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根据作者的研究成果,在经典化学热处理理论基础上把固体物理学新成就中的缺陷理论与扩散理论及析出相固溶析出理论和晶粒细化超细化理论相融合,首次提出了以稀土、间隙碳、氮原子Cottrell气团为核心的稀土化学热处理创新理论,在该领域开创出一种全新的扩散模式。创建了钢中新的稀土渗碳、稀土渗氮及稀土氮碳共渗工艺体系。新体系不仅显著提高了扩散速度,同时又能显著改善微观组织和大幅度提高使用性能,使齿轮类零件的使用寿命显著提高。

关键词: 稀土共渗 , 化学热处理 , 创新理论

TC4薄壁件热处理过程形状尺寸变化数值预报

李延增 , 闫牧夫

材料科学与工艺 doi:10.3969/j.issn.1005-0299.2005.01.006

建立了钛合金薄壁件加热冷却过程中温度场和应力场的数学模型,利用ANSYS软件实现了对钛合金筒形件加热冷却过程中形状尺寸变化及残余应力的预报.结果表明:钛合金筒形件随炉升温至1 050℃,保温700 s后淬火至25℃,直径方向最大相对变形为+1.057%;上下边缘处单元应力状态为张应力,此处的残余应力为389 MPa;淬火过程中工件心部和外表面最大温差为150℃.

关键词: 钛合金薄壁件 , 加热 , 淬火 , 形状尺寸 , 数值预报

稀土加入量对20#齿轮用钢渗碳层组织及耐磨性能的影响

于玉城 , 王振玲 , 王树城 , 王振廷 , 闫牧夫

表面技术 doi:10.3969/j.issn.1001-3660.2011.02.004

以煤油为渗碳剂,稀土为催化剂,在920℃对20#低碳铜渗碳5 h,渗碳后随炉缓冷,研究了稀土加入量(0%,1%,2%,3%,4%)对渗碳层的组织、硬度和耐磨性能的影响,并初步探讨了稀土催渗机理.研究表明:渗碳层中的过共析层组织主要由珠光体和少量碳化物组成,随着稀土加入量的增加,珠光体有细化趋势,渗层的厚度、硬度和耐磨性均呈先增加后减小的趋势,稀土加入量为3%时,渗层珠光体最为细小,渗层最厚,硬度最高,耐磨性最好.由此可见,稀土可显著增加渗碳层厚度,细化渗层组织及改善渗碳层的耐磨性能.

关键词: 渗碳 , 20#钢 , 稀土催渗 , 显微组织 , 耐磨性能

磁控溅射工艺参数对NdFeB薄膜表面形貌及相结构的影响

傅宇东 , 闫牧夫 , 郭在在 , 王刚 , 刘勇

硅酸盐通报

本文对直流磁控溅射法制备NdFeB薄膜工艺进行了研究.采用单晶硅为基体材料,在不同的溅射功率、溅射气压、溅射时间等条件下制备薄膜.之后对薄膜进行了SEM、AFM、XRD分析结果表明,NdFeB薄膜沉积速率、表面形貌及相结构与溅射功率、溅射气压、溅射时间密切相关.并根据实验结果给出优化的NdFeB薄膜制备工艺.

关键词: 磁控溅射 , NdFeB薄膜 , 工艺参数 , 表面形貌

纳米化3J33钢低温渗氮生成相性能第一性原理表征

闫牧夫 , 刘瑞良 , 吴业琼 , 杨茂

材料热处理学报

采用固溶处理、热轧、冷拔变形和电加热的复合技术实现了3J33马氏体时效钢纳米化,平均晶粒尺寸约为70nm.对纳米化的马氏体时效钢分别在390℃和360℃进行8h脉冲等离子体渗氮,利用XRD、显微硬度计和纳米硬度计对渗氮层生成相和性能进行了测试,并且基于第一性原理对渗氮相的性能进行了表征.结果表明,两个温度下渗层中生成的氮化相分别为γ'-Fe4N和FeN0.076,二者均具有较高的硬度和良好的塑性.计算结果表明,γ'-Fe4N和FeN0.076相中N与Fe原子的成键作用较强,且两相都具有延性.

关键词: 3J33钢 , 纳米化 , 低温离子体渗氮 , FeN0.076 , 第一性原理表征

等离子体稀土渗氮化合物层中ε相电子结构计算

刘占虹 , 闫牧夫

材料热处理学报 doi:10.3969/j.issn.1009-6264.2007.02.021

研究了稀土对42CrMo钢等离子体渗氮表面相结构、渗层增厚动力学及渗层显微硬度分布的影响;基于密度泛函理论,采用第一性原理赝势平面波方法计算了化合物层ε-Fe2-3N相的电子结构.XRD结果表明,稀土添加并未改变表面相结构;显微硬度结果表明,稀土添加使试样表面硬度和层渗均有所增加;态密度计算结果表明,稀土添加降低了晶胞中Fe、N的稳定性,提高了原子间的交互作用,起到了催化和强化的双重作用.

关键词: 稀土(RE) , 等离子体渗氮 , 密度泛函 , 态密度

AerMet100钢热压缩过程流变应力模型

汪向荣 , 闫牧夫

机械工程材料 doi:10.3969/j.issn.1000-3738.2007.03.022

用Gleeble-1500D型试验机研究了AerMet100钢热压缩变形过程流变应力的演变规律.结果表明:流变应力随变形温度的提高而降低,随应变速率和变形量的提高而增加.基于三因子的二次正交回归设计分析方法,建立了流变应力随变形量、应变速率和温度变化的数学模型并对流变应力进行了预测.该模型预测结果与实测结果基本吻合.

关键词: AerMet100钢 , 热压缩变形 , 流变应力

AISI431不锈钢表面“膨胀”α相层的制备和性能

刘瑞良 , 韦朝阳 , 徐昂 , 闫牧夫 , 乔英杰

材料热处理学报

对AISI431马氏体不锈钢进行低温等离子体改性处理,通过金相观察、X射线分析等对渗层组织结构进行表征,利用显微硬度仪以及腐蚀极化曲线等对渗层硬度和耐蚀性能进行测试.结果表明,通过低温改性处理,均可在不锈钢表面获得含有“膨胀”α相的渗层,其中渗氮处理后表面主要含Fe4N和含氮“膨胀”α相,渗碳处理后表面主要为含碳“膨胀”α相,且渗氮层厚度明显大于渗碳层厚度.经低温改性处理后,不锈钢表面硬度显著提升,且渗氮层硬度高于渗碳层硬度.然而,在本试验条件下渗氮渗碳的不锈钢耐蚀性能均略有下降,和渗氮相比,渗碳处理后的试样耐蚀性能更差,且在腐蚀过程中,两类渗层表面所产生钝化膜均为具有n型半导体特性.

关键词: 不锈钢 , 低温等离子渗氮渗碳 , “膨胀”α相 , 耐蚀性能

AISI420不锈钢表面低温渗氮层组织结构和耐蚀性能

刘瑞良 , 徐昂 , 徐宏涛 , 韦朝阳 , 闫牧夫 , 乔英杰

材料热处理学报 doi:10.13289/j.issn.1009-6264.2016-X161

对AISI420不锈钢进行低温等离子体渗氮处理,采用金相观察、X射线分析等手段对渗层组织结构进行表征,利用显微硬度仪以及腐蚀极化曲线等对渗层硬度和耐蚀性能进行测试.结果表明,不锈钢表面渗层组织均匀,渗层厚度随着温度和时间的增加而增加,渗层表面主要由Fe4N和少量的过饱和含氮α相组成.渗氮后,不锈钢硬度明显增加,且随着时间的延长,渗层硬度升高;渗氮4h和8h后的试样耐蚀性均略有下降,但处理12h后的试样耐蚀性升高,且经渗氮处理后,不锈钢表面形成钝化膜的半导体特性由未处理不锈钢的p型转变为n型.

关键词: 马氏体不锈钢 , 低温等离子渗氮 , 组织 , 耐蚀性