三维连续网络Ti2AlC/TiAl复合材料高温摩擦磨损行为研究

采用真空热压制备了三维连续网络Ti2AlC/TiAl复合材料,在明晰其高温氧化行为的基础上,利用摩擦磨损试验机对复合材料的高温氧化磨损行为及其机理进行了研究。结果表明,高温氧化条件下,复合材料表面在600℃以下生成Al2O3藓状氧化物,在800℃时生成TiO2聚集团以及TiO2和Al2O3的氧化物混合层;随着温度的升高,氧化膜的润滑作用使得摩擦系数降至0.3237,基材的软化与TiO2聚集团的突出生长使得磨损速率逐渐升至4.5×10-4mm3/(N.m),磨损机理由磨粒磨损转变为磨粒磨损与氧化磨损的混合磨损。     

激光烧结时间对TiC-WC-Mo_2C-Ni系金属陶瓷显微组织和抗弯强度的影响

以TiC、WC、Mo_2C和Ni粉体为主要原料,采用传统制粉成形工艺和激光烧结技术成功制备出了TiC-Ni系金属陶瓷,研究了激光烧结时间对TiC-Ni系金属陶瓷显微组织和抗弯强度的影响。利用X-衍射和扫描电镜等手段对所制备的金属陶瓷的物相、显微组织、断口形貌和抗弯强度进行分析。结果表明:烧结时间在0.5~1 h内,获得的金属陶瓷物相较纯,当烧结时间超过1.5 h后,产物中出现了杂相。扫描电镜观察表明,随着烧结时间的延长,TiC、WC和Mo_2C相将逐渐消失,并通过溶解-再析出方式形成了(Ti,W,Mo)C完全固溶体。金属陶瓷的相对致密度和抗弯强度均随烧结时间的延长呈先增加后降低的规律。当烧结时间为1 h左右时,获得的金属陶瓷的相对致密度和抗弯强度分别约为99%和1 785 MPa,其断裂模式以沿晶断裂为主。     

NiMo粘结的Ti(C,N)基金属陶瓷的组织与力学性能

本文通过粉末冶金法制备Ni Mo粘结的Ti(C,N)基金属陶瓷,研究Ni Mo粘结相含量和烧结温度对Ni Mo粘结的Ti(C,N)基金属陶瓷的组织和力学性能的影响。结果表明,随着Ni Mo粘结相含量的增加,硬质相颗粒弥散分布更加均匀,黑芯相得到细化,芯-环结构更加完整,环形相变厚,组织更加均匀。当Ni质量分数为30%时,在XRD图谱中出现明显的Ni4Mo类型的金属间化合物的衍射峰。粘结相含量越高,Ni Mo粘结的Ti(C,N)基金属陶瓷的抗弯强度越高,硬度越低。随着烧结温度升高,黑芯相尺寸变小,环形相变厚。抗弯强度随着温度先升高后降低,粘结相含量越高,抗弯强度峰值对应的烧结温度越低。1 430℃烧结的20Ni Mo金属陶瓷硬度HRA达到91,抗弯强度大于2 000 MPa。     

基于正交试验和BP神经网络的Ti(C,N)基金属陶瓷成分及性能研究

本文针对真空烧结气氛下制备的Ti(C,N)基金属陶瓷,借助正交试验方法探究了黏结金属Co+Ni含量及Co/Ni比例、钨钼碳化物添加量及WC/Mo₂C比例、Ti(C,N)含量和钛钨固溶体添加比例等因素对金属陶瓷性能的影响。通过极差分析法确定了各因素对金属陶瓷性能的影响权重。研究表明黏结金属Co+Ni含量是影响金属陶瓷硬度的最主要因素,其次是黏结金属Co/Ni比例和钨钼碳化物添加量。黏结金属Co+Ni含量也是影响金属陶瓷断裂韧性的最主要因素。随后以正交试验的数据建立了BP神经网络预测模型,结合补充试验和模型修正获得了最优试验硬度HRA为91.6、断裂韧性K_IC为10.03 MPa·m^1/2,预测了Ti(C,N)基金属陶瓷最优成分组合下的HRA-K_IC(MPa·m^1/2)函数关系为：HRA=-0.71K_IC+98.5,同时还获得了在最佳硬度-断裂韧性组合下Ti(C,N)基金属陶瓷黏结金属Co+Ni含量、Co/Ni比例、钨钼碳化物添加量和WC/Mo₂     

WC含量对激光熔覆NiCrBSi-WC复合涂层显微结构及力学性能的影响

目的 为盾构、勘探及采矿等高载荷严苛磨损条件下的构件表面防护提供一种新的涂层方法。方法 以激光熔覆技术为手段,在NiCrBSi粉末中混入30%~80%（体积分数）的球形WC颗粒,用以制备NiCrBSi-WC复合涂层。研究了WC颗粒含量对涂层显微组织形成、硬度、断裂韧性和耐磨性的影响规律。采用SEM分析了涂层的显微组织;通过显微维氏硬度计测试涂层的硬度;通过压痕法测试涂层的断裂韧性;采用磨粒磨损试验表征涂层的耐磨性。结果 当WC颗粒体积分数低于60%时,熔融金属的黏度较低,密度更大的WC颗粒会沉淀,导致涂层表层的WC颗粒含量较低;当WC颗粒体积分数介于60%~80%时,WC颗粒在涂层内均匀分布,涂层内无气孔及裂纹等缺陷。当WC颗粒体积分数达到80%时,熔体黏度过大,使气体难以及时逸出,在涂层内形成大量气孔。随着WC体积分数由30%上升到80%时,涂层的平均硬度由67HRC提高到85HRC。涂层的断裂韧性随WC含量的提高,出现先升高后下降的反常现象。60%WC含量的复合涂层表现出最佳的耐磨性,比滚刀常用材料H13钢提高约9倍。结论 采用常规激光熔覆技术时,添加40%~60%范围内的硬质陶瓷颗粒,可获得硬质颗粒分布均匀且耐磨性与抗冲击性能优异的复合涂层。     

基于线性回归和神经网络的金属陶瓷激光熔覆层形貌预测

目的研究激光熔覆关键工艺参数(激光功率、扫描速度、送粉速率)与单道熔覆层宏观形貌(宽度、高度、熔池深度)之间的数量关系,以实现对WC-Co50复合熔覆层形貌的预测,从而为牙轮钻头的修复提供参考。方法设计不同的实验参数,利用4k W光纤激光器在牙轮钻头钢15MnNi4Mo表面熔覆单道WC-Co50复合涂层。采用工业显微镜观察单道熔覆层的横截面宏观形貌,并测量其三维尺寸。在上述形貌参数的基础上,分别运用多元线性回归分析和人工神经网络方法,建立关键工艺参数与熔覆层宏观形貌之间的关系模型,并将实验结果与模型预测结果进行对比。结果总体来讲,神经网络对熔覆层形貌的预测结果更为精确,平均相对误差为5.3187%;多元线性回归分析预测的平均相对误差为6.0028%。分析表明,对熔覆层宽度的预测结果最精确,两种方法的平均相对误差仅为1.2999%;对高度及熔池深度的预测结果稍差,平均相对误差分别为8.0586%和7.6237%。结论两种预测方法都具有较高的精度,但神经网络法函数关系不明确,运算过程复杂,需要通过进一步的算法优化来提高预测精度。     

包裹型SiO2/Al复合粉体的制备及烧结性能研究

为了克服金属陶瓷两相分布不均、界面不润湿和难以烧结致密等难题,采用球磨技术将增强相均匀包裹在基体材料表面,研究包裹型SiO₂/Al复合粉体的球磨制备工艺及其烧结性能,提高金属陶瓷的综合性能。结果表明,随着球磨时间的延长,SiO₂/Al复合粉体的比表面积先增大后减小,球磨6 h获得的复合粉体比表面积最大,达到8.1 m2·g?1。随着球料比的增大,SiO₂/Al复合粉体的比表面积先增大后减小,说明SiO₂包裹在Al粉表面的量呈现先增多再减少的趋势。随着球磨转速的增大,SiO₂/Al复合粉体比表面积先增大后减小。随着烧结温度的提高,SiO₂/Al金属陶瓷表面硬度先增高后降低,在烧结温度为900 ℃时,SiO₂/Al金属陶瓷的表面硬度达到最高。球磨时间为6 h,球料比为2:1,球磨转速为360 r·min?1,烧结温度900 ℃可以获得性能较佳的SiO₂/Al金属陶瓷。     

Ti（C,N）基金属陶瓷磨损特性的研究

研究了Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）基金属陶瓷的磨损特性，结果表明，与具有相同硬度的ＷＣＣｏ硬质合金ＹＧ２０和钢结合金ＧＴ３５相比，Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）基金属陶瓷具有更低的摩擦系数和更高的耐磨性。金属陶瓷的稳定磨损阶段很长，其耐磨性随粘结相Ｎｉ含量的增加而降低。讨论了金属陶瓷的磨损机理。     

TiB_2基陶瓷材料的研发进展与展望

二硼化钛(TiB2)的综合性能优异,熔点和硬度高,热稳定性与抗氧化性能好,作为优异的硬质相在复合材料、金属陶瓷等新材料领域被公认为极具推广价值和应用前景的高新技术材料,受到科研人员的高度关注.该文从TiB2基复合材料和TiB2基金属陶瓷两个方面进行综合评述,重点介绍近年来TiB2基金属陶瓷和TiB2复合材料的研究现状和水平,展示其制备思路和良好性能;并且特别指出其发展方向将包括选择合适的复合材料体系,探索合适的复合工艺,寻找合适的中间化合物,开发性能优异的复合型粘结剂和进一步降低生产成本.深信,随着新材料的设计和制备技术的发展,TiB2的应用必将越来越广泛.     

稀土氧化物对金属陶瓷刀具材料性能的影响

通过添加2种不同的稀土氧化物,利用热压液相烧结法烧结,研究了2种工艺条件下稀土氧化物对Ti(C0.7N0.3)基金属陶瓷刀具材料显微结构和力学性能的影响.结果表明,稀土氧化物的添加使材料的力学性能受工艺影响很大,在烧结温度1400℃压力25 MPa,保温时间为30 min的工艺条件下,稀土氧化物的添加会大幅度的降低材料的力学性能;在温度1450℃压力25 MPa,保温时间为30 min的工艺条件下,稀土氧化物会提高材料的断裂韧性.