三元硼化物基金属陶瓷的研究进展

总结了三元硼化物基金属陶瓷近几年的研究成果,主要论述了Mo2NiB2和Mo2FeB2基金属陶瓷的显微组织、合金元素的影响、制备技术以及性能的研究现状,总结了三元硼化物基金属陶瓷在刀具材料、模具材料以及覆层材料等领域的应用情况,并对今后的研究方向进行了展望.     

成分配比对三元硼化物金属陶瓷Mo2FeB2性能的影响

三元硼化物金属陶瓷Mo2FeB2具有良好的硬度和耐磨性，且可通过原位液相反应生成。但不同的成分配比对生成三元硼化物Mo2FeB2性能的影响很大，本文通过实验，对不同Mo／B原子比的三元硼化物金属陶瓷Mo2FeB2的组织结构和硬度进行了对比研究，试验结果表明，当Mo／B原子比为1．1时，三元硼化物金属陶瓷Mo2FeB2具有较好的组织和性能。     

新型三元硼化物基金属陶瓷的研究

用反应液相烧结法在1280℃下真空烧结成功制备出三元硼化物基金属陶瓷(TBBC),其硬度可达92.4HRA,密度为8.2g/cm~3,热膨胀系数为8.0×10~(-6)/K.用扫描电镜、X射线衍射和能谱对其微观结构进行了分析,结果表明:此种金属陶瓷是由三元硼化物基硬质相(MoFeCrNi)_3B_2和铁基粘结相α-Fe组成,硬质相和铁基粘结相分散均匀,硬质相占有相当大的比重,约占体积比的80％.磨损实验表明此种金属陶瓷具有良好的耐磨性.     

三元硼化物基金属陶瓷的研究进展

综述了国内外三元硼化物基金属陶瓷的研究进展情况,对此种金属陶瓷与金属的覆层材料的应用进行了展望。     

三元硼化物系堆焊合金的研究进展

三元硼化物陶瓷涂层或含有三元硼化物陶瓷颗粒相的金属熔敷层,既具有金属基体的韧性和易加工性能,同时又兼有陶瓷相颗粒的高硬度和高耐磨性,其应用日益广泛。综述分析了三元硼化物基金属陶瓷的研究进展,介绍了有关成形工艺、合金元素对三元硼化物熔覆层组织及性能的影响。最后着重介绍了三元硼化物堆焊合金的研究进展。     

反应硼化烧结WCoB基金属陶瓷的组织与性能

采用单质钨粉、钴粉和硼粉结合反应硼化烧结法制备了WCoB基金属陶瓷,研究了WCoB基金属陶瓷在烧结过程中的物相转变和尺寸变化,烧结温度对其力学性能和显微组织的影响。结果发现:随着烧结温度的升高,材料物相逐渐由单质相变为二元硼化物相和三元硼化物相,并且材料的尺寸先发生细微收缩,再在硼化反应过程中逐渐增加,最后在液相烧结过程中逐渐减小;随着烧结温度的升高,WCoB基金属陶瓷的抗弯强度和硬度先增加后减小,在1420℃达到最大,分别为1470 MPa和84.6HRA,显著提高了WCoB基金属陶瓷的抗弯强度。     

反应硼化烧结法制备三元硼化物基耐磨覆层材料

用反应硼化烧结法在 12 90℃± 5℃下真空烧结成功制备出三元硼化物基硬质覆层材料YF - 1,其表面硬质覆层的硬度可达 82 - 90HRA。用扫描电镜 (SEM)、X射线衍射 (XRD)和电于探针 (EPMA)对YF - 1的显微结构进行了分析 ,结果表明 :表面硬质覆层材料主要是由三元硼化物基硬质相和铁基粘结相组成 ,硬质相Mo2 FeB2 是在真空烧结过程中原位反应生成的 ;硬质覆层和基体Q2 35钢的界面为一较大区域 ,界面结合良好。对YF - 1进行的磨损试验表明此种覆层材料具有优异的耐磨性     

硼化物金属陶瓷涂层的研究进展

综述了近年来在硼化物金属陶瓷涂层领域所取得的研究成果及应用现状,归纳总结了常见的二元、三元硼化物金属陶瓷及其他硼化物金属陶瓷涂层的研究进展。从显微结构、组织形貌、性能特点等方面进行了梳理,并分析总结了各体系涂层的特点与适用条件,为后续的研究工作提供了依据。同时还概括性地指出当前在这一领域中存在的问题与不足,对未来的研究方向进行了展望。     

Mo2NiB2基金属陶瓷的研究进展

在金属陶瓷领域中,三元硼化物的研究已经取得了一系列的成果,但是对Mo_2NiB_2基金属陶瓷涂层的研究还比较少。主要论述了Mo_2NiB_2晶体结构、显微组织、Mo_2NiB_2基金属陶瓷的性能、Mo_2NiB_2基金属陶瓷的合金化、Mo_2NiB_2基金属陶瓷涂层研究进展,并且对Mo_2NiB_2基金属陶瓷的研究进行了展望。     

镍掺杂方式对Al2O3／Ni复合材料的结构及力学性能的影响

分别以Ni包裹氧化铝微球、氧化铝包裹Ni微球以及氧化铝／Ni共沉淀复合微球粉体为烧结原料，通过热压烧结法制备了Ni质量含量在0％～30％的氧化铝基金属陶瓷。利用SEM，TEM，XRD对烧结Al2O3／Ni金属陶瓷的微结构及前躯体、热还原粉体和金属陶瓷的晶相进行了分析，通过阿基米德法测量了金属陶瓷的相对密度，并分别利用三点弯曲法和单边切口横梁法对材料的抗弯强度和断裂韧性进行了评估。结果显示：3种粉体制备的金属陶瓷分别形成了晶间型、晶内型及晶间／晶内混合型结构，且在烧结过程中，Ni相在某种程度上降低了材料的致密化速率，也抑制了氧化铝晶粒的长大．同时，Ni掺杂方式的不同导致了氧化铝基质的断裂模式及力学性能的变化。     

TiB2基金属陶瓷的显微结构与力学性能

以Fe-Ni-Ti-Al 为助烧剂, 用热压的方法制备了TiB2 基金属陶瓷。研究了烧结温度、烧结时间、助烧剂对材料显微结构和力学性能的影响, 初步分析了TiB2 基金属陶瓷的增韧机理。结果表明, 随着烧结温度的提高, 材料弯曲强度降低, 洛氏硬度升高;随着烧结时间延长, 弯曲强度出现峰值。SEM、EDS 观察表明, 助烧剂中的Ti 避免了Fe₂B、Ni₂₃B₆ 等脆性相的生成, Al 有除氧的作用。裂纹偏转和裂纹桥联是TiB2 金属陶瓷重要的增韧方式。     

Preparation of porous Ni-YSZ cermet anodes for solid oxide fuel cells by high frequency induction heated sintering

Ni-YSZ cermet anodes for solid oxide fuel cells were successfully prepared by high frequency induction heated sintering, producing a uniformly porous microstructure without abnormal grain growth found in the conventional sintering method. All sintering processes commenced below 1150 °C and finished within 2 min. The rupture strength and electrical conductivity of the sample sintered by high frequency induction heated sintering without addition of a pore former were over 180 MPa and about 2000 S cm^− 1 at 800 °C, respectively.     

TiO_2对ZrO_2－NiCr金属陶瓷烧结特性和相稳定性的影响

本文研究了ＴｉＯ２掺入对ＣａＯ稳定ＺｒＯ２（简称ＣａＳＺ－ＮｉＣｒ）金属陶瓷烧结特性的影响，测定了ＣａＳＺ－ＮｉＣｒ－ＴｉＯ２金属陶瓷烧结样品的密度和显微硬度，结果表明，ＴｉＯ２的掺入能提高ＣａＳＺ－ＮＩＣｒ金属陶瓷的烧结密度和显微硬度，对ＣａＳＺ－ＮｉＣｒ金属陶瓷有助烧结作用．金相观察表明，ＴｉＯ３的掺入改变了ＮｉＣｒ相在金属陶瓷中的形貌，说明了ＮｉＣｒ与ＣａＳＺ的浸润性有一定的改善．ＸＲＤ和ＥＰＭＡ分析结果显示，ＴｉＯ２偏聚在ＮｉＣｒ金属相中，不影响ＣａＳＺ的稳定性．     

Sintering of Mo2FeB2 layered cermet containing SiC fibers

In the present investigation Mo₂FeB₂ based cermet (KH-C50) and its composites containing SiC fibers were sintered in two different atmospheres namely hydrogen and vacuum. It was observed that vacuum sintered samples have remarkably lower porosities than the hydrogen sintered ones. Two different sintering cycles were employed for each of the atmosphere and properties of the material were studied. Introduction of fibers in the composite imparts shrinkage anisotropy during sintering. The 2 vol.% SiC fiber-containing vacuum sintered cermets have transverse rupture strength (TRS) similar to straight cermet, but sintered at faster heating rate accompanied with a reduction stage.     

Sintering behavior of Ni/Y2O3-ZrO2cermet electrodes of solid oxide fuel cells

The sintering behavior of Ni/Y₂O₃-ZrO₂(YSZ) cermet electrode coating on 3 mol% Y₂O₃-ZrO₂electrolyte was studied under moist and dry hydrogen atmosphere at 1000°C for up to 2000 h. The sintering behavior of Ni/YSZ cermet electrodes was dominated by the agglomeration and grain growth of Ni particles in the cermets, which was critically related to the content of Ni and YSZ phases in the cermet. For pure Ni electrode coating, the sintering was substantial and cross plane cracks and isolated Ni island were formed after sintering at 1000°C for only 250 h. However with the addition of YSZ phase, the sintering of Ni/YSZ cermet anode coatings was significantly reduced. For the cermet composition of Ni (50 vol%)/YSZ (50 vol%), the change in the surface porosity and pore size distribution after sintering at 1000°C for 2000 h was very small. The microstructural stability of the Ni (50 vol%)/YSZ (50 vol%) cermet electrodes was also demonstrated by the performance stability tested under current load of 250 mAcm^–2at 1000°C for over 2500 h.     

二氧化铀陶瓷燃料块工艺研究进展

简述了铀及铀氧化物、二氧化铀陶瓷燃料块制备工艺的发展和应用.重点阐述了超化学计量二氧化铀芯块在微氧化气氛下低温活化烧结的最新研究进展.从理论上,提出了扩散烧结和强化烧结是二氧化铀陶瓷燃料块低温烧结的过程机理;从工艺上,提出了工艺稳定性和提高晶粒尺寸是二氧化铀陶瓷燃料块低温烧结的热点课题.展望了二氧化铀陶瓷燃料块微氧化低温烧结的工业应用前景.     

脉冲电流烧结机理的研究进展

脉冲电流烧结（Pulse electric current sintering,PECS)是材料科学领域开发出一种新型快速烧结技术。已广泛应用于金属与合金、结构陶瓷、氧化物超导体、复合材料、热电材料、高分子材料以及功能梯度材料的制备。本文简介脉冲电流烧结特征,结合PECS烧结条件对铜粉末和氧化铝粉体致密化及显微结构影响的实验证据,就脉冲电流烧结过程和机理进行探讨。     

实现Ti(C,N)基金属陶瓷强韧化的技术路径

Ti(C,N)基金属陶瓷因具有高强度、高硬度、耐高温、耐酸碱、耐磨损等优良性能而被广泛应用于刀具、模具等。在高温切削加工时,金属陶瓷刀具不但具有优良的抗粘附性和热稳定性,还拥有比硬质合金刀具更好的高温红硬性、耐磨性和抗氧化性,并且具有自润滑性能。在日本,金属陶瓷刀具的应用占全部刀具的35%以上,欧美等国也达到20%以上,而在我国,金属陶瓷刀具和陶瓷刀具主要依靠进口,金属陶瓷刀具的使用量仅占刀具总量的3%。由此可见,我国金属陶瓷刀具的研发与生产应用远远落后于发达国家。为实现把我国建设成为全球制造业强国的梦想,必须加快我国金属陶瓷刀具研发、生产与推广应用,以改善加工业的加工精度和产品表面光洁度,提高加工业的加工效率,保证制造业零部件的高质量,全面提高我国制造业水平。虽然Ti(C,N)基金属陶瓷刀具比传统的硬质合金刀具有更好的高温红硬性、耐磨性和抗氧化性,但是冲击韧性、断裂强度较差及高温强度不够是其致命的缺点。为此,国内外学者在Ti(C,N)基金属陶瓷的强韧性方面展开大量的研究工作,并取得了一定的研究成果。研究工作主要集中在:(1)陶瓷相与金属相的成分;(2)烧结工艺;(3)引入纳米增强体。近两年来,由于钼、钴的资源短缺与价格上涨,从实际生产成本和高性能等方面考虑,一些学者还对无钼无钴、掺高熵合金Ti(C,N)基金属陶瓷的性能进行了研究。本文采用比较法,对有关Ti(C,N)基金属陶瓷材料强韧化的研究成果进行了分类、归纳与总结,从而得出了影响Ti(C,N)基金属陶瓷材料强韧化的三个因素——组成成分、显微结构和烧结工艺,并就此展开讨论;介绍了当前增强增韧Ti(C,N)基金属陶瓷的三种主要方法——纳米颗粒改性增韧法、晶须增韧法和纤维增韧法;最后提出关于今后Ti(C,N)基金属陶瓷材料的强韧化研究亟待解决的问题与发展方向。     

低烧钛酸钡基介电陶瓷的研究进展

低温烧结的BaTiO3基介电陶瓷具有降低能耗,抑制晶粒过度生长以及适合制造贱金属内电极多层陶瓷电容器等优点。本文综述添加助烧剂、高活性纳米粉体和烧结方法的改进等对钛酸钡基陶瓷烧结温度及其性能的影响。重点介绍了助烧剂的作用机制、分类和添加方式,并对其发展方向进行了展望。     

Fabrication of ZrB2-Zr cermet using laser sintering technique

A combination of laser sintering/melting and induction heating techniques is used to fabricate ZrB₂-Zr ceramic-metal composite (cermet) 3-D structures using layer by layer deposition. It is shown that the interface between layers comprises an ~ 20 µm thick Zr-rich phase near the remelted zone. The starting powder mixtures consist of 30-50 wt.% Zr, which is used to assist binding of ZrB₂ particles. Sintered objects have densities > 95% of theoretical values and have microhardness values up to 16.0 GPa. ZrB₂-Zr cermet may reduce the likelihood of mechanical failures by increasing toughness and impact resistance contributed from the continuous Zr matrix, yet preserve good abrasive characteristics provided by ZrB₂ grains. The proposed method allows fabricating complex-shaped structures, and joining or repairing objects made from analogous ultra-high temperature materials.