Hydroxyapatite)复合膜层。通过TGA失重率分析LDHs烧结过程中的成分以及结构变化。并且通过溶血试验与腹腔注射实验,证明了所制备的膜层对生物体无毒,生物相容性良好。(2)通过齿面抛光实验,对比分析各膜层包覆的Fe Cr合金粉末在实际应用中的效果。结果表明,高浓度HA与LDO&HA包覆的Fe Cr合金粉末在抛光后对齿面无损伤,无残留附着物。分析了各膜层与Fe Cr合金粉末间的结合性。HA膜层与Fe Cr合金粉末基体间仅存在微弱的物理吸附作用,HA溶胶凝胶浓度越高,HA结晶度越高,膜层完整性越好。Mg Fe-LDHs为膜层与膜层、粉末基体与膜层间引入化学键合,且该膜层增加了粉末基体表面的粗糙度,为HA膜层增加了机械联锁,进一步提高膜层间结合性。这种新型复合膜层包裹粉体为磁控法准确治疗牙周疾病和高效洁提供了材料保证。(3)成功在316L不锈钢表面制备出Mg Fe-LDHs膜层、HA膜层、Mg FeLDO膜层以及Mg Fe-LDO&HA复合膜层。其中,Mg Fe-LDO&HA膜层完整,致密且无缺陷地生长于316L不锈钢表面,由EDS分析,膜层与基体,膜层与膜层界面处都存在明显的元素扩散,它们之间是通过化学键连接的,结合性良好。(4)接触角测试表明,具有HA膜层的试样润湿性好,接触角角度均为10°左右。模拟体液(SBF,Simulated Body Fluid)中电化学测试结果表明,Mg FeLDHs膜层的耐腐蚀性能最好。其中,通过对比动电位极化曲线与电化学阻抗值,Mg Fe-LDO&HA膜层的耐腐蚀性能相较于HA膜层和LDO膜层更加优异,说明了复合膜层较单一膜层耐腐蚀性能有明显提升。动物肌肉组织包埋实验结果表明,316L不锈钢基体包埋部位周围出现炎症细胞;HA膜层在实验过程中在体内发生脱落,周围出现少量炎症细胞;Mg Fe-LDO&HA复合膜层实验过程中无炎症现象出现,该组的生物相容性最好。

关键词：铁基合金层状双金属氢氧化物羟基磷灰石复合膜层生物相容性齿面抛光金属腐蚀与防护

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铁基合金电子及磁性调控的理论研究

铁基合金电子及磁性调控的理论研究

作者：蒋金秀电子科技大学

学位级别：硕士

具有不同面内磁性结构的材料常应用于超高密度磁记录应用和自旋电子器件中。铁基合金储量丰富、机械性能好、抗氧化性强,且具有丰富可调的磁性质,是这类磁性材料的候选材料。本文以富铁FeX(X=Si、Al)合金的磁性调控为研究课题,采用第一... 详细信息

具有不同面内磁性结构的材料常应用于超高密度磁记录应用和自旋电子器件中。铁基合金储量丰富、机械性能好、抗氧化性强,且具有丰富可调的磁性质,是这类磁性材料的候选材料。本文以富铁FeX(X=Si、Al)合金的磁性调控为研究课题,采用第一性原理计算的方法,对比了B相与化学无序的A相的结构特征及电子结构,通过空位与应变的方式调控了FeAl的磁性及电子结构,为设计结构稳定、磁调控丰富、价格低廉的铁基合金磁性材料奠定理论基础。本论文首先研究了FeX(X=Si、Al)合金B相与化学无序A相的结构、磁性质及电子结构。B相具有稳定的Cs Cl型结构,B-FeSi晶胞的磁矩为～8μ,B-FeAl合金晶胞磁矩仅为～4μ。B结构中根据Fe原子自旋极化的程度不同,可分为高磁矩的Fe 原子和低磁矩的Fe原子。化学无序的A相具有亚稳的bcc结构,体积相比B结构发生了不同程度的膨胀,磁矩增加。尽管A-FeAl体系磁矩随Fe原子周围配位环境的不同而变化,体系中简单一个反位缺陷的存在使磁矩增加了～375%。通过对其电子结构分析,发现A结构中电子交换劈裂作用加剧,Fe型Fe原子几乎消失,从而导致体系总磁矩升高。Al原子由于与Fe原子良好的原子半径匹配和电子匹配,因而对铁基合金磁性的提升更加明显。本论文在研究完整FeAl合金的基础上,通过引入空位缺陷和应变,研究了空位及应变对体系磁学特性和电子性质的影响。缺陷形成能的计算表明纯铁层中的Fe空位更易形成。通过电子自旋密度分析发现邻近纯铁层Fe空位的Fe原子磁矩提升,而远离纯铁层Fe空位的Fe原子磁化方向翻转,在体系中形成反铁磁耦合,对体系整体自旋性能的提升效果不大。相比A构型中磁矩随应变缓慢增加,B构型随应变呈明显“V”型变化,在2%应变处体系磁矩突增。与之对应的,B构型中d 的增幅更加明显,Fe原子的磁矩增幅均小于Fe原子。这是因为Fe原子费米能级处的占据态较多,电子更加的活跃,更容易受到应变作用的影响。本课题的理论计算结果为实验设计具有不同磁性强度结构的铁基合金提供了一定的理论支撑。

关键词：第一性原理计算自旋电子学铁基合金磁性调控电子结构

国产顺序扫描式波长色散X射线荧光光谱仪在铁基合金分析中的应用

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冶金分析 2023年第1期43卷 1-7页

作者：刘明博王英倩倪子月李冬玲沈学静王海舟钢铁研究总院有限公司钢研纳克检测技术股份有限公司

为了拓展自主研发的顺序扫描式波长色散X射线荧光光谱仪(WDXRF)在铁基合金检测领域的应用，通过对测试条件、谱线干扰方法、强度表征方法、基体校正方法等的研究，开发了覆盖多种类型铁基合金样品，可以对16种常用元素成分进行直接快速... 详细信息

为了拓展自主研发的顺序扫描式波长色散X射线荧光光谱仪(WDXRF)在铁基合金检测领域的应用，通过对测试条件、谱线干扰方法、强度表征方法、基体校正方法等的研究，开发了覆盖多种类型铁基合金样品，可以对16种常用元素成分进行直接快速分析的方法。实验采用铣床对样品进行表面处理，对各待测元素设定合适的条件并进行所有样品的测试，然后在软件中分别用经验系数法和Alpha系数法进行工作曲线绘制，并采用估计标准误差(SEE)作为曲线质量评定依据，通过SEE值的大小确定各元素的基体校正方法，最后选取典型样品进行了方法重复性和正确度的考察。结果显示，无论对于常量元素Fe、Cr、Ni、Mn,还是微量元素Al、Si、P、S、Ti、V、Co、Cu、Zr、Nb、Mo、W,实验方法都有较好的正确度、精密度以及检出限，并有较宽的测试范围。研究表明，在铁基合金分析领域，实验方法能够满足日常测试分析的需求。

关键词：波长色散X射线荧光光谱(WDXRF) 铁基合金 Alpha系数法经验系数法估计标准误差(SEE)

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复杂部件用铁基合金的注射成形工艺研究

粉末冶金工业 2022年第2期32卷 21-26页

作者：周芬罗蒙谢敏包金小郜建全宋希文内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010 苏州新锐合金工具有限公司江苏苏州215121

针对常规方法无法制备出一种形状复杂及壁薄的铁基合金部件,本研究以氧化物为主要原料,以高密度聚乙烯(HDPE)、聚乙烯-乙烯乙酸乙脂共聚物(EVA)、石蜡(PW)及硬脂酸(SA)为粘结剂,研究了注射成形用喂料的最佳粘结剂的组成及最佳固含量。... 详细信息

针对常规方法无法制备出一种形状复杂及壁薄的铁基合金部件,本研究以氧化物为主要原料,以高密度聚乙烯(HDPE)、聚乙烯-乙烯乙酸乙脂共聚物(EVA)、石蜡(PW)及硬脂酸(SA)为粘结剂,研究了注射成形用喂料的最佳粘结剂的组成及最佳固含量。在此基础上,研究了正庚烷脱脂的最佳工艺,及热脱脂气氛对制品中碳氧含量的影响规律。研究结果表明,粘结剂组成为15%HDPE-75%PW-8%EVA-2%SA且最佳固含量为50%的喂料具有流动性好、注射坯强度高的特点。正庚烷脱脂的最佳工艺条件为40℃下脱脂80 min。热脱脂的气氛对最终制品中的碳、氧含量有影响,氢气气氛下脱脂时,碳含量高,氧含量低,氩气气氛下相反。氢气还原后的制品结构为铁相,且密度较高。

关键词：铁基合金注射成形粉末装载量脱脂