Ni含量对SHS法合成TiC-Ni基金属陶瓷的影响

利用ＳＨＳ结合准热等静压（ＰＨＩＰ）技术制备了ＴｉＣ－Ｎｉ基金属陶瓷,理论分析和实验显示,绝热温度Ｔａｄ和燃烧温度Ｔｃ 随Ｎｉ含量的增加而降低,反应温度影响产物的组织形貌,Ｎｉ含量的增加使合成的ＴｉＣ颗粒尺寸变小,并且逐渐趋向于规则的球形。最后的产物均由ＴｉＣ和Ｎｉ两相组成。产物的致密度随Ｎｉ含量的增加逐渐提高,硬度值随Ｎｉ含量的变化而变化,两种因素的作用使硬度值在Ｎｉ含量为２０％ 时达到最大。     

无压熔渗制备TiC/Ni_3Al复合材料的微观组织与断裂韧性研究(英文)

以化学纯镍粉、钛粉、铝粉、石墨粉为原料,采用燃烧合成方法制备了TiC/Ni3Al含孔预制件,用无压熔渗法制备了TiC/Ni3Al复合材料。对TiC/Ni3Al复合材料的微观组织、硬度和断裂韧性进行了研究并采用XRD和SEM分析了复合材料的相组成、微观结构、断口形貌。采用压痕法计算了TiC/Ni3Al复合材料的断裂韧性。试验结果表明:无压熔渗法是制备致密的TiC/Ni3Al复合材料的有效方法。在完成渗透获得致密组织的前提下,渗透温度和渗透时间对TiC/Ni3Al复合材料的硬度及断裂韧性无显著影响。渗透后复合材料的组成相主要为Ni3Al和TiC两相,Ni3Al相和TiC颗粒结合良好。本文制备的Ni3Al/TiC复合材料的维氏硬度随TiC体积分数的增加而增加,TiC含量分别为70%和80%时,复合材料的维氏硬度平均值分别为569.6(Hv)和610.8(Hv)。复合材料的断裂韧性最高达到了10.5MPa.m1/2,TiC颗粒和Ni3Al界面的分离是复合材料断裂过程中存在的主要失效形式。断裂过程中Ni3Al可以有效地吸收裂纹扩展能量,阻止了裂纹的直线扩展,使裂纹扩展方向发生偏转,大大增加了材料的断裂韧性。     

反应等离子喷涂TiC/ Fe-Ni复合涂层及其耐冲蚀性能

以TiFe粉、Ni粉和蔗糖(碳的前驱体)为原料,通过蔗糖的热分解碳化制备Ti-Fe-Ni-C系反应热喷涂复合粉末,并利用等离子喷涂制备了TiC/Fe-Ni复合涂层。复合涂层主要由TiC颗粒均匀分布于(Fe、Ni)固溶体中形成的复合强化片层构成,片层中TiC颗粒呈球形或近球形,粒度为亚微米级和纳米级。TiC/Fe-Ni复合涂层的耐冲蚀磨损性能研究表明：涂层冲蚀失重率随攻角的增大而增加,表现出脆性材料冲蚀特性,但冲蚀失重率对攻角不敏感,涂层具有较好的塑性与硬度的配合;复合涂层的耐冲蚀磨损性能优于相同工艺条件下制备的C_r2C₃/Ni-Cr复合涂层,约为20G钢的2倍以上。     

复杂铝热反应的平衡热力学分析

利用最小自由能原理对复杂铝热反应(Fe₂O₃+Cr₂O₃+CrO₃+NiO+O₂+N₂+TiO₂+C+S+CaO+Al)过程进行了平衡热力学分析,计算了铝热剂成分、预热温度、惰性添加剂对平衡产物成分、反应热和绝热温度的影响。结果表明,平衡产物中除了Al₂O₃,Fe,Cr,Ni等产物外,还有可能生成TiC, Cr₇C₃, CrN, AlNi,Ni₃Al,FeAl₂O₄,CaS,TiN等物质。随着铝热剂中Al含量的增加,平衡产物中生成铝镍金属间化合物的倾向增加。CaO有除S的作用,此外,CaO还使体系的绝热温度降低。提高预热温度,体系的绝热温度升高。     

自发熔渗法制备TiC/NiAl复合材料和其微观组织特征

用自发熔化渗透法制备高TiC含量 (~75vol%) 的TiC/NiAl复合材料,研究了渗透温度和渗透时间对TiC/NiAl复合材料微观组织形成、硬度及断裂性能的影响。采用XRD 和TEM/EDS分析了复合材料的相组成、微观结构和NiAl相与TiC颗粒在高温渗透过程中的互溶情况。结果表明:自发熔渗法是制备致密的TiC/NiAl复合材料的有效方法,适当提高渗透温度,可大大缩短渗透时间。在完成渗透获得致密组织的前提下,渗透温度和渗透时间对TiC/NiAl复合材料的硬度及断裂韧性无显著影响。NiAl相和TiC颗粒结合良好,是渗透后复合物的仅有组成相。TiC少量地溶于NiAl,溶解度随渗透时间增长而增大,且在TiC颗粒外层,发现有少量的Al和微量的Ni。      

原位合成TiC/Al(7075)复合材料的组织及力学性能

采用原位合成法制备TiC/Al(7075)复合材料,研究原位TiC颗粒的存在形式、分布状态及不同原位TiC颗粒含量对TiC/Al(7075)复合材料的微观组织及力学性能的影响。结果显示,TiC颗粒多以近球形团聚态存在于7075铝基体中,颗粒团大小约为1μm。当原位TiC颗粒质量分数小于6%时,原位TiC颗粒分布较为均匀,随着颗粒含量的增加,TiC/Al(7075)复合材料的铸态组织由蔷薇状组织逐渐转变为等轴晶组织,晶粒尺寸也随着原位TiC颗粒含量的增加而减小。当原位TiC颗粒的质量分数大于6%时,组织中出现气孔。复合材料的硬度和抗冲击韧性测试表明,TiC/Al(7075)复合材料的硬度随TiC颗粒含量的增加而增加,最高硬度达HB 108,冲击韧性在颗粒质量分数为6%时达到最佳,较基体提升31.55%。     

La2O3-TiC/W复合材料组织结构与力学性能

采用真空热压烧结法制备La₂O₃-TiC/W复合材料,并对其组织结构和力学性能进行了研究。结果表明：在一定成分范围内,La₂O₃和TiC的加入提高了复合材料的力学性能,La₂O₃和TiC共同作用时的强化效果强于La₂O₃和TiC单独作用的强化效果,但La₂O₃-TiC/W复合材料的密度和相对密度随TiC含量的增加而下降,并进而影响硬度和弹性模量的提高, 适量的La₂O₃有益于相对密度的提高;抗弯强度在1%La2O3 5%TiC/W成分含量时出现最大值901MPa,而断裂韧性在成分含量为0.5%La₂O₃-10%TiC/W时出现最大值10.07MPa·m1/2。本研究中,1%La₂O₃-5%TiC/W成分配比时具有较好的综合力学性能。La₂O₃-TiC/W复合材料的强化机制为细晶强化和载荷传递,韧化机制为细晶韧化、裂纹偏转和桥接。     

CaO对17Ni/(10NiO-NiFe2O4)金属陶瓷的致密化及力学性能的影响

采用冷压-烧结技术制备了CaO掺杂的17Ni/(10NiO-NiFe₂O₄)金属陶瓷惰性阳极。研究了CaO的添加量和烧结温度对17Ni/(10NiO-NiFe₂O₄)金属陶瓷的物相组成、 致密度和力学性能的影响。结果表明, CaO含量在小于5.0wt%范围内, 烧结样品由Ni、 NiO和NiFe₂O₄组成。CaO掺杂对17Ni/(10NiO-NiFe₂O₄)金属陶瓷具有明显的助烧作用。当烧结温度为1250℃时, CaO掺杂量为1.0wt%的样品致密度达到最大值97.87%, 继续增加CaO掺杂量将导致材料致密度的下降。当烧结温度从1250℃提高到1350℃时, 当CaO掺杂量小于0.5wt%时, 样品的致密度随烧结温度的提高而增加; 当CaO掺杂量大于或等于0.5wt%时, 样品的致密度随烧结温度的提高而降低。提高烧结温度和添加CaO均能促进陶瓷相晶粒长大。样品在1250℃烧结时, 其抗弯强度在CaO掺杂量为1.0wt%时达到极大值为150.66MPa。     

掺杂对TiC基金属陶瓷性能的影响

采用回归正交法设计掺杂TiC试样真空炉烧结试验,通过测定烧结样的电阻率、抗弯强度、线收缩率,研究了掺杂成分对TiC基金属陶瓷导电性、致密性、力学性能的影响。分析发现,掺杂对烧结体的电阻率影响不显著;烧结体的线收缩率随Cu含量增加而提高,随Ti(C,N)、Co含量增加而下降,Ti(C,N)的影响大于Co;烧结体的抗弯强度随Cu、Ni含量增加而提高,增加Ti(C,N)、Co含量,烧结体的抗弯强度呈现先增后减的变化,其中Cu的影响最大;Cr3C2对烧结体的线收缩率、抗弯强度基本不产生影响。综合对TiC烧结体的导电性、抗弯强度、线收缩率影响来看,较有益的成分是Cu,其次是Ni。     

钢表面TiC/Ni3Al复合涂层及其冲蚀性能

采用钨极氩弧焊熔覆技术在钢表面原位合成金属间化合物基复合涂层TiC/Ni3Al。研究了复合涂层的组织和抗冲蚀性能,探讨了涂层的形成及抗冲蚀机理。结果表明:采用钨极氩弧焊熔覆技术在钢表面制得的TiC/Ni3Al复合材料无杂质相,颗粒分布均匀;随着预置层中(Ti+C)含量的提高TiC颗粒的数量增加,材料的硬度提高;涂层与基体之间呈现良好的冶金结合,从熔合线到涂层外表面TiC颗粒的形态逐渐从细小球形转变为等轴状、树枝状;Al、Ni、Fe元素呈梯度变化,而Ti元素主要以TiC颗粒物的形式存在于涂层中。在不同冲蚀角度下复合涂层的冲蚀量均显著小于H13钢和0Cr17Ni7Al钢,表现出优异的抗冲蚀性能。     

Combustion synthesis and densification of large-scale TiC–xNi cermets

Large-scale TiC–xNi cermets with 240-mm diameter were fabricated by self-propagating high-temperature synthesis and combined with pseudo heat isostatic pressing. Combustion-synthesized products consisted of TiC phase and Ni binder phase. Spheroidal TiC particles were enveloped by nearly continuous Ni binder phases. Size of TiC particles decrease with Ni content increase. Synthesized products have excellent mechanical properties and the bending strength of TiC–20Ni and TiC–30Ni is close to K151A and K152B, respectively, produced by traditional powder metallurgy technology.     

大尺寸硬质合金部件的燃烧合成研究

采用自蔓延高温燃烧合成结合准热等静压技术（SHS／PHIP）,成功地得到了致密性良好,直径为240mm的大尺寸TiC-Ni系硬质合金部件,燃烧合成产物由TiC和Ni两相组成,Ni粘结相基本上呈网状连续分布于球形的TiC颗粒周围,随着Ｎi含量的增加,ＴiC颗粒尺寸减小,燃烧合成产物具有良好的力学性能。     

放电等离子烧结Ni/TiB2-TiC复合材料微观组织及磨损性能

采用放电等离子烧结技术,以Ni、Ti、B₄C混合粉末为原料制备Ni/TiB₂-TiC复合材料,分析了Ni含量对复合材料的物相组成、组织结构、硬度和耐磨性的影响。结果表明：Ni/TiB₂-TiC复合材料主要物相为γ-Ni、TiB₂和TiC,其中TiB₂呈矩形条状和多边形状,TiC则呈现不规则块状;随着原始粉末中Ni含量的增加,TiB₂和TiC陶瓷相尺寸减小,其在Ni粘结相中的分布呈现出均匀化的趋势,复合材料更加致密。Ni含量显著影响Ni/TiB₂-TiC复合材料的耐磨性和磨损机制,Ni含量较低时（20wt%和30wt%）,复合材料摩擦系数（COF）较大且存在明显的波动,出现严重的疲劳磨损;随着Ni量的增加（40wt%）,材料的COF降低且趋于平稳,表现为微切削磨损;当Ni含量持续增加时（50wt%）,由于局部Ni的聚集导致粘着磨损产生,COF有所上升,耐磨性反而下降。     

TiC/Ni/TiC材料的SHS合成研究

通过ＳＨＳ结合准等静压法得到了ＴｉＣ／Ｎｉ／ＴｉＣ材料,在ＳＨＳ过程中,Ｎｉ沿试样厚度方向向两层ＴｉＣ中对称渗流,在生层ＴｉＣ当中,Ｎｉ呈梯度分布,材料的硬度从中心向两边呈对称分布。理论上分析了Ｎｉ在两层ＴｉＣ中呈梯度分布所需的渗流动力。     

Preparation of TiC/Ni3Al Composites by Upward Melt Infiltration

To whom correspondence should be addressedE-mail: yipan@public.hz.zj.cn1. IntroductionThe intermetallic compound Ni3AI is an attractive structural material for high temperature application because of a high modulus, good oxidation resistance and excellent creep resistanced]. One of themajor problems in the application of binary Ni3AIis its poor room-temperature ductility. Single crystal Ni3AI is ductile, but polycrystalline Ni3AI is brittle due to a severe illtergranular breakage at ambi…     

Improving Densification and Mechanical Properties of FeAl/TiC Composites by Addition of Ni

FeAl/TiC composites were fabricated by pressing blended elemental powders,The effects of Ni-doping on the densification and mechanical properties of the compostes were studied.Results show that density of the composites decreases with the content of TiC increasing ,and the addition of Ni significantly improves the densification process by enhancing mass transfer in the bonding phase,The mechanical properties of the composites are closely related with their porostiy ,Besides increasin the density of the comosites,the addition of Ni improves the mechanical properties by other three effects:solution-strengthening the bonding phase,strengthening the FeAl-TiC interface and increasing ductile fracture in FeAl phase.     

激光熔覆涂层中TiC_p界面结构与涂层冲击磨损性能

研究了外加ＴｉＣｐ／Ｎｉ 合金激光熔覆涂层中ＴｉＣｐ 的界面结构以及涂层的冲击磨损性能,并与原位ＴｉＣｐ／Ｎｉ 涂层进行了对比．结果表明,外加ＴｉＣｐ 界面存在外延生长、界面反应物及析出物．原位及外加ＴｉＣｐ 涂层在低冲击载荷下均可提高冲击磨损性能,前者提高幅度较大;在高冲击载荷下外加ＴｉＣｐ 涂层降低磨损性能,而原位ＴｉＣｐ 涂层仍显著提高磨损性能．ＴｉＣｐ 界面结构特征是影响磨损性能的主要原因．     

Characterization of Al/Ni multilayers and their application in diffusion bonding of TiAl to TiC cermet

The Al/Ni multilayers were characterized and diffusion bonding of TiAl intermetallics to TiC cermets was carried out using the multilayers. The microstructure of Al/Ni multilayers and TiAl/TiC cermet joint was investigated. The layered structures consisting of a Ni₃(AlTi) layer, a Ni₂AlTi layer, a (Ni,Al,Ti) layer and a Ni diffusion layer were observed from the interlayer to the TiAl substrate. Only one AlNi₃ layer formed at the multilayer/TiC cermet interface. The reaction behaviour of Al/Ni multilayers was characterized by means of differential scanning calorimeter (DSC) and X-ray diffraction. The initial exothermic peak of the DSC curve was formed due to the formation of Al₃Ni and Al₃Ni₂ phases. The reaction sequence of the Al/Ni multilayers was Al₃Ni → Al₃Ni₂ → AlNi → AlNi₃ and the final products were AlNi and AlNi₃ phases. The shear strength of the joint was tested and the experimental results suggested that the application of Al/Ni multilayers improved the joining quality.     

激光熔覆TiCp／Ni基合金复合涂层中TiCp的行为

通过激光熔覆TiCp/Ni基合金复合涂层微观组织的研究表明,TiC颗粒在熔覆过程中表面发生部分溶解,当凝固时,溶解的部分TiC在残留TiC颗粒上重新外延生长析出,并与基体合金元素产生附加合金化,同时,TiC颗粒成为从激光熔体凝固各相优先形核的基底;TiC颗粒与凝固前沿间的相互作用控制其微观分布。