渗硼对Ti(C,N)基金属陶瓷刀具性能的影响

采用粉末冶金法制备了Ti(C,N)基金属陶瓷,并用固体渗硼法对其进行了渗硼处理。研究了渗硼后金属陶瓷的微观组织和力学性能以及渗硼对切削性能的影响。结果表明:Ti(C,N)基金属陶瓷的渗硼层组织由硼化物层、扩散层和基体区组成。渗硼使金属陶瓷的表面硬度提高,抗弯强度降低。渗硼使金属陶瓷刀具在切削速度为200 m/min时的使用寿命提高约1倍;在300 m/min切削速度下,渗硼对延长金属陶瓷刀具的使用寿命没有明显作用;切削速度增至400 m/min时,渗硼使金属陶瓷刀具的使用寿命变短。强烈的热冲击是导致高速切削条件下渗硼层耐磨性降低的主要原因。渗硼层有效地减轻了金属陶瓷刀具表面发生的粘结,并抑制了刀具的扩散磨损和氧化磨损。     

渗硼对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

采用粉末冶金法制备了纳米改性Ti(C,N)基金属陶瓷,并用固体粉末法对其进行了渗硼处理。研究了渗硼处理对Ti(C,N)基金属陶瓷微观组织以及抗弯强度和硬度的影响。结果表明:渗硼处理使Ti(C,N)基金属陶瓷中生成了CoB、TiB2、MoB2和石墨相。金属陶瓷的渗硼层由硼化物层、扩散层和基体区组成,厚度为100～140μm。硼化物层主要由CoB组成,扩散层含有较多孔隙,基体区存在富硼的渗硼影响区,影响区具有与Ti(C,N)基金属陶瓷近似的微观组织,但金属相含量较少。渗硼处理使Ti(C,N)基金属陶瓷的抗弯强度降低,主要是由材料中产生的热应力、组织应力以及组织变化引起的。Ti(C,N)基金属陶瓷的表面硬度提高48.7%。在由渗硼层表面向内部100～140μm范围内,硬度呈下降趋势。     

纳米改性Ti(C,N)基金属陶瓷的抗热震性能研究

为研究不同金属相对纳米TiN改性Ti(C,N)基金属陶瓷抗热震性能的影响,采用真空烧结法分别制备了Ti(C,N)基20Ni、10Co-10Ni和20Co三组金属陶瓷,用急冷-强度法测定了其抗热震性能.结果表明,3组金属陶瓷试样的热震残留强度均随热震温度的升高而降低,其热震残留强度急剧下降的临界温度分别为410、370和330℃.扫描电镜分析结果表明,热震后试样的组织仍然保持着金属陶瓷典型的芯/壳结构,随着热震温度的升高,组织中出现裂纹,断口中有气孔及裂纹出现,导致材料强度下降.对热震试样硬度的测试结果表明,纳米TiN改性Ti(C,N)基金属陶瓷在热震后仍然具有很高的硬度.     

纳米改性Ti(C,N)基金属陶瓷的渗硼处理

真空烧结制备了纳米改性的Ti(C,N)基金属陶瓷,并对其进行了固体粉末渗硼处理。研究了渗硼处理对不同金属相的纳米TiN改性的Ti(C,N)基金属陶瓷组织与性能的影响。光学显微照片表明,材料的表面形成一层渗硼层;X射线对材料的物相分析表明,试样表面的渗硼层为TiB2、MoB、Ni3B、NiB、CoB等硼化物;硬度测试结果表明,试样的表面显微硬度大大提高。试验结果表明,不同金属相含量的Ti(C,N)基金属陶瓷均具有可渗硼性。     

粉末渗硼处理对Ti(C,N)基金属陶瓷组织性能的影响

通过真空烧结方法制备纳米改性的Ti(C,N)基金属陶瓷,并对其进行固体粉末渗硼处理。研究了渗硼处理对纳米改性Ti(C,N)基金属陶瓷组织与性能的影响。采用光学显微镜、SEM、XRD以及EDS等方法对组织结构进行研究,用带有刻度的显微硬度计观察渗硼层的厚度并测量显微硬度,利用DCS-5000型万能材料实验机采用三点弯曲法测试试样抗弯强度。结果表明,试样表面获得约30μm厚的渗硼层,组成成分为TiB2、MoB2、CoB和Ni3B等硼化物,渗硼试样的表面显微硬度提高43%,但抗弯强度有所下降。     

Ti(C,N)基金属陶瓷成分对抗热震性能的影响

制备了不同碳氮比Ti(C,N)固溶体和分别加入NbC、TaC、VC、Cr₃C₂的Ti(C,N)基金属陶瓷，采用水淬冷热震方法研究了不同成分对Ti(C,N)基金属陶瓷抗热震性能的影响。结果表明：金属陶瓷在热冲击过程中，陶瓷相在热应力的作用下会发生开裂现象，在裂纹扩展路径上产生的微裂纹能促进裂纹扩展；在不同碳氮比的Ti(C_x,N_y)固溶体金属陶瓷中，碳氮比7/3的Ti(C_0.7,N_0.3)金属陶瓷的抗热震性能最好，本文研究中其热震临界温度为240℃；在添加的四种碳化物(NbC、TaC、VC和Cr₃C₂)中，NbC和TaC能显著提升金属陶瓷的抗热震性，且TaC更优于NbC，而VC和Cr₃C₂的加入不利于改善金属陶瓷抗热冲击性能。     

氮化处理温度对Ti(C,N)金属陶瓷组织和性能的影响

用热等静压设备对Ti(C,N)基金属陶瓷进行了氮化处理,用XRD、SEM/EDX研究了氮化处理温度对Ti(C,N)基金属陶瓷表面显微组织和性能的影响.结果表明,在金属陶瓷表面20 μm范围内形成了富含Ti、N的硬化层.表面区较高的N的活度成为合金元素扩散的驱动力.在1150℃氮化处理时,有TiN、WC和Mo2C相在表面区生成.随着氮化处理温度的升高,Mo2C和WC相减少,内环形相和部分外环形相被富N的碳氮化合物所取代,表面区晶粒细化,硬化层逐渐变厚,并在硬化层与基体之间形成了富Ni的过渡层,其有利于提高表面层与基体的结合强度.综合分析认为,在1250℃下氮化处理,可以获得较理想的表面硬化层,其表面显微硬度可达93.8 HRA.     

温度对基于液相烧结的Ti(C,N)基金属陶瓷/钢扩散连接的影响

介绍了一种基于液相烧结过程的Ti(C,N)基金属陶瓷/钢的扩散连接方法。试验研究了连接温度的影响,并对接头界面微观组织与成分进行了分析。结果表明,Ti(C,N)基金属陶瓷/钢的最佳连接温度是1320℃。低于1320℃时,Ti(C,N)基金属陶瓷无法致密化,Ti(C,N)基金属陶瓷和钢无法连接;高于1320℃时,钢熔化。Ti(C,N)基金属陶瓷/钢的扩散连接过渡层由四部分构成:靠近Ti(C,N)基金属陶瓷的过渡层Ni含量极多,有一定量的Ti,是Ti(C,N)基金属陶瓷的表面层;第二层Ni含量减少,Ti和Fe增加,也是Ti(C,N)基金属陶瓷的表面层;第三层是奥氏体区,主要元素是Ni和Fe;第四层是马氏体区,它靠近钢基体,主要成分是Fe及少量Ni和C。     

金属陶瓷颗粒尺寸与WC含量对双结构Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响（英文）

研究了原始金属陶瓷颗粒尺寸和WC添加量对双结构Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响。结果表明,Ti(C,N)基金属陶瓷颗粒在基体中均匀分布。随着WC含量的增加,基体上的白芯/灰壳和无芯组织逐渐增多。此外,还发现了一种具有四层复合结构的新相。随着颗粒尺寸的增加,断裂韧性增加,而抗弯强度和硬度呈相反的趋势。随着WC含量的增加,断裂韧性和断裂强度增加,硬度降低。双结构Ti(C,N)基金属陶瓷的主要韧化机理是裂纹分叉、桥接、偏转以及主裂纹尖端附近微裂纹的形成和颗粒的拔出效应。     

液-固扩散焊复合连接Ti(C,N)与40Cr的界面行为与接头强度

通过预置Ti/Cu非对称中间层对Ti(C,N)基金属陶瓷与40Cr钢进行了液-固扩散焊复合连接试验,重点研究了界面组织、接头强度及其影响因素.结果表明,通过预置Ti/Cu非对称中间层液-固扩散焊,能够分别实现Ti(C,N)基金属陶瓷与铜箔,以及铜箔与40Cr钢之间的冶金结合;Ti(C,N)基金属陶瓷界面物相呈梯度分布,形成Ti(C,N)基金属陶瓷/TiAl₂/Ti₂Cu/TiCu/铜箔结构;Ti(C,N)基金属陶瓷一侧靠近界面区域存在较大的焊接残余拉应力,以及脆弱的TiAl₂金属间化合物层,是制约焊接接头强度的关键因素;单纯以铜箔为中间层,采用常规固相扩散焊连接Ti(C,N)基金属陶瓷,即使在加热温度1223 K、压力20 MPa条件下,也难以实现Ti(C,N)基金属陶瓷与铜箔的有效连接.     

VC对纳米Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

研究了添加0～2.0%晶粒长大抑制剂VC对纳米Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响。结果表明,VC的加入使金属陶瓷的晶粒得到细化,抗弯强度、硬度提高,断裂韧度下降。在VC添加量为1.0%时,该金属陶瓷的抗弯强度为1204.6 MPa,维氏硬度为14.5 GPa,其综合性能最高。     

陶瓷相原始粉末粒度对Ti（C，N）基金属陶瓷组织和性能的影响

采用粉末冶金法制备了超细晶Ti（ C, N）基金属陶瓷和纳米改性Ti（ C, N）基金属陶瓷试样和刀具。研究了陶瓷相粉末粒度对Ti（ C, N）基金属陶瓷显微组织、力学性能及其刀具耐磨损性能的影响。结果表明,超细晶Ti（ C, N）基金属陶瓷和纳米改性Ti（ C, N）基金属陶瓷的硬质相均具有黑芯/灰壳和白芯/灰壳两种显微结构。超细晶Ti（ C, N）基金属陶瓷中白芯/灰壳结构硬质相晶粒较多,而纳米改性Ti（ C, N）基金属陶瓷中硬质相晶粒主要为黑芯/灰壳结构。与超细晶Ti（ C, N）基金属陶瓷相比,纳米改性Ti（ C, N）基金属陶瓷具有较高的抗弯强度和断裂韧度以及较低的硬度和孔隙度。纳米改性Ti（ C, N）基金属陶瓷刀具具有较长的使用寿命,约为超细晶Ti（ C, N）基金属陶瓷刀具使用寿命的2．3倍。     

氧化镧对TC4钛合金固体渗硼的影响

对固体渗硼剂(碳化硼+碳化硅)中添加氧化镧对钛合金渗硼层的表面形貌与相组成、渗层厚度、渗层硬度、渗层与基体的界面结合力以及渗层摩擦磨损性能的影响进行了研究。结果表明,固体渗硼剂中添加氧化镧(4.0%,质量分数)细化了渗层表面形貌组织;显著提高了渗层的厚度与表面硬度(增幅分别为50.7%和34.8%);提高了渗层与基体的界面结合力(增幅为37.25%);大幅提高了渗层在摩擦磨损过程中抗剥落性能以及渗层自身的抗裂性能。自身抗裂性能的提高与渗层中含有Ti金属物相从而提高渗层的韧性有关。添加氧化镧渗层与未添加氧化镧渗层相比,具有低的摩擦系数(0.12)且摩擦磨损表面无对摩件中Fe元素。     

钼含量对Ti（C，N）-Co金属陶瓷抗热震性能的影响

采用真空烧结工艺,以纳米TiN、亚微米TiC等陶瓷粉体作原材料,以金属钴作粘结剂,并添加不同含量钼,制备了Ti（C,N）-Co金属陶瓷。采用扫描电镜研究了Ti（C,N）-Co金属陶瓷的组织,测量了力学性能,采用压痕．急冷法研究了抗热震性能。结果表明,随着热震温度的升高和热循环次数的增加,金属陶瓷中的裂纹增长;钼含量较低的Ti（C,N）-Co金属陶瓷抗热震性能较好。     

镀钴碳纳米管/Ti(C,N)金属陶瓷的制备及抗热震性能

采用化学镀工艺在碳纳米管表面镀Co,采用粉末冶金法真空烧结制备了添加质量分数0.5%镀钴碳纳米管的Ti(C,N)-Co金属陶瓷,采用压痕-急冷法研究了其抗热震性能。结果表明,添加0.5%镀钴碳纳米管的Ti(C,N)-Co金属陶瓷材料比未添加碳纳米管的金属陶瓷抗热震性能好,镀钴碳纳米管的增韧效果是产生这一现象的主要原因;镀钴碳纳米管能提高Ti(C,N)-Co金属陶瓷的断裂韧性和硬度。