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無錫國勁合金有限公司
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閱讀：373發(fā)布時間：2017-4-15
無錫國勁合金有限公司*銷售高溫合金、耐蝕合金、雙相鋼等材質棒料等產品，產品質量過硬、價格合理。
5Cr8Si2圓鋼利用選區(qū)激光熔化工藝分別制備了純Inconel 718和TiC/Inconel 718納米復合材料塊體試樣。研究了激光工藝參數(shù)對成形試樣表面形貌、致密度、物相以及顯微組織演變的影響,探討了激光加工工藝參數(shù)對成形試樣顯微硬度、摩擦磨損以及高溫氧化特性的作用機制。論文主要研究結論如下述:本文在不同SLM工藝參數(shù)下成形了Inconel 718粉末并制備了塊體試樣。在輸入激光能量較低時,成形試樣表面產生開孔以及“球化現(xiàn)象”等冶金缺陷,降低了成形試樣的致密度。隨輸入激光能量的提高,成形試樣逐漸趨于致密,且成形試樣顯微組織逐漸均勻細化。在優(yōu)化激光加工工藝參數(shù)下,SLM成形Inconel 718試樣與傳統(tǒng)加工方式制備試樣相比具有優(yōu)異的力學性能。在以上研究基礎上,通過工藝參數(shù)進一步優(yōu)化,利用SLM工藝制備了相對致密度較高的純Inconel 718試樣并進行了高溫氧化性能測試分析。研究發(fā)現(xiàn),SLM成形純Inconel718試樣高溫氧化測試后氧化膜中主要包含粒狀的Cr2O3相以及少量的尖晶石相,氧化層結構主要包括外氧化層以及內氧化區(qū)兩部分。涉及到的氧化機制主要包括初始階段的化學吸附機制以及隨后階段氧化過程中的擴散機制,氧化過程主要是由易氧化金屬元素沿晶界向外擴散以及氧元素向基體內部擴散并隨后發(fā)生反應控制。分析可知,致密度的提高以及晶粒細化是成形試樣高溫氧化性能提高的關鍵因素。本文通過向Inconel 718基體中加入納米TiC陶瓷顆粒增強相,并利用SLM工藝制備了組織均勻、性能優(yōu)異的TiC/Inconel 718納米復合材料。研究發(fā)現(xiàn)輸入激光能量不足時,成形試樣中產生大量冶金缺陷,成形試樣的致密度較低。隨輸入激光能量的合理增加,成形納米復合材料中的顯微組織逐漸均勻細化,增強相顆粒在基體中均勻分布,成形試樣的力學性能以及高溫氧化性能顯著提高。同時,與SLM成形純Inconel 718試樣的性能相比,其力學性能與高溫氧化性能也有了一定程度的提高。
5Cr8Si2圓鋼合金是沉淀強化型鎳鐵基高溫合金,在發(fā)動機、石油、核工業(yè)等領域已得到廣泛應用。以往研究表明,當使用溫度超過650℃時,其主要強化相γ"會發(fā)生相轉變,使強化相的體積分數(shù)和強化效應下降,限制了合金在更高溫度領域的應用。本研究在總結GH4169合金組織、析出相特征和相關性能的基礎上,介紹δ相的析出和分布與合金性能的關系,總結了該合金的成分改性特點,對該合金在700℃甚至更高溫度/低應力下*使用的可能性做出了展望。 發(fā)展冶金結合兼顧耐磨耐蝕性的低成本、高質量涂層及其制備方法是表面工程研究領域重要發(fā)展方向之一。本文采用超音頻感應熔覆制備低成本鐵基、鎳基合金涂層方法,研究具有冶金結合、耐蝕、耐磨三者兼顧的綜合性能涂鍍層制備技術,主要探討了以下三個關鍵科學問題：(1)鐵、鎳基合金粉體感應熔覆形成硬質顆粒復合增強結構涂層的形成條件與影響規(guī)律；(2)硬質顆粒復合增強結構感應熔覆涂層成分、組織與其冶金結合、耐蝕、耐磨性的關系；(3)硬質顆粒復合增強結構感應熔覆涂層耐磨性與其受摩擦磨損時能否發(fā)生晶態(tài)-非晶態(tài)結構轉變、形成原因及其與非晶含量的關系。通過自行組建超音頻感應涂層制備裝置,選用T×××鐵基合金粉體(FeCrNiCoMo、FeCrBSi、FeCrBMo),并與普遍認為耐磨耐蝕鎳基合金NiCrBSi(Ni60A)進行對比研究,成功制備出冶金結合、低孔隙、低稀釋率耐磨耐蝕性能優(yōu)異的鐵基、鎳基涂層。獲得了感應熔覆工藝條件影響規(guī)律：工作電流和加熱時間減少,涂層孔隙率逐漸增大,涂層/基體界面呈機械結合或半冶金結合；工作電流和加熱時間增加,涂層孔隙率逐漸降低,涂層稀釋率不斷增加,熔池溫度決定涂層/基體界面兩側合金元素互擴散速率。鎳基、鐵基涂層微觀組織結構致密,呈非平衡快速凝固特征。涂層/基體界面區(qū)域在快速冷卻凝固狀態(tài)下呈現(xiàn)附于基體半熔化區(qū)晶粒外延生長且與熱流方向平行的平面晶組織,底部為樹枝晶結構。熔點及合金成分差異是鎳基、鐵基涂層微觀結構和物相組成不同的主因,鐵基初始熔覆狀態(tài)下涂層為純晶態(tài)結構,鎳基涂層物相轉變過程為L→(γ+L)+CrB+Cr7C3→γ+CrB+Cr7C3+γ-Ni/Ni3Si；鐵基涂層物相轉變過程為：L→(α/γ+L)+(Cr,Fe)2B→α/γ+(Cr,Fe)2B+α/γ)/(Cr,Fe)2B。鎳基、鐵基涂層具有優(yōu)良的室溫和高溫干滑動摩擦磨損性能。研究結果表明：鎳基、鐵基涂層顯微硬度沿層深方向呈梯度增加趨勢,涂層/基體界面處的渦流及趨膚效應協(xié)同作用引發(fā)界面硬度顯著增加,硬度超過基體的2倍。涂層室溫磨損機理為彌散強化、固溶強化,隨載荷、磨損速率、磨損時間的增加,涂層磨損機制由輕度粘著磨損、磨粒磨損逐漸向中度粘著磨損、磨粒磨損轉變；涂層高溫磨損機理為彌散強化、固溶強化及氧化膜自潤滑保護混合機制,磨損機制為粘著磨損、磨粒磨損和氧化磨損的混合機制。鐵基涂層硬度和耐磨性優(yōu)于鎳基涂層,硬質析出相含量、固溶體韌性越高,涂層硬度、耐磨性能越高。鎳基、鐵基涂層具有優(yōu)良的耐蝕性能,浸泡試驗和電化學測試結果表明：鎳基、鐵基涂層在模擬海水溶液中的腐蝕機理為陽極溶解和鈍化膜保護機制,涂層鈍化膜由Cr2O3、 FeCr2O4、 SiO2組成,涂層具有優(yōu)良耐蝕性能的本質原因是高致密性復合氧化膜的鈍化作用對腐蝕介質有的機械阻隔作用；H2S/CO2高溫高壓環(huán)境下,鎳基涂層腐蝕產物主要為FeS、 CrS,鐵基涂層腐蝕產物主要為FeS、 FeCr2S4,涂層較好的耐蝕性主要是由于溫度升高促進腐蝕產物的沉積和產物膜致密度的提升,對腐蝕介質起到隔離作用；涂層高溫氧化動力學曲線符合拋物線規(guī)律,致密連續(xù)、附著力良好的(Cr,Fe)2O3復合型氧化膜為涂層提供良好的高溫抗氧化性能。硬質顆粒復合增強結構感應熔覆FeCrNiCoMo和FeCrBSi涂層受摩擦磨損會發(fā)生晶態(tài)-非晶態(tài)結構轉變,晶態(tài)-非晶態(tài)轉變有利于提高涂層減摩、抗磨能力,該現(xiàn)象的發(fā)生歸因于磨損過程中大量位錯等缺陷的引入使涂層晶體結構自由能不斷增加直至晶態(tài)結構失穩(wěn),非晶含量隨磨損時間和載荷的增加逐漸提高并趨于穩(wěn)定在40%附近；隨涂層凝固速率增加,枝晶半徑逐漸減小,枝晶間距逐漸增加,再減小；Ni元素含量越高,涂層γ相區(qū)越大,Ni元素較高時,初生γ相為橢球狀結構,Ni元素較低時,初生γ相則呈現(xiàn)不規(guī)則結構；基于LS-SVM建立涂層磨損預測模型,磨損預測模型在較少預測樣本前提下仍能獲得較為準確的磨損行為預測結果。建立了一套快速、單次熔覆大厚度且精度可控的涂層制備方法,分別在直通管和帶凹槽導輪零件表面制備厚度分別達6.0、3.6mm感應熔覆涂層；感應重熔保護層以SiO2、 Al2O3為骨架,實現(xiàn)了HVOF涂層與基體由機械結合向牢固冶金結合的轉變,涂層孔隙率從5.74%大幅降至0.43%,耐蝕性能提高2.74倍。
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