Mo含量对Mo-Ni-B堆焊合金组织和性能的影响

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1、至塑监塑坐丛——Mo温永策1’2。孙俊生圯，焦恩理1，李正阶1’2，赵乐平1(1．山东大学材料液固结构演变与加工教育部重点实验室，济南250061；2．江苏德龙镍业有限公司，盐城224000)【摘要】设计制备了Mo—Ni—B系合金粉块新材料，采用TIG堆焊工艺在Q235钢基体上制备Ni基三元硼化物堆焊合金。研究了合金粉块中Mo含量对三元硼化物堆焊合金层组织、物相、硬度、耐磨性、耐蚀性的影响。结果表明，堆焊金属主要由三元硼化物Mo：M’B2、MoNi4、Mo，(B、Si)3、1一(Fe，Ni，Mo，Cr)

2、等相组成；Mo含量对堆焊合金的显微组织有较大影响；随着合金粉块中Mo含量的增加，堆焊合金和三元硼化物的显微硬度均明显下降；在所研究堆焊合金中，Mo44．18％的耐蚀性最好，Mo37．53％的堆焊合金的耐磨性能是Q235钢的27．7倍。关键词：三元硼化物；TIG堆焊；组织性能DoI：10．16080／j．issnl671—833x．2017．13．054温永策硕士研究生，研究方向为焊接新材料。Mo—Ni—B三元硼化物基金属陶瓷具有优良的耐蚀、耐磨、耐氧化性及较高的硬度和熔点，广泛应用于防弹体、辊道、阀门、

3、注塑机、热挤压机+基金项目：山东省重点研发计划资助(2016GGXl02016)。54航空制造技术·2017年第13期等耐磨耐蚀领域ll。3l，烧结是常用的制备方法。文献[4】采用反应硼化烧结法制备了M02NiB：基金属陶瓷，研究了Cr、V等元素作用。Yuan等151采用反应烧结法，以Mo粉、B粉、Ni粉为原材料制备了Mo：NiB：硬质合金，研究了硬质合金的相组成和烧结过程中液相的作用。反应烧结需要真空烧结设备，无法制作较大零件的表面覆层，烧结对基体的韧性、强度等性能影响也较大，因此电弧、激光熔敷制备M

4、o，NiB：覆层受到人们的关注。代宽宽等161利用激光熔覆技术，在Q235钢基体表面上制备了以Mo：NiB：陶瓷相为硬质相的涂层，结果表明，原位合成的Mo：NiB，激光熔敷涂层与基体形成良好的冶金结合，组织无明显缺陷；同时激光熔敷涂层的存在大大提高了基体表面的耐蚀性。刘宗德等l”通过钨极氩弧熔覆技术，在镍基高温合金基体上制备了Mo、B原子比不同的熔覆层，熔覆层的物相主要为含Cr的Mo，NiB，三元硼化物和Ni—Mo固溶体粘结相，熔覆层的显微硬度为700。800HV，当Mo、B的原子比为1时，熔覆层的耐蚀

5、性较好。目前，三元硼化物覆层在制备过程中会在一定程度上导致材料强韧性降低，且制造成本较高。因此，急需开发一种硼化物堆焊材料，克服原制备工艺弊端。另外，合金元素的含量对Mo，NiB，基金属陶瓷的组织性能有重要影响，但是目前对堆焊合金中合金元素的影响规律尚缺乏深入系统的研究。本文采用钨极氩弧熔敷技术在Q235基体上制备Mo—Ni—B堆焊合金，研究Mo含量对堆焊合金显微组织、物相、耐蚀性、耐磨性的影响规律。试验材料和方法1试验材料选用市售纯Ni粉、无定型Bs。柏。。Modifica们。表面改性粉、Mo粉和Cr

6、粉，按设计比例在球磨机中球磨混合均匀，粒度控制在50～100¨m。以水玻璃为粘结剂，加人量为合金粉末质量的5％，采用专用模具制作5ram×4mm×480ram合金粉块。采用ZX7—315STG钨极氩弧焊机在5mm厚的Q235钢板上熔敷合金粉块制备Mo—Ni—B堆焊合金。熔敷工艺参数为：钨极直径3mm，直流正接，电流110A，气体流量10L／min。通过改变合金粉末的配比改变堆焊合金的成分，合金粉块的成分设计(质量分数)为10％Cr一4．75％B—x％Mo+余量Ni，Mo的加入量为37．53％、44．18

7、％和50．77％。2试验方法金相试样用氢氟酸、浓盐酸、浓硝酸比为2：3：5的混合溶液腐蚀。采用XJP一6A金相显微镜(OM)、JSM一6600V型扫描电镜(SEM)及其自带能谱仪(EDS)对组织微观形貌进行分析，并对显微组织进行点成分分析和线扫描成分分析。通过RigakuD／MAX—rC型X射线衍射仪分析堆焊合金的物相组成。采用DHV一1000型显微硬度计分析堆焊合金的显微硬度，试验施加的载荷为0．1kg，加载时间为10s。采用上海辰华660e电化学工作站测试熔敷金属表面的耐蚀性能，试验以饱和甘汞电极作

8、为参比电极，以铂片作为辅助电极，以质量分数为3．5％的氯化钠溶液为电解液。采用M一2000型摩擦磨损试验机测试熔敷金属的耐磨性能，对磨轮直径40mm，经过渗碳处理的20CrMnTi，硬度为59．2～60．2HRC，转速为400r／min，所加载荷为150N。(。l}37．53％J})44．18％f(．)5077％图1不同Mo含量堆焊层显微组织Fig．1Microstructureofthedepositedmetalwithdifferen