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第1篇 技术篇 1

1真空熔结的表面冶金原理 1

1.1 熔结现象 1

1.2 合金涂层的熔结过程 2

1.3 浸润性是形成冶金结合的前提 2

1.3.1 浸润试验 2

1.3.2 界面反应 4

1.4 浸润性的主要影响因素 6

1.4.1 扩散元素的界面浓度差与接触角的定性关系 6

1.4.2 熔结温度对浸润性的影响 8

1.4.3 涂层与基体的化学组成对浸润性的影响 8

1.4.4 基体表面氧化膜对浸润性的影响 9

1.5 合金涂层的稀释问题 10

1.5.1 熔结温度与稀释程度的关系 11

1.5.2 时间因素与稀释程度的关系 12

1.5.3 工艺方法不同则稀释程度不同 15

1.5.4 按稀释程度的不同对几种工艺方法的分类比较 16

2熔结涂层原材料 22

2.1 以元素粉末为原料及相关涂层配方 22

2.1.1 保护Ni基高温合金高温抗氧化的元素粉末熔结涂层 22

2.1.2 保护Mo合金高温抗氧化的元素粉末熔结涂层 23

2.1.3 保护Nb合金高温抗氧化的元素粉末熔结涂层 24

2.1.4 保护Ta合金高温抗氧化的元素粉末熔结涂层 29

2.1.5 保护Al合金抗磨料磨损的元素粉末熔结涂层 38

2.1.6 保护钢铁基体耐高温磨损的元素粉末熔结涂层 41

2.2 具有一定特色的几种合金涂层原材料及相关配方 43

2.2.1 AlCuFe准晶合金熔结涂层 43

2.2.2 CuNiFeSiB合金涂层 43

2.2.3 NiAl合金涂层 44

2.2.4 NiCoCrAlY合金涂层 44

2.2.5 NiCrWMoNb合金涂层 45

2.2.6 CoCrW合金涂层 46

2.2.7 以TiCrSi合金原材料配制改性硅化物涂层 47

2.2.8 FeCrAl合金涂层 48

2.2.9 FeCrC合金涂层 49

2.2.10 FeMoC合金涂层 51

2.2.11 FeCrWVBC合金涂层 51

2.2.12 FeCrNiMnN合金涂层 52

2.2.13 FeMnNiC合金涂层 53

2.2.14 FeCrWNbAlC合金涂层 54

2.3 自熔合金涂层原材料、相关配方与基本特性 55

2.3.1 自熔合金的化学组成 58

2.3.2 自熔合金的组织构造 62

2.3.3 自熔合金熔结温度的测定 70

2.3.4 自熔合金的线膨胀系数 73

2.3.5 自熔合金的硬度 74

2.3.6 自熔合金的耐磨性 78

2.3.7 自熔合金的耐腐蚀性 88

2.3.8 自熔合金的抗高温氧化与抗热腐蚀性能 92

2.3.9 自熔合金的力学性能 106

2.4 表面硬化合金涂层原材料、相关配方与基本特性 112

2.4.1 表面硬化合金中的黏结金属 112

2.4.2 表面硬化合金中的硬质化合物 121

2.4.3 对表面硬化合金涂层耐磨性的主要影响因素 125

2.4.4 熔融黏结金属对硬质化合物颗粒的浸润性 129

2.4.5 表面硬化合金涂层的强度指标 134

2.5 硬质合金涂层原材料、相关配方与基本特性 136

2.5.1 WC-Co硬质合金的化学组成和基本特性 137

2.5.2 钢结硬质合金的化学组成和基本特性 138

2.6 玻璃陶瓷熔结涂层 138

2.6.1 玻璃陶瓷涂层原材料 139

2.6.2 玻璃陶瓷熔结涂层配方及其应用特性 141

2.6.3 玻璃陶瓷涂层的密着机制 150

2.7 稀土元素在熔结涂层中的作用 153

2.7.1 在表面硬化合金喷焊涂层中加稀土 153

2.7.2 激光熔结加La2 O3的Fe基合金涂层 154

3真空熔结工艺方法 157

3.1 真空熔结工艺的五种应用功能 157

3.2 真空熔结工艺流程 159

3.2.1 工艺流程图 159

3.2.2 配合金料 159

3.2.3 配黏结剂 160

3.2.4 调料工序 161

3.2.5 工件表面处理 162

3.2.6 涂敷、模塑成型及镶涂 170

3.2.7 烘干 174

4熔结工序 175

4.1 熔结微观过程 175

4.1.1 解吸阶段 176

4.1.2 烧结阶段 176

4.1.3 熔结阶段 179

4.2 真空熔结工艺曲线 180

4.2.1 Ⅰ-型真空熔结工艺曲线 180

4.2.2 Ⅱ-型真空熔结工艺曲线 181

4.3 熔结收缩率实测值 183

4.3.1 合金涂层厚度的熔结收缩率 183

4.3.2 合金条的三维熔结收缩率 183

4.3.3 合金环的熔结收缩率 184

4.4 熔结程度与涂层厚度及涂层表观状态 184

4.5 熔结程度与涂层孔隙度 186

4.5.1 高比表面积的真空熔结合金涂层 186

4.5.2 多孔储油的熔结涂层 187

4.6 熔结程度与涂层的开裂问题 189

4.6.1 熔结涂层的收缩裂缝 189

4.6.2 熔结涂层的应力裂纹 191

4.7 熔结程度与涂层的组织均匀性 192

4.8 熔结过程对基体金属的热影响 195

4.8.1 基体受热变形问题 195

4.8.2 界面元素互扩散带给基体的热影响 196

4.8.3 热影响使基体淬火与晶粒长大程度 197

5真空熔结工艺设计 199

5.1 合理选择涂层合金 199

5.1.1 考虑浸润性 200

5.1.2 考虑流动性 202

5.1.3 考虑弹性模量与线膨胀系数 203

5.2 合理确定基体材质 206

5.3 设定涂层厚度 209

5.3.1 厚度小于0.5mm的熔结涂层 209

5.3.2 0.5～1.5mm厚的熔结涂层 210

5.3.3 厚度大于1.5mm的熔结涂层 212

5.4 基体表面准备 214

5.5 准备炉内工装具，完善熔结制度 215

5.5.1 准备炉内工装具 215

5.5.2 完善熔结制度 216

6熔结工艺装备 218

6.1 熔结工艺装备的分类 218

6.1.1 感应熔结装置 218

6.1.2 高密度能源的扫描熔结装置 219

6.1.3 高温炉的热辐射或热传导熔结装置 219

6.2 真空熔结炉的研发过程 220

6.3 ZJ1000-Ⅱ型高温熔结炉 222

6.4 熔结炉的自主知识产权与创新要点 225

参考文献 227

第2篇 应用篇 234

7真空熔结粉碎机配件 234

7.1 锤片式粉碎机的锤片 234

7.1.1 锤片失效分析 235

7.1.2 锤片种类 240

7.1.3 真空熔结涂层锤片 243

7.1.4 真空熔结涂层锤片专利 248

7.2 超细粉碎机的冲击柱 249

7.2.1 冲击柱失效分析 249

7.2.2 真空熔结涂层冲击柱 250

7.2.3 真空熔结涂层冲击柱产品通过质量检测并制订企业标准 251

8真空熔结技术在涡轮发动机上的应用 254

8.1 涡轮喷气发动机工况概述 255

8.2 涡轮部件的保护涂层 257

8.2.1 铝化物涂层 259

8.2.2 硅化物涂层 260

8.2.3 真空熔结涂层 263

9真空熔结涂层汽轮机叶片 268

9.1 汽轮机叶片的水蚀问题 268

9.2 汽轮机叶片的防护涂层 270

10真空熔结技术在内燃机上的应用 274

10.1 内燃机预燃室喷嘴 274

10.1.1 预燃室喷嘴断裂机理分析 275

10.1.2 用真空熔结合金涂层保护预燃室喷嘴 278

10.2 内燃机活塞环 282

10.2.1 活塞环工况及对材质的基本要求 282

10.2.2 涂层活塞环 283

10.3 内燃机排气阀 285

10.3.1 排气阀“麻坑”的形成机理 286

10.3.2 气阀表面氧化保护膜的优选试验 293

10.3.3 涂层排气阀 297

10.4 内燃机变速箱滑块 303

11真空熔结螺杆挤压机配件 304

11.1 多孔墙板挤出成型机的螺杆 304

11.2 稻壳圈挤压成型机的螺杆 305

11.3 A12O3催化剂颗粒的挤压成型机螺杆 306

11.4 膨化机的螺套与膨胀头 308

11.5 榨油机的榨螺 310

11.6 调质罐的螺旋桨叶 311

12真空熔结离心机配件 313

12.1 制糖厂离心机 313

12.2 棕榈油离心机 316

12.3 制药厂离心机 318

13真空熔结工业泵配件 320

13.1 叶轮泵配件 320

13.1.1 叶轮泵过流部件的磨损类型 321

13.1.2 选材试验 322

13.1.3 应用真空熔结涂层 325

13.2 液压泵配件 326

13.2.1 柱塞泵的配油盘 327

13.2.2 液压泵的销轴 327

13.2.3 泥浆泵的缸套 328

13.3 莫诺泵配件 328

14真空熔结涂层风机叶轮 330

14.1 风机叶轮的冲蚀磨损问题 330

14.2 风机叶轮的选材与涂层 331

14.3 真空熔结涂层叶轮 332

15各类真空熔结涂层阀门 335

15.1 阀门的腐蚀与磨损问题 335

15.2 阀门的选材与涂层 336

15.3 真空熔结涂层阀门 337

15.3.1 闸板阀 337

15.3.2 蝶阀 338

15.3.3 球阀 339

15.3.4 锁灰阀 342

15.3.5 隔膜阀 343

15.3.6 止回阀 344

16沸腾炉埋管的磨损机制与耐磨涂层 346

16.1 埋管腐蚀磨损机制分析 346

16.2 煤矸石沸腾炉埋管的保护涂层 350

17真空熔结涂层工模具 352

17.1 冲压拉深模具 353

17.2 冲压剪切模具 354

17.3 聚丙烯造粒机大模板 356

17.3.1 前端板的切削刮伤型磨料磨损 357

17.3.2 真空熔结涂层模板 358

17.4 挤压成型模具 360

17.4.1 耐火砖压模 360

17.4.2 铝型材挤压成型模具 361

17.4.3 玻璃钢窗框拉挤成型模具 362

17.5 造粒机环模 363

17.5.1 环模损坏机制 364

17.5.2 以真空熔结技术再制造环模 366

17.5.3 与环模配套使用的涂层压辊 368

18真空熔结涂层喷嘴 370

18.1 煤粉喷嘴的耐磨涂层 370

18.2 原油喷嘴的耐磨涂层 373

19真空熔结涂层镶刃刀具 376

19.1 颗粒饲料制粒机的镶刃切刀 376

19.2 刮刀卸料离心分离机用的镶刃刮刀 379

19.3 往复式割草机用的镶刃动刀 381

19.4 圆盘剪切机的镶刃圆盘刀 383

19.5 真空熔结涂层复合粉碎刀 385

19.5.1 一种饲料超细粉碎机的粉碎刀 385

19.5.2 一种矿石粉碎机用的粉碎刀 387

20真空熔结的冶金备件 389

20.1 真空熔结涂层线材轧辊 389

20.1.1 线材轧辊损坏机理分析 389

20.1.2 线材轧辊的科学选材 394

20.1.3 线材轧辊的创新理念 396

20.2 以真空熔结技术修复的几种冶金备件 397

20.2.1 熔结涂层修复拉丝机备件 397

20.2.2 以真空熔结技术修复几种热轧辊 398

20.3 真空熔结涂层导卫板与导卫辊 400

20.4 真空熔结涂组顶头 405

20.4.1 钢质穿管机顶头的损坏机理分析 406

20.4.2 钢基顶头的几种延寿措施 411

20.4.3 TZ-76型涂层组合材料穿管机顶头 416

参考文献 422