张家港新红宇耐磨材料有限公司

为了研究电脉冲消除金属材料堆焊复合耐磨衬板内部残余应力的效果,通过储能电容器放电产生高能电脉冲,对淬火后的45优质碳素结构钢冷轧薄板件进行放电处理,采用小孔法测定电脉冲处理前后试样内残余应力的变化规律.用于电脉冲处理的脉冲电流为指数衰减的振荡波形,同时满足第一个主峰的电流密度为12.2kA/mm2,单次处理的振荡脉冲持续时间小于0.8ms.试验结果表明,经过电脉冲处理后,堆焊复合耐磨衬板淬火件中2个主方向残余应力的幅值均出现较为显著的降低,且两者都出现均化效果.

建立了移动电子束高斯热源作用下的堆焊复合耐磨衬板三维相变硬化过程中温度场的数学模型,分析过程中考虑了热源分布、热物性参数、热辐射等因素对温度场的影响,得到了电子束扫描相变硬化温度场的分布规律和硬化层的形态,并进行了实验验证;探讨了电子束工艺参数对硬化区深度和宽度的影响。结果表明: 堆焊复合耐磨衬板移动电子束高斯热源作用下的温度分布等值线呈勺状,表面最高温度滞后于束流中心,且处理后硬化层横截面呈月牙状;在固态相变条件下, 堆焊复合耐磨衬板硬化层的宽度和深度随着扫描功率的增加呈非线性增加,随着扫描速度的增加呈非线性减小。

基于Abaqus有限元分析软件的显式分析模块,建立了简化的堆焊复合耐磨衬板线性摩擦焊同质接头的三维计算模型,研究了其线性摩擦焊接时接头温度场和轴向缩短量的变化情况,并针对工艺参数中的振动频率对焊接结果的影响进行了分析。结果表明:焊接界面中心温度在1s内上升到800℃,之后界面温度缓慢上升至950℃左右,随着焊接过程的进行,堆焊复合耐磨衬板焊接界面温度场均匀化,轴向缩短量不断增加,大量材料被挤出形成了飞边。最后将模拟结果与试验结果进行对比,验证了计算模型的可靠性。

与其它高温金属硅化物合金双金属耐磨复合钢板一样，镍-硅系高温有序合金双金属耐磨复合钢板高的室温脆性和低的高温强度一直是人们关注的焦点。本文针对Ni3Si高温有序合金双金属耐磨复合钢板，采用高能球磨、热压烧结及真空熔炼等技术方法，分别制备了Ni3Si粉末合金、块体合金及其Ni／Ni3Si复合材料，比较系统的分析测试了各类试验材料双金属耐磨复合钢板的微观结构和性能，并对它们之间的关系进行了初步的理论分析和讨论。

双金属耐磨复合钢板主要得到如下一些具有一定新意的见解：（1）采用X射线衍射仪（XRD）和扫描电子显微镜（SEM），对经过不同球磨时间的3Ni／Si元素混合粉末球磨过程中的物相演变及微观结构进行了分析。结果表明：球磨1h后粉末产物中出现Ni31Si12物相，随后Ni31Si12物相的峰强先增加后降低；随着球磨时间的进一步延长，混合粉末球磨产物物相的衍射峰峰强急剧降低，逐渐趋于非晶化；当球磨时间达到45h后，在Ni元素粉末衍射峰的位置又出现了新的衍射峰，并且随着球磨时间的延长，该峰的峰强逐渐增强且宽化。

本文通过分析75小时球磨产物经900℃退火后的相组成，并结合Miedema理论模型的热力学分析和晶体学分析，提出Ni31Si12属于一种亚稳相；同时，本文认为75小时双金属耐磨复合钢板球磨产物严格而言应属于一种具有较高能量的亚稳定“Ni3Si型无序化合物”，这与有些研究者认为该物相属于Ni基“过饱和固溶体”的观点有一定的区别。