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在核级316L不锈钢基体上,采用固体埋层渗铝和真空预氧化工艺制备FeAl/Al2O3防氚渗透自修复涂层,研究了这种渗铝氧化涂层的表面形貌、化学成分、相组成以及涂层表面纳米级氧化膜的厚度的SEM/EDS、XRD、XPS、AES、RBS等测试分析与表征方法.结果表明:该复合涂层由约20μm厚的Fe-Al扩散层以及约200nm厚的表面Al2O3氧化层组成;Fe-Al扩散层的主要相组成为FeAl及少量Fe3Al、NiAl、α-Fe相,微观观察表明由外渗铝层、过渡层、内扩散层构成.

关键词: 防氚渗透自修复涂层 , 固体埋层渗铝 , 真空预氧化 , Fe-Al/Al2O3复合涂层

激光辐照对渗硼后65Mn钢组织和性能的影响

王宏宇 , 吴志奎 , 袁晓明 , 赵玉凤 , 程满

材料热处理学报

采用激光辐照对渗硼后65Mn钢进行了表面改性,研究了激光重熔和激光淬火两种典型辐照处理后的微观组织、表层脆性和耐磨性.结果表明:65Mn钢渗硼试样,经激光重熔后其表层组织为夹杂着共晶硼化物的亚共晶组织(硬度约为880 HV),而经激光淬火后其表层组织是以Fe2B相为主的硼化物(硬度约为1100 HV),两种辐照处理后在次表层均形成了具有良好支撑作用的针状马氏体区;同时,两种激光辐照处理对表层脆性均有着较好的改善作用,脆性等级由原渗硼层的4级降低至l～2级;此外,经激光淬火后65Mn钢渗硼试样的耐磨性,不仅远好于激光重熔处理后的试样,而且也好于激光辐照处理前的渗硼试样.

关键词: 激光辐照 , 渗硼层 , 65Mn钢 , 激光重熔 , 激光淬火

钛合金表面纳米氧化铈增强MCrAlY熔覆涂层组织

王宏宇 , 孙崇超 , 金镜 , 袁晓明 , 程满

稀有金属材料与工程

采用激光熔覆技术在钛合金表面制备了纳米氧化铈增强MCrAlY涂层.利用SEM、OM和XRD等手段,分析了其微观组织和相组成,并与未加纳米氧化铈的涂层进行了对比.结果表明,添加纳米氧化铈后,涂层形状由激光熔覆典型的双弧状转变为扁平状,稀释率由57.9％下降为36.3％,而涂层组成相则基本未发生变化;同时,熔覆层中以树枝状析出的β-Ti变短变小,胞状组织Ni3(Al,Ti)的成分更加均匀,裂纹和孔洞等缺陷被消除;此外,尽管稀释率在下降但其过渡区和平面晶区宽度却有所增大.

关键词: 钛合金 , MCrAlY涂层 , 微观组织 , 纳米氧化铈 , 激光熔覆

强韧化65Mn钢低温稀土硼共渗层的组织和性能

王宏宇 , 程满 , 袁晓明 , 赵玉凤 , 许晓静

材料热处理学报

在700 ℃下对强韧化处理(淬火-中温回火)后的65Mn钢进行了低温稀土硼共渗处理,研究了其表面渗层的微观形貌、耐磨性和耐蚀性,并与850℃下常规渗硼后再进行同样强韧化处理的65Mn钢进行了对比.结果表明:相对于常规渗硼后再进行强韧化处理而言,对65Mn钢先进行强韧化处理再进行低温稀土硼共渗处理所获得的渗层组织更加均匀致密,且未见常规渗硼后再进行强韧化处理所存在的表层及界面区疏松现象;同时,所获渗层在相同实验条件下的耐磨性和耐蚀性均得到明显提高,其体积磨损量仅为常规渗硼后再进行强韧化处理的17.86％,且无论在表面还是界面均未见腐蚀痕迹.

关键词: 65Mn钢 , 低温稀土硼共渗 , 强韧化处理 , 微观组织 , 耐磨性 , 耐蚀性

纳米氧化铈对TC11表面MCrAlY熔覆涂层组织和硬度的影响

沈清 , 王宏宇 , 陈康敏 , 袁晓明 , 金镜

稀有金属 doi:10.13373/j.cnki.cjrm.2014.01.006

采用激光熔覆技术,在TC11合金表面上制备了纳米氧化铈含量(质量分数)分别为0％,2％,4％,6％,8％的MCrAlY高温防护涂层.利用光学显微镜(0M),能谱分析(EDS),X射线衍射(XRD)等手段及显微硬度计对涂层的组织、相结构及横切面硬度分布进行了较为系统地研究.结果表明:添加纳米氧化铈后,涂层形状由双弧状转变为扁平状;涂层组织的均匀性得到明显改善,熔覆层中气孔、成分偏析等缺陷消失,枝晶析出物被打断,胞状组织被细化;涂层过渡区的硬度变化梯度减小,其硬度沿横切面的分布也更加均匀.此外,部分氧化铈在激光束作用下发生熔解,生成了CeNi相,富集在液固界面前沿阻碍了合金元素的扩散,降低了基体Ni的活性而增大了其他元素如Ti,Al的溶解.在本实验条件下,添加6％的纳米氧化铈对熔覆涂层组织及硬度分布的改善最为明显.

关键词: TC11合金 , MCrAlY涂层 , 纳米氧化铈 , 激光熔覆 , 组织及硬度

凝胶球化-固相反应-烧结工艺制备Li4SiO4陶瓷微球

陈星 , 杨洪广 , 占勤 , 袁晓明

材料热处理学报

采用凝胶球化-固相反应烧结工艺制备Li4SiO4陶瓷小球.以SiO2和Li2CO3为原料与粘结剂混合制备浆料,通过滴定装置滴入硅油中凝胶成球.成型坯体小球经固相反应烧结获得Li4SiO4陶瓷小球.结果表明,制备陶瓷小球直径分布于1.2 ～1.4 mm之间,平均直径为1.3 mm,球形度优于1.04.通过SEM对烧结陶瓷小球微观形貌观察,其晶粒尺寸在3～5 μm,且在小球表面及内部均匀分布大小为1 ～2 μm的微孔,小球压碎载荷平均值为39.89 N.

关键词: Li4SiO4小球 , 凝胶 , 固相反应烧结

Ti-V-Cr系阻燃钛合金激光焊接接头的组织和性能?

王宏宇 , 黄爱国 , 袁晓明 , 程满 , 丁瑞

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅱ).012

为探明Ti-V-Cr系阻燃钛合金的焊接性能,采用激光焊接对模拟有非贯通裂纹的 Ti-25 V-10 Cr阻燃钛合金薄板进行了焊接修复,较为系统地研究了激光焊接对其微观组织、显微硬度和拉伸性能的影响.结果表明, Ti-25V-10Cr阻燃钛合金焊缝组织为粗大的铸态β柱状晶,在焊缝中心能清晰地看到焊缝两侧β柱状晶相对生长的交界面；热影响区仍为单一β等轴晶,仅近熔合线处晶粒变得粗大；同时,焊缝区的硬度已达约570 HV(为母材硬度的1．78倍),而热影响区的硬度相对于母材则变化不大；此外,焊接接头的拉伸强度约为405 MPa,仅为母材拉伸强度的40％左右,拉伸断裂发生在焊缝中心附近处,并呈现以脆性断裂为主的混合断裂.可见,Ti-25V-10Cr阻燃钛合金的焊接性能将会是制约其进一步广泛应用的主要因素之一.

关键词: 阻燃钛合金 , 焊接性能 , 激光焊接 , 显微组织 , 力学性能

铝硅涂层在1050℃下混合硫酸盐中的热腐蚀行为

王宏宇 , 崔万里 , 袁晓明 , 赵前 , 汪涵

材料热处理学报

采用粉末共渗法在镍基高温合金表面获得约为300 μm厚的铝硅涂层,考察了其在1050℃下混合硫酸盐(Na2SO4+25％K2SO4)中的热腐蚀行为,较为系统地研究了其热腐蚀动力学行为及其机制、熔盐作用下氧化膜的生长与破坏过程和热腐蚀不同时间后的腐蚀产物等.结果表明,相对于已有铝硅涂层在高温条件下(850 ～980℃)热腐蚀的相关研究,其在1050℃超高温下混合硫酸盐中的热腐蚀更加严重,这与超高温下熔盐对保护性氧化膜的熔解作用更强密切相关.在本实验条件下,铝硅涂层在1050℃下混合硫酸盐中热腐蚀70 h后已趋于失效,当热腐蚀90 h时其腐蚀层深度已达约75 μm;此时,不仅涂层中Al和Ni直接与熔盐相互作用,而且Cr、Si也参与了与熔盐的反应,同时高温合金基体中的Ti也已扩散至表面.

关键词: 金属粘结层 , 铝硅涂层 , 超高温热腐蚀 , 混合硫酸盐 , 热腐蚀行为