真空感应钎焊单层金刚石砂轮的实验研究

在真空条件下用Ni-Cr合金做钎料进行了钎焊单层金刚石砂轮的实验研究，实现了金刚石与钢基体间的牢固化学冶金结合。通过扫描电镜X射线能谱，结合X射线衍射结构分析，发现Ni-Cr合金中的Cr原子与金刚石表面的碳原子反应生成稳定连续的Cr3C2膜，在钢基体结合界面上生成（FexCry）C，这是实现合金层与金刚石及钢基体之间都有较高结合强度的主要因素。通过磨削实验验证了金刚石确实有较高的把持强度。     

金刚石与金属基体钎焊机理的研究

研究了在低熔点合金中添加Ti、Cr、V、Mo等强碳化物形成元素,在液相下通过与金刚石表面界面反应生成的碳化物膜,改善了合金钎料对金刚石表面的浸润性,从而实现钎料对金刚石的牢固粘结,进一步分析了影响钎焊质量的主要因素,为高性能金属基金刚石工具的制造提供理论和实践依据.作为一个应用实例,介绍了单层钎焊金刚石砂轮的工艺优势.     

Al2O3/ZrO2(n)微纳米复合陶瓷超声振动精密磨削表面微观特征试验研究

 基于Al₂O₃/ZrO₂（n）微纳米复合陶瓷的“晶内型”微观结构，应用原子力显微镜(AFM)重点分析了微 纳米复合陶瓷二维超声振动磨削表面微观形貌。结合磨削表面X射线衍射定性分析与定量计算，研究了“晶内型”微纳米复合陶瓷材料超精密振动磨削表面变质层结构。X射线衍射分析表明：二维振动磨削和普通磨削表面均以α-Al₂O₃和四方相ZrO₂为主，存在少量单斜相ZrO₂，磨削表面无非晶相产生；磨削表层和基体之间的过渡层的X射线衍射峰具有半峰宽化现象。AFM分析结果表明：细粒度金刚石砂轮普通磨削和振动磨削表面均无微裂纹和断裂破碎，磨削表面粗糙度是由不同幅值的多种波形叠加的结果；AFM轮廓特征分析表明：二维超声振动磨削表面峰谷较均匀，磨削表面均匀一致性优于普通磨削表面；材料晶化过程中产生的固有缺陷是限制硬脆材料近纳米表面形成的重要因素。     

Nb对富钛TiNiAl金属间化合物强化机制的影响

 采用力学压缩试验、扫描电镜和X射线衍射方法研究了Nb元素对于Ti₅₀Ni₄₂Al₈合金的力学性能和微观组织结构的影响。结果表明，Nb能够显著提高合金从室温到700 ℃之间的强度。在600 ℃时，Ti₅₀Ni₄₀Al₈Nb₂合金的压缩屈服强度和比强度分别为1 237 MPa和216 MPa/(g·cm^-3)，超过Rene95高温合金。微观组织观察及成分分析表明，Nb元素在基体和强化相Ti₂Ni（Al）中固溶，促进强化相的弥散析出和细化，并导致高强富Nb相的析出，从而提高了合金的强度。     

TiAl合金与40Cr钢的真空钎焊研究

采用Ag-Cu-Ti钎料进行了TiAl合金与40Cr钢的真空钎焊连接,用拉伸试验对接头的连接强度进行检验,采用扫描电镜、电子探针和X-射线衍射分析等手段对接头断口的形貌、界面原子扩散、界面反应及界面产物进行了分析.研究结果表明,采用Ag-Cu-Ti钎料时得到的焊缝具有很高的强度(426MPa),是因为钎料和TiAl母材中的Ag,Cu,Ti原子发生了互扩散,而且在钎料与母材的界面发生了界面反应,形成了AlCu2Ti相,实现了冶金上的结合.     

Ti_2AlNb合金的钎焊试验研究

采用箔带状Ti-15Cu-15Ni钎料合金对Ti2Al Nb合金开展钎焊试验研究。随着钎焊温度的升高,钎料合金在基体材料上的润湿角逐渐减小,直至965℃完全润湿基体材料。当钎焊工艺为975℃/10min时,钎焊接头室温抗拉强度可达855MPa,达到基体强度的80%。钎焊界面为冶金结合界面,未见焊接缺陷,界面中心存在10μm宽的钎料元素富集区。该工艺条件下,Ti2Al Nb合金的室温拉伸断口为脆性解理断口,钎料元素富集区处产生了大量的二次裂纹。研究结果为Ti2Al Nb合金钎焊构件的制造技术提供了理论基础。     

划痕法表征TD处理制备的VC涂层界面结合强度

 为了测定碳化钒(VC)涂层与基体之间的结合强度,分析涂层与基体的结合机制,采用热扩散(TD)处理在冷作模具钢Cr12MoV表面制备了VC涂层,通过扫描电镜(SEM)观察了其表面与界面形貌,利用能谱议(EDS)分析了结合界面的V、C元素的分布,用划痕法测定了涂层与基体的界面结合强度,并对涂层失效机理进行了分析.结果表明,经TD处理制备的VC涂层与基体结合界面为成分梯度界面,二者结合面为成分含量呈梯度变化的过渡层,V元素含量从表面到基体逐渐下降,而C元素含量逐渐上升;其结合界面处化学元素相互结合,形成冶金结合,测得涂层与基体的结合强度平均值为45.7 N;涂层失效形式为界面层的压裂,其结合强度主要与VC涂层残余压应力有关.     

Ni-Cr-W 基高温合金熔盐环境中的热腐蚀行为

利用扫描电镜、X 射线衍射分析、能谱分析等手段,从合金成分、热处理组织形貌、界面分布等方

面研究了Ni-20Cr-18W 基高温合金在900℃温度下25% NaCl+75% Na2SO4 混合熔融盐中的热腐蚀行为。结

果表明:Ni-20Cr-18W 基高温合金的腐蚀行为是酸碱熔融机理。腐蚀层呈平面向合金基体推进,无明显择优

腐蚀现象发生,主要腐蚀产物为疏松多孔的NiO 和Ni3S2 腐蚀产物,导致合金表面失去保护性氧化层,增加了

腐蚀速度。合金抗热腐蚀性能的降低是因高含量W 元素在SO4

2-作用下腐蚀加剧及第二相粒子与基体的相间

腐蚀导致。

     

用有机硅树脂YR3370连接RBSiC陶瓷

 以一种聚硅氧烷类有机硅树脂YR3370(GE Toshiba Silicones)为连接剂，连接了反应烧结SiC(RBSiC)陶瓷。连接件在1 100~1 300℃的99.99%N₂气流中进行热处理。用三点弯曲强度实验测定连接件的强度，用场发射扫描电镜、X射线衍射和热重测试分析显微结构和化学反应。在连接温度为1 200 ℃时，连接件的三点弯曲强度达到最大值197 MPa。连接层是由有机硅树脂YR3370裂解生成的无定形Si_xO_yC_z陶瓷，其结构连续均匀致密，厚度在2~5 μm之间。连接机理是通过无定形Si_xO_yC_z陶瓷的无机粘接作用在RBSiC陶瓷基体和连接层之间形成连续的化学键。     

Cr对Nb-16Si-22Ti-2Al-2Hf合金显微组织与高低温力学性能的影响

 以Nb-16Si-22Ti-2Al-2Hf成分为基础,分别添加了2%和17%(原子分数,后同)的Cr元素替代Nb(分别称2Cr和17Cr合金),研究了Cr含量对Nb-16Si-22Ti-2Al-2Hf合金相组成、显微组织形貌、室温断裂韧性和高温强度的影响,分析了高低温失效机制。结果表明,铸态和1 375 ℃×100 h热处理后2Cr合金由Nbss和Nb₅Si₃两相组成;当Cr含量为17%时,出现了具有C15结构的Laves Cr₂Nb相,合金由Nbss、Nb₅Si₃和Cr₂Nb三相组成,热处理后在Nb₅Si₃中还析出了球状Cr₂Nb相。随着Cr含量由2%提高到17%,热处理合金的室温断裂韧性K_Q由14.32 MPa·m^1/2下降到10.30 MPa·m^1/2。合金强度与Cr含量的关系受温度影响,随Cr含量提高,室温和1 150 ℃时合金的硬度或强度增高,而1 250 ℃和1 350 ℃时合金强度降低。如1 150 ℃时2Cr和17Cr合金的屈服强度σ_0.2分别为349 MPa和387 MPa;1 350 ℃时分别为306 MPa和74 MPa。     

Brazing diamond grits onto AA7075 aluminium alloy substrate with Ag–Cu–Ti filler alloy by laser heating

The brazing of diamond is a promising way to fabricate grinding wheels for efficient machining and precision grinding. This work investigated the feasibility of bonding diamond grits onto Aluminium Alloy 7075 (AA7075) substrate with a Ag–Cu–Ti filler alloy via laser fusion brazing. The interfacial microstructures and the strength of the brazed diamond joints were studied. The cross-section of the brazed diamond joint consists of a molten filler alloy layer, a molten pool, a heat effect zone, a columnar crystal zone and an equiaxed crystal zone. Within the interface of the filler alloy/substrate metal, microstructures observed possibly were Ag(s.s), Al(s.s), TixAl, Al2Cu and Mg intermetallic compounds. A layer of TiC with a thickness of about 30–50 nm was found at the bonding interface of the diamond/filler alloy. The averaged peak shear force of the brazed joints was found to be approximately 39.8 N. The abrasion grinding test indicated that the diamond/AA7075 brazed joint was adequate for grinding. However, the pulled-off of grit was found to be the primary failure of this type of brazed joint. This work broadened the brazing diamond technique and the range of applications of brazed diamond wheels for efficient grinding.     

镍基非晶态及晶态钎料真空钎焊时母材溶解模型特性的研究

以楔形变钎焊间隙试样为对象，研究了采用Ｎｉ８２Ｃｒ７．５Ｓｉ４．５Ｂ３Ｆｅ３成分的镍基非晶态及晶态钎料真空钎焊１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢时液态钎料对固态母材的溶解，建立了高温钎焊时母材溶解厚度（溶解深度）定量计算的物理－数学模型。平行等间隙及楔形变间隙试样真空钎焊试验结果表明，钎焊温度钎焊保温时间及钎焊间隙等参数对母材溶解有重要影响，并表明该模型具有较高的准确性，能够用于研究高温钎焊时钎料对母材的溶解特性，并进行溶蚀性评价。     

Investigation on induction brazing of profiled cBN wheel for grinding of Ti-6Al-4V

Profiled monolayer cBN wheel was induction brazed for grinding of titanium dovetail slot in this study. Aimed at acquiring a uniform temperature distribution along the profiled surface and reducing the thermal deformation of the brazed wheel, a finite element model was established to investigate the temperature uniformity during induction brazing. A suitable induction coil and the related working parameters were designed and chosen based on the simulation results. Ag-Cu-Ti alloy and cBN grains were applied in the induction brazing experiment. The results showed geometric deformation of the brazed wheel was no more than 0.01 mm and chemical reaction layer were found on the brazed joint interface. Further validation tests were carried out by grinding of Ti-6Al-4V alloy. Compared to the electroplated wheel, the brazed wheel showed better performance such as low specific grinding energy and good ground quality in grinding of Ti-6Al-4V alloy. Abrasion wear was found to be the main failure mode for the induction brazed wheel, while adhesion and grains pull-out were the main failure mode for the electroplated wheel.     

镍基非晶态及晶态钎料真空钎焊时母材在钎料中溶解特性的研究

以高温钎焊时液态钎料对母材溶解厚度的定量计算模型为基础，考察了采用Ｎｉ８２Ｃｒ７．５Ｓｉ４．５Ｂ３Ｆｅ３成分的镍基非晶态及晶态钎料真空高温钎焊１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢时钎料对母材的溶解特性，深入研究了钎焊温度、钎焊保温时间以及钎焊间隙等参数对母材溶解厚度的影响。结果表明，钎焊温度对母材溶蚀的影响比钎焊保温时间剧烈，而钎焊间隙增加明显促进了母材的溶解，采用母材溶解厚度计算模型可对溶蚀控制条件下的钎焊规范及钎焊间隙等参数进行优化匹配。     

激光宏观结构化金刚石砂轮磨削氧化铝工艺

为了研究砂轮表面结构化对砂轮磨削性能的影响,利用脉冲激光对树脂结合剂金刚石砂轮进行了表面宏观结构化。采用6种不同类型的金刚石砂轮表面宏观结构进行了氧化铝的磨削实验,建立了激光宏观结构化金刚石砂轮的磨削力模型,比较了6种不同激光宏观结构化金刚石砂轮与非结构化砂轮在不同磨削参数下磨削力的差异,分析了砂轮制造后的表面形貌与结构化砂轮的磨损特性。实验结果表明,砂轮宏观结构化对磨削性能有很大影响,激光宏观结构化砂轮的磨削力可以减小2. 5%~24. 5%,砂轮结构化后的表面形貌出现石墨化现象;宏观结构化砂轮沟槽边缘磨损加剧,但沟槽磨损并没有明显加快宏观结构化砂轮的磨损。     

真空加压钎焊FGH96/DD6接头的组织和性能

采用Ni-Cr-B钎料分别在1120℃/10 min和1120℃/10 min/2 MPa的工艺下实现FGH96与DD6的钎焊连接。测试两种工艺下接头的抗拉强度,通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和电子探针(EPMA)分析接头的组织、成分和断口。结果表明:真空加压钎焊所得接头的室温平均抗拉强度达到1187 MPa,远高于真空钎焊接头621 MPa的强度;与不加压的真空钎焊相比,真空加压钎焊所得FGH96/DD6接头的钎缝中心没有平行于被焊面的晶界,而是单个晶粒贯穿整个钎缝,并与母材连接面发生韧性断裂;真空钎焊接头中存在Ni3B相,而真空加压钎焊钎缝中并没有残留的Ni3B相,主要由(Ni,Cr)固溶体组成。     

Research on Ultrasonic Vibration Grinding of the Hard and Brittle Materials

It is well known that grinding techniques are main methods to machine hard and brittle materials such as engineering ceramics. But the conventional grinding has many shortcomings such as poorer surface finish,quicker wear and tear of grinding tools,lower effi-ciency and so on. Ultrasonic vibration grinding (UVG) which combines ultrasonic machining and grinding emerged as a developing and promising technique in recent years. In this paper,experimental studies on UVG were conducted on several kinds of hard and brittle material by altering processing parameters such as vibration frequency and its amplitude,diamond abrasive grit size,cutting depth,feeding speed and rotary speed of tools. The experimental results show that alteration in any of above mentioned parameters will bring effects on the processed surface finish of these materials. Of them,the diamond abrasive grit size has the greatest. Moreover,conven-tional grinding experiments were also carried out on these materials. By comparison,it was found that the UVG is superior to the con-ventional method in terms of the ground surface quality,the working efficiency and the wear rate of tools.     

大间隙钎焊用混合粉状高温镍基钎料的润湿性和显微组织

用一种含Al,Ti元素的镍基钎料粉末与γ’相沉淀强化型镍基高温合金FGH95的粉末混合,制备了大间隙钎焊用混合粉状高温镍基钎料。实验表明,采用合适的混合比例,混合粉状钎料对1Cr18Ni9Ti不锈钢具有较好的润湿铺展性。该混合钎料所获得的钎缝金属的合金化效应显著,Al+Ti合金元素的最大含量达到了5.49%。焊态钎缝中,除Nb,W等个别元素外,其他主要强化元素无明显偏析,且经1180℃/4h扩散处理可消除合金元素的偏析。钎缝金属的组织状态较为均匀,基体为等轴γ固溶体枝晶,枝晶间分布有颗粒状、短条状的化合物相以及少量的γ+γ’共晶组织。另外,在γ固溶体中分布着大量弥散细小γ’沉淀强化相。