纳米TiN改性Ti（C, N）基金属陶瓷的组织和性能

采用真空烧结法制备纳米TiN改性的Ti（C, N）基金属陶瓷,研究不同金属相对纳米改性Ti（C, N）基金属陶瓷组织和力学性能的影响。结果表明：除经典的黑芯/灰壳组织外,添加纳米TiN的金属陶瓷在黑芯内还出现灰芯结构;纳米TiN主要分布在陶瓷相颗粒的晶界处;相对于未添加纳米TiN的金属陶瓷,添加纳米TiN粉末能明显提高金属陶瓷的抗弯强度、硬度与断裂韧性;对纳米TiN改性的金属陶瓷而言,金属相Ni能提供更好的抗弯强度与断裂韧性,而金属相Co则能带来更高的硬度。     

纳米氮化硅含量对碳氮化钛基金属陶瓷组织和性能的影响

在氩气环境下采用微波烧结技术制备了纳米Si<,3>N<,4>增强Ti(C,N)基金属陶瓷,考察了纳米Si<,3>N<,4>含量对材料力学性能的影响,利用SEM(BSE)观察了其显微组织.研究表明:纳米氮化硅对Ti(C,N)基金属陶瓷具有明显的强化作用.添加1.0%纳米Si<,3>N<,4>时,复合材料的力学性能最佳,抗弯强度提高了25.7%,硬度提高了2.0%.这是由于纳米氮化硅的加入促进了Ti(C,N)硬质相的溶解,细化了黑芯和晶粒,形成了较多的白芯-灰壳结构.     

细晶粒TiCN-Co金属陶瓷的显微结构与力学性能

采用纳米TiN、亚微米TiC和Mo等原材料,以金属Co作为粘结剂,利用真空烧结技术制备了细晶粒Ti(C,N)基金属陶瓷材料,研究了所得金属陶瓷的显微结构和力学性能.结果显示:金属陶瓷的组织中有黑芯.灰壳结构和白芯.灰壳结构;Mo的加入使金属陶瓷的显微组织细化,当Mo的加入量为15%时,硬质相颗粒粒径小于lyre;15%的Mo加入量所得的细晶粒金属陶瓷与未加入Mo的金属陶瓷比较,其抗弯强度增加,硬度变化不明显,密度和断裂韧性降低.     

原位碳热还原法制备Ti(C,N)基金属陶瓷的烧结技术研究

基于原位碳热还原法,通过真空液相烧结制备了Ti(C,N)基金属陶瓷。利用XRD、SEM、EDS等手段研究了不同烧结工艺参数对金属陶瓷显微组织和力学性能的影响。结果表明:基于原位碳热还原法制备出的Ti(C,N)基金属陶瓷,与常规方法制备的金属陶瓷相比,其显微组织中具有白芯-灰壳结构硬质相和没有明显包覆相的灰色硬质相的体积占比均明显增加,而具有黑芯-灰壳结构硬质相的体积占比明显减小;经1 400℃烧结,保温60 min,材料的组织均匀性较好,环形相厚度适中,且具有最佳的室温力学性能:抗弯强度为2 516 MPa,硬度为88.6 HRA,断裂韧性为18.4 MPa·m1/2。     

WC/Mo_2C比例对金属陶瓷组织和性能的影响

研究了不同WC/(WC+Mo_2C)值对TiCN-WC-Mo_2C-Co-Ni金属陶瓷组织和性能的影响。通过分析SEM组织照片发现,随WC/(WC+Mo_2C)值的增大,金属陶瓷的组织有黑芯硬质相减少、白芯硬质相增多的明显趋势。XRD图谱显示,添加Mo_2C后组织中会出现一种与TiCN晶格常数差异稍大的(Ti,M)(C,N)物相,且其衍射强度随Mo_2C比例的增加而提高。WC/(WC+Mo_2C)值对金属陶瓷的硬度影响很小,采用纳米压痕仪测量了富Ti黑芯硬质相和富W白芯硬质相的纳米硬度值,二者硬度处于同一水平。金属陶瓷的断裂韧性随WC/(WC+Mo_2C)值的增大明显上升,观察裂纹扩展特征发现,这是因为富W白芯硬质相易于使裂纹发生偏转,抗裂纹扩展能力明显优于黑芯-灰环硬质相。     

VC/Cr3C2对Ti(C,N)基金属陶瓷微观组织和力学性能的影响

研究VC/Cr3C2对Ti(C,N)基金属陶瓷微观组织和力学性能的影响.利用光学显微镜、X射线衍射仪和扫描电镜结合能谱仪研究微观组织.测试横向断裂强度、硬度和断裂韧性等力学性能.结果表明:微观组织中存在“黑芯-灰壳”和“白芯-灰壳”结构；由于添加VC/Cr3C2,硬质相晶粒变细,添加0.75VC/0.25Cr3C2的金属陶瓷晶粒细化最明显；黑芯随着VC添加量的增加而变细,壳随着Cr3C2添加量的减少而变厚;孔隙率随着VC/Cr3C2中VC的量增加而增大；横向断裂强度和硬度均升高,并且均在添加0.25VC/0.75Cr3C2时达到最大值；按适当的VC和Cr3C2添加量比例添加VC/Cr3C2可以有效地使断裂韧性升高,并在添加0.5VC/0.5Cr3C2时取得最大值.     

VC/Cr_3C_2对Ti(C,N)基金属陶瓷微观组织和力学性能的影响(英文)

研究VC/Cr3C2对Ti(C,N)基金属陶瓷微观组织和力学性能的影响。利用光学显微镜、X射线衍射仪和扫描电镜结合能谱仪研究微观组织。测试横向断裂强度、硬度和断裂韧性等力学性能。结果表明:微观组织中存在"黑芯-灰壳"和"白芯-灰壳"结构;由于添加VC/Cr3C2,硬质相晶粒变细,添加0.75VC/0.25Cr3C2的金属陶瓷晶粒细化最明显;黑芯随着VC添加量的增加而变细,壳随着Cr3C2添加量的减少而变厚;孔隙率随着VC/Cr3C2中VC的量增加而增大;横向断裂强度和硬度均升高,并且均在添加0.25VC/0.75Cr3C2时达到最大值;按适当的VC和Cr3C2添加量比例添加VC/Cr3C2可以有效地使断裂韧性升高,并在添加0.5VC/0.5Cr3C2时取得最大值。     

硬质相比例含量对Ti(C,N)基金属陶瓷微观组织和力学性能的影响

本文采用真空烧结方法制备Ti(C,N)基金属陶瓷,结合光学金相显微镜、SEM以及力学性能检测等手段,研究了硬质相Ti(C0.5,N0.5)、(Ti39.8W46.9)C的比例含量对金属陶瓷微观性能、力学性能的变化规律。结果表明,经过真空条件1 450℃烧结60 min,不同比例硬质相的金属陶瓷微观组织均出现有明显的核芯/环形结构。随着硬质相(Ti39.8,W46.9)C含量增加,Ti(C0.5,N0.5)相含量减小,黑芯硬质相数量减小,环形相厚度增加,白芯硬质相增加。基体硬度逐渐降低而抗弯强度则逐渐增加,断裂韧性随白芯数量增加而有所提升。通过研究综合性能,当硬质相Ti(C0.5,N0.5)和(Ti39.8W46.9)C的质量分数比例分别为29.6%及29.5%,力学性能最佳,硬度达到92.2±0.3 HRA,抗弯强度为2 050±50MPa,断裂韧性为10.2±0.2 MPa·m1/2。     

改性碳纤维含量对Ti(C,N)基金属陶瓷组织结构和力学性能的影响

以Ti C、Ti N微米级粉末为主要原料,Ni、Co为金属粘结剂,添加改性短碳纤维(Cf)为增强相,采用无压结技术制备了Ti(C,N)基金属陶瓷,利用扫描电镜分析了Ti(C,N)基金属陶瓷的显微组织、断口形貌,通过维氏硬度法、三点弯曲法测试了Ti(C,N)基金属陶瓷的硬度和抗弯强度。结果表明:碳纤维表面镀镍后,镍磷(Ni-P)镀层表面平整致密,均匀包覆于碳纤维表面,且镀层与纤维结合紧密;添加改性碳纤维后,Ti(C,N)基金属陶瓷断裂方式以穿晶断裂为主,断面整体起伏较大,断口形貌主要表现为大量穿晶断裂留下的大块硬质相颗粒,少量沿晶断裂留下的凹坑以及小块硬质相颗粒和粘结相金属塑性变形形成的撕裂棱;Ti(C,N)基金属陶瓷组织形貌具有典型的"芯-壳"组织结构;当碳纤维添加量为4wt%时,材料抗弯强度和硬度达到最大值,分别为386.42、33.96 GPa。     

WC粒径对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

用真空烧结法制备了添加微米级和亚微米级WC的Ti(C,N)基金属陶瓷,研究了WC粒径对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响。研究结果表明:添加微米级和亚微米级WC的Ti(C,N)基金属陶瓷试样均呈现出典型的"芯-环"结构,但在添加了亚微米级WC的试样中出现了"白芯-灰环"结构。同时,随着原始WC颗粒粒径的变小,其硬质相和黑色的芯相尺寸变小,而且黑色的芯相体积分数也变小。能谱分析表明,白色芯相具有与环形相相同的元素组成,但白色芯相含有较多的W和Mo元素。力学性能测试表明,添加亚微米级WC的金属陶瓷的抗弯强度要优于添加微米级WC的金属陶瓷,但硬度却偏低。     

基于机械合金化法制备（Ti，W）C—Ni金属陶瓷的组织与性能

以Ti、W、C的元素粉末为原料,通过机械合金化法制备了（Ti,W）C固溶体粉末,结果表明：目标成分为（Ti0.95,W0.05）C、（Ti0.9,W0.1）C和（Ti0.85,W0.15）C的混合粉末经高能球磨后有（Ti,W）C固溶体生成,目标成分为（Ti0.8,W0.2）C的混合粉末经球磨后没有反应发生,X射线衍射图仍然为各组分的单质峰。将经8h球磨得到的目标成分为（Ti0.95,W0.05）C和（Ti0.09,W0.1）C的固溶体粉末与20wt％的Ni粉进行混和,压制成型后在1450℃下烧结1h,得到的金属陶瓷的硬度和抗弯强度分别为88HRA,1636MPa和88．7HRA,1693MPa。两种成分的金属陶瓷的显微组织中均含有“白芯-灰环”结构、“黑芯-灰环”结构以及无芯-环结构的陶瓷晶粒。与钨含量较低的样品相比,钨含量较高的样品的晶粒尺寸以及“黑芯-灰环”结构中黑色芯相的尺寸较小,同时具有无芯结构和“白芯-灰环”结构的晶粒数目较多。     

纳米改性Ti(C,N)基金属陶瓷研究进展

分析了Ti(C,N)基金属陶瓷的发展、组织结构、性能特点及应用;特别阐述了近年来纳米改性Ti(C,N)基金属陶瓷的研究动态和进展,指出了Ti(C,N)基金属陶瓷未来发展趋势是向超细晶粒(纳米结构化)方向和提高材料的强韧性、可靠性方向发展。     

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。     

金属陶瓷刀具切削性能的研究

本文研究了纳米TiN改性的TiC基金属陶瓷刀具和超细晶Ti(C,N)基金属陶瓷刀具切削正火态45#钢的切削性能,尝试用SPSS11.5软件对正交试验的数据进行分析。结果表明,这两种刀具的最佳切削条件均为vc=200m/min,ap=0.3mm,f=0.1mm/r。最后分析了它们切削45#钢的磨损机理。     

纳米TiN改性金属陶瓷刀具的磨损性能

Ti(C,N)基金属陶瓷由于具有优良的综合性能因而被广泛用作刀具材料。本文探讨了纳米 Ti N对 Ti C基金属陶瓷刀具显微组织的影响 ;还研究了它与 Ti(C,N)基金属陶瓷刀具 (cermetμm,下同 )及 YG8刀具在切削灰铸铁时的磨损曲线及磨损机理。结果表明 ,纳米 Ti N改性 Ti C基金属陶瓷刀具 (cerm etnm,下同 )的效果显著 ;与 cermetμm刀具及 YG8刀具相比 ,cermetnm刀具具有更高的寿命与耐磨性 ;崩刃是 cermetnm刀具主要的失效形式     

碳纳米管添加量对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和力学性能的影响

采用真空烧结工艺制备了Ti(C, N)基金属陶瓷,通过XRD、TEM和SEM等手段研究碳纳米管(CNTs)对金属陶瓷组织和性能的影响.结果表明:与未加碳纳米管的基体组织相比,添加CNTs的金属陶瓷组织中具有"白芯-灰壳"结构的小颗粒大大增加,金属陶瓷晶粒逐渐细化且分布均匀;当CNTs添加量(质量分数)为0.5%时,Ti(C, N)基金属陶瓷的硬度可达90.9HRA;金属陶瓷的抗弯强度比未加碳纳米管的试样提高14.1%,可达2 180.7 MPa,其强化机制主要为细晶强化;金属陶瓷的断裂韧性比未加碳纳米管的试样提高18.5%,可达14.7 MPa·m1/2,CNTs对金属陶瓷强韧化机制主要为桥联作用、拔出效应和裂纹偏转作用.     

碳含量对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

通过真空烧结方法制备了4种碳含量的Ti(C,N)基金属陶瓷,通过X射线衍射分析仪、扫描电镜、万能力学试验机、维氏硬度测试仪等仪器检测Ti(C,N)基金属陶瓷试样的物相结构、微观组织、抗弯强度、硬度和断裂韧性,分析了碳含量和烧结工艺对Ti(C,N)基金属显微组织和力学性能的影响。结果表明,增加碳含量和提高烧结温度能促进烧结过程中的冶金反应,金属陶瓷显微组织中具有黑芯-灰环结构硬质相的黑芯部分体积分数减少,环形相体积分数增加,粘结相体积分数减少,显微组织均匀化。碳含量对横向抗弯强度(TRS)有显著影响;碳含量对硬度(HV)和断裂韧性(KIC)的影响较小,随碳含量上升,均略有增加。在1 440~1 500℃范围烧结,金属陶瓷的TRS保持在相近的水平值;随烧结温度升高,硬度HV下降;高温1 520℃烧结,能显著提升Ti(C,N)基金属陶瓷的断裂韧性KIC,提高裂纹扩展阻力。     

二次低压烧结对Ti(C,N)基金属陶瓷组织与性能的影响

本文对真空烧结后的Ti(C,N)基金属陶瓷进行了二次低压烧结并对材料的组织和性能做了研究。研究发现,二次低压烧结后,Ti(C,N)基金属陶瓷中出现了一些白色的芯相组织,与黑色的芯相比,其Mo含量更高,而Ti含量更低。低压烧结后,金属陶瓷中的孔隙减少了,硬质相平均晶粒度从0.8μm增加到0.9μm。金属陶瓷的线收缩率从18.7%增加到20.3%;相对密度从99.19%增加到99.31%;硬度从93 HRA下降到92.8HRA;横向断裂强度从1 587 MPa增加到1 844 MPa。从断口形貌看,二次低压烧结后金属陶瓷断口中硬质相内部的微裂纹减少了,而且穿晶断裂的现象增多。     

Ti(C,N)固溶体的N/C原子比对Ti(C,N)基金属陶瓷组织及力学性能的影响

本文以不同N/C原子比的Ti(C,N)固溶体为硬质相,通过真空烧结制备了Ti(C,N)基金属陶瓷。用三点弯曲法、洛氏硬度计、压痕法分别测得试样的抗弯强度、硬度、断裂韧性,并通过光学金相显微镜、XRD、SEM、EDS等手段研究了Ti(C,N)固溶体的N/C原子比对Ti(C,N)基金属陶瓷组织的影响规律。结果表明:在一定范围内随着N/C原子比的增大,Ti(C,N)固溶体在液相中溶解度下降,环形相的析出受到抑制,使得金属陶瓷的硬质相芯部逐渐细化且分散均匀,环形相厚度减薄。但Ti(C,N)固溶体的N/C原子比为6∶4及以上时,硬质相与液相之间的润湿性较差,使得金属陶瓷孔隙度增加,显微组织中开始出现亮白色的晶粒。随N/C原子比的增大,金属陶瓷的抗弯强度和硬度先增大后降低,断裂韧性逐渐降低。当Ti(C,N)固溶体的N/C原子比为5∶5时,金属陶瓷的综合力学性能最佳,其抗弯强度为2 429 MPa,硬度为92.2 HRA,断裂韧性为8.44 MPa·m~(1/2)。     

第二相碳化物对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

Ti(C,N)基金属陶瓷具有优异的高温硬度和耐磨性、低摩擦系数、良好的热稳定性和化学稳定性,但是断裂强度差和冲击韧性不足是其致命的缺点。在Ti(C,N)基金属陶瓷中添加第二相碳化物是提高Ti(C,N)基金属陶瓷强韧性的一种重要途径,本文根据不同种类的第二相碳化物在Ti(C,N)基金属陶瓷中的作用对其进行分类和归纳,从而得出第二相碳化物对Ti(C,N)基金属陶瓷的作用主要有改善粘结相对硬质相的润湿性、抑制晶粒长大以及改善机械性能。