铸造/SHS法制备TiC-Al2O3钢基表面复合层的研究

采用Ti-C-Al-Fe2O3反应体系,结合自蔓延高温合成（SHS）和铸造两种工艺,制备TiC-Al2O3钢基复合材料.对Ti-C-Al-Fe2O3体系进行了热力学计算,并结合XRD及DSC分析,为本体系合成TiC,Al2O3提供理论依据.热力学计算表明：在1600℃的钢液引燃的SHS反应过程中,只能生成Al2O3,TiC两种产物.通过XRD分析也证明了在反应产物中只有Al2O3,TiC两种物质形成.并对本体系的动力学进行分析,结果表明,紧实率为55%～65%的预制块,反应进行的最充分,钢液的浸渗能力最强;陶瓷增强颗粒尺寸随着过量Al元素的增加而逐渐减小并且分布更均匀.     

Ti-C-Al-Fe_2O_3反应体系的热力学及形成产物的分析

针对Ti-C-Al-Fe2O3体系进行了热力学计算,并结合DSC及XRD分析,为研究该体系反应合成TiC,Al2O3提供了理论依据.计算结果表明：该体系在发生SHS反应时,可以生成TiC,Al2O3,Fe2Ti,TiAl3,Fe3C和Al4C3等产物,但TiC,Al2O3的热力学稳定性要远远大于Fe2Ti,TiAl3,Fe3C和Al4C3等相,因此,在1600℃的钢液引燃的SHS反应过程中,只能生成TiC,Al2O3两种产物.通过XRD分析也证明了在反应产物中只有TiC,Al2O3两种物质形成.     

一种自生的TiC/Al复合材料

利用真空电弧炉通过直接熔融反应法制取了原位合成TiC颗粒增强Al基复合材料,原位合成的TiC颗粒尺寸细小,弥散分布于Al基体中,TiC颗粒直径随冷却速度的提高和TiC含量的增加而减少,TiC颗粒表面清洁,基体中无Al4C3、TiAl3等有害相生成.     

SHS结合热压制备TiC-Al2O3/Fe-Al复合材料

以天然钛铁矿、铝粉和石墨为主要原料,采用自蔓延高温合成技术、铝热还原法并结合热压烧结技术,制备出TiC—Al2O3／Fe—Al复合材料．研究表明：预热时间少于120s时,预热时间越长,反应燃烧波速度越大,当预热时间继续增大,对反应燃烧波速度的影响不再显著;加入添加剂Y2O3为0．2％时,金属相较均匀地弥散分布在陶瓷颗粒周围．晶粒尺寸约为2～3μm,复合材料的相对密度达到94％,抗弯强度和硬度分别为599．29MPa、83．7HRA．     

Ti-Fe粉对颗粒增强45钢基表面复合材料复合层质量及组织的影响

介绍了将SHS原位合成与V-EPC铸渗相结合的方法制备TiC+Al2O3颗粒增强45钢基表面复合材料的显微组织.研究了不同的Ti-Fe粉加入量对表面复合层质量及组织的影响.研究发现:Ti-Fe粉的加入有助于改善表面复合层质量,随着Ti-Fe加入量的增多,组织致密性、均匀性逐渐得到改善;但当Ti-Fe粉增至45%时出现反应不彻底的现象;复合层组织主要由铁素体、Al2O3和TiC组成;靠近基体的复合层组织致密、均匀、硬度较高,复合层表层组织疏松.     

自蔓延高温合成形成陶瓷涂层的研究

采用静态自蔓延高温合成法（SHS）在钢件表面形成陶瓷涂层。涂层的相组成主要是Al2O3 αFe 少量Fe3Al2;涂层由两层组成,外层为近乎纯Al2O3陶瓷层,过渡层为αFe Al2O3金属－陶瓷层,两层组织皆为长轴近似垂直于钢件表面的柱状晶;涂层与基体结合牢固。     

TiC/Ni粉SHS法合成及（TiC/Ni）-Al涂层亚音速火焰喷涂制备

采用自蔓延燃烧合成（SHS）技术制备了TiC/Ni金属陶瓷粉.TiC颗粒尺寸与粘结相的比例有关,粘结相含量越少TiC颗粒尺寸越大.随后将TiC/Ni金属陶瓷粉破碎、过筛并与铝粉混合,采用亚音速火焰喷涂技术在钢基体上制备了（TiC/Ni）-Al金属陶瓷涂层,对TiC-40%Ni＋Al复合涂层微观结构进行了分析.     

Al2O3对3Ti/Si/2C体系自蔓延高温合成Ti3SiC2的影响

以3Ti/Si/2C粉体为原料,通过自蔓延高温合成技术合成了Ti3SiC2材料。研究了Al2O3助剂对自蔓延高温合成Ti3SiC2的影响。研究结果表明,3Ti/Si/2C粉体会发生自蔓延反应,产物的组成相为TiC、Ti3SiC2和Ti5Si3,产物中Ti3SiC2含量约为23%。添加适量的细粒度Al2O3可显著促进反应合成Ti3SiC2,3Ti/Si/2C/0.1Al2O3原料反应后得到的产物中Ti3SiC2含量达64%。     

掺杂对Al_2O_3/TiAl复合材料性能的影响

本研究采用Ti-Al-TiO2-La2O3体系,通过热压烧结工艺原位合成了Al2O3/TiAl复合材料.借助X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等分析研究了材料的物相组成和微观组织结构,同时分别将掺杂La2O3和掺杂Fe2O3对合成Al2O3/TiAl复合材料微观结构和力学性能的影响进行了对比.结果表明:掺杂La2O3合成的Al2O3/TiAl复合材料基体尺寸相对掺杂Fe2O3合成产物较小,分散更加均匀,致密度更高.当La2O3掺杂量为3.93wt%时,Al2O3/TiAl复合材料的抗弯强度和断裂韧性达到最大值,分别为701.95MPa和7.79MPa·m1/2.由于稀土氧化物具有对基体和增强颗粒的净化,细化晶粒等作用,因此提高了TiAl基体与Al2O3增强颗粒结合强度,所以掺杂La2O3合成材料的力学性能相比掺杂Fe2O3合成的产物较高.     

自蔓延高温合成法形成陶瓷涂层的研究

采用静态自蔓延高温合成法 (SHS)在钢件表面形成陶瓷涂层 .涂层的相组成主要是 Al2 O3 α Fe 少量 Fe3Al;涂层由两层组成 ,外层为近乎纯 Al2 O3陶瓷层 ,过渡层为 αFe Al2 O3金属 -陶瓷层 ,两层组织皆为长轴近似垂直于钢件表面的柱状晶 ;涂层与基体结合牢固     

Formation of CaO-TiO2-MgO-Al2O3 dual phase inclusion in Ti stabilized stainless steel

The formation of CaO-TiO2-MgO-Al2O3 dual phase inclusion in 321 stainless steel was investigated in the laboratory. The result indicated that the condition for the formation of CaO-TiO2-MgO-Al2O3 in 321 steel is [Ca]〉0.001wt%, [Ti]〉0.1wt%, and [A1]〉0.01wt%. The mechanism is the following： Al2O3 inclusion turns into CaO-Al2O3 after Ca-Si wire is fed into the molten steel; [Mg] is then obtained by reducing MgO in slag or crucible wall by [Al] and [Ti]; finally CaO-Al2O3 inclusion is changed into CaO-TiO2-MgO-Al2O3 by the reaction with [Mg], [Ti], and [O] in the molten steel simultaneously.     

AlTiC增韧补强氧化铝基陶瓷材料磨擦磨损性能

采用热压烧结方法制备了氧化铝／碳化钛复合陶瓷，对材料的摩擦因数和磨损率进行测量，研究了AlTiC中间合金增韧补强氧化铝陶瓷摩擦磨损行为与机制，探讨了氧化铝基精密结构陶瓷的摩擦磨损特性以及力学性能和微观结构对摩擦磨损特性的影响。结果表明，在室温和干摩擦条件下，滑动摩擦因数随法向载荷和转速的增加有下降趋势，室温下新型氧化铝基复相陶瓷材料的磨损机制以微观切削为主。     

TiC陶瓷滤片的制备及其性能研究

在对TiC陶瓷的性能及其制备工艺进行分析研究的基础上,利用SHS/PHIP技术制备了致密的TiC-TiB2复相陶瓷材料,并对材料进行切割加工成型和清洗,得到和所需滤片形状相同的TiC-TiB2复相陶瓷片,然后再根据TiC和TiB2化学性能的差异,用王水的强腐蚀性溶解其中的TiB2陶瓷相从而得到孔隙大小均匀的、性能优异的TiC陶瓷滤片.用该方法制备的TiC陶瓷滤片,孔隙的直径范围在2~3μm,分布均匀,可以在任何性质的液体中使用,也可用于熔融金属液的过滤.     

Al2O3的质量分数对衬瓷层组织及耐磨性的影响

针对表面工程领域对耐磨材料的迫切需要及制备耐磨材料的复杂性,发明了钢水余热衬瓷技术,并利用该技术对耐磨衬瓷层进行了研究.通过将不同比例的Al₂O₃和金属粉料混合、合成,制备出陶瓷复合粉,并将其涂覆在沾有高温胶的砂型型腔工作面上,通过正常的钢水浇铸工艺,利用钢水凝固时释放出的热量将陶瓷复合粉烧结到钢的表面,达到耐磨效果.利用扫描电镜观察分析了衬瓷层的组织、表面形貌、是否有脱落现象以及衬瓷层与基体的结合情况,利用能谱分析了衬瓷层的成分,利用磨损试验机检测了衬瓷铸件的耐磨程度.结果表明：Al₂O₃的质量分数在35%~45%之间的衬瓷效果最好,其耐磨性是淬火45号钢的80倍.     

SHS制备模拟放射性石墨固化体物相及抗浸出性能研究

为获得放热反应3C＋4Al＋3TiO2=2Al2O3＋3TiC＋Q固化含90Sr^2＋,An^3＋和An^4＋放射性石墨的自蔓延高温合成（SHS）的处理效果,以Sr2＋的稳定同位素作为90Sr2＋的模拟替代物质,Nd3＋和Ce4＋作为An3＋和An4＋的模拟替代物质,利用自行设计的SHS反应装置在空气气氛中开展添加SrO 1%-8%（质量分数,下同）,Nd2O31%,CeO21%-3%的固化体制备工作;在N2气氛中添加SrO 1%-8%,Nd2O31%,CeO21%-2%进行固化体制备。在40℃和70℃的合成海水中对固化体的长期浸出性能进行研究。用X射线衍射仪（XRD）收集样品的衍射信息,用等离子体质谱仪（ICP-Mass）分析固化体的浸出数据。在对固化体固溶度范围内的物相变化情况进行详细研究基础上对固化体的抗浸出性能进行了研究。研究发现无论是在空气或N2条件下,固化体中Sr^2＋,Nd^3＋和Ce^4＋在合成海水中随着浸泡时间的延长浸出浓度逐渐上升,70℃下的浸出浓度高于40℃下的浸出浓度,且N2条件下所制备固化体浸出浓度低于空气条件下所制备固化体的浸出浓度。     

爆炸喷涂Al2O3陶瓷涂层的摩擦磨损性能

爆炸喷涂是提高材料表面性能的表面喷涂技术之一.本文旨在通过表面喷涂提高45钢基体表面的耐磨性、耐冲击性等性能.采用爆炸喷涂方法在45钢基体材料上喷涂Al2O3陶瓷和团聚陶瓷涂层,在摩擦磨损试验机上进行Al2O3陶瓷涂层的磨损试验,X衍射仪测试涂层表面结构,JB/T7509—94铁试剂方法测试涂层的孔隙率.通过分析和比较45钢基材与爆炸喷涂Al2O3陶瓷涂层的摩擦磨损性能,实验结果表明,喷涂Al2O3陶瓷涂层可以改善基材45钢的耐磨损性能,延长其使用寿命.此外,研究发现,团聚Al2O3陶瓷涂层比Al2O3陶瓷涂层要更耐磨;而爆炸喷涂Al2O3涂层的质量要好于等离子喷涂和火焰喷涂Al2O3陶瓷涂层.     

TiC-Fe复合材料涂层自蔓延工艺研究

利用自蔓延高温燃烧合成结合准热等静压同时致密化技术,以Ti-C-Fe为原料,在Q235钢表面制备耐磨、耐高温TiC-Fe陶瓷涂层,并对涂层进行抗弯曲、耐烧蚀及耐磨性能的检测.结果表明:钢基表面涂层中TiC呈颗粒状均匀分布,组织致密,与基体结合良好,且涂层具有优良的抗弯曲、抗烧蚀及耐磨损性能.