摘要：目的探究球磨前处理对钢件表面残留锈蚀度及其对热浸镀锌漏镀的影响,以期开发一种环境友好型的热浸镀锌工艺。方法采用自主设计的高温双筒球磨机,对热浸镀锌钢件进行前处理。采用光学与电子显微镜分析球磨参数对钢件表面残留锈蚀度的影响。对球磨后的钢件进行热浸镀锌,采用扫描电镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)以及高温悬滴式接触角测定仪研究钢件表面残留锈蚀产物及其对热浸镀锌漏镀的影响。结果随着磨球粒径的增大,钢件表面残留锈蚀度α先减小后增加,磨球粒径为5 mm时达到最小值;随着滚筒转速和球磨时间的增加,钢件表面残留锈蚀度不断减少;当磨球粒径为5 mm、滚筒转速为140 r/min和球磨时间为40 min时,钢件表面残留锈蚀度α可减少到0。随着钢件表面残留锈蚀度的减小,锌液滴与基体间的接触角减小。当残留锈蚀度达到0时,接触角θ=84°,锌液在基体表面均匀铺展,可避免漏镀的发生。结论球磨除锈可以代替酸洗除锈,以减少热浸镀锌工艺对环境的污染。

摘要：为解决7050高强铝合金在海洋环境中的腐蚀、磨损问题,设计了涂层结构以延长其使用寿命。采用微弧氧化(MAO)技术,以硅酸盐为主要电解液成分,通过加入不同浓度的石墨烯添加剂,在7050高强铝合金表面制备含石墨烯的陶瓷膜层。利用扫描电镜(SEM)、体视显微镜、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、涂层附着力自动划痕仪以及电化学工作站,研究含石墨烯的MAO陶瓷膜层形貌、粗糙度、相组成和元素分布、结合力以及耐蚀性。结果表明:石墨烯添加剂的加入使得陶瓷膜层表面微孔尺寸降低、结构致密,且主要是由α-Al2O3、γ-Al2O3组成;当石墨烯添加剂浓度为10 g/L时,MAO陶瓷膜层粗糙度最低,为857.835 nm,且结合力最好,达到46 N;膜层的腐蚀电位最大,腐蚀电流最小,耐腐蚀性最好。

摘要：基于多主元设计理念的高熵合金(又称多主元合金)虽然组成元素复杂,但能形成简单结构的固溶体,并具有优异的性能,已成为当前高性能金属材料的研究热点之一。目前的研究主要集中在固溶体形成条件、成分种类、含量、组织结构及不同退火温度对合金的组织和力学性能的影响等方面。学者们还界定了形成固溶体时合金混合焓、原子半径及价电子浓度(VEC)的范围。当前的研究以CoCrFeNi基合金最为广泛,主要研究目标包括提高BCC型合金的塑性或FCC型合金的强度,以及开发具有良好的可铸性、易适应大规模生产的共晶高熵合金。通过降低晶粒尺寸、热处理和引入新元素等方法,使高熵合金产生晶界强化以及析出细小、弥散的第二相,从而有效地强化FCC基体。通过一系列的合金设计,研究出一些低成本、高性能的合金,进而也可用于一些高性能要求的零件或制备成高性能涂层。本文综述了合金元素Al、Cu、Ti、Mn、Mo、Pd、Nb及两种元素协同作用对铸态CoCrFeNi基高熵合金的相组成和力学性能的影响。通过对比发现,不同元素由于其原子半径、电负性以及与其他元素的结合力不同对高熵合金的相形成产生不同的影响,从而影响其力学性能。Al、Ti和Mo等原子半径较大元素的添加会产生固溶强化,使得合金的硬度增大。同时,Al元素的添加会因形成有序的B2相而产生第二相强化;部分合金还能形成共晶高熵合金。Ti和Mo元素由于与其他元素的混合焓较小容易形成复杂的化合物使得合金变脆。而Cu与其他元素混合焓较大,易优先在枝晶间析出。铸态下Mn含量的变化不影响合金的晶体结构,合金为FCC相。经过时效处理后,Mn含量高的合金有少量σ相析出。添加Nb元素后,合金由于Laves相的出现强度增加且变脆。此外,还对添加Pb元素后合金的饱和磁化性能以及部分合金的耐腐蚀性等进行了综述。本文可为高熵合金的成分设计及研究提供参考。

摘要：目的以H13热冲压模具钢为研究材料,探索不形成化合物层的低温创新离子渗氮工艺,旨在提高H13钢热冲压模具的抗冲击性和抗疲劳性,延长服役寿命。方法将H13钢试样放在LD-8CL型直流离子渗氮炉内进行离子渗氮处理,渗氮温度分别为470、490、510℃,保温时间为8 h。利用光学显微镜、X射线衍射仪、压痕检测法及自行设计的热疲劳实验,对渗氮后的H13钢显微组织、物相组成、渗层脆性和热疲劳性进行了测试与分析。结果与普通离子渗氮相比,H13钢经470℃低温离子渗氮处理后,表层无化合物层生成;渗层脆性显著降低,在较大检测载荷下压痕周围无裂纹产生;同时,抗热疲劳性提高3倍以上。将470℃低温无化合物层创新离子渗氮技术应用到汽车板件热冲压模具中,使模具冲压能力由之前18 000~20000件提升到80000~100000件,即服役寿命提高到5倍左右。结论 H13钢经470℃低温离子渗氮处理后,表面无化合物层产生,具有良好的韧性,与常规离子渗氮相比,该技术能够显著提高表面抗热疲劳性以及模具的服役寿命。

摘要：通过电弧熔炼法制备了一系列fcc型Co_(x)CrFeMnNi_(2-x)(x=0.25~1.5)高熵合金,并于600~1000℃真空退火120~360 h,进而研究了Co和Ni含量、退火温度及时间对合金显微组织和耐蚀性的影响。结果表明,这些铸态合金均由fcc单相组成。600~1000℃退火后,除x=1.5的合金中会形成少量的hcp相外,其他合金没有相变。铸态Co_(x)CrFeMnNi_(2-x)合金主要由粗大的树枝晶组成,合金的耐蚀性随Co含量的增加而逐渐降低。600~1000℃退火会明显改变合金的金相显微组织。600℃退火后,由于晶界迁移截断枝晶主干,合金组织得到了细化;同时,由于粗大的晶界增多,合金耐蚀性明显降低。800℃退火120 h后,合金中形成了曲折的等轴晶界,但晶内仍有明显的网状编织的亚晶;此时,合金的耐蚀性得到大幅提升。进一步延长退火时间或升高退火温度可使晶界变得平滑细小,晶内的编织网状亚晶逐渐消失,合金的耐蚀性也将进一步提升。这些结果将为fcc型高熵合金的成分设计及组织调控提供依据。

摘要：为进一步提高核反应堆系统的结构材料Fe-Cr基合金抗LBE腐蚀的性能,对其进行成分优化和表面处理十分重要。对Fe-12Cr-xAl-2Si-0.6Y合金进行低氧压预氧化试验,分析并讨论氧分压和Al含量对合金预氧化产物的影响,并研究预氧化前后的合金在LBE合金熔液中的耐腐蚀性能。结果表明,Fe-12Cr-2Al-2Si-0.6Y合金在不同氧分压下进行预氧化后生成的表面氧化物均以Al,O为主,氧分压越大,合金表面发生选择性氧化速度越快。不同Al含量的Fe-12Cr-xAl-2Si-0.6Y合金在10-15atm(1atm=0.1013MPa)氧分压下进行预氧化,随着Al含量的增加,合金表面氧化物由以Crz0,为主逐渐变为以Al2O3为主,还混合有少量复合氧化物。进行低氧压预氧化处理能有效提高合金在450℃的LBE合金熔液中的耐腐蚀性能。研究成果可为设计和开发耐LBE熔液腐蚀的FeCrAlSiY合金提供参考,促进该体系合金在核电工业领域的运用。

摘要：目的通过离子渗氮和固溶复合处理制备深层含氮奥氏体不锈钢,获得硬度、耐蚀性和耐磨性等综合性能优良的奥氏体不锈钢。方法将304奥氏体不锈钢试样放在LD-8CL型直流等离子体渗氮炉内,在400 Pa下进行560℃、4h的离子渗氮处理,渗氮后进行1050℃、8h的固溶处理。使用HXD-1000TMC型显微硬度计、DMI-3000M型金相显微镜、D/max-2500型X射线衍射仪(XRD)、Thermo250XI型X射线光电子能谱仪(XPS)、CS350电化学测量系统和万能摩擦磨损试验机,对经过复合处理的304不锈钢的截面硬化梯度、截面组织、物相、表面成分、耐蚀性和耐磨性进行研究分析,验证此复合处理对获得硬度高、耐蚀性和耐磨性好等综合性能优良的奥氏体不锈钢的适用性。结果经过复合处理,不锈钢表面的氮原子数分数为1.56%,且为单一奥氏体相?N。?N所对应的衍射峰相对于不锈钢基体向左偏移,有效硬化层深达1.0 mm,不锈钢的表面硬度从基体的210HV0.025提高到308HV0.025。不但提高了深层含氮奥氏体不锈钢的耐磨性,而且提高了不锈钢的耐蚀性,腐蚀电位从基体的-0.534 V提高到-0.422 V,摩擦系数由基体的0.8降到0.7。结论离子渗氮和固溶复合处理适用于制备综合性能优良的深层含氮奥氏体不锈钢。工艺设计时,可以根据材料服役要求,选择合适的固溶工艺,从而获得满足不同综合性能要求的含氮不锈钢。

摘要：目的探索化合物层物相与耐磨性的关系,并实现其有效调控,从而满足不同零部件的服役性能要求。方法选用常用渗氮钢38CrMoAl进行不同氮气比(15%、20%、25%)离子渗氮研究,渗氮温度为510℃,保温4 h。采用光学显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计和摩擦磨损试验机对渗氮后的显微组织、物相组成、截面硬度、耐磨性进行了测试和分析。结果在相同的渗氮温度下,调节氮气比可获得不同物相组成的化合物层。在渗氮温度510℃下,氮气比为20%时满足形成γ′相的临界氮势,从而得到γ′单相化合物层。氮气比达到25%时,满足形成ε相的临界氮势,渗氮层中γ′相形成,并动态转变成ε相,使ε相逐渐增多,形成ε+γ′双相化合物层。结论38CrMoAl经不同氮气比离子渗氮后形成了ε+γ′双相化合物层,在较小磨损载荷(200 g)下,具有更优的耐磨性。但在较大磨损载荷(400 g)下,氮气比20%获得的γ′单相化合物层试样磨痕较窄,摩擦系数较小,即在较大磨损载荷下,γ′单相化合物层比ε+γ′双相化合物层表现出更加优异的耐磨性能。该研究可为不同磨损服役条件的零部件离子渗氮工艺设计提供参考。

摘要：为开发兼具良好强度与塑性的BCC基高熵合金,可引入与基体共格的B2或L2_(1)相。L2_(1)相具有更好的抗蠕变性能,有望在高温环境中得到应用。但是,目前对BCC型高熵合金中L2_(1)相的存在规律、相稳定性及其对合金性能的影响还缺乏深入的研究。为此,本工作研究了电弧熔炼制备的铸态Al_(0.5)Cr_(2.5-x)FeMn_(x)Ni(x=0.5~1.75)、Al_(0.75)Cr_(2.25-y)FeMn_(y)Ni(y=0.25~1.5)、AlCr_(2-z)FeMn_(z)Ni(z=0.5~1.5)高熵合金的相组成,及800℃或1000℃真空退火120 h对合金组织和相组成的影响。研究表明,这些合金中L2_(1)相的成分特征由40%~50%(原子分数)Ni和15%~20%(原子分数)Al、Mn组成。L2_(1)相只存在于Al含量为10%~15%(原子分数)的合金中,且多以BCC+L2_(1)两相共存,获得的组织为编织网状的调幅分解组织。当Al含量达到20%(原子分数)后,合金则由BCC+B2两相构成。L2_(1)相的存在会使BCC型XRD特征峰出现明显的峰分裂。经过800℃或1000℃退火后,合金中L2_(1)相仍能稳定存在,合金显微组织发生粗化并会形成σ或FCC相。铸态合金的硬度随Mn含量的增加而降低,含L2_(1)相的合金的硬度在463HV~558HV范围内。800℃退火会使含5%~15%(原子分数)Mn的合金硬度降低70HV~100HV,但由于硬质σ相的析出,含20%~30%(原子分数)Mn的合金硬度提高200HV以上;1000℃退火后,由于软质FCC相的形成,合金的硬度略有降低,这些结果将为BCC型高熵合金的设计奠定基础。

摘要：针对输油管道中砂粒堆积问题,运用FLUENT软件对管道中管嘴排砂过程进行瞬态数值模拟与仿真,研究弯管处管嘴出流对主管道内含砂质量分数和流动参数的影响规律。模拟结果表明:在斜管道上改变管嘴的形式、高度和安装角度,砂粒可以从管嘴流出;在其他条件相同的情况下,不同时刻从不同形式管嘴流出砂粒质量分数差异不大,但带有扩张管嘴和收缩管嘴的管道中流出的砂粒相对较多,管道管嘴的高度越高,从管嘴流出总砂粒质量分数就越大;管嘴水平安装角度越大,从管嘴中流出的砂粒质量分数越大,90°时从管嘴中流出砂粒质量分数最大;当砂粒粒径为10^(-4)m时,从管嘴中流出的砂粒质量分数比粒径为10^(-5)和10^(-6)m时砂粒质量分数大。所得结论可为输油管道的砂粒排放及取样检测提供理论指导。