自熔合金粉末的研究
激光熔覆Co基自熔性粉末讲解
金相组织
图ห้องสมุดไป่ตู้ Co基合金金相组织
裂纹检测
图2 未掺杂的高硬度Co基熔覆层
图3 掺杂Y2O3的高硬度Co基熔覆层
小 结
1、Co基自熔性粉末良好的高温性能和耐蚀、耐磨性能，应
用于石化、电力、冶金等工业领域的耐磨耐蚀耐高温等场合；
2、粉末含有Ni、C、Cr 、W和 Fe 等元素，富铬碳化
物是提高硬度的主要因素；
成分：
Co 基合金所用的合金元素主要是Ni、C、Cr 、W和 Fe 等，B和
Si形成自熔合金 合金元素作用：
1、Ni 元素可以降低 Co 基合金熔覆层的热膨胀系数，减小合金的
熔化温度区间，有效防止熔覆层产生裂纹，提高熔覆合金对基体的润 湿性。
2、Co与Cr生成稳定的固溶体, 在此基础上弥散分布着各种碳化物
和硼化物（硬度在2000HV以上）, 导致合金具有更高的耐磨损、耐腐 蚀和抗氧化的能力
Co基（司太立）合金
表1 合金牌号对应的化学成分
Co基 Stellite 3 Stellite 4 Stellite 6 Stellite 7 Stellite 12 Stellite 20 Stellite 21 Stellite 31 硬 度 55 47 41 33 49 57 33 33 C 2.4 1.0 1.0 0.4 1.8 2.5 0.2 0.5 化学成分（wt.%） Cr Mo Fe W Ni 30 33 28 26 29 33 27 26 6 7 1 13 14 5 6 8 18 2 10 Co 余 量 余 量 余 量 余 量 余 量 余 量 余 量 余 量 典型用途 泵的轴套、旋转密封环、耐磨衬 垫、轴承套、阀芯球 热冲压模、热挤压模、电池模、 锯齿 蒸汽和化工阀座 蒸汽涡轮机叶片、挤压模 热冲压模、热挤压模等 泵的轴套、旋转密封环、耐磨衬 垫、轴承套 蒸汽涡轮机叶片、挤压模 蒸汽涡轮机叶片、挤压模
k1000型钢轨焊机推瘤刀激光熔覆修复研究
料碳化钨( WC) 和稀土Ce 02粉末，其纯度为 99． 90％， 粒度 为150～ 200目 。本文 采用 预置粉 末 式激光熔覆，即将试验添加材料铺成厚度为1 mm 的均 匀层， 用滴管 滴以金 属胶，然 后置于 干燥炉 中 在200℃的温度下烘烤2 h至干燥。
表1 1Cr l 8Ni 9Ti 奥氏体不锈钢化学成分
关键词：推瘤刀；激光熔覆；熔覆层；显微硬度；磨损； 钢轨焊机 ■
中图分类号：U216．65：THl 42．2 文献标识码：A
doi ：10．3969／j ．i s sn．1001—4632．2012．02．13
K1000钢轨 焊机的推瘤 刀用于对 钢轨焊接接 头的焊后余高进行加工推瘤。通过推瘤，可减少后 续打磨的工作量，同时使焊缝表面成型美观和提高 焊接质量。 推瘤刀是K1000钢轨焊机上 最易磨损 损坏的零件之一，使用一段时间就需要更换，如从 国外进口不但周期长而且价格昂贵，难以满足实际 生产需要[ 1_2| 。因此本文对利用激光熔覆技术修复 已磨损的推瘤刀进行研究。
0．8
≤5 ．0
75．6
中阔铁道科学
笫33卷
1．2实验设备 采用国产TJ —HI 。一T5000型连续横流CO。
激光 器进行 激光 熔覆试 验；采 用搭载 能量 分散式 分 析装置( EDS) 的 JsM 63601。A型扫描电子显微 镜( SEM) 对熔覆层组织进行观察和分析；采用 HxD—1000型显微硬度仪进行熔覆层的硬度测 定；采用 M一2000型摩擦磨损试 验机进行耐磨性 试验。
表3正交实验方案及测试结果b( ，)
紧编兮 。Pw／一kW L／。?，I ，m1(f ／mm ·si) HV
w ’。
3． 1 WC粉末 由于WC粉末和基材1Cr l 8Ni 9Ti 奥氏体不锈
激光熔覆技术
激光熔覆技术的研究现状及应用陈宝洲（南华大学机械工程学院湖南衡阳邮编：421001）摘要：本文逐次介绍了激光熔覆技术的原理、特点、材料体系、激光熔覆存在的问题、激光熔覆层裂纹产生的原因及防止措施，阐述了其工业应用，最后分析了其发展趋势。
关键词：激光熔覆；材料体系；应用Laser cladding technology research and ApplicationChen Baozhou(College of Mechanical Engineering, University of South China, Heng Y ang, 421001, China) Abstract: This paper introduces the technology of laser cladding by the principle, characteristics, material system, the problems of laser cladding, laser cladding crack causes and prevention measures, and expounds its application in industry, finally analyzes its development trend.Key words: laser cladding; material system; application1 引言激光熔覆技术是一项新兴的零件加工于表面改型技术。
具有较低稀释率、热影响区小、与基面形成冶金结合、熔覆件扭曲变形比较小、过程易于实现自动化等优点。
激光熔覆技术应用到表面处理上，可以极大提高零件表面的硬度、耐磨性、耐腐蚀、耐疲劳等机械性能，可以极大提高材料的使用寿命。
同时，还可以用于废品件的处理，大量节约加工成本。
激光溶覆应用到快速制造金属零件，所需设备少，可以减少工件制造工序，节约成本，提高零件质量，广泛应用于航空、军事、石油、化工、医疗器械等各个方面。
激光熔覆Fe基自熔性粉末讲解
激光熔覆Fe基自熔性粉末
课程：激光表面改性技术
主讲教师：林继兴
激光熔覆Fe基自熔性粉末
教学目标 通过本次课程的学习，掌握激光熔覆Fe基自熔性粉末 的成分特点及应用
Fe基自熔性粉末应用举例
Fe基熔覆层
图1 输送带滚轴熔覆中
图2 熔覆后输送带滚轴
Fe基自熔性粉末分类
1、奥氏体不锈钢型
奥氏体（ Cr约18%、Ni 8%~10%、C小于0.1%） 成分 少量B、Si 性能特点： 硬度较低，抗磨损性能不理想 2、高铬铸铁型（Fe-Cr-C体系）
特点：
1、Cr、C形成高硬度的碳化物，提高硬度，但呈网状，熔覆层易裂 2、Ni 改善工艺性能
3、B、Si形成自溶合金
不同Fe-Cr-C体系合金及显微组织
小 结
1、Fe基自熔性粉末成本低、抗磨损性能好，应用于要求局
部耐磨且容易变形的零件；
2、粉末包括奥氏体不锈钢型和高铬铸铁型； 3、合金组织含有碳化物、马氏体、非晶组织等
作业思考题
1、请说明Fe基自熔性合金粉末的性能特点及应用场合。
2、Fe基自熔性合金粉末分哪两类？
Fe基自熔性粉末特点
特点： 实际工业应用中所需激光熔覆修复和制造的工件主要为碳 钢和铸铁，铁基合金与基体材料成分接近，界面结合牢固。 优点：成本低，熔覆层的抗磨损能力佳
缺点：抗氧化性差，合金自熔性也较差，工艺性能不如 Ni 、 Co 合金粉末，若工艺参数选择不当，激光熔覆层内常会产生 较多的气孔和夹杂 应用：适用于要求局部耐磨且容易变形的零件
粉末高温合金研究进展
粉末高温合金研究进展一、本文概述粉末高温合金，作为一种重要的金属材料，以其出色的高温性能、优异的力学性能和良好的抗腐蚀能力，在航空航天、能源、化工等领域具有广泛的应用前景。
随着科技的不断进步，对粉末高温合金的性能要求也越来越高，因此，对粉末高温合金的研究显得尤为重要。
本文旨在全面综述粉末高温合金的研究进展，包括其制备工艺、组织结构、性能优化以及应用领域等方面。
我们将简要介绍粉末高温合金的基本概念、特点以及应用领域，然后重点分析当前粉末高温合金的制备方法及其优缺点，包括粉末冶金法、机械合金化法、自蔓延高温合成法等。
接着，我们将探讨粉末高温合金的组织结构对其性能的影响，以及如何通过调控组织结构来优化其性能。
我们还将对粉末高温合金在高温、强腐蚀等极端环境下的性能表现进行深入研究。
我们将展望粉末高温合金的未来发展趋势，包括新材料的开发、新技术的应用以及新工艺的研发等方面，以期为推动粉末高温合金的研究和应用提供有益的参考和借鉴。
二、粉末高温合金的制备技术粉末高温合金的制备技术近年来取得了显著的进步，为高温环境下的应用提供了强有力的材料支持。
粉末高温合金的制备主要包括粉末制备、粉末冶金、热处理及精密加工等关键步骤。
粉末制备是粉末高温合金制造的基础。
目前，常用的粉末制备方法有气相沉积法、液态金属雾化法、机械合金化法等。
其中，液态金属雾化法因其生产效率高、粉末质量稳定而被广泛应用。
这种方法通过高速气流将液态金属破碎成细小的液滴，并迅速冷却凝固成粉末。
粉末冶金是将粉末进行压制和烧结，以获得所需形状和性能的合金材料。
压制过程中，通过模具和压力使粉末颗粒紧密结合，形成具有一定形状和密度的坯料。
烧结则是在一定温度和气氛下，使粉末颗粒间发生原子扩散和结合，形成连续的合金基体。
热处理是粉末高温合金制备过程中的重要环节，用以调整材料的组织结构、提高性能。
通过控制加热温度、时间和冷却速度等参数，可以优化合金的相组成、晶粒大小和分布，进一步提高高温强度、抗蠕变性能和热稳定性。
基于灰关联综合评价模型的激光合金化层的质量评价
ｔｒ ｕ ｅ，ｈ ｇ ａ ｄ ｅ ｓａ ｄ ｇ ｏ ｔｌ ｒ ｉａ ｏ ｄ ｎ ｔ ａ ａ ｏ ｙ ｈ ｒ ｔ ｎ ａ ｄ ａ ｒ ｓ ｎ ｔｓ ｓ ｏ ｈ ｔ ｈ ｎｉｆ ｃ ｉｈ ｈ ｒ ｎ ｓ ｎ ｏ ｄ ｍｅａ ｌ ｇ ｃ ｂ ｎ ｉｇ ｗｉ ｂ ｓ ｌｂ ｄ ．Ｔ ｅｆ ｃｉ ｎ ｂ ａ ｉ ｅ ｔ ｈ ｗｓｔ ａ ｅ ａ ｔ ｒ — ｕ ｌ ｈ ｉ ｏ ｏ ｔ —ｉ ｔ ｎ ａ ｄ ａ ｔ ａ ｒ ｓ ｎ ｏ ｈ ｅｆｍａ ｅ ｐ ｒ ｉｂ ｓ ｄ ｆｒ ｌ ｏ ｅ ａ ｅ ｌ ｙｎ ａ ｅ ｘ ｅｓ ｔ ｅ ｑ ｅ ｃ ｅ ０ ｒｓｅ ｌ ｉ ｎ ｎｉ ｂ ａｉ ｆ ｅｓｌ ｏ — ｏ ｔ － ｄ ｕ ｅ Ｎ ・ ａ ｅ ｏ ｍｕ ａ ｐ ｗｄ ｒｌ ｓ ｒａ ｏ ｉ ｇ ｌｙ ｒｅ ｃ ｌ ｈ ｕ ｎ ｈ ｄ ４ Ｃ ｔｅ ， ｌ
基 于 灰关 联 综 合评 价模 型 的 激 光 合 金 化 层 的 质 量 评 价
游 明琳 李 安书 刘 字刚
贵 州 师范 大学
摘
贵 阳 ５ ０ １ ５０４
要 ：针对 自制 Ｎ 基 自熔合金粉末 ，研 究添加不同组分纳米 ＳＣ后 对 ４ ｉ ｉ ５号 钢表面激光 合金化层 的影 响。
实验结果表 明，在优化的激光合金化工艺参数下所得 到 的合 金化层 表面光 滑致密 、组织 细小均 匀 、硬度高且 与
ｔｅ ａ ｔ— ｒｓｏ ｆｔ ｌｙ ｎ ａ ｅ ｔ ０％ ｎ ｎ — Ｃ ｄｄｔｏ ｓｔ ｅ ｂ ｓ． Ｓａｔｓ ｒｙ ｔ ｓ ｈ ｗｓｔ ｔ ｈ ｎｉａ ａ ｉｎ ｏ ｈｅ ａ ｏ ｉ ｇ ｌｙ ｒｗｉｈ ２ ｂ ｌ ａ ｏ Ｓｉ ａ ｉｉｎ ｉ ｈ ｅ ｔ ｌ ｐ ａ ｅ ｔｓ ｏ ｈａ ，ｂｏｈ ｔ ｅ ａ ｔ— — ｔ ｈ ｎ ｉａ ｂ ｒｓｏ ｆｓ ｌ－ ｄ ｕ ｅ Ｎｉｂ ｓ ｄ ｆ ｒ ｌ ｏ ｅ ｌ ｙｎ ａ ｅ ｎ ｈ ｎ ｉａ ａ ｉｎ ｏ ・ ｓ ｄ ｐ ｗｄ ｒ ｃ ｍｐ ｓｔ ａ ｅ ａ ｉｎ ｏ ｅｆｍａ ｅ ｐ ｒ － ａ ｅ ｏ ｍｕ ａ ｐ ｗｄ ｒａ ｏ ｉｇ ｌｙ ｒａ ｄ ｔ ｅ ａ ｔ・ｂｒ ｓｏ ｆＮｉｂａ ｅ ｏ ｅ ｏ ｏ ｉｅ ｌｙ ｒ － ｌ － －
Mo_含量对自熔性铁基合金组织性能的影响
文章编号：1671-7872(2024)01-0037-09Mo 含量对自熔性铁基合金组织性能的影响潘雄飞 ，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)摘要：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 9.7Mo 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；铝锌液腐蚀中图分类号：TG 171 文献标志码：A doi ：10.12415/j.issn.1671−7872.23009Effect of Mo Content on Microstructure and Properties of Self-fusible IronBase AlloysPAN Xiongfei, WANG Yuexiang, LIANG Yihang, GAO Pengbo, WANG Huiting (School of Metallurgical Engineering, Anhui University of Technology, Maanshan 243032, China)Abstract ：In order to improve the high temperature wear-corrosion resistance of 316L submerged roll of aluminum plated zinc plate production unit, Fe60 coating and four kinds of Fe60 composite coatings containing Mo(mass fraction 2.5%, 5.0%, 7.5%, 10.0%) were prepared on the surface of 316L matrix by laser cladding technology. The phase, microstructure, mechanical properties, frictional properties and corrosion properties of different coatings were characterized to explore the effect of Mo content on the microstructure and properties of Fe60 coatings. The results show that the hard phase Fe 9.7Mo 0.3 is precipitated with Mo coating. Mo has an effect on the grain size and microstructure defects of Fe60 coating, with the increase of Mo content, the grain size and microstructure defects of Fe60 coating decrease first and then increase, and w (Mo)=5.0% has the smallest grain size and no microstructure defects. Compared with Fe60, the hardness of the coating containing Mo decreases, while the wear resistance of the coating increases. With the increase of Mo content, the wear resistance of the coating increases first and then decreases, and w (Mo)=5.0% has the lowest wear loss. Compared with Fe60 coating, the corrosion resistance of the coating containing Mo is improved, with the increase of Mo content, the corrosion rate of the coating decreases, but when the Mo mass fraction exceeds 5%, the corrosion resistance of the coating decreases.Keywords ：laser cladding; iron-based alloy; Mo content; friction and wear property; aluminum zinc corrosion收稿日期：2023-02-03基金项目：国家重点研发计划(2022YFF0609003)作者简介：潘雄飞(1997—)，江西九江人，硕士生，主要研究方向为金属表面改性。
一种基于Ni60的激光熔覆耐磨合金粉末设计
一种基于Ni60的激光熔覆耐磨合金粉末设计何建群;刘森;成巍;任远【摘要】针对Ni60合金粉末进行了成分设计优化,通过添加WC提高耐磨性,调整B和Si元素以及WC含量控制熔覆层的开裂敏感性,并进行了工艺验证,形成了激光熔覆专用耐磨合金粉末.结果表明:设计的新粉末经激光处理后,可获得无明显裂纹而微观裂纹少的较高质量熔覆层,熔覆层的开裂敏感性减小,耐磨性明显提高.【期刊名称】《热喷涂技术》【年(卷),期】2018(010)004【总页数】6页(P63-67,22)【关键词】合金粉末;激光熔覆;开裂敏感性;耐磨性【作者】何建群;刘森;成巍;任远【作者单位】齐鲁工业大学(山东省科学院),山东省科学院激光研究所,山东济南250103;齐鲁工业大学(山东省科学院),山东省科学院激光研究所,山东济南 250103;齐鲁工业大学(山东省科学院),山东省科学院激光研究所,山东济南 250103;齐鲁工业大学(山东省科学院),山东省科学院激光研究所,山东济南 250103【正文语种】中文【中图分类】TG174.40 引言Ni60是一种常用的激光熔覆粉末，可以在相对较低的温度下熔化。
WC 硬度高、耐磨性好，可以和 Ni 基材料良好地润湿。
在 Ni 基熔覆材料中加入 WC 后，形成WC/Ni60 复合熔覆层，复合熔覆层的耐磨性能和硬度明显好于单纯的 Ni 基熔覆层[1-4]。
激光熔覆金属陶瓷层具有与基材结合强度高、稀释率低、硬度高、耐磨与耐蚀等优点，在耐磨损与耐腐蚀构件的制造与关键零部件的表面修复等领域具有广阔的应用前景[5]。
但是，激光熔覆金属陶瓷层易开裂的特性严重阻碍了其在工业领域中的广泛应用。
本文针对Ni60合金耐磨涂层易开裂的问题，通过控制合金粉末B和Si元素的含量降低激光熔覆过程中的开裂敏感性，添加WC可能提高熔覆层的耐磨性，同时可减少耐磨合金涂层开裂的敏感性。
1 粉末配比设计本文通过调整Ni60合金粉末B和Si元素成分，形成Ni45合金粉末，单纯的Ni45粉末激光熔覆层硬度约为46HRC，具有较高的硬度和一定的韧性。
Ni60自熔合金粉末
Ni60自熔合金粉末Ni60自熔熔合金粉末是镍基自熔合金粉末系列中最重要牌号之一。
其显著的特点是合金铁含量高(≤15％)，而国外同类牌号粉末的铁含量低(≤5％)。
表1列出Ni60合金成分(质量分数)与国外同类合金的比较。
表1 Ni60合金的化学成分比较硬化处理后的硬度相当，并具有优良的耐磨性、耐蚀性和抗高温氧化的综合性能，已被广泛用于冶金、机械、矿山、石油、化工、轻工、汽车等领域易损部件的修复和须保护，能几倍乃至几十倍地提高使用寿命，取得了显著的经济效益和社会效益。
二、Ni60粉末性能和喷焊层的性能 2、1 形貌采用扫描电镜拍摄Ni60粉末形貌（见图1），表明研制的粉末球形良好、表面光洁。
在喷焊时不堵塞喷炬孔道，易控制送粉量，适宜自动喷焊操作。
2、2 显影组织经X 衍射仪结合金相显微镜分析与观察，Ni60粉末颗粒剖面金相组织为灰色衬底Ni-Si固溶体，弥散分布Ni 3B 相。
Ni60喷焊层显微组织的观察与分析得出：喷焊层基体为白色块状的含硅镍铬固熔体相；硬质相为黑色细小点状(Cr ，Fe)23C 6、灰色块状Ni 3B 和细小白色块状CrB 组成。
12496喷焊层的组织结构与Ni60相似，因其铁含量低，在白色块状大小和数量上有些差异。
2、3 物理性能Ni60粉末的密度、熔点、松装密度、振实密度、流动性以及氧含量与12496牌号的对粉末中的氧含量是检验粉末质量的重要指标之一。
氧含量高的粉末，喷焊层渣量多、表面质量差，因此要求粉末具有较低的氧含量。
一般来说，合金液中的［O ］含量是很低的，经分析其含量为0.0007％—0.0020％，因此可以认为粉末中的氧含量主要是合金液在雾化时二次氧化的结果。
如果合金液中含有与氧亲和力强的元素，那么氧含量会更高，而铝就是这种元素，它的吸氧能力超过了B 和Si 元素。
图2 表明粉末中的氧含量与残余铝量的关系。
2、4 粒度分布采用GBl430—79规定的铁粉粒度组成测试方法，对Ni 60粉、10009和12496粉进行筛分测试，比较见图3。
液压支柱表面镍基自熔合金TIG修复研究
在熔覆 电流 为７ ０ Ａ时为最优 ， 熔 覆层 较基体的耐蚀 性有显著提高 。 关键词 镍基 自熔合金 ； Ｔ Ｉ Ｇ； 耐磨性 ； 液压支柱
中图分 类号 Ｔ Ｇ ４ ５ ５ 文献标志码 Ａ 文章 编号 １ ０ ０ ４ — ２ ４ ４ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ — ０ ０ ５ ６ — ０ ４
液压支柱表面镍基 自熔合金 Ｔ Ｉ Ｇ 修复研究
张勇 ， 姜海峰 ， 代 显富 ， 安婷婷
（ 辽宁工程技术大学 材料科学与工程学 院， 辽 宁 阜新 １ ２ ３ ０ ０ ０ ）
摘 要 为 提高液压 支柱在复 杂工况下 的工作寿命 ， 以水玻璃 为黏结剂 在液压支柱 基体 ２ ７ Ｓ ｉ Ｍｎ 上涂覆镍 基 自熔合金粉 末， 采用手工钨极氩 弧焊进行熔修 。利用 金相显微镜观察熔 覆层表面和横截 面的组织 ， 进行熔 敷金属的硬度 、 耐磨性实
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ｎ ｉ ｃ ｋ ｅ ｌ — ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｓ ｅ ｌ ｆ － ｌ ｆ ｕ ｘ ｉ ｎ ｇ ａ ｌ ｌ ｏ ｙ ； Ｔ Ｉ Ｇ； ｗ ｅ ａ ｒ ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ； ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ ｐ ｒ ｏ ｐ
Ｎ ｉ ｃ ｋ ｅ ｌ － ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｓ ｅ ｌ ｆ － ｌ ｆ ｕ ｘ ｉ ｎ ｇ ａ ｌ ｌ ｏ ｙ ｏ ｎ ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ ｐ ｒ ｏ ｐ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｂ ｙ ⅡＧ ｃ ｌ ａ ｄ ｎ ｇ ， Ｊ Ｉ ＡＮＧ Ｈａ ｉ ｆ ｅ ｎ ｇ ， Ｄ ＡＩ Ｘｉ ａ ｎ ｆ ｕ， ＡＮ Ｔ ｉ ｎ ｇ ｔ ｉ ｎ ｇ （ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｍａ ｔ ｅ ｉ ｒ ａ ｌ ｓ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｌ ｉ ａ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｆ ｕ ｘ ｉ ｎ １ ２ ３ ０ ０ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
新型合金材料的制备与性能研究
新型合金材料的制备与性能研究在当今科技飞速发展的时代，新型合金材料的研发成为了材料科学领域的热门话题。
新型合金材料因其独特的性能和广泛的应用前景，正逐渐改变着我们的生活和工业生产方式。
一、新型合金材料的制备方法1、粉末冶金法粉末冶金法是一种常见的制备新型合金材料的方法。
首先，将所需的金属粉末按照一定的比例混合均匀，然后通过压制、烧结等工艺使其成型。
这种方法可以制备出具有复杂形状和高性能的合金材料，同时还能有效地控制材料的成分和微观结构。
2、真空熔炼法真空熔炼法是在真空环境下进行金属熔炼的方法。
通过去除空气中的氧气和杂质，能够提高合金的纯度和质量。
在真空熔炼过程中，可以精确控制合金元素的添加量，从而获得具有特定性能的新型合金。
3、溅射沉积法溅射沉积法是利用高能粒子轰击靶材，使靶材表面的原子或分子溅射出来，并沉积在基底上形成薄膜的方法。
这种方法可以制备出厚度均匀、性能优异的合金薄膜，在电子、光学等领域有着广泛的应用。
4、机械合金化法机械合金化法是通过高能球磨将不同的金属粉末混合在一起，使其在机械力的作用下发生合金化反应。
这种方法可以制备出纳米晶或非晶态的新型合金材料，具有独特的物理和化学性能。
二、新型合金材料的性能特点1、高强度和高硬度新型合金材料通常具有出色的强度和硬度，能够承受较大的载荷和磨损。
例如，钛合金、镍基高温合金等在航空航天、汽车制造等领域得到了广泛的应用。
2、良好的耐腐蚀性许多新型合金材料具有优异的耐腐蚀性能，能够在恶劣的环境中保持稳定。
例如，不锈钢、铝合金等在化工、海洋工程等领域发挥着重要作用。
3、优异的高温性能一些新型合金材料在高温环境下仍能保持良好的力学性能和稳定性，如镍基高温合金、钴基高温合金等，是航空发动机、燃气轮机等高温部件的理想材料。
4、良好的磁性和导电性某些新型合金材料具有特殊的磁性和导电性，如钕铁硼永磁合金、铜基导电合金等，在电子、电气等领域有着重要的应用。
三、新型合金材料的应用领域1、航空航天领域在航空航天领域，新型合金材料的应用至关重要。
粉末高温合金的研究与发展
ZHANG Y-i wen, SHANGGUAN Yong- heng ( High T emperature M ater ials Resear ch Institute, CISR I, Beijing 100081, China;
21Beijing General Institute of Nonfer rous M etal, beijing 100088, China)
为了 提高 发动 机的 安全 可靠 性和 使用 寿命, GEAE 公司根据空军的要求, 采用 AA 制粉+ HEX + IT F 工艺, 于 1988 年 研制 出了 Ren88DT 粉 末 盘, 用于 GE80E1、CFM 56- 5C2 和 GE90 发动机上, 其中 GE90 发动机首先装配在波音 777 民航机上。 美国在军机和民机上都在使用 Ren88DT 粉末盘。
美国从七十年代末开始对双性能粉末盘开展了
大量的研究工作, 于 1997 年将双性能粉末盘用在了 第四代战斗机 F22 的发动机 F119 上。
俄罗斯粉末高温合金的研究始于上一世纪六十
年代末。全俄轻合金研究院( ) 于 1973 年建 立了粉末高温合金研发实验室, 开始研制粉末盘, 其 生产工艺为等离子旋转电极工艺( PREP) 制粉+ AsH IP 成形。于 1974 年研制出了第一个 560 mm 的 6和 741粉末涡轮盘, 并于 1975 年生产 出了第一个工业批生产的大尺寸军机用 6和
粉末冶金工业
POWDER METALLURGY INDUSTRY
V ol. 14 N o. 6 D ec. 2004
粉末高温合金的研究与发展
张义文1, 上官永恒2
( 11 钢铁研究总院高温材料研究所 , 北京 100081; 21 北京有 色金属研究总院, 北京 100088)
等离子熔覆镍基合金及复合材料涂层的组织与性能研究
等离子熔覆镍基合金及复合材料涂层的组织与性能研究发布时间：2023-06-02T03:49:23.873Z 来源：《科技潮》2023年8期作者：虞扬[导读] 熔覆层的组织及性能取决于所采用的熔覆材料。
目前常用的熔覆材料是与基体具有较好润湿性的Fe基、Ni基和Co基等自熔合金粉末。
河北省邯郸市永年区海翔机械厂 057150摘要：利用等离子表面熔覆工艺，在钢基表面获得了与基体呈冶金结合的镍基合金涂层、镍基+镍包碳化钨等涂层。
利用光学电镜、扫描电镜以及能谱分析了上述涂层的组织及成分；采用维氏硬度计测定了涂层的维氏硬度；并比较了上述几种涂层的磨损性能。
关键词：等离子熔覆；镍基合金；组织与性能；镍包碳化钨；等离子熔覆技术是以等离子弧为热源，采用同步送粉方式，在基体材料表面获得一层均匀致密、结合牢固的特殊保护涂层，实现涂层与金属基体的冶金结合，具有表面冶金层厚、呈冶金结合、成分可调范围大、不需要前处理、效率高、成本低、冶金层质量好等优点，适合于处理一些既耐冲击又需要耐磨耐腐蚀的金属零件，是一种极有发展前途的金属表面改性处理新技术。
本文利用等离子熔覆技术，在钢基表面等离子冶金镍基合金粉末以及镍基+镍包碳化钨，得到与基体呈冶金结合状态的表面冶金涂层，并对上述涂层进行组织、性能分析。
1熔覆层材料熔覆层的组织及性能取决于所采用的熔覆材料。
目前常用的熔覆材料是与基体具有较好润湿性的Fe基、Ni基和Co基等自熔合金粉末。
在冲击和磨粒磨损严重的工况条件下，自熔合金已不能满足使用要求，于是研究者采取在自熔性合金粉末中添加陶瓷材料，制备以陶瓷颗粒为增强相的金属基复合熔覆层及梯度涂层。
利用等离子弧的高温，通过熔覆材料中各元素或化合物之间的化学反应形成陶瓷增强相，可以获得“原位合成”陶瓷材料增强的金属熔覆层。
Fe基合金粉末综合性能良好、价格低廉，并且铁基熔覆层与大多数成形工件基体成分接近，具有良好的结合性。
熔覆层的组织由平面晶、胞状晶、树枝晶、等轴晶、共晶体、大块碳、硼化合物等组成，等离子熔覆层的主要相为M23C6、Fe2B、γ-Fe（Me）等，熔覆层的显微硬度是基体硬度的3~4倍。
高频感应熔覆超音速火焰喷涂NiCrBSi涂层研究
究
Ｃ ｏ 化 ｅ 腐 ｔ 与 ｌｄｔ 石ｒｏ Ｐｔｉ ｅｃｍａｎｓ ｏ ｓ ＆ｒｃｎ 蚀ｈ ｉ ｕｙ 油ｎ ｏ Ｐ 护
２ １ １ ， ２ ０ ８ （ ３ ） ・ １ ・ ２
高频 感 应 熔 覆超 音速 火 焰 喷 涂 ＮＣＢ ｉ 层研 究 ｉｒＳ 涂
文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ７一 １ Ｘ（０ １ ０ ０ １ ０ １０ Ｏ ５ ２ １ ）３— ０ ２— ４ 中 图分 类 号 ：Ｇ ７ ．２ Ｔ １４ ４ ２
在石油开采和石油加工的高温裂解过程中， 存 在磨损和腐蚀。为了解决该类问题 ， 镍基 自 熔合金 备受青睐 ， Ｊ但由于价格昂贵使其应用受到一定限 制。通过表面处理的方法在钢铁等廉价基体上沉积 层镍基或铁基合 金涂层就 能解 决经济性 与实用 性
（ 精度为 １ Ｉ ｇ测量试样冲蚀磨损质量损失 ， ０４ ） 冲蚀
磨 损试 验参数 见 表 １ 。
Ｈ Ｉ） ＦＦ 技术对其进行改性处理 ， 并研究其组织 、 相
结 构 和耐 冲蚀性 能 ， 解决 钻杆 和石化 领域 相关设 来 备耐 冲刷腐 蚀 能力差 的 问题 。
１ 试 验方 法
程 国东 ， 马永青 孔爱 民 ， ， 王引真 ， 万举 惠。
（．海洋石油工程 （ 岛） 限公 司 ， １ 青 有 山东 青岛 ２ ６ ２ ； ６５ ０
２ ．中国石油大学机电学院 ， 山东 东营 ２ ７ ６ ； ５０ １ ３ ．青岛美光机械有限公 司 ， 山东 青岛 ２ ６ １ ） ６５ ０
其 质量 直至 冲蚀 到基 体 ， 用 Ｂ ２０ 采 Ｓ １３型 电子 天平
术在 ３ＣＭ 表面预制备厚度为 ３０～ ０ ｍ镍 ５ ｒｏ ５ ４０ 基 涂层 ， 了克 服超 音 速 火 焰 喷涂 层 的 缺 点 ， 为 采用
高温高压阀门密封面喷熔铁547B合金的研究
１１ ｒ ｕｔ ｈｖ ｒｖｄｔａ ｈａｉ ｐｏ ｃｉｇ ｎｈｇ ｍ ｅａｕｅａｄｈ ｈｐｏｅｓ ａｖ ａａｔ ｙｓｒｙ ｇＦ５ ７ — １ ｓｌ ａｅｐｏｅ ｔ ｅ ｎ ｕ ｆ ｒ ｋｎ ｉ ｔ ｐ ｒ ｒ ｎ ｉ ｒ ｓ ｖ ｅｓｌｎ ｐａ ｎ ｅ４ Ｂａ ｅｅ ｓ ｈ ｌ ｇ ｃ ａ ｏ ｈｅ ｔ ｇ ｃ ｌ ｅ ｂ ｉ ｌ
ｌｙ ｐ ｗ ｅ ｓ ｃ ｒ ｉｌ ｅ ｓ ｂ ｅ ｏ ｏ ｄ ｒｉ ｅｔ ｎ ｙ ｆａ ｉ ｌ ． ａ Ｋｅ ｒ ｓ ｌ ｘ：ｓ ｒｙ；ｖ ｖ ；ｃ ｃ ｉ ｇ ｅ ａ ｉ ｔｔ ｙ ｗｏ ｄ ：ｆ ｕ ｐａ ｌ ａ ｅ ｒ ｋ ｎ ；ｒ ｈ ｂ ｌ ａｅ ａ ｉ
喷熔是 以氧 乙炔焰 为热源 。 自熔 合金 粉末喷涂 在工件 将
电站高 压锅 炉过热 器 （ 型号 １６Ｙ １０ Ｄ ｌ ） 向空 ９１ 一 ７ 。ｇ０ 的 ０ 排气 阀 ， 母材为 １Ｃｌ Ｙ。 密封面堆 焊层 易开裂 。决 阀瓣 ２ｒ Ｍｏ 其
定采用铁 ５７ ４ Ｂ合金喷熔 方法对其 进行修 复。为此通 过试验 研究铁 ５ ７ ４ Ｂ合 金 在优 质碳 素钢 和 珠光 体耐 热钢 １Ｃ ｌ Ｖ ２ ｒＭｏ 基体上进行喷熔 的工艺 。
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｅ ４ Ｂ ａｌ ｙ ｐ ｗ ｅ ｐ ａ ｌ ｄ ｃ ａ ｎ ｓ ｓ ｒ ｙ ｄ ｏ ｉｈ ｔｍｐ ｒ ｔｒ ｎ ｉｈ ｐ ｏ ｅ ｓ ｖ ｌｅ ｓ ａ ａ ｔｍａ ｅ ｓｒ ｃ ：Ｆ ５ ７ ｌ ｏ ｄ ｒｓ ｒｙ ｍｅｔ ｏ ｔ ｇ ｗａ ｐ ａ ｅ ｎ ｈ ｇ ｅ ｅ ａｕ ｅ ａ ｄ ｈ ｇ ｒｃ ｓ ａ ｖ ｅ ｎ ｄ ｏ ｅ ｉ ｌ
杨 国辉
（ 湖南工学 院 机械工程 系， 湖南 衡 阳 ４ １０ ） ２ ０ ８ 摘 要： 用氧 乙炔焰加熔 剂助熔一步法在 １Ｃ ｌ Ｖ珠光体耐热钢 和２ ２ ｒＭｏ ５号钢高温高压阀门密封面基体上喷熔铁 ５７ ４ Ｂ合金粉末 ． 对喷 熔工艺及喷熔层的硬度 、 时效硬化特性、 热耐久性能 、 抗擦伤性能 等使用性能进行 较系统 的试验研究。证明用喷熔铁 ５７ ４ Ｂ合 金 粉末工艺修复电站高温高压阀门密封面裂纹是可行 的。 关键词 ： 加熔 剂； 喷熔 ； 阀门； 裂纹 ； 修复
不同重熔处理对镍基自溶性粉末合金涂层构件疲劳性能的影响
ｗｉｈ ｌｎ ｅ ｅ ｔｐ ｅ ｅｖ ｔｏ ｉ ，ｔ ｅｓｚ ｎ ｕ ｎ ｉ ｆｔ ｅｐ ｒ ｓｔｅ ｈ ｏ ｔ ｇｗｏ ｌ ｎ ｒａ ｅａ ｄ ｔ ｏ ｇ ｒｈ ａ ｒ ｓ ｒ ａ ｉｎ ｔｍｅ ｈ ｉｅａ ｄ ｑ ａ ｔｔ ｏ ｈ ｏ ｏ ｉｉｓｉ ｔ ｅｃ ａｉ ｕ ｄ ｉｃ ｅ ｓ ｎ ｙ ｎ ｎ
ｍ ｉｒ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ｒ ｂ ｅ ｖ ｄ ｗｉｈ ｓ ａ ｎ ｎ ｌｃｒ ｎ ｍｉｒ ｓ ｏ ｅ （ ＥＭ ） Ｔｈ ｅ ｕｔｓ ｏ ｄ ｔ ａ ｉ— ｃｏ ｔｕ ｔ ｒ ｓｗｅ ｅｏ ｓ ｒ ｅ ｔ ｃ ｎ ｉｇ ｅｅ ｔｏ ｃ ｏ ｃ ｐ Ｓ ． ｅｒ ｓ ｌ ｈ ｗｅ ｈ ｔａ ｄ ｓ ｔ ｃ ｉ ｕ ｉｅｌｙ ｒｆ ｒ ｅ ｎ ｔ ｅｉ ｔ ｒａ ｅｂ ｔ ｅ ｈ ｏ ｔｎ ａ ｅ ｎ ｈ ｕ ｓｒ ｔ ｆｓ ｅ ｉ ｅ ｓａｔ ｒ ｉ ｔｄｆ ｓｖ ａ ｅ ｏ ｍ ｄ ｉ ｈ ｎ ｅ ｆｃ ｅ ｗｅ ｎ ｔ ｅｃ ａｉ ｇ ｌｙ ｒａ ｄ ｔ ｅｓ ｂ ｔａｅｏ ｐ ｃｍ ｎ ｆｅ ｎ ｆ
个试样疲 劳强度 降低． 关键词 ：热喷涂 ；重熔处理 ；疲 劳试验 ；显微组织 ；疲劳强度
中图 分 类 号 ： ＴＨ１４ １ 文献标识码 ： Ａ
Ｅｆｅ ｔｏ ｉｆ ｒ ｎｔｐｏ ｔｆ ｓ ｄ ｔｅ ｔ ｅ ｓｏ ａ ｉ ｕ ｒ ｏ ｍ ａ ｅｏ ｏ ｐｏ ｎ ｓ ｆ ｃ ｆｄ ｆｅ ｅ ｓ－ ｕ ｅ ｒ ａ ｍ ｎｔ ｎ ｆ ｔｇ ｅｐｅ ｆ ｒ ｎｃ ｆｃ ｍ ｎｅ ｔ
不 同重熔处 理对 镍基 自溶性粉末合金 涂层构件疲劳性 能的影响
李 新勇
（ 兰州工业学院 交通工程系 ，甘肃 兰州 ７０ ５ ） ３ ００
摘要 ：为 了研究重熔处理对构件疲 劳性能的影响， ３ ＃ 以 ５ 钢为基体 ， 以镍基 自熔性粉末合金 为喷涂材料 的热喷涂试 样在 电退 火炉 中进行 ３种不 同时间的重熔处理后进行弯扭疲 劳试 验， 应用 扫描电子显微镜 对不 同试样 的显微组 织 进行观察． 结果表 明： 不同重熔 处理后涂层材料均在 界面形 成 了明 显的扩散 层， 层与基体 的黏结 强度 高， 喷 经 涂 使 涂试样疲 劳强度均 高于基体 试样 ； 随着保 温时间的延长 ， 涂层 中孔 隙的大小及数 量随之增 多． 同时， 涂层 中的 ｃ ｒ固 化 生成 Ｃ Ｂ和 Ｃ ７ ｓ 导致 整个涂 层基体 硬度 降低． 而使 裂纹优先在孔 隙界面 萌生， ｒ ｒＣ ， 从 并沿较软基体扩展 ， 最终使整
等离子弧零稀释率熔覆处理的研究
言
设备上用非转移等离子弧进行熔覆处理。熔覆材料选
用 Ｆ４ 铁基 自熔性合金粉末 ， ｅ５ 其成分见表 １ 。试验 用 的基体材料 为 Ｑ ３ ２５低碳钢 ， 试样规格为 １０ｍ ２ ｍ× ０ ４ ｍ ｍ× ０ｍ 表面加工粗糙度为 Ｒ ３２ 。 １ ｍ， ａ ＋ ｍ 采用模数 为 ２ ８的钠水 玻璃 将合 金粉末 调成糊 ． 状， 均匀地涂 抹在 试样 表面 ， 预制涂 层厚 度为 ３ ｈ ｉ ｍ。 然后将试样置于烘箱中 ， 缓慢加热至 ２ ０℃， ２ 并在此温
ａｃ ｈ ｃｏｔｕ ｔｒ ｎ ａｄ ｅｓｏ ｅｃａ ｏ ｔ ｇｗｅ ｎ ｌｚｄ ｈ ｅｕ ｓｓｏ ｄ ｔａ ｎｆｒ ，ａ ｈｒｎ ｎ ｒ ．Ｔ ｅｍｉｒｓｒｃｕｅａ ｄｈ ｒ ｎ ｓ ｆ ｈ ｌｄｃ ａｉ ｒ ａ ａｙｅ ．Ｔ ｅｒｓ ｈ ｈ ｗｅ ｔａｕ ｉ ｍ ｔ ｎ ｅ ｈ ｏ ｄ ｅｅ ｔａ ｄ
ｎ ｎ ｄ ｌ ｔ ｎ ｃ ａ ｏ ｔ ｇ ｏ ｗ ａ ｂ ｎ ｓｅ ｌＷａ ｂ ａｎ ｄ ｕ ｄ Ｙｔ ｅ ｐ ｏ ｅ ｌｄ ｉ ｇ ｐ ｒ ｍｅｅ ｓ ｏ ｉ ｉ ｌ ｄ ｃ ａ ｉ ｎ ｌ ｃ ｒ ｏ ｔ ｅ ｓ ｏ ｔ ｉｅ ｎ ｅ ｈ ｒｐ ｒｃａ ｄ ｎ ａ ａ ｔｒ ． ｕｏ ｎ ｏ
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・
３ － ４
焊接
２ｏ （ ） ｏ６ ５
等 离 子 弧 零 稀 释 率 熔 覆 处 理 的研 究
青岛科技大学表面技 术研究所（６０ １ ２６６ ） 许 雪 赵 程 马伯江
摘要 利用等离子弧对低碳钢表面预涂的铁基自熔性合金粉末进行了熔覆处理， 并对熔覆层的组织结构和性
Ｋｅ ｒ ｓ： ｔ ｅ ｍａ ｌｓ ｒ ｙ ｗｏ ｄ ｈ ｒ ｌｐ ａ ｍａ ａ ｃ， ｓ ｌ ｌｅ ｅ ｂ ｓ ｄ ａ ｌ ｙ ｐ ｗｄ ｒ。 ｎ ｎ ｄ ｌ ｔ ｌｄ ｉ ｅ ｆｍｏ ｔ ｎ Ｆ － ａ ｅ ｏ ｏ ｅ ｌ ｏ ｉ ｅ ｃａ ｄ ｎｇ ｕｄ
激光熔覆Ni基自熔性合金粉末讲解
作业考虑题
1、Ni基自熔性合金粉末有哪些性能特点？ 2、Ni55粉末激光熔覆后，熔覆层的硬度大约为多少？纳斯1560粉末熔覆层金相
低倍
高倍
图1 熔覆层金相
1560粉末熔覆层XRD
小结
1、Ni基自熔性粉末良好的润湿性、耐蚀性、高温自光滑作 用，应用于耐磨、耐热腐蚀及抗热疲劳的构件
2、粉末含有Ni、Cr、Si、B、Fe、C等元素，根据熔覆层 性能选择合金元素的种类及含量
激光熔覆Ni基自熔性合金粉末 讲解
激光熔覆Ni基自熔性粉末
教学目的 通过本次课程的学习，掌握激光熔覆Ni基自熔性合金 粉末特点及应用场合
Ni基自熔性合金粉末特点及应用
特点： 良好的润湿性、耐蚀性、高温自光滑作用； 价格适中 应用最广
应用： 适用于局部要求耐磨、耐热腐蚀及抗热疲劳的构件
Ni基自熔性粉末成分
Ni基自熔性粉末成分： Ni、Cr、Si、B、Fe、C等
合金化原理 1、 Fe、Cr、Co、Mo、W 等元素进展奥氏体固溶强化 2、 Al、Ti等元素进展金属间化合物沉淀强化 3、 B、Zr、Co 等元素实现晶界强化
元素添加量那么根据合金成形性能和激光熔覆工艺进展确定。
表1 合金牌号对应的化学成分
灰铸铁玻璃模具材料与镍基合金粉末熔覆性能的研究
关键词 ：灰铸铁 ；镍 基 自熔性合 金粉末 ；扩散 ；结合强度 ；显微硬 度 中图分 类号 ：Ｔ ４ ．；Ｔ ４ ．５ Ｇ１３２ Ｇ１６１ 文献 标识 码 ：Ａ 文章 编号 ：１０一９ ７ （０６ ７０２—４ ＋ ０ ｌ４ ７ ２０）０—７３ ０
Ｔｈ ｒ ｒ ｎ ｅ ｏ ｍｐ ｓｔ ｔ ｒ ｌ ｔ ｅ ａ ｏ ｅ Ｐｅ ｆ ｍａ ｃ ｆＣｏ ｏ ｏ ｉ Ｍａ ｅ ｉ ｓＢｅｗｅ ｎ Ｇｒ ｙ Ｉ ｎ ｅ ａ ｒ
ｓ ｃ ｅ ｓ ｕｌ． ｅ ｍ ｉｒ ｓｒ ｃｕ ｅ，ｎ ｒ ｄｅ ｔ ｓ ｒ ｕ ｉｎ ｍ ｉｒ ｈ ｒ ｎ ｓ ｎ ｏｎ ｉｇ ｓｒ ｇ ｈ ｗｅ ｅ ｕ ｃ ｓ ｆ ｌ Ｔｈ ｃ ｏ ｔｕ ｔ ｒ ｉｇ ｅ ｉｎ ｔｉ ｔ ， ｃ ｏ ａ ｄ ｅ ｓ ａ ｄ ｂ ｄｎ ｔ ｙ ｄｉ ｂ ｏ ｅｎ ｔ ｒ
维普资讯 http://www.cΒιβλιοθήκη
Ｊ １２ ０ ｕ． Ｏ ６ ＶＯ ．５ ＮＯ． Ｉ ５ ７
灰 铸铁 玻璃模具材料 与镍基合金粉末 熔覆性能 的研 究
刘 晴 ，邵 文 宝 ，吴春 京
（ 北京科技 大学材料 学院，北京 １０ ８ ） ０ ０ ３
摘要 ：用普通电阻炉加石墨保护的方法成功地在铁素体基灰铸铁及珠光体基灰铸铁基体上制备了镍基自 熔性合金粉末
Ａｂ ｔ ｃ： ｅ Ｎｉ ａ ｅ ｅｆ ｕ ｉｇ ａｌｙ ｐ ｗｄ ｒ ｏ ｏ ｉ ｏ ｔ ｇ ｗａ ｒｄ ｃ ｄ ｏ ｈ ｕ ｓｒ ｔ ｆ ｓ ｒ ｔ Ｔｈ － ｓ ｄ ｓ ｌｆ ｘｎ ｌ ｏ ｅ ｐ ｓｔ ｃ ａ ｉ ｓ ｐ ｏ ｕ ｅ ｎ ｔｅ ｓ ｂ ｔａｅ ｏ ａ ｂ － ｌ ｏ ｃ ｅ ｎ ｆ ｒｉ ｎ ｅ ｒｅ ｂ ｓ ｒ ｙｉ ｎｂ ｅｇ ｎ ｒ ｌ ｌ ｃｒ ａ ｅ ｉｔ ｎ ｅｆ ｒ ａ ｅ ｗｉ ｒ ｐ ｉ ｒ ｔ ｃｉｎ ｅ ｒ ｅ ａ ｄ ｐ ａ ｉ ａ ｅｇ ａ ｏ ｙｔ ｅ ｅ ａ ｅ ｔｃ ｌ ｓｓａ ｃ ｕ ｎ ｃ ｔ ｇ ａ ｈｔ ｐ ｏ ｅ ｔ ｔ ｔ ｒ ｈ ｅ ｉ ｒ ｈ ｅ ｏ
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25~ 30
-
35~ 40 13 8
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1 1 镍硼硅合金粉末 镍硼硅合金是在镍中加入适量的硼、硅
元素形成的。其粉末颗粒呈球形, 合金熔点 900~ 1100 。由图 1 可知, 随着硼、硅元素 的增加, 其硬度随之增加, 而硼对硬度的影响 更大, 故其含量一般宜控制在 1 2% ~ 2 5% 之间, 过高的硼含量会使粉末熔液表面张力 增加而不易与基体金属润湿, 因而熔融合金 在基体表面集聚成球铺展不开, 喷焊性能变 坏, 合金韧性降低。
自 70 年代后期以来, 上海钢铁研究所先 后研制成功镍基、钴基、铁基、碳化钨弥散型 和铜基 5 类 16 个牌号自熔合金粉末, 并通过 了冶金工业部的系列定型鉴定。该技术已在 冶金、矿山、机械、电力、金属制 品、轻 工、石 油、化工、汽车、船舶、煤炭和玻璃模具等行业 广泛应用, 获得了显著的直接经济效益和社 会效益。国内直接或间接采用本研究成果生 产的厂家, 亦均获成功, 且开发了新的牌号, 并从国外引进新材料和新技术, 进一步促进
( N i3Si) 一起提高合金的硬度和耐 磨性。增 加合金中碳、硼、硅等元素的含量, 合金的硬 度可以从 H RC25 提 高到 HRC65, 但合金的 韧性相应降低( 图 3) 。
由于镍铬硼硅是以镍铬为基础的合金, 故具有良 好的耐蚀性, 对大气、海水、蒸汽、 碱、盐、硫酸、盐酸等都有较好的抗腐蚀能力, 优于 18- 8 型不锈钢。但在氧化性酸( 硝酸) 中耐蚀性极差, 这是硼与铬形成硼化铬固溶 体产生贫铬的结果。
成 相, 韧性降低。而过低硅含量( < 3% ) 合金 熔液变粘和熔点增高, 喷焊性能变差。因此合 金的硅含量控制在 3% ~ 5%为宜。
该合金中没有形成碳化物的合金元素。 为了避免出现碳硼化物和游离碳, 不使合金 的塑性下降, 合金中的碳应控制在< 0 1% 。 此外, 合金中的铁含量在 1% ~ 12% 内对粉 末的硬度、熔点和喷焊工艺性能均无大的影 响。因此, 采用硼铁生产粉末是经济可取的, 但其带入的铁含量不宜超过 8% 。
镍硼硅合金的硬度不高, 具有良好的韧 性、抗氧化 性和耐急冷急 热性。在 650 温 度以下, 有一定的耐磨性和耐蚀性, 易于机械 加工。镍硼硅合金可用于铸铁、钢、不锈钢以 及工作温度低于 600 的零部件的防护和修 复。特别适用于硬度要求不高的玻璃模具、 塑料、橡胶模具的防护和修复以及铁、钢铸件 缺陷的修补。 1 2 镍铬硼硅合金粉末
上述 Ni60 和 12496 实验结果表明, 合金 含铁量高除对耐腐蚀性能有不利影响外, 其 它性能较好。但含铁量较高的合金生产成本 低, 因而成为国内生产的主要产品之一。
镍铬硼硅系合金组织结构较复杂, 基体 为 Ni Cr( Mo、Cu) 固溶体 相, 在基体上弥散 分布 硼 化 物 ( N i3 B、 CrB、M3 B2 ) , 碳 化 物 ( M23 C6 、Cr7 C3 ) 以及硅化物( N i31 Si12 ) 等硬质 化合物。图 8 为 Ni60 合金焊层显微组织结 构。其中 M3 B2 , HV 2704 是 主要的硬 质相,
镍铬硼硅合金含有较高的铁( < 15% ) , 对合金的一些主要性能影响不大。例如: 采 用含铁量 14% 的 Ni60 自熔合金, 与含铁量 2 5% 的瑞士 12496 同类牌号合金一起实验, 两者的耐磨性、高温硬度和抗氧化性能等基 本相近。分别见图 4、图 5 和图 6a、b、c。
由图 4 可知, Ni60 和 12496 合金耐磨性 处于同一水平, 均比 GCr15 和 45# 钢提高 4 ~ 5 倍( 4 种 材料 硬度均 为 HRC60 左右) 。 图 5 说明 Ni60 和 12496 高温硬度良好, 水平 相近。
∀ 14
N i55
05 20 30 ~10~40~50
14 ~ 17
∀ 14
N i60
06 25 30 ~10~45~50
14 ~ 17
∀ 15
N i62
08 25 30 ~13~45~45
14 ~ 17
∀ 14
Co
-
-
8~ 16 M o2~ 4 Cu2~ 4
-
W9~ 12
松装密度 Ni
g!cm- 3 余量 #3 5
INVEST IGAT ION ON SEL F FL UXING AL LOY POWDERS
Zhu Runsheng ( Shanghai Yitongbao Special Powders Co . Ltd. , Shang hai 200439)
Abstract: Chemical composition and physical propert ies of Ni , Co , Fe and Cu based and WC dispersion self flux alloy pow ders used f or spray coat ing and m icro structure, characterist ics and uses of t he spray coat ed layers are presented. F e cont ent increment up t o 8% ~ 15% in the Ni based alloys and adding 10% ~ 29% Ni and 7% ~ 15% Fe in the Co based alloys save a great lot of Ni and Co and reduce t he production cost of t he alloys. Key words: self flux ing alloy powder; solid liquid phase; spray coat ing
!8!
粉末冶金工业
第 10 卷
硼、硅 和 其 它 元 素 后, 合 金 具 有 温 度 在 1000 左右的固液相状态, 而且可在 HRC25 ~ H RC65 之间调节硬度, 并具有耐磨、耐蚀 和抗氧化性能, 表 1 所示为镍基自熔合金的
化学成分和主要性能。 由表 1 还可知, 镍基自熔合金粉末可分
镍硼硅合金焊层的金相显微组织结构示
图 1 B、Si 对镍硼硅合金硬度的 影响
硅溶解于基体中, 形成 Ni Si 固溶体起固溶 强化作用。但过高硅含量( > 6% ) 的合金易形
图 2 Ni25 自熔合金焊层显微组织 ∃ 500
第2期
朱润生: 自熔合金粉末的研究
! 9!
于图 2。基 体是以镍为基础 的置换式 Ni Si 固溶体( 相) 。硅在镍中最大的溶解度约达 9% 。硅的 固溶使镍 熔点降低 并得到 强化。 固溶体硬度为 HV 10 168~ 178。
沉淀相是金属间化合物 N i3 B 和 N i3 Si。
N i3B 和钢中渗碳体的结构相同, 属于复杂的 正交点阵结构, 是一种硬质相, 其显微硬度为 HV 10 450~ 553。N i3 Si 相的基线与 N i Si 固 溶体的线相重, 其超点阵线又很弱, 故不能直 接辨认, 通过计算可知其含量约为 10% 。
由图 6 可知, Ni60 和 12496 合金属于完 全抗氧化级, 它们的抗氧化数据互有上下, 说 明两种合金的抗氧化能力基本相同。另外, 两种合金的热膨胀系数和导热系数也相近。
! 10 !
粉末冶金工业
第 10 卷
图 4 Ni60、12496、GCr15 合金及 45# 钢的耐磨性能比较
1. 45# 钢 2. G Cr15 3. N i60 下限成分 4. N i60 中限成分 5. 12496( 瑞士) 6. N i60 上限成分
作者简介: 朱润生, 高级工程师, 副总经理及总工程师。 收稿日期: 1999- 07- 29
我国热喷涂技术的迅速发展。 为了更好推广这项成果, 笔者对资料进
行了整理并撰写成文, 以期对我国自熔合金 粉末的进一步发展起到推动作用。
1 镍基自熔合金粉末
最早的自熔合金以镍基合金为基础。当 镍和几种元素如硼、硅、铬、钼和铜等组成合 金时, 合金熔点降低到易被氧 乙炔火焰所 熔化的范围。镍的熔点为 1453 , 加入适量
图 5 Ni60、12496 合金高温硬度 1. N i60 上限成分 2. 12496( 瑞士) 3. Ni60 中限成分 4. N i60 下限成分
图 6 Ni60、12496 合金在不同温度、24h 下的静态等温氧化动力学曲线 1. N i60 2. 12496( 瑞士)
但是, 合金的含铁量过高, 其耐蚀性明显降低 ( 图 7) 。
! 11 !
图 8 Ni60 自熔合金焊层显微组织 ∃ 800
方面的问题尚需继续深入研究。 镍铬硼硅自熔合金综合性能优良, 用途
广泛, 可用于强化和修复承受金属摩擦磨损
图 7 不 同含铁量镍基自溶合金在室温 10%HNO3 溶液中的腐蚀速度
碳化铬硬度 HV1000 左右。Ni3 B 在高温条 件下相当稳定, 因此合金在高温条件下仍保 持较高的硬度。鉴于这类合金的组元较多, 往往是在固溶体上析出多种化合物, 在某些 条件下, 还可能形成有序超结构相。有关这
第2期
朱润生: 自熔合金粉末的研究
在镍硼硅合金中加入碳、铬元素, 便形成 镍铬硼硅合金( 表 1) 。这类合金具有优良的 自熔性, 用途最为广泛。粉末颗粒呈良好的 球形。
铬在合金中溶解于 镍, 形成 Ni Cr 固溶 体而增加合金强度, 并提高合金的抗氧化性 和耐蚀 性。 除此 之外, 铬还 能 生成 硼 化铬 ( Cr2 B、CrB) 和碳化铬( Cr23 C6 、Cr7 C3 ) 等硬质 化合物, 与镍的硼化物( N i3B、N i2B) 和硅化物
图 3 镍基合金 硬度与韧性的关系