TiB2基RuO2+TiO2涂层的电催化性能

用磁控溅射法在钛基体表面溅射TiB2中间层,以此为基体用热分解法制备了(Ru,Ti)氧化物涂层钛电极,用SEM、XRD、电化学工作站等手段对样品的性能和结构进行了表征。结果表明,含TiB2中间层的钛阳极表面涂层具有非连续状裂纹结构,钛基体和氧化物涂层的界面呈现紧密结合的状态,其电催化析氯性能优于传统钛阳极。选用TiB2中间层作为催化电极的载体,可改善基体和氧化物涂层的结合,延缓涂层的脱落,可避免基体和涂层间生成TiO2电阻膜,延缓涂层的失效;加入TiB2中间层可降低内阻,改善电子的传输能力,降低析氯电位,提高电极的催化活性和节能降耗。     

纯镁强流脉冲电子束表面改性及合金化研究

强流脉冲电子束是一门新兴的表面处理技术。本文利用强流脉冲电子束对纯镁进行表面改性,并尝试表面合金化铝处理。利用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜对表面处理层形貌和组织结构进行了分析,同时也进行了摩擦腐蚀性能测试。纯镁强流脉冲电子束表面改性后,显微硬度得到明显提高;纯镁表面合金化铝后,样品抗5％NaCl溶液腐蚀性能得到显著提高,维钝电流密度降低2个数量级以上,同时也对相关改性机理进行了初步分析。     

掺碳TiB2薄膜/钢摩擦副的干摩擦磨损性能

采用室温磁控溅射技术成功地在钢(Cr12MoV)基材表面制备出TiB2/SiC双层薄膜及掺碳TiB2(TiB2-C)/SiC双层薄膜,SiC薄膜为中间层。研究了掺碳对TiB2薄膜组织结构和摩擦磨损性能的影响。结果表明:SiC薄膜与基材和TiB2,TiB2-C薄膜间都具有明显且呈梯度的元素扩散;掺入的C以sp3C-C和sp2C-C形式存在,即以类金刚石形式存在;与钢球(直径为4 mm)对摩、干摩擦条件下,TiB2薄膜和TiB2-C薄膜的磨损速率在105mm3/(m.N)级,掺C明显降低了薄膜的摩擦系数(从0.82降低到0.45,5 min)和对对摩件(钢)的元素转移。分析表明,摩擦磨损性能的提高主要是TiB2-C薄膜中的C起到了固体润滑作用所致。     

TiB_2颗粒增强钛基复合材料抗氧化性能

采用粉末冶金法制备了TiB2/Ti颗粒增强钛基复合材料,研究了不同烧结温度(800、900、1000和1100℃)TiB2/Ti复合材料在600、700、800和900℃空气中的恒温氧化行为,分析了TiB2对钛基复合材料氧化动力学行为的影响,并对氧化层表面的相组成、形貌以及氧化层剖面的显微结构进行了分析。结果表明:该复合材料的氧化层表面的氧化产物主要为金红石型TiO2,此外还有Fe2O3、Al2O3和B2O3,未发现其它类型钛的氧化物;TiB2/Ti复合材料800℃恒温空气中氧化的氧化动力学曲线初始阶段氧化速度较快,随着氧化时间的延长,形成的氧化膜减慢了氧化的速度;随着增强体TiB2体积分数的增加和烧结温度的提高,复合材料的抗氧化性能提高,这主要是由于提高烧结温度和提高增强体TiB2的体积分数均有利于氧化层的致密度提高,从而提高了材料的抗氧化性能。     

纯钛Mo-N共渗改性层在H2SO4溶液中的腐蚀行为研究

采用等离子表面合金化技术对纯钛进行Mo-N共渗.利用电化学腐蚀系统对改性层及基体在0.5 mol/L的H2SO4溶液中进行电化学对比实验.实验结果表明,纯钛表面Mo-N共渗可以得到致密、均匀的表面改性层,改性层由沉积层和扩散层组成,厚度为4μm;改性层表面由钼氮化合物Mo16-N7组成;Mo-N改性层提高了纯钛在0.5 mol/L的H2SO4溶液中的耐蚀性,并对改性层在稀硫酸介质中腐蚀机理进行了初步探讨.     

Y_2O_3含量对38CrMoAl钢表面激光合金化WC/Ni金属陶瓷组织与性能的影响

采用激光合金化技术,在38CrMoAl钢表面制备不同Y_2O_3含量的WC/Ni合金化层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)、显微硬度计和摩擦磨损试验机,系统研究合金化层的相组成、显微组织、显微硬度及摩擦磨损性能随Y_2O_3含量的变化规律。结果表明:不同Y_2O_3含量的合金化层皆是由γ-(Fe,Ni)、基体马氏体、M3C及WC相组成,其中纳米WC颗粒主要分布在合金化层上部的枝晶间,而微米WC颗粒则分布于合金化层底部边缘区,且在颗粒边缘形成有明显的外延生长层。随着Y_2O_3含量的增加,具有亚共晶形貌特征的凝固组织逐渐细化,γ-(Fe,Ni)和M3C数量增多,基体马氏体数量略有减少。但当Y_2O_3含量(质量分数,下同)超过1.0%时,凝固组织开始有所粗化。随Y_2O_3含量增加,合金化层硬度呈先增后降、摩擦因数和磨损失重呈先减后增的变化趋势。当Y_2O_3含量为1.0%时,合金化层硬度(781HV0.2)最高,为基体的2.4倍;摩擦因数和磨损失重最小,分别为基体的17%和8.9%。     

搅拌摩擦加工细晶TA2工业纯钛晶粒长大规律

TA2工业纯钛经过转速180 r/min、行进速度25 mm/min搅拌摩擦加工后发生剧烈塑性变形,获得晶粒尺寸均匀(平均晶粒尺寸为2μm)的细晶组织。在500～600℃对搅拌摩擦加工细晶TA2工业纯钛进行不同时间的退火处理,利用场发射扫描电子显微镜进行组织观察及织构表征,计算晶粒生长指数和激活能,并建立数学模型,系统研究搅拌摩擦加工细晶TA2工业纯钛晶粒长大行为。研究结果表明,搅拌摩擦加工细晶TA2工业纯钛晶粒长大过程中织构具有稳定性,退火处理后晶粒c轴平行于加工方向。当退火温度为550℃时,部分晶粒优先长大,600℃受热下,晶粒快速长大。在500～600℃内,搅拌摩擦加工细晶TA2工业纯钛晶粒的生长指数为3,生长激活能为328. 5 kJ/mol。研究表明,通过搅拌摩擦加工获得的细晶组织具有较好的晶粒稳定性。     

纯钛的熔盐渗硼

采用熔盐法(Na_2B_4O_7)对钛(TA2)表面进行渗硼实验。通过扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、显微硬度测试等分析手段,研究TA2渗硼后的物相组成、组织形貌、显微硬度。结果表明:渗层由外表层的TiB——2和内表层晶须状的TiB组成。XRD分析表明,渗硼后钛试样表面生成硼钛化合物,随保温时间的延长,TiB峰位变强。EDS分析得出,B原子扩散后,被基体钛吸附,形成过渡层,导致过渡层中的Ti含量减少,而B含量明显升高。渗硼层显微硬度由外层至内层逐渐减小,变化范围约为23000MPa～7500MPa,高于TA2基体的硬度。     

原位生成(TiBw+TiCp)/Ti复合材料的高应变速率超塑性

将纯钛粉和B4C粉按一定比例混合均匀后,通过反应热压方法原位合成制备了TiB晶须和TiC颗粒增强体积分数为3%的钛基复合材料,并在950℃以16∶1的挤压比对复合材料进行了高温热挤压变形.采用X射线衍射仪和扫描电镜分别研究了原位生成复合材料的相结构和微观组织,并在700℃以不同应变速率对钛基复合材料进行了高温拉伸变形.研究表明:纯钛和B4C在1200℃真空热压原位合成产生两种不同形状的增强体,即短纤维状TiB晶须和等轴状的TiC颗粒;应变速率为5.95×10-4、1.19×10-3s-1和0.89×10-2s-1时,(TiBw TiCp)/Ti复合材料都表现出超塑性,延伸率分别为205.43%、148.3%和112.85%;700℃变形时(TiBw TiCp)/Ti复合材料的应变速率敏感指数为0.45.     

钛合金表面阳极微弧等离子体渗硼层的研究

采用阳极微弧等离子体技术研究了钛合金表面渗硼层的微观组织和性能。通过光学显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)表征分析了渗硼层的表面和截面的微观组织、形貌、相结构、渗层元素分布。借助摩擦磨损试验机测试了渗硼层的耐磨性,运用电化学工作站对渗硼后的TC4材料进行了耐腐蚀性测试。结果表明,钛合金表面阳极微弧等离子体渗硼技术制备的渗硼层连续致密。渗硼层主要由金属间化合物TiB2和TiB组成,其与氧化层共同作用,能显著提高钛合金表面的耐磨性。渗硼后的TC4钛合金耐腐蚀性较基体有所降低。表面阳极微弧等离子体技术是一种新型的钛合金表面改性方法。     

TiB2和Ti-B-N涂层的性能对比研究

用磁控溅射法在1Cr18Ni9Ti不锈钢上沉积了TiB2和Ti-B-N涂层.用场发射电子扫描显微镜(FESEM)和小掠射角X射线衍射(GAXRD)研究了涂层的结构与形貌,并对涂层的显微硬度进行了检测分析.研究表明:通入N2后,Ti-B-N涂层变得更为光滑平整,涂层结构由纳米柱状晶转为非晶结构,显微硬度降低.在室温无润滑条件下,检测了涂层的耐磨性能,结果表明Ti-B-N涂层的摩擦系数低于TiB2涂层,但涂层的耐磨性并没有得到提高.     

射频磁控溅射法制备TiB2涂层及其性能分析

利用射频磁控溅射技术在硅和钢片上沉积了TiB2涂层.采用场发射电子扫描显微镜(FESEM),小掠射角x射线衍射(GAXRD)及X射线光电子能谱(XPS)分别研究了涂层的横截面形貌,晶体结构以及涂层中的元素和化学状态.同时,对涂层的显微硬度和残余应力进行了表征.结果表明, 利用射频磁控溅射法制备的TiB2涂层平整光滑,结构致密,沿[001]晶向择优生长,具有纳米晶结构,硬度显著提高,而且残余压应力较低.     

含TiB2陶瓷相热喷涂涂层的研究进展

TiB2具有高耐磨、高耐腐蚀、耐高温、抗氧化等优异性能,但由于高脆性和材料制备的困难性,使其用作结构材料还很难.通过各种工艺制备含有TiB2陶瓷相的涂层既可充分发挥材料的优异特性,满足工件所需的耐磨耐高温耐腐蚀等性能,又节省了材料节约了成本.本研究介绍了先进陶瓷材料TiB2的主要结构性能以及目前制备TiB2涂层的主要方法,着重介绍了有关国内外热喷涂法制备含TiB2陶瓷相涂层的研究进展和成果,并对不同热喷涂工艺的特点与发展趋势做了分析和讨论,最后阐述了TiB2涂层的成功应用情况及其广阔的发展前景.     

Ni的添加对TiB2-CU基复合材料微观组织的影响

利用燃烧合成工艺原位合成了TiB2-Cu基复合材料，为了改善TiB2陶瓷和Cu基体的润湿性，将金属Ni作为合金化元素加入到TiB2-Cu复合材料。通过XRD，SEM，EPMA和TEM等检测手段对金属Ni的添加对TiB2-Cu基复合材料微观组织的影响进行了研究。结果表明，含Ni复合材料的金属粘结相的面间距比不含Ni时Cu的面间距均有不同程度的减小；Ni加入后，TiB2-Cu-Ni复合材料的组织较TiB2-Cu复合材料更加致密，但陶瓷颗粒尺寸却大于TiB2-Cu复合材料的颗粒尺寸；Ni的加入降低了复合材料的导热率和冷却速度，使得部分TiB2陶瓷颗粒有足够的时间长成棒状，同时造成TiB2陶瓷颗粒间形成更多的烧结颈；Ni的加入也改善了陶瓷与金属粘结相之间的润湿性，使陶瓷相与金属粘结相的界面结合牢固，看不到TiB2-Cu复合材料中界面脱开的现象。金属Ni的添加有利于改善TiB2-Cu基复合材料的微观组织，进而利于复合材料的致密化。     

TiB_2基烧结材料的研究现状与进展

TiB_2基烧结材料再度受到材料研究者的关注,是因为它有一系列优异性能,并将成为新一代的陶瓷和硬质合金。本文报导了近几年国外对TiB_2基烧结材料研究现状和进展。     

TiB2-Cu 体系的自蔓延高温合成及致密化

TiB₂-Cu 系复合材料具有高强度、高导电性, 但TiB₂-Cu 体系由于润湿性较差, 制备密实TiB₂-Cu 系复合材料非常困难。本文中采用自蔓延高温燃烧合成技术研究了材料体系对合成过程中产物的特性(温度、燃烧速度及产物等) 的影响, 在此基础上采用自主开发的SHS/ QP 技术制备了致密的TiB₂-Cu 块材, 并研究了金属添加剂的影响。研究结果表明, 在体系中添加一定的金属钼或铁, 明显改善了体系的润湿性: 钼或铁的加入使产物中金属分布更加均匀, 大大降低了产物孔隙率。同时钼的加入还明显降低了晶粒尺寸。      

Microstructure evolution and superelasticity behavior of Ti-Ni-Hf shape memory alloy composite with multi-scale and heterogeneous reinforcements

In the present study,the in-situ TiB whisker was introduced into the Ti-Ni-Hf shape memory alloy composite by the in-situ reaction of the Ti-Ni-Hf alloy powder and TiB_2 powders.The(Ti,Hf)_2 Ni phase also precipitated,accompanied with the formation of TiB phase.Moreover,the residual TiB_2 particles can be observed,as the TiB_2 content was higher than 0.7 wt%.Thereinto,the larger scale reinforcements constituted the quasi-continuous network structure.The smaller scale reinforcements distributed in the interior of the network structure.The two-scale reinforcements showed the uniform distribution at macroscopic level and inhomogeneous distribution at microscopic level.The single stage B19?B2 martensitic transformation occurred in the Ti-Ni-Hf composites.In addition,the martensitic transformation temperatures continuously decreased with the increased TiB_2 content owing to the compositional and mechanical effect.The moderate TiB_2 addition not noly enhanced the matrix strength,but also significantly improved the superelasticity.The excellent superelaticity with the completely recoverable strain of 4% can be obtained in the Ti-Ni-Hf composite containing 0.7 wt% TiB_2.     

超重力下燃烧合成TiB_2-TiC共晶复合陶瓷

采用超重力下燃烧合成技术,制备出TiB2-TiC共晶复合陶瓷。XRD、SEM与EDS结果表明,复合陶瓷主要由大量细小的TiB2片晶均匀分布于TiC基体上的共晶组织构成,而富钛ε碳化物(Ti,Cr)C1-x则断续分布于TiC基体间,同时在基体中还孤立分布着少量的、形态不规则的α-Al2O3晶粒或Al2O3-ZrO2共晶团组织。高温化学反应使所有产物均呈液态,且超重力的引入诱发熔体内部Stocks流,从而获得液态Ti-Cr-C-B与液态氧化物的分层熔体,液态Ti-Cr-C-B在远离平衡态下发生共晶反应生成TiB2-TiC共晶复合陶瓷。性能测试表明,随着B4C+Ti+C在燃烧体系中质量分数增加,TiB2-TiC共晶复合陶瓷相对密度和断裂韧性变化不大,分别为97%~99%与6.5~7.1 MPa.m1/2,而维氏硬度与弯曲强度则逐渐增加,最高可达28.6 GPa与615 MPa。     

电弧喷涂含TiB2金属陶瓷复合涂层的性能

为了减少磨损给生产所带来的经济损失,利用电弧喷涂含TiB2的粉芯线材来制备含TiB2陶瓷的涂层,并对涂层的结合强度、硬度、抗热震性和耐磨粒磨损性能等进行了测试,利用金相显微镜、X-射线衍射仪、扫描电子显微镜等对涂层进行测试分析,研究涂层磨损机理.研究结果表明,涂层结合强度达到49MPa,显微硬度达887HV,具有良好的抗热震性能,耐磨粒磨损性能比基体Q235钢提高了4.5倍.研制的涂层具有极大的实际应用和推广价值.