稀土元素对油管激光合金化层组织及性能影响
稀土元素对合金耐磨性能的影响

稀土元素对合金耐磨性能的影响在现代工业中,合金材料因其优异的性能而被广泛应用于各个领域。
而耐磨性能作为合金材料的一项重要指标,直接关系到其使用寿命和工作效率。
近年来,研究人员发现稀土元素在改善合金耐磨性能方面具有显著的作用。
稀土元素,包括镧系元素(镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥)以及钪和钇,具有独特的电子结构和化学性质。
这些性质使得它们在合金化过程中能够发挥多种有益的作用,从而显著提升合金的耐磨性能。
首先,稀土元素能够细化合金的晶粒。
在合金的凝固过程中,稀土元素可以作为异质形核核心,促进晶粒的大量形核,从而使晶粒尺寸减小。
细小的晶粒可以增加晶界的数量,晶界能够阻碍位错的运动,从而提高合金的强度和硬度,进而增强耐磨性能。
例如,在钢铁合金中加入适量的稀土元素,如铈、镧等,可以使晶粒明显细化,从而使钢材在摩擦磨损过程中表现出更好的耐磨性。
其次,稀土元素能够净化合金的晶界。
合金中的杂质元素往往会在晶界处偏聚,降低晶界的结合强度,使得晶界在摩擦过程中容易成为裂纹的起源和扩展通道,从而降低合金的耐磨性能。
稀土元素具有很强的化学活性,能够与杂质元素发生反应,形成稳定的化合物,从而减少杂质在晶界的偏聚,提高晶界的结合强度。
这样一来,在摩擦磨损过程中,晶界能够更好地承受外力的作用,减少裂纹的产生和扩展,提高合金的耐磨性能。
再者,稀土元素可以改善合金的组织结构。
在一些合金体系中,如铝合金、钛合金等,加入稀土元素可以改变合金中相的形态、分布和数量。
例如,在铝合金中加入稀土元素钪,可以形成细小均匀分布的强化相,提高合金的强度和耐磨性能。
在钛合金中加入稀土元素铈,可以改善钛合金中α相和β相的比例和分布,从而提高钛合金的耐磨性能。
此外,稀土元素还能够在合金表面形成一层稳定的氧化膜。
这层氧化膜具有较高的硬度和化学稳定性,能够有效地抵御外界的摩擦和腐蚀,从而提高合金的耐磨性能。
例如,在镁合金中加入稀土元素钇,在高温环境下,合金表面会形成一层致密的氧化钇膜,显著提高镁合金的高温耐磨性能。
《稀土元素对Zn-25Al-5Mg-2.5Si合金组织和力学性能的影响》

《稀土元素对Zn-25 Al-5 Mg-2.5 Si合金组织和力学性能的影响》篇一一、引言随着科技的发展,合金材料因其优良的物理和机械性能被广泛应用于各个领域。
其中,Zn-Al-Mg-Si系合金以其优异的铸造性能和机械性能成为了众多研究者关注的焦点。
而稀土元素的加入则被视为进一步改善合金性能的有效途径。
本篇论文主要探讨了稀土元素对Zn-25 Al-5 Mg-2.5 Si合金的组织和力学性能的影响。
二、稀土元素与合金的相互作用稀土元素因其独特的电子结构和物理化学性质,在合金中具有显著的细化晶粒、提高强度和耐腐蚀性等作用。
当稀土元素加入到Zn-25 Al-5 Mg-2.5 Si合金中时,会与合金中的元素发生交互作用,形成一种更稳定、更均匀的微观结构。
三、稀土元素对合金组织的影响1. 晶粒细化:稀土元素的加入显著地细化了合金的晶粒,使合金的微观结构更加均匀。
这种晶粒细化效应能够提高合金的力学性能,特别是抗拉强度和韧性。
2. 相结构变化:稀土元素的加入会影响合金的相结构,形成新的相或改变原有相的形态和分布。
这些新相或改变后的相能够有效地提高合金的硬度和耐磨性。
四、稀土元素对合金力学性能的影响1. 抗拉强度:由于晶粒细化和相结构的变化,稀土元素的加入显著提高了合金的抗拉强度。
抗拉强度的提高使得合金在承受拉伸力时不易断裂,提高了其使用寿命。
2. 韧性:稀土元素的加入能够改善合金的韧性,使合金在受到冲击或振动时不易产生裂纹或断裂。
这种改善有助于提高合金的安全性和可靠性。
3. 硬度与耐磨性:由于新的相或改变后的相的形成,稀土元素的加入提高了合金的硬度和耐磨性。
这使得合金在高温、高压、高磨耗等恶劣环境下具有更好的性能表现。
五、实验结果与讨论通过实验,我们观察了不同稀土元素含量对Zn-25 Al-5 Mg-2.5 Si合金组织和力学性能的影响。
结果表明,适量稀土元素的加入能够显著细化晶粒,改变相结构,从而提高合金的抗拉强度、韧性和硬度等力学性能。
稀土元素对合金耐腐蚀性的影响

稀土元素对合金耐腐蚀性的影响稀土元素,这几个字听起来是不是有点神秘?其实啊,它们在合金的世界里可有着不小的影响力,尤其是在合金的耐腐蚀性方面。
先来说说什么是稀土元素吧。
稀土元素可不是土里挖出来的“土”哦,它包括镧系元素以及钪和钇这 17 种元素。
这些元素在自然界中的含量相对较少,所以被称为“稀土”。
我曾经在一家金属材料的实验室里工作过,当时我们就在研究稀土元素对各种合金耐腐蚀性的影响。
那时候,为了得到准确的数据,我们天天泡在实验室里,摆弄着那些瓶瓶罐罐和复杂的仪器。
有一次,我在进行一组含有稀土元素的铝合金的耐腐蚀实验。
我按照严格的步骤,把样品准备好,放进模拟腐蚀环境的溶液中。
然后就是焦急的等待和不断的观测。
那段时间,我几乎是每隔一会儿就去看看样品的变化,心里那个紧张啊,就像等待考试成绩公布一样。
经过一段时间的观察和数据记录,我发现加入了适量稀土元素的铝合金,在腐蚀环境中的表现明显更好。
那些没有加入稀土元素的合金,表面很快就出现了锈斑和腐蚀的痕迹,而加入了稀土元素的合金,表面依然相对光滑,腐蚀的进展缓慢得多。
为什么稀土元素能有这样的神奇效果呢?这是因为稀土元素能够细化合金的晶粒,让组织结构更加均匀。
就好比是把一堆杂乱无章的东西整理得井井有条,这样一来,腐蚀性物质想要“入侵”就没那么容易啦。
而且啊,稀土元素还能在合金的表面形成一层致密的氧化膜。
这层膜就像是给合金穿上了一层防护服,把腐蚀性的物质挡在外面,保护着合金不被侵蚀。
比如说,在不锈钢中加入稀土元素,能够显著提高不锈钢在酸、碱等恶劣环境下的耐腐蚀性。
在一些海洋工程中使用的合金,如果加入了合适的稀土元素,就能更好地抵抗海水的侵蚀,延长使用寿命。
想象一下,如果没有稀土元素的助力,那些用于制造飞机、汽车、船舶的合金材料,可能很快就会被腐蚀损坏,那将会带来多大的安全隐患和经济损失啊!所以说,稀土元素对于合金耐腐蚀性的影响可真是不容小觑。
它们就像是合金世界里的“保护神”,默默地守护着合金材料,让它们能够更长久、更稳定地为我们服务。
稀土La2O3对激光熔覆制备生物陶瓷涂层的组织与性能的影响

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稀土 L2 3对激光熔覆制备生物陶瓷涂层的组织与性能的影响 aO
王祁, 欧梅 桂 , 其斌 刘
( 州大学 材料 与冶金 学院 , 贵 贵州 贵 阳 500) 503 摘要 : 用梯度思 想及 宽带激光熔覆技术在 一 一 V合金上 制备生 物 陶瓷 复合涂层 , 采 6 4 以减 少激光熔覆 时基材 与生物
Ke r s I 03 i d - a d ls rca d n r a i n ic r m c c ai g y wo d : ;w e b n a e ld ig;g de tbo e a o t i n
O 引 言
羟基磷灰石 H , C P 4 ( H), A 即 a ( O ) O 含有人体组织 必须的元素钙和磷 , 在人体组织替代和修复方面有着广阔 的应用前景 。在高强度 、高韧性的生物惰性材料( 如不 锈钢 、c — o M r C — o、 T 一 M 一 V等 ) i6 4 表面制备具有生 物活性及生物相容性的 H A涂层 , 能将金属材料的优 良力 学性能和 H 的生物活性相结合 , H A 使 A强度较低 , 韧性 较差的特点得 以改善, 从而保证在植入基体时机体细胞被 材料活性成分诱导的充裕时间 。
WA G Q , U Me u , I Q b N iO i i L U ii g n
Ab t c : T e b o e a cwa r p r d o h u f c i M -4 aly n y u ig g a i n o o i n e in a d w d — a d sr t h ic r mi s p e a e n t e s ra eT 一6 a V l ig b sn r d e t mp s i a d sg n i e b o c t l n l e l d ig ,i r e l n t ema te sa d c a k rd c d i e p o e so e l d ig f c f s a rca d n n od rt ei ae t r l r s r c sp o u e n t r c s fl rc a d n .E e to o mi h s n h s a O3 n bo e a c ic r m .
《稀土元素对Zn-25Al-5Mg-2.5Si合金组织和力学性能的影响》

《稀土元素对Zn-25 Al-5 Mg-2.5 Si合金组织和力学性能的影响》篇一一、引言随着材料科学技术的快速发展,合金作为一种重要工程材料在多个领域内有着广泛应用。
本文探讨了一种包含Zn、Al、Mg 和Si等元素的合金,尤其是稀土元素对这种合金组织及力学性能的影响。
稀土元素因其独特的物理和化学性质,常被用作合金的添加剂,用于优化材料的综合性能。
本文将详细分析稀土元素对Zn-25 Al-5 Mg-2.5 Si合金的组织结构和力学性能的影响。
二、实验方法本实验采用Zn-25 Al-5 Mg-2.5 Si合金为基础,添加不同含量的稀土元素(如稀土铈、稀土镧等)。
合金制备采用真空熔炼工艺,以保证成分的准确性和合金的纯净度。
之后进行适当的热处理和轧制工艺,对处理后的合金进行金相显微镜观察、扫描电镜观察和力学性能测试。
三、稀土元素对合金组织的影响1. 晶粒尺寸:稀土元素的添加能够显著细化Zn-25 Al-5 Mg-2.5 Si合金的晶粒尺寸。
由于稀土元素能起到细化晶界和增加晶格的位错作用,可以减少材料的裂纹敏感性,从而提高合金的抗断裂能力。
2. 相组成:稀土元素的添加使得合金中出现更多的相种类。
新生成的稀土化合物可以作为强化相,提高合金的硬度和强度。
3. 微观结构:稀土元素的加入能够改善合金的微观结构,如增加基体中固溶体的含量,提高固溶强化效果。
同时,稀土元素还能与合金中的杂质元素形成化合物,降低有害杂质的影响。
四、稀土元素对合金力学性能的影响1. 硬度:随着稀土元素的添加,Zn-25 Al-5 Mg-2.5 Si合金的硬度显著提高。
这主要是由于稀土元素的加入增加了基体中的强化相含量和固溶强化效果。
2. 抗拉强度:稀土元素的添加能显著提高合金的抗拉强度。
由于晶粒细化、相组成的改变以及强化相的生成,使得合金在受到外力时能够承受更大的载荷。
3. 延展性:尽管稀土元素的加入可以提高合金的硬度,但也能在一定程度上保持或提高合金的延展性。
《稀土元素对Zn-25Al-5Mg-2.5Si合金组织和力学性能的影响》范文

《稀土元素对Zn-25 Al-5 Mg-2.5 Si合金组织和力学性能的影响》篇一一、引言随着科技的发展,合金材料因其优良的物理和机械性能被广泛应用于各个领域。
其中,稀土元素因其独特的电子结构和化学性质,在合金中扮演着重要的角色。
本文将探讨稀土元素对Zn-25 Al-5 Mg-2.5 Si合金组织和力学性能的影响。
二、稀土元素简介稀土元素是一组化学性质相似的元素,包括镧系元素和钪、钇等元素。
这些元素因其独特的电子结构和化学性质,能够显著改善合金的力学性能和物理性能。
三、实验方法本实验采用Zn-25 Al-5 Mg-2.5 Si合金为基础,分别添加不同含量的稀土元素,然后进行熔炼、铸造、热处理等工艺,最后对合金的组织和力学性能进行测试和分析。
四、稀土元素对合金组织的影响1. 晶粒细化:稀土元素的添加能够显著细化合金的晶粒,这是因为稀土元素能够吸附合金中的杂质元素,减少晶界处的能量波动,从而促进晶粒的细化。
2. 相结构变化:稀土元素的添加会改变合金中的相结构,形成新的相或使原有相的形态发生变化。
这些新相或变化了的相有助于提高合金的力学性能。
五、稀土元素对合金力学性能的影响1. 强度和硬度:稀土元素的添加能够显著提高合金的强度和硬度。
这是因为晶粒细化和新相的形成都能提高合金的位错密度和阻力,从而提高合金的强度和硬度。
2. 塑性:尽管稀土元素的添加可以提高合金的强度和硬度,但同时也能改善合金的塑性。
这是因为细化的晶粒和稳定的相结构可以提高合金的塑形变形能力。
3. 韧性:稀土元素的添加还能提高合金的韧性。
这是因为稀土元素能够吸收合金中的裂纹扩展能量,阻止裂纹的扩展,从而提高合金的韧性。
六、结论本文通过实验研究了稀土元素对Zn-25 Al-5 Mg-2.5 Si合金组织和力学性能的影响。
结果表明,稀土元素的添加能够细化晶粒,改变相结构,显著提高合金的强度、硬度和韧性,同时改善合金的塑性。
因此,稀土元素的添加是一种有效的提高Zn-25 Al-5 Mg-2.5 Si合金力学性能的方法。
《稀土元素对Zn-25Al-5Mg-2.5Si合金组织和力学性能的影响》

《稀土元素对Zn-25 Al-5 Mg-2.5 Si合金组织和力学性能的影响》篇一一、引言随着材料科学技术的快速发展,合金作为一种具有广泛应用的材料,其组织和力学性能的优化成为研究热点。
稀土元素因其在合金中独特的物理和化学性质,常被用来改善合金的性能。
本篇论文将研究稀土元素对Zn-25 Al-5 Mg-2.5 Si合金组织和力学性能的影响。
二、实验材料与方法本实验采用的合金为Zn-25 Al-5 Mg-2.5 Si,并向其中添加不同含量的稀土元素进行实验。
采用的主要实验方法包括合金的制备、热处理、金相组织观察和力学性能测试等。
(一)合金的制备首先,按照设定的成分比例将稀土元素与Zn-25 Al-5 Mg-2.5 Si合金混合,然后进行熔炼和铸造,得到不同稀土元素含量的合金试样。
(二)热处理对制备好的合金试样进行热处理,包括固溶处理和时效处理等,以观察合金的微观组织变化。
(三)金相组织观察利用光学显微镜和电子显微镜等工具,观察合金的微观组织结构,包括晶粒大小、相的分布和形态等。
(四)力学性能测试对合金进行拉伸、压缩等力学性能测试,以了解其力学性能的变化。
三、稀土元素对Zn-25 Al-5 Mg-2.5 Si合金组织的影响(一)稀土元素对晶粒大小的影响实验结果表明,稀土元素的添加可以显著细化Zn-25 Al-5 Mg-2.5 Si合金的晶粒。
随着稀土元素含量的增加,晶粒大小逐渐减小,晶界更加清晰。
这是因为稀土元素在合金中可以起到异质形核的作用,促进晶粒的细化。
(二)稀土元素对相分布和形态的影响稀土元素的添加还会影响合金中相的分布和形态。
稀土元素可以与合金中的某些元素发生反应,形成新的相,这些新相的分布和形态对合金的性能有重要影响。
例如,稀土元素的添加可以使得合金中的第二相更加均匀地分布在基体中,从而提高合金的性能。
四、稀土元素对Zn-25 Al-5 Mg-2.5 Si合金力学性能的影响(一)拉伸性能实验结果显示,稀土元素的添加可以显著提高Zn-25 Al-5 Mg-2.5 Si合金的拉伸性能。
稀土对Al_Si_Cu_Mg合金组织和性能的影响_李荣德

( a) 铸态
( b) T6热处理态
图2 Al-Si-Cu-Mg合金的微观组织
Fig. 2 Microstructure of Al-Si-Cu-Mg alloy
强化了合金基体, 是热处理后合金强度提高的主要原 因 。 为 了 满 足 Mg2Si相 需 要 长 时 间 保 温 才 能 充 分 溶 解 的 热处理工艺, 合金组织中的共晶硅相经历了扩散熔断、 球化和粗化的过程, 因此在本次试验的热处理工艺条 件下, 共晶硅相尺寸增大。
No.5 10.00 1.50 0.50 0.20 0.20 0.40
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器进 行合 金化 , 光斑 直 径 为 3 . 0 mm, 合 金 化 过 程 采 用
氩 气侧 吹法 进 行 保 护 , 氩气流量 为 1 0 L / m i n 。激 光 输
出功率 为 2 . 8~ 3 . 1 k W。激光 扫描速 度 为 7 0 0 mm / mi n ,
摘要
在N 8 0油管表面预置 M— c r — T i — B c — L a O 合金粉末 , 通过激光处 理获得 与基体 冶金结 合 良好 的合金化
层, 研究 L a 。 O , 添加 量对 激光合金化层组织和性能的影响 。利用光学显微镜 ( O M) 、 扫描 电子显微 镜 ( S E M) 和显微 硬度计 对合 金化层的组织及显微硬度进行测试分析 , 利用 电化 学测试系统测试合金化层 的动 电位极 化 曲线 。结果 表明, L a O , 添加 量影 响 N 8 0油管表面激光合金化层原位生成 T i B : , T i C相 的尺寸及分布 、 硬度及耐蚀 I 生。 当 L a O , 的加入量为 0 . 5 %时 , 激光合金 化层中 T i B , T i C增强相细小且分布均匀 , 硬度最高 , 耐蚀性得到改善 。
1 试验 方法 与材 料
等, 但无 法从 根本 上解 决此 问题 。 激 光合 金化 是 在 高 能 量 激 光束 的 照 射 下 , 使 基 体
材 料表 面 一 薄 层 与 根 据 需 要 加 入 的 合 金 元 素 相 互 作
用, 以达到 表面 改性 的 目的。 目前 , 通 过 这种 方 法 在 基
试验用 N 8 0油管 的化学成分见表 1 。所用 合金 粉末 为N i , C r , T i , B 4 C, L a 2 O 3 , 其中 N i , C r , T i 的 粒 度 为2 . 0 5
m m, B C石墨 的粒度 为 2 . 8 1 m m, 纯度 大 于 9 9 % 。合 金
多道 搭接 率 为 4 0 %。
加, 且 明 显可 见 L a 0 的加 入 均起 到细 化 基 体 晶 粒 的 作 崩 。这是 由于添加 的 L a , O 在 高 能激 光 束 作用 下 发 生分解 , 一部 分 与硫 、 磷、 硅 等 有 害 元 素 形 成 低熔 点共 晶化 合物 , 凝 同后随 熔体 上 浮形 成 熔 渣 , 一 部 分 生成 可 作为 形核 核心 的 稀 土化 合 物 , 使T i B , T i C颗粒 形 核 数
关键词 : N 8 0油 管
激光合金化
显微组织
显微硬度
耐 蚀 性
中图 分 类 号 : T G 4 7
0 序
言
化合 物 等 强化 相制 造 高 性 能 复 合 材 料 I 4 j , 但 目前 激 光合 金 化在 N S 0油 管方 面 的应 用研 究 报 道较 少 J 。稀 土作 为 活性 元 素 , 在 焊 接 生 产 领 域 及 激 光 表 面 改 性 领
收 稿 日期 : 2 0 1 7—0 2—1 3
后干燥 备 用 。采 用 粉 末 预 置 法 进 行 铺 粉 , 预 置 粉 末 厚
6 4
2 0 1 7年第 4期
。
t
,
生产应用 r 蜉掳
度为0 . 2 m m。利 , } } j D L—H L—T S 0 0 0 WC O 横 流 激 光
俘 掳 生产应用
稀 土 元 素 对 油 管 激 光 合 金 化 层 组 织 及 性 能 影 响
孙小 磊’ 韩 彬
( 1 . 海洋 石油工程股份 有限公司 , 山东 青 岛 2 6 6 5 2 0 ; 2 . 中国石油大学 ( 华 东) 机 电工程学院 , 山东 青 岛 2 6 6 5 8 0)
奥 氏体 中 , 尺寸较 小, 分 布 也 多 不 均 匀 。 由图 1 a一1 c 可知 , 当加 入 0 . 5 %L a , O 时 , T i B , T i C增 强 相 的 尺寸 减小 ; 当L a O ,的加 入 量 由 0 . 5 %增加 到 1 % 时, 随 着
L a , O 加 入量 的增 加 , T i B , , T i C增 强 相 的尺寸 亦 随之增
域 早有 应用 , 研究 表 明稀 土 可起 到 细化 晶粒 、 净 化 焊缝
目前 , 中国许多 油 田 已进人 中后 期 开采 阶段 , 油 管
的腐 蚀 与管 杆 偏 磨 问题 日益 加 剧
, 已严 重 影 响 油
田的正 常生 产 , 造 成 重 大 经 济 损 失 。针 对 油 管 腐 蚀 问 题, 国 内外油 管 的防腐 蚀 方法 主 要 有 注入 缓蚀 剂 、 使 用 耐蚀 合金 管 材 、 阴极 保 护 、 使 用 防腐 蚀 涂 层 管 材 , 但 存 在通 用性 差 、 成本 过高 、 易老 化 等 问题 。针 对 管 杆偏 磨 问题 , 有 相 当部分 的解 决措 施 为 机 械方 式 , 例 如 扶 正器
体 中加 入或 合成碳 化 物 , 硼化 物 , 氮 化 物 和其 它 金 属 间
粉末配 比见 表 2 , 其中 T i 与B C配 比为摩尔 比 3 :化 学 成 分 ( 质量分数 。 %)
用砂 纸将 N 8 0油 管 表 面 锈 迹 除 去 , 并 用 丙 酮 清 洗
的作用 。因此 , 文 中采用 激 光合 金 化 方 法 对 N 8 0油 管 的内壁进 行 改 性 , 研 究 稀 土 元 素含 量 对 油 管 合 金 化 涂层 的影 响 , 以期 进 一 步改 善 油 管 的耐 腐 蚀 性 能 以及 减弱 或 防止管杆 偏磨 , 具 有重要 的 理论 和实 际意 义 。
量增 加 , 有 效增 加 T i B , , T i C弥散 分 布 的几 率 , 同 时