三元硼化物基金属陶瓷覆层材料的制备及磨损性能研究

用液相烧结工艺在1270℃-1290℃下真空烧结成功制备出A3钢用三元硼化物基金属陶瓷覆层材料，用光学显微镜对此覆层材料进行的观察表明；此种覆层材料界面结合良好；对其进行的磨损实验表明；此种覆层材料具有优异的耐磨性。     

新型金属-陶瓷覆层材料的研究

采用真空液相烧结技术。在钢基体表面制备三元硼化物硬质合金覆层。将三元硼化物硬质合金的优异性能赋予钢基体表面。获得耐磨抗蚀、界面结合强度高的新型硬质合金覆层材料。对三元硼化物硬质合金和钢基体的界面微观结构和界面区元素分布利用SEM-EDS进行分析。发现硬质合金覆层和钢基体之间形成了一个具有一定厚度的过渡层。合金元素浓度没有发生突变。两相之间形成了良好的冶金结合。并对覆层材料的显微硬度、抗弯强度与耐腐蚀性能做了研究。结果表明，硬质合金覆层材料具有较高的显微硬度、界面结合强度和优异的耐腐蚀性能。     

液相烧结三元硼化物硬质合金覆层材料的特性

采用原位反应真空液相烧结技术,在Q235钢基体表面制备三元硼化物硬质合金覆层,使钢基体表面获得耐磨抗蚀、界面结合强度高的覆层材料.利用扫描电镜和能谱分析对三元硼化物硬质合金和钢基体的界面微观结构和界面区元素分布进行了分析,发现硬质合金覆层和钢基体之间形成了一个具有一定厚度的过渡层,合金元素浓度没有发生突变,两相之间形成了良好的冶金结合.研究了覆层材料的显微硬度、抗弯强度与耐磨性能,结果表明:在1 200 ℃烧结,覆层的Vickers硬度达到12MPa,弯曲强度在试样受到拉伸应力与压缩应力时分别达到86.74MPa,1168.21 MPa,耐磨性与Q235钢相比有了较大提高.     

在钢板上涂覆三元硼化物基金属陶瓷的反应烧结工艺

反应烧结法(Reacdon Sintering)是一种利用三元硼化物基金属陶瓷覆层钢基体表面的新颖粉末烧结工艺。这一工艺具有双重作用：通过化学反应将原料粉末生成三元硼化物硬质相并通过液相烧结与钢很好的结合。覆层仅在厚度方向上单向收缩,钢基体和三元硼化物之间的热膨胀匹配使材料获得了一个没有缺陷的结合界面。用这种工艺成功的在16Mn钢基体上涂覆了预压制的Mo2FeB2-Fe金属陶瓷,覆层材料在获得表层金属陶瓷优异性能的同时实现了与钢基体良好的界面结合。     

碳化钛粒径对碳氮化钛基金属陶瓷微观结构和力学性能的影响

用粉末冶金真空烧结法制备了超细晶粒碳氮化钛[Ti(C,N)]基金属陶瓷.研究了原始粉末粒径对Ti(C,N)基金属陶瓷微观结构和力学性能的影响.结果表明:在化学成分相同的条件下,晶粒细化使材料的Vickers硬度和抗弯强度上升,但断裂韧性有所下降.在超细晶粒Ti(C,N)基金属陶瓷微观组织中出现了一种新型的白芯/灰壳结构和一种特殊化合物(Ni2Mo2.5W1.3)Cx.初步研究表明:由于原始粉末粒径微小,促进了扩散反应因而生成了这种芯/壳结构.芯/壳结构有利于提高材料的抗弯强度和断裂韧性.(Ni2Mo2.5W1.3)Cx有利于提高材料的Vickers硬度,但是降低了Ti(C,N)基金属陶瓷的抗弯强度和断裂韧性.     

B_4C制备Mo_2FeB_2金属陶瓷烧结过程中的相变及微观组织的演变过程

以B_4C为硼源,以及MoFe粉和Fe粉为基础原料,采用真空液相烧结工艺制备三元硼化物金属陶瓷。研究了Mo_2FeB_2三元硼化物烧结过程中相变和微观组织的变化及力。结果表明:使用该种方法制备Mo_2FeB_2基三元硼化物金属陶瓷,随着烧结温度的升高,晶粒形貌由近球形转变为方形,晶粒组织先聚集后分散,晶粒尺寸逐渐增大。在烧结温度为1350℃试样的综合性能最佳,其硬度可达HRC70.1。     

金属陶瓷-钢覆层材料耐腐蚀性能的研究

研究了三元硼化物金属陶瓷-钢覆层材料在5%H2SO4和在20%NaOH溶液中的耐腐蚀性能。结果表明,三元硼化物金属陶瓷-钢覆层材料的覆层在5%H2SO4和在20%NaOH溶液中的耐腐蚀性能远远好于16Mn和Q235钢的耐腐蚀性能。     

反应烧结法制备三元硼化物基陶瓷的研究

介绍了用反应烧结法制备三元硼化物基陶瓷的反应烧结过程及一般制备工艺过程;指出三元硼化物基金属陶瓷具有良好的机械性能和杰出的耐磨、耐蚀等性能;由于三元硼化物基金属陶瓷的性能与合金元素的含量有密切的关系,所以在进行三元硼化物基陶瓷的设计过程中要特别注意合金元素的作用。     

WC的添加量对铁基结合剂性能的影响

本文在铁基结合剂中加入0％、2．5％、5％、7．5％、10％的WC粉,采用热压烧结法制备出不同WC含量的铁：基结合剂节块．并对铁基结合剂节块的硬度、抗弯强度和耐磨性进行了测试。实验数据表明：随着WC粉的含量从0％增加到10％,铁基结合剂的硬度逐渐增加;抗弯强度与耐磨性也同时提高。但抗弯强度与耐磨性的提高与WC加入量并非呈简单的线性关系。     

H13钢表面耐腐蚀三元硼化物覆层的制备与性能

采用反应液相烧结技术,在H13钢表面制备出Mo2FeB2基三元硼化物金属陶瓷覆层.利用扫描电子显微镜、金像显微镜和显微硬度计对Mo2FeB2覆层的组织结构及显微硬度进行了观察和测定,并采用交流阻抗技术研究了H13钢基体及Mo2FeB2覆层在5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能.结果表明,Mo2FeB2覆层显著改善了H13钢基体的耐腐蚀性能,覆层与H13钢基体产生冶金结合,并具有较高的显微硬度.     

硅化物-镍铁合金/碳化钛金属陶瓷的制备、组织结构与性能

研制了以熔融合金惰性气体雾化法制备的含有大量硅化物的镍铁合金粉末为烧结粘结相的硅化物-镍铁合金／碳化钛金属陶瓷。用SEM，EDS，XRD和热重天平等测试分析了金属陶瓷的组织结构与性能。结果表明：这种硅化物-镍铁合金／碳化钛金属陶瓷具有核／环形边缘结构，硅化物-镍铁合金对碳化钛粒子有较好的润湿烧结作用。研制的金属陶瓷的抗弯强度在1000～1200MPa，硬度HRA为80～90。由于合金中含有较高的对氧有较强亲和力的元素硅，在氧化过程中形成SiO2以及一系列复合氧化物构成的致密氧化膜，使合金具有高的抗高温氧化性能。     

硬质合金覆层-钢基体结合界面层及其生长模型的研究

采用液相烧结技术制备的三元硼化物硬质合金覆层材料具有成本低廉、耐磨抗蚀的优异性能。利用覆层连结试样和抗弯强度法测定的覆层材料的覆层-钢基体界面结合强度为740MPa。覆层与钢基体之间的断裂破坏不是由于覆层与钢基体之间结合界面的剥离,而是发生于界面附近的钢基体和覆层内。利用显微硬度计测定了覆层-钢基体界面结合区的显微硬度变化,并利用SEM-EDS研究了覆层-钢基体界面微观结构和界面区元素分布。在覆层-钢基体结合界面处,存在由高硬度(覆层)到低硬度(钢基体)的狭窄过渡区,合金元素浓度分布没有突变,形成一个具有一定厚度的过渡层。分析了覆层-钢基体界面层形成的机理,并以扩散理论为基础,建立了覆层材料覆层-钢基体界面层生长的数学模型。     

Nanoparticle synthesis of transition-metal borides by pulsed discharge of compacted powder

In this study, boride nanoparticles were synthesized via a low-cost and simple pulsed discharge of compacted crystalline and amorphous B micron-sized powders for the first time. Borides of Ti, Mo, W, and Zr were chosen for synthesis experiments. The as-synthesized powders were spherically shaped and smaller than 100 nm. X-ray diffraction patterns indicated the presence of several minor phases in each boride powder in addition to a single main-phase boride. Specifically, the main phases were TiB₂, MoB₂, WB₄, and ZrB₂ for borides of Ti, Mo, W, and Zr, respectively. Energy-dispersive spectroscopy (EDS) indicated the presence of B and metal in almost all particles of every sample. The observed particles usually exhibited a two-part structure: a boride phase and B. Small amounts of C, Fe, Cr, and Ni were detected by EDS; however, the contents of Fe, Cr, and Ni were substantially reduced after improvements to the experimental setup.     

铜合金表面激光熔覆温度场数值图像模拟分析

对铜合金表面进行激光熔覆镍基合金,能够有效改善铜基件的性能。以镍基合金为熔覆材料,对铜合金基件进行激光熔覆实验;基于有限差分法来构建熔覆过程中温度场数字图像的二维数学模型,对边界条件和基体内部相变潜热做数值化处理;最后对实验实际测量值和模拟计算值进行分析。结果表明,铜合金表面激光熔覆镍基合金的冶金结合良好,证明了提出的温度场计算模型精确度高、稳定可靠。     

Platinum-based Alloys as oxygen–reduction Catalysts for Solid–Polymer–Electrolyte Direct Methanol Fuel Cells

Electrocatalytic activities of various carbon-supported platinum-based binary, namely, Pt–Co/C, Pt–Cr/C and Pt–Ni/C, and ternary, namely, Pt–Co–Cr/C and Pt–Co–Ni/C, alloy catalysts towards oxygen reduction in solid–polymer–electrolyte direct methanol fuel cells were investigated at 70°C and 90°C both at ambient and 2bar oxygen pressures. It was found that Pt–Co/C exhibits superior activity relative to Pt/C and other alloy catalysts.     

Effect of TiC addition on the microstructure and properties of Ni3Ta–TaC reinforced Ni-based wear-resistant coating

The present study focuses on the surface wear-resistant strengthening technology of the tunnel boring machine disc cutter ring. Ni₃Ta–TaC reinforced Ni-based wear-resistant coatings were synthesized in-situ on the surface of 5Cr5MoSiV steel by laser cladding with pure Ni spherical powder, pure Ta spherical powder and Ni coated graphite. To inhibit coating cracking, TiC powder was added to promote the in-situ formation of TaC. The effect of adding TiC on the microstructure and properties of Ni-based wear-resistant coating has been investigated by experiments and first-principles calculation. The results show that Ni₃Ta and TaC particles are synthesized in-situ in the coating, and small TaC particles are aggregated around TiC. The orientation relationship of TaC (100)//TiC (100) is confirmed by EBSD and TEM. The properties of interface of TaC (100) and TiC (100) are calculated by the first-principles, showing that the C–Ti and Ta–C interface has high adhesion and good stability. The wear resistance of the two coatings is 4 times higher than that of the substrate. The addition of TiC can effectively inhibit the formation of the lath-shaped Ni₃Ta intermetallic compound and cracks, resulting in excellent wear resistance and toughness.     

激光熔覆原位合成TiC-TiB2/Ni基金属陶瓷涂层的组织和摩擦磨损性能

采用激光熔覆技术,以NiCrBSiC预合金粉末为原料,在TC4合金表面制备出以原位合成的TiC和TiB2颗粒为增强相的Ni基金属陶瓷涂层。测试了涂层的显微硬度。利用销-盘式摩擦磨损试验机,以YG8B硬质合金为对磨偶件(盘),评价了涂层的干滑动摩擦磨损性能。结果表明:涂层的硬度Hv为900～1100,摩擦系数为0.2～0.3,质量磨损率比TC4合金降低约1个数量级。