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Cr_(3)C_(2)/WC的添加对Stellite 12熔覆层耐磨耐蚀性的影响

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表面技术 2024年第1期53卷 135-142页

作者：赵菲张亮吴志生温保安太原科技大学材料科学与工程学院太原030024

目的提高Stellite 12熔覆层的耐磨耐蚀性能。方法将Stellite 12合金粉末与碳化物(Cr_(3)C_(2)、WC)混合,采用激光熔覆技术在H13钢板上制备复合熔覆层。通过超景深显微镜和XRD分析其显微组织和物相,通过显微硬度测试、摩擦磨损试验和电... 详细信息

目的提高Stellite 12熔覆层的耐磨耐蚀性能。方法将Stellite 12合金粉末与碳化物(Cr_(3)C_(2)、WC)混合,采用激光熔覆技术在H13钢板上制备复合熔覆层。通过超景深显微镜和XRD分析其显微组织和物相,通过显微硬度测试、摩擦磨损试验和电化学腐蚀试验,分别评价熔覆层的硬度、耐磨性和耐蚀性,并通过超景深显微镜对磨痕形貌进行分析。结果添加碳化物后,熔覆层的微观组织以柱状晶和树枝晶为主,物相主要由γ-Co固溶体和碳化物(M23C6、M7C3)组成;Cr_(3)C_(2)的添加使得熔覆层的硬度降低,由610HV0.2降至530HV0.2,但耐磨性得到提高,磨损量由0.45 mm^(3)降至0.33 mm^(3),下降了28%,耐蚀性得到提高,腐蚀电位由-0.385 V增加到-0.264 V,腐蚀电流密度由9.269×10^(-10)A/cm^(2)降至1.496×10^(-10)A/cm^(2),极化电阻由3.982×10^(7)Ω·cm^(2)提升至2.424×10^(8)Ω·cm^(2),提高了1个数量级;WC的添加使其硬度由610HV0.2提高至750HV0.2,磨损深度变浅,磨损量由0.45 mm3降至0.19 mm^(3),下降了43%,但耐腐蚀性有所降低。3种熔覆层的磨损机制主要为磨粒磨损和黏着磨损。结论WC的添加可以有效提高熔覆层的硬度和耐磨性,但耐腐蚀性有所降低;添加Cr_(3)C_(2)后,耐蚀性得到显著提高,耐磨性略微提升,但硬度降低。

关键词：激光熔覆复合熔覆层显微硬度摩擦磨损行为磨损机制电化学腐蚀行为

镁合金电弧增材技术基本工艺及工艺因素影响综述

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材料导报 2024年第7期38卷 189-197页

作者：凌子涵王利卿张震赵占勇白培康中北大学材料科学与工程学院太原030051 太原科技大学材料科学与工程学院太原030024

轻量化结构件是航空航天和交通运输领域的永恒追求,结构件的轻量化主要通过结构设计和材料选择实现。因此,具有自由成型大型复杂形状构件特点的电弧增材技术受到持续关注。镁合金密度约为1.8g/cm^(3),是实际工程应用中最轻的金属结构材... 详细信息

轻量化结构件是航空航天和交通运输领域的永恒追求,结构件的轻量化主要通过结构设计和材料选择实现。因此,具有自由成型大型复杂形状构件特点的电弧增材技术受到持续关注。镁合金密度约为1.8g/cm^(3),是实际工程应用中最轻的金属结构材料之一。这两点使电弧增材镁合金大型复杂构件的生产研究受到重视。然而,电弧增材涉及电磁、传热、流体等复杂物理变化,同时镁合金又存在易氧化、易挥发等问题,这对电弧增材的工艺控制提出严峻考验。为此本文归纳总结了镁合金电弧增材技术基本工艺类别,分析了主要工艺参数对电弧增材制造镁合金成型质量、微观组织、力学性能的影响规律和深层机理,指出了镁合金电弧增材技术的现有问题,最后对镁合金电弧增材技术的未来研究方向提出了一些建议和展望。

关键词：镁合金电弧增材制造工艺因素成型质量微观组织力学性能

界面约束作用下Ti/Al多层复合材料的力学性能和冲压成形性能

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稀有金属材料与工程 2024年第5期53卷 1277-1286页

作者：曹苗邓坤坤陈慧琴段兴旺徐月李飞车鑫王振博杨景然张志豪李烨太原科技大学材料科学与工程学院山西太原030024 太原理工大学材料科学与工程学院山西太原030600

采用热压+热轧复合法在500℃制备了3层、5层和7层配置的Ti/Al多层复合材料(LMCs),研究了拉伸和埃里克森杯突试验过程中复合板的裂纹萌生和扩展行为,分析了界面约束效应对复合板力学性能和冲压成形性能的影响机理。结果表明,复合板界面... 详细信息

采用热压+热轧复合法在500℃制备了3层、5层和7层配置的Ti/Al多层复合材料(LMCs),研究了拉伸和埃里克森杯突试验过程中复合板的裂纹萌生和扩展行为,分析了界面约束效应对复合板力学性能和冲压成形性能的影响机理。结果表明,复合板界面具有微米级厚度的金属间相,导致其具有较强的界面结合。随复合板层数的增加,其屈服强度(YS)和极限抗拉强度(UTS)增加,延伸率(EL)和韧性降低,且由于热轧形成了强基面织构,复合板力学性能的各向异性明显增加。同时,复合板的加工硬化指数(n)和塑性应变比(r)均降低,屈强比(σs/σb)增大,这些均导致了复合板的冲压成形性能变差。对于层数较少的复合板,在断裂过程中界面脱粘起了主要作用。由于界面结合不佳,界面易发生分层,通过抑制裂纹萌生、促进裂纹偏转和钝化、降低裂纹扩展的驱动力,有效地延缓了复合板的断裂失效。

关键词： Ti/Al多层复合材料拉伸埃里克森杯突试验界面

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粉煤灰制备沸石的技术及应用现状

材料导报 2024年第7期38卷 106-119页

作者：张鹏陈星月李素芹任志峰李怡宏赵爱春何奕波太原科技大学材料科学与工程学院太原030024 北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083

粉煤灰(CFA)是发电厂在燃煤过程中形成的固体废弃物,其大量堆积造成的环境污染以及可回收资源浪费问题亟需解决。在粉煤灰众多再利用方式中,制备高吸附性能的沸石是实现粉煤灰高附加值应用的有效途径之一。来源不同的粉煤灰理化性质差... 详细信息

粉煤灰(CFA)是发电厂在燃煤过程中形成的固体废弃物,其大量堆积造成的环境污染以及可回收资源浪费问题亟需解决。在粉煤灰众多再利用方式中,制备高吸附性能的沸石是实现粉煤灰高附加值应用的有效途径之一。来源不同的粉煤灰理化性质差异较大,因此,制备沸石材料之前需采取不同的方法对其进行活化预处理。本文概述了沸石合成工艺之间的关系及其优缺点,并进一步阐述了粉煤灰基沸石在废水处理、气体吸附分离以及土壤改良等方面的应用前景。从粉煤灰预处理、沸石合成方法、产物应用领域等三个方面对粉煤灰制备沸石的整体发展趋势进行了展望。

关键词：粉煤灰沸石预处理绿色合成重金属吸附修复

碳化物特征对GH3536合金冷变形损伤的影响及控制

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金属学报 2024年第4期60卷 464-472页

作者：余华李昕江河姚志浩董建新北京科技大学材料科学与工程学院北京100083

为了研究碳化物对GH3536合金冷变形损伤的影响并加以控制,通过薄带材的冷轧变形和圆柱试样的压缩变形,观察了碳化物破裂以及基体局部开裂的现象,并结合有限元模拟结果,进一步探讨了碳化物形貌与分布特征对组织损伤的影响。结果表明,当... 详细信息

为了研究碳化物对GH3536合金冷变形损伤的影响并加以控制,通过薄带材的冷轧变形和圆柱试样的压缩变形,观察了碳化物破裂以及基体局部开裂的现象,并结合有限元模拟结果,进一步探讨了碳化物形貌与分布特征对组织损伤的影响。结果表明,当碳化物尺寸较大、形状不规则且呈团聚分布时,其内部应力与破裂倾向较大,而小尺寸圆形碳化物的情况与之相反。碳化物的团聚与条带状分布是引起基体应力和开裂倾向增加的主要原因。热处理结果表明,通过将热处理温度提高到1150℃以上,可以明显改善小尺寸碳化物的团聚和条带状分布特征,但对于10μm以上的大尺寸碳化物改善效果不明显。

关键词： GH3536合金冷变形热处理碳化物破裂

T6热处理对多向锻态VWZ113K稀土镁合金微观组织及力学性能的影响

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塑性工程学报 2024年第5期31卷 198-207页

作者：车鑫段兴旺江东辛向前谈芸芸太原科技大学材料科学与工程学院山西太原030024

以多向锻造Mg-11Gd-3.6Y-2Zn-0.6Zr稀土镁合金为研究对象,利用扫描电镜、能谱分析、电子背散射衍射技术及室温拉伸实验分析了T5和T6热处理工艺对多向锻态稀土镁合金组织和力学性能的影响规律。结果表明,T5热处理后合金为混晶组织,晶界... 详细信息

以多向锻造Mg-11Gd-3.6Y-2Zn-0.6Zr稀土镁合金为研究对象,利用扫描电镜、能谱分析、电子背散射衍射技术及室温拉伸实验分析了T5和T6热处理工艺对多向锻态稀土镁合金组织和力学性能的影响规律。结果表明,T5热处理后合金为混晶组织,晶界分布有大尺寸长周期堆垛有序(LPSO)结构强化相,合金的屈服强度、抗拉强度及伸长率分别为241 MPa、357 MPa及13.0%;在T6热处理中,随着固溶温度的升高,静态再结晶逐渐形核并长大,促进了组织均匀性提升;但晶粒长大会消耗位错并降低位错强化效应;同时,升温加速了LPSO结构强化相回溶,晶界LPSO结构强化相变得更加细小弥散,促进了弥散强化作用;此外,固溶温度升高还会导致晶粒择优长大,促进织构强化;430℃、8 h+225℃、16 h是最佳热处理工艺,合金的屈服强度、抗拉强度及伸长率分别可达302 MPa、398 MPa及11.5%;多种强化机制均衡作用促使合金强塑性协同提升。

关键词：稀土镁合金多向锻造热处理微观组织强化机制

添加硫酸铝钾煅烧对脱硫石膏制备建筑石膏性能的影响

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无机盐工业 2024年第4期56卷 105-111页

作者：王升昌郝建英陈佳宁田博太原科技大学材料科学与工程学院山西太原030024

为了解决脱硫石膏利用率较低的问题,同时提高其高附加值,选用硫酸铝钾(KAS,质量分数分别为0、0.3%、0.6%、1.0%)与脱硫石膏混合,经常压煅烧制备建筑石膏,重点研究煅烧温度及KAS掺量对建筑石膏性能及形貌的影响。结果表明:适当的煅烧温... 详细信息

为了解决脱硫石膏利用率较低的问题,同时提高其高附加值,选用硫酸铝钾(KAS,质量分数分别为0、0.3%、0.6%、1.0%)与脱硫石膏混合,经常压煅烧制备建筑石膏,重点研究煅烧温度及KAS掺量对建筑石膏性能及形貌的影响。结果表明:适当的煅烧温度可改善建筑石膏的性能,但煅烧温度过高时,会使建筑石膏表面裂纹增多,性能下降;添加适量的KAS,不仅可以提高建筑石膏的结晶度,而且能促进水化后新相二水石膏(DH)沿b轴方向生长,延缓沿c轴方向生长,降低DH晶体的长径比,使石膏硬化体逐渐密实化,强度显著增加。脱硫石膏中添加0.3%的KAS,经170℃煅烧2 h,制备的建筑石膏性能最佳,初凝时间和终凝时间分别为11.5 min和14 min,2 h抗折强度和抗压强度分别为3.40 MPa和9.23 MPa,绝干抗折强度和抗压强度分别为6.70 MPa和21.82 MPa,满足GB/T 9776—2022《建筑石膏》3.0等级要求。相比空白组,2 h抗折强度提升了26%,2h抗压强度提高了40%。

关键词：脱硫石膏建筑石膏硫酸铝钾煅烧

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初始组织及冷轧压下量对工业低牌号电工钢相变织构及磁性能的影响

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金属学报 2024年第3期60卷 377-387页

作者：杨平马丹丹顾晨顾新福北京科技大学材料科学与工程学院北京100083

有相变的低牌号电工钢连铸坯中普遍存在的{100}柱状晶显示了连铸过程中强烈的相变滞后及相变被抑制的特性。这时,热轧加热温度的变化会造成热轧组织与织构的多样性,并对后续冷轧退火组织与织构产生影响。本工作在前期初步考察热轧工艺... 详细信息

有相变的低牌号电工钢连铸坯中普遍存在的{100}柱状晶显示了连铸过程中强烈的相变滞后及相变被抑制的特性。这时,热轧加热温度的变化会造成热轧组织与织构的多样性,并对后续冷轧退火组织与织构产生影响。本工作在前期初步考察热轧工艺对工业低牌号电工钢相变织构影响的基础上,结合连铸坯中柱状晶相变滞后现象,提出了亚稳态铁素体热轧保留{100}织构从而提高磁性能的思路,进一步考察了冷轧前不同初始组织及冷轧压下量对相变织构的影响,并探索了织构遗传的规律。结果表明,低温加热热轧的热轧板中存在较多{100}取向的形变晶粒,冷轧及相变退火后显示了明显的{100}织构遗传规律,有效改善了磁性能。压下量的提高削弱了{100}相变织构。分析认为,虽然工业低牌号电工钢中的Al、P元素阻碍了表面效应诱发的{100}相变织构,但低温热轧产生有利的初始{100}织构促进了最终遗传型相变织构。此外,高退火温度下得到的相变织构仍优于低退火温度下得到的再结晶织构。

关键词：低牌号电工钢相变柱状晶织构磁性轧制

Ti预处理的SiC_(f)/SiC与镍基高温合金复合铸件的界面组织与强度

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材料工程 2024年第2期52卷 164-171页

作者：林国标朱付虎赵斯文北京科技大学材料科学与工程学院北京100083

由SiC_(f)/SiC复合材料与K403镍基高温合金熔体制备的一体化铸件,冷却到室温时会出现自行断裂。通过采用Ti粉埋覆包渗工艺在1100℃下对SiC_(f)/SiC表面进行预处理,并在适当工艺下与K403镍基高温合金熔体进行陶瓷型精密铸造,成功实现SiC_... 详细信息

由SiC_(f)/SiC复合材料与K403镍基高温合金熔体制备的一体化铸件,冷却到室温时会出现自行断裂。通过采用Ti粉埋覆包渗工艺在1100℃下对SiC_(f)/SiC表面进行预处理,并在适当工艺下与K403镍基高温合金熔体进行陶瓷型精密铸造,成功实现SiC_(f)/SiC与K403镍基高温合金的一体化成形和界面的牢固结合。结果表明:Ti预处理层平均厚度为17μm左右,Ti向SiC_(f)/SiC渗透、扩散和反应,形成含TiC,Ti3SiC2,Ti5Si3Cx,SiC相的显微组织;经过与高温镍基金属液复合铸造后,预处理层演变成厚约120μm的界面反应层,其典型界面组织为Ni2Si+C+Al4C3+MC(M主要含Ti及少量的Cr,Mo,W)。预处理层的存在减轻Ni与SiC的有害石墨化反应,缓解高温金属液对SiC_(f)/SiC的热冲击,形成的界面反应层降低热膨胀系数失配造成的热应力,使得SiC_(f)/SiC与K403一体化铸件结合界面的室温剪切强度达到63.5 MPa。

关键词： SiC_(f)/SiC K403 镍基高温合金一体化铸造复合铸造 Ti预处理层