药芯焊丝原位合成TiC复合涂层组织与性能

发布时间：2019-09-04 18:23

【摘要】：以钛铁粉、石墨粉、还原铁粉等合金粉末为原料,采用药芯焊丝技术在Q235钢表面制备出TiC金属基耐磨堆焊涂层。通过药芯焊丝配方的研究设计,借助扫描电镜、能谱仪对涂层的显微组织进行分析,并且测试了涂层的微观硬度及湿砂磨损性能。结果表明,显微组织主要由原位合成的TiC、Fe基体相组成。原位合成的TiC颗粒大小约2μm,弥散均匀的分布在涂层中,涂层平均显微硬度820 HV0.2,相对耐磨性是Q235钢基体的13倍,具有良好的耐磨性能。
【图文】：

Ш耸?量不断增多和长大，熔池中晶核附近的游离钛和碳原子也不断减少，导致部分晶粒不能独立形核，就会出现几个晶核聚集叠加生长的现象。根据相关研究结果[8]，钛与石墨发生反应生成TiC的合成机制可以有两种形式，这主要与反应时所处的温度和原子的形态密切相关。一种是溶解再析出机制，当反应温度高于1940K时，主要以这种机制为主，即碳原子在其附近的钛液体中溶解形成一定的过饱和状态，-100-120-140-160-180-200400800120016002000TiC温度/K吉布斯自由能/(J·mlo-1)图1TiC吉布斯自由能与温度关系Fig.1RelationbetweenTiCgibbsfreeenergyandtemperature(a)(b)200μm10μmBA表1Q235钢基体化学成分(质量分数，%)Tab.1ChemicalcompositionofQ235steelsubstrate(wt%)CMnSiSP0.14～0.220.30≤0.30≤0.05≤0.04139

《热加工工艺》2015年12月第44卷第24期图2复合涂层横截面的SEM形貌Fig.2Cross-sectionmicrostructuresofcompositecoating用最为常见的Q235普通碳素钢，其化学成分见表1，基体尺寸150mm×85mm×20mm。药芯焊丝由外皮钢带和药芯粉末组成，外皮采用H08A的钢带，，药芯粉末由石墨、钛铁(质量分数50%)、还原铁粉以及少量的硅粉组成。所有的合金粉末经过60目的筛子筛选，混合研磨均匀，最后由药芯焊丝成型机上拉制成直径2.8mm的药芯焊丝。埋弧焊机采用MZ-1000交流焊机堆焊熔覆，具体焊接参数为，焊接电流400～500A，电弧电压28～35V，焊丝伸出长度25～35mm，焊接速度25～30m/min，堆焊3层，焊后空冷。特别注意的是焊接前，一定要将Q235钢板机械打磨干净，并用无水乙醇清洗，以防止焊接时带入杂物，影响堆焊层的性能。堆焊完成后，将堆焊试板用线切割制备成10mm×10mm×12mm的金相试样，采用4%的硝酸酒精进行腐蚀，利用JSM-6360LV扫描电镜分析堆焊层的微观组织，采用Oxford7854电子能谱仪对样品的微区成分分布进行分析；用HV-1000显微硬度计测试试样沿层深方向的硬度分布(载荷1.96N，加压时间20s)；磨损试样采用线切割切成尺寸大小为57mm×25.5mm×7mm，并采用MLS-23磨损试验机对试样和基体进行磨损实验。2试验结果与分析2.1原位生成TiC的热力学分析药芯焊丝材料在埋弧堆焊高温作用下迅速形成熔池，Ti为强碳化物形成元素，在Ti铁与石墨的合金体系中，按照吉布斯自由能会有下面的结果。当FeTi进入熔池中就会发生熔化和分解，此时Ti就会以游离态的形式出现在液态合金中，在浓度达到一定条件后，会迅速与C原子发生反应，即Ti+C=TiC，图1为TiC的吉布斯自由能分布图。由图可以得知，生成TiC的吉布斯自由能数值非常低，这说明在高温?
【作者单位】： 湖南永州职业技术学院;湖南汽车工程职业学院;
【基金】：湖南省教育厅科学研究项目(14C1137)
【分类号】：TG174.4

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 ;药芯焊丝的无焊密封生产法[J];金属制品;2001年02期

2 刘亚罡,宋珏;药芯焊丝项目可行性研究及应用[J];煤矿机械;2002年03期

3 杨建东,侯杰昌,刘宝田;药芯焊丝制造技术的研究[J];机械工人(热加工);2003年08期

4 齐国治,耿林娜;药芯焊丝的发展趋势及思考[J];机械工人(热加工);2003年10期

5 赵钰;药芯焊丝的生产应用研究与探讨[J];机械工人(热加工);2003年05期

6 黄智泉,魏建军,潘健;堆焊用药芯焊丝的发展及其应用前景[J];机械工人(热加工);2004年08期

7 杨建东,侯杰昌;钛型全位置药芯焊丝配方设计和焊丝性能的可靠性研究[J];机械工人(热加工);2004年08期

8 赵铭建;读“国产气保护药芯焊丝的质量问题及对策”一文有感[J];机械工人(热加工);2004年08期

9 桂赤斌;黄毅;;我国药芯焊丝的现状分析与发展建议[J];现代制造工程;2006年04期

10 安静;金立鸿;;我国药芯焊丝发展的最新动态[J];航空制造技术;2006年05期

相关会议论文 前10条

1 符定梅;王凤;张莉;牛程;;药芯焊丝质量控制措施研究[A];全国焊接工程创优活动经验交流会论文集[C];2011年

2 赵钰;陈清阳;罗俊清;黄文山;陈捷;;药芯焊丝在我公司的应用探讨[A];第九次全国焊接会议论文集（第1册）[C];1999年

3 杨建东;蔺树义;;药芯焊丝的研究与实践[A];第九次全国焊接会议论文集（第1册）[C];1999年

4 杨建东;刘金凤;;盘圆法药芯焊丝制造技术的最新进展[A];第十次全国焊接会议论文集（第1册）[C];2001年

5 乔培新;龙伟民;曾大本;;铝药芯焊丝制造及应用技术的研究进展[A];制造业与未来中国——2002年中国机械工程学会年会论文集[C];2002年

6 陈邦固;;我国药芯焊丝发展的回顾与展望[A];制造业与未来中国——2002年中国机械工程学会年会论文集[C];2002年

7 乔培新;龙伟民;袁红高;杨继东;;基于挤压合成的药芯铝焊丝制造技术[A];第十一次全国焊接会议论文集（第1册）[C];2005年

8 刘剑威;赵昆;张锐;赵春燕;;连铸辊堆焊用药芯焊丝414N的研制[A];第十一次全国焊接会议论文集（第1册）[C];2005年

9 乔培新;龙伟民;袁红高;杨继东;;基于挤压合成的药芯铝焊丝制造技术[A];第十一次全国焊接会议论文集（第1册）[C];2005年

10 杨建东;侯杰昌;;科技创新促进国产药芯焊丝快速发展[A];第四届石油工程焊接技术交流研讨会论文集[C];2006年

相关重要报纸文章 前6条

1 北方;新型药芯焊丝研制成功[N];中国有色金属报;2005年

2 ;新型药芯焊接材料通过鉴定[N];中国高新技术产业导报;2005年

3 陈家本;国外船舶焊接技术发展趋势[N];中国船舶报;2005年

4 王欣;立磨磨辊焊材的选择与ZD-O系列药芯焊丝的应用效果[N];中国建材报;2010年

5 吴工;未来几年焊材行业产品结构将发生变化[N];中国机电日报;2002年

6 吴东;焊材行业产品结构将发生变化[N];中国建材报;2003年

相关博士学位论文 前1条

1 王宝森;超高硬度耐磨抗裂堆焊材料的强韧化研究[D];天津大学;2004年

相关硕士学位论文 前10条

1 李逢波;低成本高效化堆焊药芯焊丝的研究[D];山东大学;2009年

2 李延娜;氮合金化明弧硬面药芯焊丝及其耐磨性研究[D];华中科技大学;2007年

3 王斌;不锈钢药芯焊丝的工艺质量及抗气孔性研究[D];北京工业大学;2009年

4 王占朝;特种耐磨药芯焊丝的制备工艺和性能优化研究[D];燕山大学;2009年

5 李现兵;环境协调型结构钢药芯焊丝的研究[D];北京工业大学;2006年

6 马凯夫;系列药芯焊丝制备及其焊接工艺研究[D];中南大学;2014年

7 张平;碱性渣系混合气体保护药芯焊丝焊接工艺性能的研究[D];南京航空航天大学;2008年

8 李辉;金属粉芯型药芯焊丝电弧物理特性试验研究[D];太原理工大学;2015年

9 白范雄;高硬度高韧性耐磨埋弧堆焊用药芯焊丝的研制[D];湘潭大学;2006年

10 梁真真;药芯焊丝生产线安全性设计研究[D];天津大学;2009年

本文编号：2531918