火炮身管内壁磁控溅射氮化物层的性能

为了提高火炮身管的力学硬度和弹性模量,在PCrNi3 Mo钢表面磁控溅射了TiAlN,CrAlN 2种氮化物防护层.利用激光共聚焦显微镜、X射线衍射仪(XRD)对2种溅射层的形貌及结构进行了表征,采用纳米压痕仪测试了基材与2种溅射层的硬度和弹性模量.结果表明:CrAlN层表面相对平整光滑致密,表面粗糙度较小(Ra=0.004～0.006μm),TiAlN层表面粗糙度相对较大(Ra=0.005 ～0.021μm);CrAlN层表面生成的主晶相为CrN,TiAlN层表面生成的主晶相为TiN,2种晶相分别沿(110)和(200)面呈现择优取向;CrAlN层硬度和弹性模量分别为20.39,288.8 GPa,TiAlN分别为14.51,267.70 GPa,较基材(5.57,258.00 GPa)均有显著提高,其中CrAlN层提高最为显著.     

脉冲偏压对低温氮化不锈钢表面结构及摩擦学性能的影响

采用低温等离子体辅助氮化奥氏体不锈钢316L,能够在不破坏其抗腐蚀性能的同时有效提高不锈钢表面的摩擦学性能,研究了不同脉冲偏压下氮化层的结构和摩擦学性能(硬度、摩擦系数和耐磨性)。采用X射线衍射仪研究了脉冲偏压对氮化层相结构的影响;采用光学显微镜和扫描电镜分别观察了氮化层表面和横截面的形貌,并利用能量色散谱测量了氮化层中氮含量及其分布;基于纳米压痕和摩擦磨损结果,研究了脉冲偏压对氮化层摩擦学性能的影响。结果表明:低温氮化后,不锈钢表面形成一层无氮化物析出的单一过饱和固溶体相——扩展奥氏体γN,晶格常数随偏压的增加由0.359增至0.395nm。当脉冲偏压为-300 V时,氮化层厚度达9.45μm,表面硬度达21.0 GPa,摩擦系数降低至0.09,耐磨性能获得显著提高。     

轴对称磁场对电弧离子镀TiN-Cu纳米复合膜性能的影响

在电弧离子镀靶后端加入轴对称线圈磁场,制备了TiN-Cu纳米复合膜。观察线圈磁场强度对靶表面电弧斑点游动速率和弧柱形状的影响,及其对沉积薄膜的表面形貌、沉积速率、纳米压痕硬度和弹性模量的影响。结果表明,提高线圈磁场强度可提高电弧斑点的游动速率,进而降低靶表面金属液滴喷射几率,减小沉积薄膜中大颗粒的尺寸和数量。X射线衍射(XRD)谱显示,沉积薄膜只含有TiN相,未出现金属Cu或其化合物的衍射峰;薄膜呈现明显的(111)晶面择优取向。随着线圈磁场强度的提高薄膜沉积速率、压痕硬度和弹性模量先增加,达到最大值后又略有减少,其最大硬度和弹性模量分别达到35.46GPa和487.61GPa。     

辉光等离子渗氮对纯钛铸件表面性能的影响

使用NH3在氮化炉中对纯钛铸件进行辉光等离子渗氮。分别应用X线衍射仪XRD、显微硬度计、扫描电镜、摩擦磨损实验及电化学实验研究等离子渗氮对纯钛铸件机械性能、摩擦学性能、耐腐蚀性的影响。铸造纯钛表面氮化处理后,颜色呈暗金黄色,表面由TiN、Ti2N相及氮在钛中的固溶体α-Ti(N)组成,显微硬度、耐磨性显著提高,在人工唾液中的耐腐蚀性亦明显提高。     

ZrN/TiSiN纳米多层膜的微观结构和力学性能研究

采用反应磁控溅射的方法,利用Zr靶与TiSi复合靶成功制备了不同TiSiN层厚度的ZrN/TiSiN纳米多层膜。利用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、扫描电子显微镜(SEM)和纳米压痕仪研究了不同TiSiN层厚度对ZrN/TiSiN纳米多层膜的微观结构和力学性能的影响。结果表明,ZrN/TiSiN纳米多层膜主要由面心立方的ZrN相组成,随着TiSiN层厚度的增加,纳米多层膜的结晶程度先增加后降低,其硬度和弹性模量也先升高后降低。当TiSiN层厚度为0.7nm时,纳米多层膜具有最高的硬度和弹性模量,分别为28.7和301.1GPa,远超过ZrN单层膜。ZrN/TiSiN纳米多层膜的强化效果可由交变应力场和模量差理论进行解释。     

全方位离子注入与沉积TiN薄膜的纳米压痕和纳米划擦行为

用等离子体浸没离子注入与沉积(PIIID)复合改性技术在AISI52100轴承钢基体表面合成了高硬耐磨的TiN薄膜。膜层的相组成及其表面形貌分别用X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)表征。合成薄膜前后试样的力学性能经纳米压痕和划痕实验评价。XRD结果表明,膜层中主要存在TiN相,择优取向(200),同时含有少量TiO2和钛氮氧的化合物。AFM形貌显示出试样表面TiN呈定向排列,膜层均匀完整,结构致密。纳米压痕测试结果表明,膜层具有较高的纳米硬度和弹性模量,最大值分别达到22.5和330 GPa,较基体分别增长104.5%和50%。根据纳米划痕形貌和划痕深度随划痕位置的变化关系分析出,薄膜在纳米划擦过程中先后经历了弹性变形,弹塑性变形,加载开裂或卸载剥落三个阶段。划擦剥落抗力达到80mN,表明TiN薄膜具有很好的弹性恢复能力和较强的疲劳剥落抗力。     

高温超高压烧结纳米 SiC的研究

采用高温超高压(HT-HP)技术在4.5GPa/1250°C/20min工艺条件下制备了添加2wt%Al2O3助烧结剂的纳米SiC陶瓷.采用X射线粉末衍射(XRD)、X光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDX)、纳米压痕(Nano indenter)研究了烧结SiC陶瓷的物相组成、晶粒大小、化学成分、微观结构、纳米压痕力学性能等.结果表明:采用超高压烧结,可以在较低温度(1250±50°C)、较少烧结助剂用量下实现纳米SiC的致密烧结.烧结体未发生相转变,结构致密,无孔隙,晶粒尺寸为22nm,晶格常数为4.355A;显微硬度为33.7GPa,弹性模量为407GPa.     

反应溅射HfC/Si3N4纳米多层膜的微结构与力学性能

通过反应磁控溅射制备了一系列不同Si3N4层厚的HfC/Si3N4纳米多层膜,采用X射线光电子能谱、X射线衍射、扫描电子显微镜和微力学探针表征了多层膜的微结构、硬度与弹性模量,研究了Si3N4层厚度变化对纳米多层膜微结构与力学性能的影响。结果表明,溅射的Si3N4粒子不与C2H2气体反应,因NaCl结构HfC晶体调制层的模板效应,溅射态为非晶的Si3N4层在厚度小于约1 nm时被强制晶化,并与HfC晶体层形成共格外延生长结构,多层膜呈现强烈的(111)择优取向柱状晶,其硬度和弹性模量显著上升,最高值分别达到38.2 GPa和343 GPa。进一步增加Si3N4层的厚度后,Si3N4层转变为以非晶态生长,多层膜的共格外延生长结构受到破坏,其硬度和模量也相应降低。     

工业纯铁等离子体注入与氮化工艺及其性能研究

采用低电压高频率脉冲等离子体浸没离子注入与氮化技术在工业纯铁上进行氮离子注入及氮化强化处理,研究了不同脉冲宽度下,工业纯铁等离子体浸没离子注入与氮化处理的结构及性能.通过X射线衍射谱(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度、销-盘磨损实验,研究了工业纯铁氮离子注入及氮化后的结构、断面组织、表面元素含量、显微硬度、摩擦磨损性能;通过电化学极化方法在0.9%NaCl溶液研究了改性层的耐腐蚀性.研究结果表明:氮等离子注入及氮化后能显著提高纯铁表面的显微硬度、耐磨性和耐腐蚀性能,且表面形成结构为Fe3N和Fe4N的针状组织,针状组织是提高纯铁性能的关键因素;高脉冲宽度下进行等离子注入及氮化有利于提高纯铁表面的机械性能和耐腐蚀性能.     

超音速火焰喷涂参数及粉末粒度对WC-12Co涂层弹性模量的影响

利用多功能超音速火焰喷涂(HVO-AF)焰流温度的特点(1400~2800℃)分别在三种条件下(HVOF,HVO-AF和HVAF)制备WC-12Co涂层。用Knoop压痕法对涂层的弹性模量进行测试,并测量涂层的显微硬度。采用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)探讨涂层的显微结构、成分和相组成。结果表明:与微米结构涂层相比,纳米结构涂层组织均匀、致密,孔隙率低,显微硬度与弹性模量均大幅提高,其中HVO-AF状态下制备的纳米结构WC-Co涂层平均硬度与弹性模量最高,分别为1515MPa和308GPa,而HVOF与HVAF状态下的纳米WC-Co涂层平均硬度与弹性模量分别为1390MPa,286GPa和1469MPa,270GPa;HVO-AF状态下的微米结构涂层平均硬度与弹性模量为1065MPa和242GPa。在HVO-AF状态下,焰流温度适中,可有效控制纳米WC-12Co粉末的分解,测得的涂层弹性模量最高。     

钛--跨入新千年的金属巨人

介绍了海绵钛提取及钛材生产在20世纪的兴起与发展；论述了钛、钛材、钛合金在国民经济各主要工业部门，特别是在高新技术领域的广泛应用与重要作用；展望了钛工业在新千年的市场前景并提出在我国应给予重点发展和关注的建议。     

TiO2电解制取Ti的热力学研究

钛作为一种重要的金属越来越为人们所重视,因此降低钛的生产成本势在必行.TiO2的直接电化学还原法是一种低能耗、无污染的绿色生产新工艺.目前国内外研究较多的制取钛的新工艺有:FFC剑桥法、EMR法和OS法等.通过TiO2电解实验得到了Ti,并进行了相关的热力学分析与计算,证明TiO2的还原是逐级进行的;同时分析了实验的主要影响因素及其控制方法,为进一步研究TiO2电解制取Ti的机理与工艺提供了一定的依据.     

Selective Formation of Titanium Silicide by Chemical Vapor Deposition Using Titanium Halides and Silicon Wafer as the Precursors

Titanium silicide thin films were formed on Si substrate by reaction of TiX ₄ (X=C1, Br) with Si under different experimental conditions. The Si consumption and titanium silicide obtained were calculated by the film thickness. In some reactions, titanium silicide thin film was found not only on the Si substrates but also on the SiO₂ wall at the outlet of the reaction chamber. The quantity of Si consumption and the quantity of silicon-containing materials obtained on the wall of the deposition chamber varied as the reaction conditions changed. The minimum Si consumption and maximum titanium silicide obtained on silicon were the most favorable result, found in the reaction of TiBr₄ with Si at 1000°C. The metallization reactions were studied in detail and the reaction pathway is proposed.     

航空发动机钛燃烧及阻燃钛合金

介绍了航空发动机钛燃烧事故，以及钛合金燃烧试验，阻燃性能测试方法和太合金在国内外的研究和应用，并对国内外后的发展提出了一些建议。     

低功率微波法合成焦磷酸钛纳米粉体及其机理

以氢氧化钛与H3PO4为原料,采用微波法在400 W功率下辐射5 min得到焦磷酸钛纳米粉体,对合成粉体进行X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、扫描电镜和激光粒度分析,探讨焦磷酸钛粉体的微波合成机理。结果表明,焦磷酸钛粉体具有立方体结构,存在P─O、O─P─O和P─O─P键的特征吸收峰;焦磷酸钛粉体为粒度分布较均匀,颗粒粒径为50~100 nm,外形为球状;氢氧化钛与H3PO4反应先生成中间产物Ti(HPO4)2,再进一步脱水生成焦磷酸钛粉体。     

Titanium for aerospace: Rationale and applications

Titanium and titanium alloys are excellent candidates for aerospace applications due to their high strength to weight ratio and excellent corrosion resistance; titanium and its alloys are immune to almost every medium to which they would be exposed in an aerospace environment. Titanium usage is, however, strongly limited by its higher cost relative to competing materials, primarily aluminum alloys and steels. Hence the advantages to using titanium must be balanced against its added cost. The titanium alloys used for aerospace applications, some of the characteristics of these alloys, the rationale for utilizing them, and some specific applications of different types of actual usage will be discussed herein.This is an extension of References 1 and 2, which reviewed applicaiions of alloys. These references will provide more details on applications of the alloys, while the and / alloys are added herein.     

Novel system (K2TiF6-N2-Ti) to synthesize rod-like TiN nanopowders

ABSTRACT

A direct approach to synthesize rod-like TiN nanopowders by the reaction system (K₂TiF₆-N₂-Ti) is reported in this paper. Within a tube furnace, a solid precursor (K₂TiF₆) is thermally decomposed at 640°C producing TiO₂ (sea-urchin-like rutile microstructures), K₃TiOF₅ (by-product), and fluorine which moves toward a titanium foil by the effect of an N₂ flow synthesizing titanium fluoride species (TiF₄ and TiF₃). The titanium foil is located at different temperatures from 500°C to 900°C. Due to the fact that the quantity of fluorine is limited, the titanium fluoride species eventually become titanium nitrides. The effect of reaction temperature and time was studied and based on an analysis of variance, temperature was found to be the most important factor regarding to the phase composition of TiN nanostructures and also to the real production rate. The highest values of powder production rate (1.29) (the highest possible) and phase concentration (>98% TiN) were found at 800°C. Likewise, the reaction time was the most important factor in regard to obtaining the smallest particles (～16 nm) at 2.5 h.     

应用前景广阔的无机钛酸盐

介绍了各种无机钛酸盐产品的性质、用途及合成技术，提出开发高附加值的钛酸盐类精细化工产品前景十分诱人。     

钛合金焊接冶金研究进展

概括介绍了钛合金焊接的主要特点 ,综述了钛合金焊接冶金方面的研究进展 ,并阐述了该领域的研究前景。     

An Experimental Investigation of the Electrical Resistivity of Titanium in the Temperature Range from 77 to 1600 K

Results are given of experimental measurements of the electrical resistivity of commercial-grade titanium with a purity of 99.7% by mass and of polycrystalline iodide titanium with a purity of 99.91% by mass in the temperature range from 77 to 1600 K. At temperatures of 77–350 K, the electrical resistivity of commercial-grade titanium is higher than that of iodide titanium; however, as the temperature increases, ρ of commercial-grade titanium becomes lower than ρ of pure titanium in the entire temperature range of the α- and β-phases. The temperature range of inversion is 360–380 K.__________Translated from Teplofizika Vysokikh Temperatur, Vol. 43, No. 4, 2005, pp. 548–555.Original Russian Text Copyright © 2005 by E. A. Bel’skaya.