H13钢激光仿生耦合处理及耐磨性研究

研究了经激光仿生耦合处理的H13钢在常温下抗磨损性能以及磨损机理,并分析不同形貌(线状、网状)对其抗磨损性能的影响。利用Nd∶YAG激光器赋予H13钢试样表面一定仿生形貌,采用HVS-1000显微硬度计、HSR-2M型高速往复摩擦实验机进行仿生单元体横截面硬度测定和试样表面磨损试验,并得出磨损质量;通过金相显微镜、SEM分别对试样横截面以及表面磨痕的微观形貌进行观察并研究磨损机理。激光仿生处理后的H13钢,其耐磨性得到显著提高。与基体相比,经激光网格仿生处理的H13钢耐磨性提高约20倍,线状仿生试样提高约13倍。激光仿生单元体能够改变试样整体的磨损机理,使基体的磨料磨损逐渐转变为粘着磨损。     

激光喷丸参数对304不锈钢表面性能的影响

为了研究喷丸能量密度和喷丸搭接率等工艺参数对304不锈铜表面性能的影响,采用激光喷丸冲击强化的方 法,用X射线衍射方法检测了试样表层的相组成,用显微硬度计测量了试样表层的显微硬度。结果表明,304不锈铜经 过激光喷丸处理后,表层组织没有发生明显的马氏体相变,表层硬度得到提高,随着喷丸能量密度和搭接率的增加,表层 硬度有增大的趋势。     

铌对Ni60激光熔覆层显微组织及耐磨性能的影响

采用激光熔覆送粉法制备了Ni60合金及铌修正的Ni60合金激光熔覆层。采用扫描电子显微镜、能谱、电子背散射衍射技术及磨损试验研究了铌对复合熔覆层显微组织、相成分及耐磨性能的影响。结果表明,加入铌后提供了富铌的形核剂,减少了CrB沉淀相的结构尺寸。熔覆层中Cr7C3的生长被抑制,降低了熔覆层中粗大碳化物相的比例。与纯的Ni60合金熔覆层相比,铌修正的复合熔覆层显微硬度下降了33%,但是铌修正的复合熔覆层的耐磨性能却提高了5倍。     

磷元素对Ni-W-P镀层硬度和磨损性的影响

为研究磷的质量分数大小对Ni-W-P镀层的硬度和磨损性的影响,采用化学沉积的方法制备Ni-W-P合金镀层。 通过扫描电镜( SEM)、能谱仪(EDS)及X射线衍射法(XRD),分析研究了Ni-W-P镀层的微观组织结构、成分和形貌特 点。对Ni-W-P镀层进行硬度测试及干摩擦磨损实验,分析研究镀层热处理前后的显微硬度及磨损性能。研究结果表明 磷元素质量分数的大小对硬度影响至关重要,其磨损的主要形式是粘着磨损。     

20钢激光熔覆热影响区组织分析

本文研究了20钢退火态，淬火态激光熔覆热影响区的组织，电镜复型照片显示，在30微米的热影响区内组织变化呈明显的规律，熔覆层与基体间有明显的界面。     

12CrNi3钢中马氏体与下贝体组织性能的对比研究

本文通过对 1 2 Cr Ni3钢经不同预先热处理和最终热处理后的马氏体和下贝氏体组织性能进行对比研究 ,结果表明 :正火处理比退火处理后的组织致密 ,对淬火组织和性能有利 .采用等温淬火得到下贝体组织 ,除强度和硬度外 ,具有比马氏体组织更好的其它综合性能 ,有望在一定范围内得到应用 .     

40 mm厚铁素体不锈钢与16Mn钢异种电子束焊接接头显微组织结构研究

为了探究异种钢焊接接头的强度和使用性能，课题组对焊接接头不同位置处的显微组织结构进行研究。首先，电子束焊接将06Cr13Al铁素体不锈钢（FSS）对接连接到16Mn低合金钢厚板上；通过工艺优化，在电子束偏移向16Mn钢1.5 mm时获得成型良好的焊接接头；采用光学显微镜、X射线衍射仪和扫描电子显微镜研究异种焊接接头不同位置处的显微组织，并测试异种接头硬度。结果表明：焊缝主要由粗大的柱状晶和中心轴向晶粒组成，显微组织由板条马氏体组成；16Mn钢的热影响区（HAZ）显微组织为羽毛状的上贝氏体和针状铁素体，铁素体不锈钢热影响区主要以粗大的铁素体和马氏体组成；焊缝区的显微硬度明显高于母材，焊缝不同厚度处的显微硬度没有明显的差异。焊接接头成型良好，未观察到缺陷。     

Cr12MoV钢固体硼-稀土共渗工艺研究

提高制砖模具表面的耐磨性及使用寿命,一直是人们努力的方向.采用正交试验方法,筛选出Cr12MoV钢硼-稀土共渗的最佳工艺:w(稀土)=0.3%,渗硼温度950℃,保温时间5h.经优化渗硼后,渗硼层增厚且致密,疏松、空洞减少,硬度压痕完整,渗硼层脆性由1级降至3级,前沿无明显梳齿形状.优化渗硼后再经淬火、回火处理,渗硼层耐磨性可提高15倍.     

镍磷合金镀层的摩擦磨损特性及其开发前景

本文分析了化学镀镍磷合金层的摩擦磨损试验结果,研究指出这一表面处理技术具有低的摩擦系数和高的耐磨性及硬度,又因沉积处理温度低而不存在变形,亦不影响零件原来的精度及粗糙度,因此宜于作为零件的最终表面处理。若应用于齿轮,凸轮等高副零件,前景十分乐观。最后从试样的磨损失重中估算出磨损系数和磨损减薄量以供作耐磨性设计的参考。     

激光熔覆H13-TiC复合涂层的力学性能测试与数值模拟

为提高热作模具钢的使用性能和寿命,利用激光熔覆技术在H13钢表面制备了H13-TiC复合涂层,研究了不同TiC含量下H13-TiC复合涂层的力学性能,并分析了各试样拉伸后的断口形貌。结果表明：激光熔覆后熔覆层硬度、强度都明显高于基体硬度、强度,这是熔覆层中弥散和细晶强化共同作用的结果;熔覆层的断裂机制是脆性断裂和塑性断裂的混合型。最后,基于Mori-Tanaka平均场理论,分析了颗粒增强H13-TiC复合涂层的弹塑性性能,理论预测与实验结果基本吻合。     

变载荷对45钢摩擦副摩擦磨损性能的影响

针对实际工况中,45钢是在有润滑的状态下工作,且所受的载荷是变化的情况,课题组在自行改装的MMS-2A型多功能摩擦磨损试验机上采用环一块接触摩擦方式进行了实验,研究了在油润滑状态下变载荷对45钢摩擦副摩擦磨损性能的影响,与干摩擦条件下的磨损性能进行对比;并对45钢磨损表面进行了观察。结果表明：干摩擦和油润滑状态下的45钢摩擦副的摩擦因数呈现不同的变化趋势;油润滑条件下的磨损量比干摩擦条件下的磨损量要小很多;在油润滑条件下,45钢的磨损机理主要表现为磨粒磨损和疲劳剥落。研究验证了油润滑的存在有助于改善材料的耐磨性。     

局部激光表面处理对7075铝合金疲劳性能影响的研究

7075铝合金以其独特的性能广泛应用于载运工具各个行业中,但是,铝合金在焊接后会出现疲劳强度降低的现象,这对载运工具的安全性产能生了消极影响。针对这一现象,采用局部激光表面处理法来改善7075铝合金的疲劳性能。对未处理试样和局部激光表面处理后试样的疲劳裂纹扩展速率的研究表明,局部激光表面处理能有效降低疲劳裂纹扩展速率,提高疲劳寿命。ANSYS有限元残余应力分析及硬度试验表明,局部激光表面处理后试样上形成的残余应力场和局部软化现象是疲劳裂纹扩展速率降低的主要因素。     

高频电阻感应局部表面加热自冷淬火

本文利用国产高频加热设备实现了45,40Cr 和35CrNi 3 Mo 钢的高频电阻感应局部表面加热自冷淬火。获得了长100mm,宽5—7mm,深1.0—1.5mm,HRC54—59的仿形性淬硬带。经金相检验,透射电镜观察,显微硬度和变形量的测定,分析了不同工艺参数对淬硬带的影响规律,试验表明这种淬火方法节省能源变形小。其淬硬带主要是回火板条马氏体。40Cr 钢个别区域有挛晶马氏体,45钢则有少量下贝氏体。提高阳极电压,细化原始组织,增强材料自身的冷却能力,适宜地控制感应加热距离有利于提高淬火质量。     

激光涂敷多种硬质合金的性能及形成机理之研究

叙述了利用一台输出功率为2kW的连续CO_2激光器在20~#钢表面涂敷WC—TiN—SiC—Co和WC—SiC—Co的研究,并对激光处理后的涂敷层进行了物相分析和硬度分布以及耐磨性能的测试。其结果表明:利用高功率激光束可在廉价的碳钢表面实现多种硬质合金的涂敷,其表面的化学成分发生了根本性的改变,机械性能有了极大的提高。同时对涂敷层的形成机理进行了探讨。     

搅拌摩擦加工细晶TA2纯钛及其热稳定性研究

通过控制搅拌摩擦加工(friction stir processing,FSP)工艺参数实现TA2纯钛的晶粒细化。利用光学显微镜、扫描电子显微镜及显微硬度测试等仪器和技术研究了退火前后细晶纯钛的显微组织与硬度变化。结果表明:在水冷条件下,TA2纯钛的晶粒尺寸可降低至2μm左右,晶粒细化效果主要受到搅拌头搅拌速度/前进速度比值大小影响;当退火温度在450℃及以下时,FSP细晶纯钛显微组织与硬度变化不明显;当退火温度升高至500℃时,FSP纯钛试样的搅拌区晶粒尺寸明显增大,且显微硬度降低。     

45钢激光熔覆的组织与性能

本文采用与氧乙炔喷焊对比的方法 ,研究了激光熔覆层和基体热影响区的组织形态和组成相及合金层与基材的结合状况 .试验结果表明 ,激光熔覆层的组织形态是以等轴晶状和数枝状为主的共晶组织 .熔覆层和基体的热影响区界限分明 ,过渡层很窄 .基体的热影响区为淬火状态的马氏体 ,越靠近熔覆层马氏体越细小 .试样的基体组织对熔覆层组织影响不大 .     

碳素工具钢(T8)激光熔覆组织分析

本文研究了T8钢在不同热处理条件下激光熔覆镍基自熔合金粉后基体各区域的组织。实验结果表明：激光熔覆后基体各区域的组织形态与基材前期的热处理制度无关。基体热影响区的组织均为淬火马氏体，基体保持原热处理状态下的组织，在基体与熔覆层之间不存在因成分扩散而形成的过渡区，熔覆层与基体之间存在明显的界面。     

激光沉积预置TC4线材的显微组织研究

为了降低工业生产中钛合金激光沉积的成本，提高材料的利用率与形状自由度，课题组使用光纤激光器以通过电阻点焊方式预置的TC4金属条为原料进行了单层与多层的激光沉积，并通过超景深光学显微镜观察分析沉积层中的显微组织。研究结果表明：单层试样(A1)与多层试样(A2)的沉积层与基体间均实现了良好的冶金结合，结合处无明显缺陷；单层与多层试样中出现的多种组织相似但含量有所不同，A1的沉积层组织中出现最多为长针状α′相、条状α相以及晶间β相；A2中出现最多组织则为呈鱼骨状生长的α相与针状α′相及晶间β相，此外A2中有少量偏析情况出现。总体而言A2试样显微组织更为优异，但沉积层中存在由于多层堆叠形成的少量气孔与冷裂纹。     

强束流Zr离子注入H13钢改善其耐磨性研究

采用由金属蒸汽真空弧离子源引出的强束流Ｚｒ,Ｚｒ＋Ｃ离子对Ｈ１３钢进行了离子束表面处理,借助划痕仪和摩擦试验机分别测量了经表面处理的Ｈ１３钢的耐磨性和摩擦系数。研究结果表明：经Ｚｒ,Ｚｒ＋Ｃ离子束处理的Ｈ１３钢的耐磨性有所提高,摩擦系数明显降低,采用卢瑟福背散射谱（ＲＢＳ）ｘ射线衍射分析了注入层的成分,结构及影响其耐磨性的因素。     

牙轮钻头强化用YQ4堆焊层组织性能研究

利用自主开发NiCrBSiCu合金粉研制了YQ4堆焊焊条，采用氧乙炔堆焊工艺制作了堆焊试样，利用剪切实验测试了堆焊层强度，冲击磨料磨损实验测试了试样的耐磨性，利用扫描电子显微镜观察了断口显微组织特征。实验结果表明：YQ4硬质合金堆焊层中过渡层组织细小，耐磨层中脆性硬质合金相上均匀分布了韧性微孔结构低熔点合金，硬质合金分布致密、均匀、多层堆垛，基体与过渡层以及硬质合金之间结合良好，平均剪切强度600MPa，高于牙轮钻头工作要求，抗冲击磨料磨损能力提高近2倍，在组织与性能上都满足牙轮钻头齿面强化要求