Mo替代Ni对TiC基金属陶瓷组织结构和性能的影响

采用粉末冶金工艺制备了不同含量的Mo替代Ni的TiC基金属陶瓷材料,其中TiC基体和粘结相Co的质量分数分别为75%、5%,Mo和Ni的总质量分数为20%;分析了金属陶瓷的显微结构、抗弯强度、致密度和电学性能。结果表明,当TiC基金属陶瓷中Mo替代Ni的含量变化时,陶瓷各项性能发生变化。当Mo的质量分数为4%时,TiC基金属陶瓷的综合性能最佳,其抗弯强度为149.18 MPa,电阻率为1.45×10~(-5)Ω·m,而致密度达到94%。     

TiB2对TiC基金属陶瓷显微组织的影响

研究了TiB2对TiC基金属陶瓷显微组织的影响。试验发现1420℃下烧结90min后，TiC基金属陶瓷的硬质相颗粒明显长大。分析表明，TiB2在高温下能够与TiC基金属陶瓷中的Mo反应生成MoB，并主要分布于硬质相表面的环形相中。硬质相的长大可能与MoB导致的液相不足和硬质相颗粒接触长大有关。     

WC对TiC基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响

结合BSE显微组织观察、EDS能谱分析、XRD物相分析和力学性能测试,研究了WC添加剂含量对TiC基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响规律。结果表明,添加WC后TiC基金属陶瓷的硬质相包括白芯—灰环结构和黑芯—灰环结构,均为面心立方晶体结构。WC含量的增加有利于促进TiC基金属陶瓷显微组织中白芯—灰环结构的形成,进而提高材料的力学性能。但是随着WC含量的增加,溶解到粘结相中的碳化物含量增多,降温阶段析出的灰色环相厚度增加明显,脆性包覆环相不利于材料力学性能的提高。当WC含量为6%时TiC基金属陶瓷的力学性能最佳。     

VC对TiC基金属陶瓷显微组织与力学性能的影响

结合BSE显微组织观察、EDS能谱分析、XRD物相检测和密度、硬度、抗弯强度测试,研究了VC添加量在不同烧结温度下对TiC基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响。研究表明:TiC基金属陶瓷显微组织中的芯相和环相具有相同的晶体结构。随着VC含量的增加,TiC基金属陶瓷显微组织中的环相有粗化的趋势,烧结温度提高时环相粗化明显。当烧结温度为1 340℃,VC添加量为4%时,TiC基金属陶瓷的综合性能较佳。     

Mo对TiC基金属陶瓷组织和性能的影响

通过对8种成分各异的试样进行强度、硬度测试以及全相和扫描电镜分析，研究Mo、WC、Co及Cr3C2对TiC基金属陶瓷组织结构和力学性能的影响。结果表明：加入Mo，可提高液相对固相的润湿性，促进烧结致密化和细化晶粒，有利于合金强度和硬度的提高；但将在硬质相外缘形成一种比较脆的环形相（Ti，Mo，W）C组织，对合金强度带来不利影响。WC、Cr3C2和Co的加入可一定程度地降低环形相脆性的影响，改善TiC基金属陶瓷的力学性能。     

Mo含量对TiC基金属陶瓷材料力学性能影响研究

通过对用传统粉末冶金方法制取的4种成分各异的硬质合金试样进行强度、硬度测试以及XRD物相分析、SEM扫描电镜分析,研究Mo对TiC基硬质合金组织结构和力学性能的影响。实验结果表明:添加Mo后,(Ti1-xMox)C基金属陶瓷出现了类似TiC基金属陶瓷芯壳结构,其芯部为(Ti1-xMox)C,壳部为黏结相Co,这一点在XRD物相分析中得到证实;从SEM扫描可以看出,(Ti1-xMox)C基金属陶瓷的显微组织较细,断口较光滑,晶界较为明显,为典型的穿晶断裂;随着Mo元素的增加,(Ti1-xMox)C基金属陶瓷材料抗弯强度先降后增,最高为104 MPa;黏结剂Co的加入在一定程度上增加了材料的力学性能。     

TiC/Fe复合材料的研究进展

介绍了陶瓷基TiC／Fe复合材料的研究进展，在概述TiC／Fe复合材料的几种制备方法的基础上，对材料的性能改进途径，材料的实际应用等进行了展望。     

钛基固溶陶瓷的显微组织和力学性能研究

TiC和Ti(CN)基陶瓷大量应用在切割工具上,这些陶瓷心部由未溶解的TiC和Ti(CN)颗粒组成,边部由烧结过程中形成的固溶相组成.TiC和Ti(CN)基陶瓷的断裂韧性稍低于WC -Co陶瓷,主要是因为Ni在TiC和Ti(CN)中的润湿性很差,而且与界面大量复杂的显微组织有关.总体来说,Ti(N)-MeC-Ni系陶瓷中除了含有碳化物- Ni界面,还有心部与内边缘和边部与外边缘(碳化物)的界面.     

TaC含量对TiCN基金属陶瓷组织与性能的影响

以TiC,TiN,WC,Mo,Co,Ni和Ta C为原料制备TiCN基金属陶瓷,结合XRD,SEMEDS和力学性能测试,研究TaC含量对TiCN基金属陶瓷物相组成、显微组织与力学性能的影响。结果表明:TiCN基金属陶瓷的硬质相为TiC_(0.7)N_(0.3),Mo C,TiWC_2和TiTaCN。粘结相Co,Ni固溶Ti,W,Mo,Ta元素形成Ti_(0.08)Ni_(0.92),TiCo_3,W_(0.15)Ni_(0.85),Co_(0.9)W_(0.1),Ta_(0.08)Ni_(0.92)和Mo_(0.09)Ni_(0.91)等。TiCN基金属陶瓷的显微组织由黑色相Ti(C,N)、灰色相(Ti,Mo,Ta,W)(C,N)和白色相(Ti,Mo,Ta,W)C-Co-Ni组成,形成黑芯-灰环及黑芯-白环-灰环包覆结构。随TaC含量增加,固溶相(Ti,Ta,W,Mo)(C,N)的含量与黑芯-白环-灰环包覆结构相增加,TiCN基金属陶瓷的抗弯强度提高,硬度略有下降。适宜的TaC添加量为9%,所得金属陶瓷的抗弯强度和硬度HV分别为1 299 MPa和1 252 MPa。     

陶瓷颗粒增强扩散合金化钢复合材料的微观结构和力学性能

采用传统粉末冶金工艺制备了陶瓷颗粒增强Fe?0.5Mo?1.75Ni?1.5Cu?0.7C扩散合金化钢复合材料,选用的陶瓷颗粒为SiC、TiC和TiB₂。采用光学显微镜和扫描电子显微镜观察了烧结材料微观结构,并对烧结材料的硬度、强度和摩擦磨损性能进行了测试。结果表明,由于SiC和TiB₂与基体的化学相容性好,陶瓷颗粒与基体界面结合良好;由于TiC颗粒具有极高的化学稳定性,TiC颗粒与基体界面结合情况不理想。随着陶瓷相含量（质量分数）的增加,添加SiC和TiC的烧结试样相对密度降低;添加TiB₂的烧结试样相对密度先增加后降低,当添加TiB₂质量分数为0.9%时达到最大值。随着陶瓷含量增加,添加SiC和TiB₂烧结试样的硬度增大,当陶瓷相质量分数超过1.2%时,硬度增加缓慢;添加TiC烧结试样的硬度先增加后降低,当添加TiC质量分数为0.9%时达到最大值。随着陶瓷相含量增加,添加SiC和TiC烧结试样的强度降低,少量添加SiC对强度没有明显损害;添加TiB₂烧结试样的强度先增加后降低,当添加TiB₂质量分数为0.6%时达到最大值（971.7MPa）,比基体提高了14.1%以上。添加陶瓷相对烧结钢性能的积极影响依次是TiB₂、SiC和TiC。     

TiC含量对Mo_2FeB_2基金属陶瓷的组织与力学性能的影响

在制备Mo_2FeB_2基金属陶瓷原料中,添加3%~12%(质量分数)TiC微粉,经球磨、压制、真空烧结后,采用金相显微镜、扫描电镜和能谱仪分析了试样的显微组织和微区成分,采用硬度计和材料试验机检测其力学性能,并与砂轮对磨分析其耐磨性能。结果表明:添加TiC有助于细化Mo_2FeB_2基金属陶瓷的组织和提高其均匀性,TiC能大幅度提高Mo_2FeB_2基金属陶瓷的硬度、抗弯强度和耐磨性。     

Mo-TiC金属陶瓷的高温抗氧化行为及机理

采用粉末冶金法制备Mo-TiC金属陶瓷,研究不同TiC含量的Mo-TiC陶瓷在1 200℃下的氧化行为,并测定该陶瓷氧化前后的抗弯强度。结果表明,随TiC含量增加,Mo-TiC金属陶瓷的高温抗氧化能力增强,Mo-40%TiC和Mo-60%TiC在1 200℃下氧化60 min后质量损失率分别为23.91%和4.79%。氧化从陶瓷基体表面缺陷和晶界处开始,逐步向内部侵蚀。陶瓷中的钼被氧化生成易挥发的MoO3,TiC被氧化生成TiO2,TiO2颗粒在陶瓷表面形成连结紧密的片层状组织,延缓氧化行为向基体内部侵蚀,而且随TiC含量提高,这种效果愈明显。Mo-TiC金属陶瓷的抗弯强度随TiC含量增加而降低,氧化后抗弯强度明显下降。Mo-40%TiC在氧化前抗弯强度为502 MPa,而在氧化之后降到160 MPa。Mo-TiC陶瓷氧化后的抗弯强度随TiC含量增加而略有升高。     

燃烧合成/准热等静压TiC-Fe基复合材料耐磨损性能的研究

利用燃烧合成结合准热等静压技术(SHS/PHIP)原位合成了TiC颗粒增强铁基复合材料。利用SEM,XRD研究了复合材料的相组成和显微组织。结果表明:该复合材料由TiC增强颗粒和金属Fe粘结相组成,组织较为致密,球形的TiC颗粒相被包围在近于立体网状结构的Fe粘结相中。TiC颗粒相和金属Fe粘结相的界面结合良好。在橡胶轮式磨损试验条件下,TiC颗粒增强铁基复合材料表现出良好的耐磨性能。其磨损机制主要是磨粒磨损和少量硬质相脱落。     

Reciprocating wear response of Ti(C,N)–Ni3Al cermets

Abstract

Ti(C,N) based cermets have received significant attention due to their enhanced mechanical properties at elevated temperatures, low mass and increased chemical stability, when compared to WC–Co hardmetals. These properties have been found to be superior in many cases to traditional hardmetal replacements, such as TiC–Ni. The current study focuses on Ti(C,N)–Ni₃Al cermets formed through melt infiltration (with binder contents ranging from 20 to 40 vol.-%Ni₃Al). Comparison is made with TiC–Ni₃Al cermets using an identical binder alloy. The reciprocating ball on flat wear properties of the cermets were evaluated as a function of applied load (using a WC–Co counterface), together with the composite hardness and indentation fracture resistance. It is shown that nitrogen content negatively affects infiltration, resulting in non-infiltrated areas within low binder content cermets, which decreases the indentation fracture resistance and hardness. This problem can be largely mitigated by increasing binder content. When comparing fully infiltrated cermets, increasing nitrogen content decreases hardness and increases toughness, while all Ti(C,N) cermets outperform TiC (at 40 vol.-% binder). Reciprocating wear increased with increasing load, and typically was the most severe for the lowest binder contents. A combination of wear mechanisms were apparent, including both abrasive and adhesive wear, with the formation of an oxide tribolayer containing components from both the tested cermets and the WC–Co counterface material.

Les cermets à base de Ti(C,N) ont reçu une attention importante grâce à leurs propriétés mécaniques améliorées aux températures élevées, à leur faible masse et à leur stabilité chimique augmentée, lorsque comparés aux carbures métalliques de WC–Co. Dans plusieurs cas, on a trouvé que ces propriétés étaient supérieures à celles des remplacements traditionnels de carbures métalliques, comme le TiC–Ni. La présente étude se concentre sur les cermets de Ti(C,N) –Ni₃Al formés par infiltration du bain (la teneur du liant variant de 20 à 40% en volume de Ni₃Al). On les compare aux cermets de TiC–Ni₃Al en utilisant un alliage de liaison identique. On a évalué les propriétés d’usure par déplacement alternatif de bille sur disque des cermets en fonction de la charge appliquée (utilisant un antagoniste en WC–Co), ainsi que de la dureté du composite et de la résistance à la fracture d’indentation. On montre que la teneur en azote affecte négativement l’infiltration, ayant pour résultat des régions non infiltrées à l’intérieur des cermets à faible teneur en liant, ce qui diminue la résistance à la fracture d’indentation et la dureté. On peut largement atténuer ce problème en augmentant la teneur en liant. Lorsque l’on compare des cermets entièrement infiltrés, l’augmentation de la teneur en azote diminue la dureté et augmente la ténacité, alors que tous les cermets de Ti(C,N) surpassent le TiC (à 40% en volume de liant). L’usure par déplacement alternatif augmentait avec une augmentation de la charge, et était typiquement plus sévère pour les plus faibles teneurs en liant. Une combinaison de mécanismes d’usure était apparente, incluant tant l’usure par abrasion que l’usure d’adhérence, avec formation d’une couche tribologique oxyde contenant des composantes tant des cermets évalués que du matériau antagoniste en WC–Co.     

Microstructure evolution of TiC cermets with ferritic AISI 430L steel binder

From the outlook of healthcare, economic importance and supply risk, utilisation of raw materials like tungsten, cobalt and nickel should be reduced or replaced with other metals. Nontoxic titanium carbide and iron are the top-of-the-line solution for displacing these materials. Our focus was on conventionally fabricated titanium carbide-based cermets with a chromium ferritic steel binder. To study microstructural evolution, specimens were sintered at different temperatures (600–1500°C). We used a scanning electron microscopy, X-ray diffraction and differential scanning calorimetry to analyse the microstructure and phase formation of the cermets. Our results showed that during the solid and liquid phase sintering of the TiC–FeCr cermet, chromium ferrous complex carbides M₇C₃ are formed and as a result, chromium content in the binder phase is decreased. Alloying TiC–FeCr cermets with strong carbide formers improves the structural homogeneity of the cermets. Also, mechanical characteristics (hardness, fracture toughness) were evaluated.     

Microcomposite hard titanium carbonitride-titanium nickelide cermets

Microcomposite titanium carbonitride-titanium nickelide (TiNi)_0.3(TiC, N)_0.7 cermets are fabricated by liquid-phase sintering of compacted initial components, namely, titanium carbonitride and titanium nickelide. The microstructure and properties of the cermets are studied after heat treatment under various conditions.     

原料粉末粒度对TiCN基金属陶瓷微观组织的影响

采用纳米TiNmm添加到微米TiCpm复合陶瓷粉未和纳米TiCNcm固溶体陶瓷粉未中，用无压烧结方法分别制备出TCermet A和Cermet B两种新型金属陶瓷材料。SEM研究表明，在两种材料的显微组织中，陶瓷相均呈现芯-壳结构特征，即Cermet A陶瓷相由黑色的芯和灰色的壳构成，而Cermet B陶瓷相兼有黑白两种芯和灰色的壳结构。EDS能谱分析指出，黑色的芯由纯的TiC组成，白色的芯和灰色的壳均由（Ti，W，Mo）C固溶体构成。力学性能测试得出Cermet A具有比Cermet B更高的强韧性。TEM观察表明，适量添加的纳米TiN颗粒可分布于陶瓷相品界处，起到增韧增强陶瓷基体的作用。     

Ti(C,N)基金属陶瓷合金成分与性能研究进展

介绍了Ti(C,N)基金属陶瓷的基本组成和典型结构,概述了Ti(C,N)基金属陶瓷合金成分对组织结构和力学性能的影响,总结了Ti(C,N)基金属陶瓷的研究现状,并展望了其发展前景。     

Effect of sintering temperature on the microstructure and mechanical properties of Ti(C, N)-based cermets

Ti(C, N)-based cermets are produced by vacuum sintering at 1420, 1430, and 1440°C. The effect of sintering temperature on the microstructure and properties of Ti(C, N)-based cermets is studied. The microstructure and fracture morphology are investigated with a scanning electron microscope; mechanical properties such as transverse rupture strength and hardness are measured. The results show that, with increasing sintering temperature, the microstructure of cermets became uniform, and the rim phase structure is gradually completed. When the sintering temperature reaches 1440 °C, the rim phase becomes thicker and more brittle, grains start growing, and the mechanical properties decrease, indicating that a sintering temperature of 1440°C is too high.     

TiC基对称成分功能梯度材料残余热应力分析

采用有限元方法对TiC基对称成分功能梯度材料 (SCFGM)中的残余热应力进行了理论计算。在此基础上 ,采用热压烧结工艺制备了表面无宏观缺陷的TiC(Mo ,Ni) x/TiC(Mo ,Ni) y/TiC(Mo ,Ni) x对称成分功能梯度材料。力学性能测试表明 ,对称成分功能梯度材料较之相应单一组分材料而言 ,在抗弯强度、断裂韧性等力学性能方面有较大程度的提高。这也表明 ,通过材料设计的手段可以改善材料的某些力学性能