SHS/PHIP法压铸模表面制备TiC/Ni功能梯度涂层研究

利用自蔓延高温合成结合准热等静压技术(SHS/PHIP),在H13钢表面成功制备了TiC/Ni梯度功能涂层,采用XRD和SEM-EDS对涂层进行物相分析和微观组织观察,采用显微硬度测定和冲击试验对涂层性能进行检测。结果表明,涂层的主要物相为TiC和Ni基固溶体,原位生成的TiC颗粒细小且分布均匀,与Ni结合成紧密的TiC/Ni金属陶瓷结构。表面涂层显微硬度(HV_(0.05))为857.94,涂层与基体结合良好。     

自蔓延法原位合成热喷涂用TiC/Ni复合粉的研究

采用自蔓延高温合成法(SHS)原位合成热喷涂用TiC/Ni金属陶瓷复合粉.利用扫描电镜观察原始粉体和反应产物的微观结构,采用X射线衍射仪对SHS燃烧产物组成进行物相分析.结果表明:SHS原位合成TiC/Ni的陶瓷与金属界面结合良好;Ti-C-Ni预制块反应产物的主要相成分为TiC和Ni;随着预制块相对密度的增加,反应产物的相对密度增加,颗粒之间的孔隙减少.TiC颗粒尺寸减小.     

硬质合金的粘结相及其相变

对WC基硬质合金的Co粘结相、非Co粘结相和TiC基金属陶瓷合金的Ni—Mo粘结相的形态、成分、结构和相变及其同合金性能的关系进行了研究。讨论了影响因素和相关机理。对不同作者的研究结果进行了比较和分析。     

自蔓延TiC/Ni功能梯度涂层热熔损性能研究

利用自蔓延高温合成结合准热等静压技术(SHS/PHIP),在H13钢表面成功制备了TiC/Ni梯度功能涂层。在700℃铝液中对涂层进行0.5h和2h的静态热熔损试验,采用XRD分析熔损涂层的物相,采用SEM-EDS观察熔损涂层的组织并分析成分。结果表明,熔损涂层的主要物相为TiC、Ni、TiO_2和AlNi_3。涂层表层失效原因为Ni粘结相被浸蚀以及TiC骨架结构被氧化。涂层内部以侵蚀Ni粘结相为主,TiC骨架仍保持原有组织结构。TiC耐铝液浸蚀性能强于Ni粘结相。     

Mo/TiC含量对Mo_2FeB_2-TiC复相金属陶瓷组织和性能的影响

采用"溶胶-共沉淀-抽滤-干燥-氢热还原"法制备了Mo/TiC复合粉末,与Fe粉、B粉、Cr粉、Ni粉、石墨粉按原子分数Fe-6B-48(Mo/k TiC)-5Cr-5Ni-0.8C(k=0、0.3、0.6、0.9、1.2,at%)混合,经真空热压烧结后制备了Mo_2FeB_2-TiC复相金属陶瓷材料,研究TiC含量对其力学性能和显微组织的影响。结果表明,TiC与原位反应生成的Mo_2FeB_2相形成了无污染、弱界面结合的双陶瓷相,并且在金属粘结相中均匀分布。Mo_2FeB_2-TiC复相金属陶瓷的相对密度与纯的Mo_2FeB_2基金属陶瓷相比得到较大提高,其弯曲强度由粉末烧结态纯Mo_2FeB_2的1161.33 MPa提高到1228.81 MPa,断裂韧性由粉末烧结态纯Mo_2FeB_2的12.42 MPa·m~(1/2)提高到14.27 MPa·m~(1/2),试验说明Mo/TiC复合粉末能够有效提高Mo_2FeB_2基金属陶瓷的强韧性。     

NiMo粘结的Ti(C,N)基金属陶瓷的组织与力学性能

本文通过粉末冶金法制备Ni Mo粘结的Ti(C,N)基金属陶瓷,研究Ni Mo粘结相含量和烧结温度对Ni Mo粘结的Ti(C,N)基金属陶瓷的组织和力学性能的影响。结果表明,随着Ni Mo粘结相含量的增加,硬质相颗粒弥散分布更加均匀,黑芯相得到细化,芯-环结构更加完整,环形相变厚,组织更加均匀。当Ni质量分数为30%时,在XRD图谱中出现明显的Ni4Mo类型的金属间化合物的衍射峰。粘结相含量越高,Ni Mo粘结的Ti(C,N)基金属陶瓷的抗弯强度越高,硬度越低。随着烧结温度升高,黑芯相尺寸变小,环形相变厚。抗弯强度随着温度先升高后降低,粘结相含量越高,抗弯强度峰值对应的烧结温度越低。1 430℃烧结的20Ni Mo金属陶瓷硬度HRA达到91,抗弯强度大于2 000 MPa。     

TiC-Ni金属陶瓷自蔓延高温合成中的显微组织演变

用燃烧波淬熄法研究了TiC-Ni金属陶瓷自蔓延高温合成(SHS)中的组织演变,淬熄试样中保留了未反应区、反应区和已反应区.用扫描电子显微镜观察了燃烧反应中显微组织的转变过程,用能谱仪分析了各微区的成分变化,测量了燃烧温度Tc和燃烧波蔓延速度,并用XRD分析了反应产物的相组成.结果表明,TiC-Ni金属陶瓷自蔓延高温合成(SHS)的机理为溶解-析出机制,镍粉与钛粉的固态扩散导致低熔点Ti-Ni溶液形成,Ti、Ni、C粉粒逐渐向Ti-Ni溶液中溶解,当Ti-Ni-C溶液中的Ti和C浓度饱和时,从中析出TiC颗粒,同时形成粘结TiC颗粒的Ni3Ti基体.分析结果表明,该体系的燃烧合成具有不完全性,最终产物中残留少量Ni3Ti2 NiTi共晶体,这种反应的不完全性是由于使用了较粗的Ti粉和Ni粉.     

一种纳米改性金属陶瓷材料的研究

研究了一种以TiC为基,纳米TiC和WC为改性剂,另加入Ni、Mo、Fe为粘结相的金属陶瓷耐磨材料,对该材料的强度、硬度和磁性进行了检测,并与相同成分的未加改性剂的TiC粒径≥2.4μm粗颗粒金属陶瓷进行了性能对比试验。结果表明:改性剂起到了明显的优化作用,经纳米改性后的金属陶瓷,既提高了强度、密度,也提高了硬度。     

高速切削用金属陶瓷刀具的制备及磨损机理研究

以微米级TiN和TiC粉为主要原料,添加金属Mo、Ni,采用传统烧结工艺制备了机床高速切削用Ti(C,N)金属陶瓷刀具。研究表明,制备的K2金属陶瓷刀具的弯曲强度为1 215 MPa,洛氏硬度为131.5 HRA,断裂韧度为12.3 MPa·m1/2,切削性能优于商用M4陶瓷刀具。K2金属陶瓷刀具的物相主要为Ti(C,N)、NiCr、WC以及MoC。切削过程主要以扩散磨损和氧化磨损为主,同时伴随轻微的粘结磨损。     

Mo添加对TiC-TiN-WC-Ni金属陶瓷显微组织与磁学、力学性能的影响

本文研究了3%~15%Mo添加对TiC-12%TiN-10%WC-25%Ni金属陶瓷显微组织和磁学、力学性能的影响。结果表明,经1 430℃真空烧结1 h后,金属陶瓷都由Ni基粘结相和Ti(C,N)陶瓷颗粒组成。随着Mo含量增加,粘结相中合金元素的总含量增加。陶瓷颗粒通常由黑芯、白色内环和灰色外环组成,当Mo含量为6%~9%时,陶瓷颗粒明显细化。不管Mo含量高低,金属陶瓷室温均呈顺磁性,但室温磁化强度和剩磁随着Mo含量增加而下降。金属陶瓷的抗弯强度在Mo含量为6%时达到峰值,洛氏硬度随着Mo含量增加先略有下降然后略有上升。     

TiC-Ni-Mo金属陶瓷的SHS法合成

利用自蔓延高温燃烧合成结合准热等静压技术（ＳＨＳ／ＰＨＩＰ）成功地制备了高致密度的ＴｉＣ２４Ｎｉ６Ｍｏ金属陶瓷（ＴＮ３０）。金属陶瓷主要由球形ＴｉＣ颗粒和近乎网状的Ｎｉ粘结相组成。ＴｉＣ颗粒与粘结相界面结合良好,部分粘结相中残留有微量的游离碳。ＴＮ３０的抗弯强度和抗压强度分别达到９１０ＭＰａ和３．０４ＧＰａ。     

基于机械诱发自蔓延反应制备TiC基金属陶瓷的组织与性能

以Ti、Mo、C、Ni粉末为原料在氩气保护下通过高能球磨诱发的自蔓延燃烧反应合成了TiC-Ni和(Ti,Mo)C-Ni复合粉末,将合成的粉末经成形和烧结后制备得到了高韧性的金属陶瓷材料,并对碳化物的形成机理以及金属陶瓷的显微组织与力学性能进行了研究。结果表明:高能球磨诱发的自蔓延燃烧反应释放的热量造成了金属Ni熔化产生液相,Ti、Mo、C不断溶解于液相并发生反应,生成的TiC或(Ti,Mo)C在液相中形成并析出;制备得到的TiC-Ni和(Ti,Mo)C-Ni金属陶瓷易于烧结致密化,其硬度不低于13.2 GPa,弯曲强度不低于1 559 MPa,与传统粉末冶金方法制备的金属陶瓷相当,但是其断裂韧性高于传统金属陶瓷,可达12.04 MPa·m1/2。     

微量TiC对Mo-Ti-Zr-TiC合金性能与显微组织的影响

采用粉末冶金方法制备Mo-Ti-Zr-TiC合金,研究微量TiC的添加对Mo-Ti-Zr-TiC合金的拉伸性能和显微组织的影响。结果表明,在Mo-Ti-Zr合金中添加微量TiC(0.1%～0.5%,质量分数)后,合金的相对密度和室温抗拉强度得到了提高,当TiC添加量为0.4%时,合金强度最高,较Mo-Ti-Zr合金提高了28.1%。微量TiC的添加,阻碍了合金烧结过程中的晶粒长大,合金晶粒尺寸随TiC添加量的增加而降低。添加的细小TiC粒子在高温烧结过程中或与坯体中的微量氧发生反应形成了由Mo、Ti、C及O4种元素组成的(Mo,Ti)xOyCz细小复合第二相粒子,或发生团聚结成大颗粒,对合金起到净化晶界氧和弥散强化的作用,因而合金的性能相比Mo-Ti-Zr合金有了较明显的提高。     

纳米TiN复合Ti(C,N)基金属陶瓷烧结过程中的相演变

本文采用XRD与SEM对纳米复合Ti(C,N)基金属陶瓷烧结过程中的相演变进行了研究,结果发现:对于缺碳体系,Mo在800℃即可以夺取TiC中的C,生成Mo2C;1 000℃时开始生成Ni2(Mo,W,Ti)4C相,其含量在1 250℃时达到最大,随着温度的进一步升高而部分分解并进入Ti(C,N)晶格,生成非化学计量的(Ti,Mo,W)(C,N),导致Ti(C,N)的相对含量升高,晶格常数减少。纳米TiN与亚微米TiN相比并没有显示出更高的烧结活性。当添加适量的C时,纳米TiN复合的Ti(C,N)基金属陶瓷与同一体系的亚微米金属陶瓷烧结过程中的相变规律基本相同。     

TiC粉末粒度对Ti（C,N）基金属陶瓷组织及性能的影响

通过采用真空烧结工艺的粉末冶金法制备了两组不同TiC粒度的Ti（C,N）基金属陶瓷材料。采用XRD、SEM、EDS研究了相结构和显微组织,测定了室温力学性能。结果表明,用纳米TiC粉末制备的金属陶瓷组织细小均匀,抗弯强度、硬度均较高,分别达1021.5 MPa和17.7 GPa（HV10）。     

Effect of Fe–Mo–Cr pre-alloyed powder on the microstructure and mechanical properties of TiC–high-Mn-steel cermet

In the study, a TiC–high-Mn-steel cermet is fabricated using FeMo and Fe–Mo–Cr pre-alloyed powders as metallic binders by powder metallurgy techniques. The effect of Cr on the microstructure and mechanical properties of the cermet is studied and the cermet preparation process is optimized. The microstructure and fracture morphology of the cermets are observed with scanning electron microscopy, while phase identification and analysis are performed by X-ray diffractometry. The results show that the particles of Cr-free cermet are angular and polygonal, while those of cermet with added Cr are rounded and ellipsoidal. The grains of Cr-free cermet are larger than those of the Cr-added cermet, which is unlike similar conventional cermets. The grain size of the Cr-added cermet increases slightly with increased Cr content. In addition, the relative density of the cermet decreases slightly with increased Cr content. The hardness of cermet is maximized at HRC 64.8 with the Cr content of 1.0 wt%; with further increases in Cr, the hardness decreases gradually. The transverse rupture strength and impact toughness first increase and then decrease with increasing Cr content, reaching the maxima of 2355 MPa and 13.42 J/cm², respectively, at the Cr content of 1.5 wt%. The strength and toughness of the cermet are improved greatly compared to those of conventional similar TiC–high-Mn-steel cermets.     

TiC/Ni金属陶瓷电火花加工温度场仿真研究

为深入研究TiC/Ni金属陶瓷电火花加工过程,进行了TiC/Ni金属陶瓷电火花加工单脉冲放电温度场仿真。建立了TiC/Ni金属陶瓷颗粒随机分布模型,运用ANSYS软件采用生死单元法对TiC/Ni金属陶瓷进行单脉冲温度场仿真研究,并对结果进行了实验验证。结果表明:TiC/Ni金属陶瓷颗粒随机分布模型适于TiC/Ni金属陶瓷电火花加工温度场仿真,且随着峰值电流及脉宽的增大,TiC/Ni金属陶瓷蚀除体积增加,表现为试验时材料蚀除率增加。     

等离子喷涂制备Co基TiC金属陶瓷涂层的微观形貌及耐高温腐蚀性能

采用等离子喷涂技术在GH586合金表面制备了一层Co基TiC金属陶瓷涂层。研究了TiC含量对Co基TiC金属陶瓷涂层显微组织及耐高温腐蚀性能的影响。结果表明:TiC陶瓷颗粒与Co基粉体有良好的润湿性,呈现相互包裹的结构,涂层结合紧密无缺陷;TiC的加入,提高了Co基TiC金属陶瓷涂层的耐磨性,但当TiC含量过高时,团聚现象严重,导致涂层的耐高温腐蚀性能降低;TiC质量分数为10%时,TiC颗粒在涂层中分布较为均匀,此时涂层的耐高温腐蚀性能和耐磨性都较优。     

B_4C-Mo和TiC-W两种金属陶瓷涂层的性能研究

应用 Co的溅射原理 ,以磁控管溅射低温沉积法在轴承钢 Gr15 (2 0 mm×5 mm)基体上分别制备了 B4 C- Mo和 Ti C- W金属陶瓷涂层。然后测量了涂层的粘附力、强韧性和抗滑动摩擦性。实验表明 :Ti C- W涂层具有高的耐磨性 ;B4 C- Mo涂层具有较高的硬度 (>5 0 0 0 HKN)     

Experimental and simulation studies on grain growth in TiC and WC-based cermets during liquid phase sintering

The grain growth behaviors of TiC and WC particles in TiC-Ni, TiC-Mo₂C-Ni, WC-Co and WC-VC-Co alloys during liquid phase sintering were investigated for different Ni or Co contents and compared with the results of Monte Carlo simulations. In the experimental study, TiC-Ni and WC-Co alloys had a maximum grain size at a certain liquid volume fraction, while the grain size in TiC-Mo₂C-Ni and WC-VC-Co alloys increased monotonically with an increasing liquid volume fraction. These results mean that the grain growth of these alloys cannot be explained by the conventional mechanisms for Ostwald ripening, namely diffusion or reaction controlled processes. Monte Carlo simulations with different energy relationships between solidliquid interfaces predicted the effect of the liquid volume fraction on grain size similar to the experimental results. The contiguous boundaries between solid (carbide) particles appear to influence the grain growth behavior in TiC- and WC-based alloys during liquid phase sintering.