钨极氩弧熔敷技术制备含TiC颗粒增强涂层的研究

在碳钢基体表面预涂一定混合比例的钛铁和石墨，用钨极氩弧热源熔敷，使Ti元素和C元素在高温下原位反应，获得TiC颗粒增强的综合性能优异的铁基复合材料涂层；试验测试和分析表明，熔敷层中原位生成了TiC增强颗粒；熔敷层微观组织主要有珠光体、铁素体、马氏体、少量残余奥氏体、TiC颗粒等组成；涂层表面硬度达到了HRC55以上；越靠近熔覆层表面，硬度越高，具备良好的耐磨性能。     

Ti、Cr、V铁基粉末氩弧堆焊组织与性能分析

分析了Ti、V、Cr等强碳化物形成元素配制的不同铁基合金粉末,以水玻璃为粘结剂预涂于Q235B钢表面,用氩气保护电弧作为热源进行堆焊,从而获得原位合成Ti、V、Cr等碳化合物颗粒增强相的熔敷层。实验结果表明,氩弧堆焊铁基粉末可获得原位自生化合物强化相。强化相组织形态分别为多边形、凸圆形和雪花瓣形,其中组织特征为多边形的是TiC化合物,数量较多。雪花瓣形化合物是以Ti碳化物为核心周边析出Cr碳化合物,且碳化物颗粒硬度高、分布均匀,有利于提高熔敷层金属的硬度和耐磨性。     

TiC增强铁基堆焊层组织与性能的研究

采用廉价的钛铁、金红石和石墨等原材料 ,通过焊接电弧冶金反应 ,合成TiC超硬质颗粒增强Fe基熔敷层 .利用扫描电镜、X射线衍射、耐磨性试验分析了熔敷层的组织与耐磨性能 .研究结果表明 :TiC颗粒弥散分布在低碳马氏体与残余奥氏体基体上 .熔敷层硬度HRC5 5以上 ,具有很高的耐磨性和良好的抗裂性 .原材料的加入量对堆焊层组织与性能影响很大 ,当钛铁及石墨加入量 (% )分别为 2 5～ 30和 8～ 10时 ,熔敷层具有良好的综合性能 .     

TiC增强铁基堆焊层组织与性能的研究

采用廉价的钛铁、金红石和石墨等原材料，通过焊接电弧冶金反应，合成TiC超硬质颗粒增强Fe基熔敷层．利用扫描电镜、X射线衍射、耐磨性试验分析了熔敷层的组织与耐磨性能．研究结果表明：TiC颗粒弥散分布在低碳马氏体与残余奥氏体基体上．熔敷层硬度HRC55以上，具有很高的耐磨性和良好的抗裂性．原材料的加入量对堆焊层组织与性能影响很大，当钛铁及石墨加入量(％)分别为25～30和8～10时，熔敷层具有良好的综合性能。     

激光熔覆钛基复合涂层的显微组织和硬度分析

采用激光熔覆快速非平衡合成方法制备了原位反应合成TiB增强钛基复合材料.用Y2O3、Ti和B的混合粉末在Ti-6Al-4V基体表面激光熔覆制得TiB/Ti复合涂层.采用X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量散射光谱仪(EDS)和硬度测试等方法,研究了原位合成TiB/Ti复合涂层的显微结构和显微硬度.结果显示:激光熔覆层的相结构主要为α-Ti和TiB两相,TiB增强相均匀地分布于复合涂层中,熔覆层的硬度值高于基体Ti合金的硬度值1倍以上,Y2O3含量(质量分数w,全文同)为1％的激光熔覆涂层内部的增强相组织最为均匀、细小,且硬度值也最高,平均硬度(HV)值约为830.     

激光熔覆原位自生TiC-VC复合增强铁基合金层的研究

利用钛铁、钒铁、石墨等组分,采用5kW横流CO₂激光器在低碳钢板上熔覆制备出原位自生TiC-VC复合碳化物颗粒增强Fe基合金层.利用金相显微镜、X射线衍射仪、电子探针及滑动磨损试验机,研究了合金熔覆层的显微组织及性能.研究结果表明,通过钛铁、钒铁与石墨之间的反应,可以得到TiC-VC复合碳化物增强相,细小的TiC-VC复合碳化物颗粒弥散分布在Fe基体之中,合金熔覆层的耐磨性在一定范围内随增强颗粒的增加而提高.     

激光熔覆原位自生TiC-VC复合增强铁基合金层的研究

利用钛铁、钒铁、石墨等组分,采用5kW横流C02激光器在低碳钢板上熔覆制备出原位自生TiC-VC复合碳化物颗粒增强Fe基合金层．利用金相显微镜、X射线衍射仪、电子探针及滑动磨损试验机,研究了合金熔覆层的显微组织及性能．研究结果表明,通过钛铁、钒铁与石墨之间的反应,可以得到TiC-VC复合碳化物增强相,细小的TiC-VC复合碳化物颗粒弥散分布在Fe基体之中,合金熔覆层的耐磨性在一定范围内随增强颗粒的增加而提高．     

激光熔敷镍基自熔性合金粉末的研制

针对激光熔敷表面处理技术对合金粉末材料性能的要求，分别研究了合金粉末的B含量、Si含量以及B、Si含量配比对激光熔敷的工艺性能、粉末形貌及涂层性能的影响，研制出具有良好的工艺性能和使用性能的激光熔敷用镍基自熔性合金粉末．     

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.     

RF-Plasma法熔射的复合颗粒形态与结构

用RF-Plasma熔射法制备出多元金属粉及TiC／Nl、TiC／Ni、Fe(M,N…)等三种复合粉末．利用扫描电镀，光学显微镜以及x-ray衍射仪、电子探针等测试手段、分析复合颗粒的表面形态及内部结构．在讨论复合颗粒的形态，结构、均化，致密度等参数与工艺条件间的关系后，探讨了提高材料应用性能的复合效应．     

碳源对自蔓延高温合成TiC粉末的影响

在氩气保护下用钛、碳元素通过自蔓延高温合成(SHS)工艺制备了碳化钛,采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微(SEM)技术,分析检测了采用不同碳源合成的碳化钛的物相组成和微观结构.结果表明,钛与碳元素粉末的自蔓延合成产物均为碳化钛相,产物形貌因碳源的不同而有所不同,以石墨为碳源所合成的TiC晶型比较完整,粒度相对粗大、颗粒均匀性相对较好,团聚较少,更接近化学计量比.     

基于FPGA的四翼超混沌系统同步及其保密视频通信

对广义增广Lü四翼超混沌系统进行分析,采用非线性控制同步方法实现该超混沌系统的自同步，理论分析所设计的非线性同步控制器的正确性和有效性。对该超混沌系统及其非线性控制同步进行FPGA硬件电路设计与实现,硬件试验结果和数值仿真结果及理论分析结果一致。提出一种基于该超混沌系统非线性同步的混沌掩盖保密视频通信方案,并对该保密通讯方案进行field programmable gate array硬件试验,试验结果表明:该保密通信方案有效、可行,并具有良好的保密性。     

B、Ti联合作用下堆焊层显微组织和生长机制

为了探究B、Ti联合作用下堆焊层的显微组织和生长机制,采用自行研制的铁基耐磨药芯焊丝,利用自保护明弧堆焊法制备了Fe-Cr-C-B-Ti堆焊合金.利用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪对堆焊层的显微组织和生长机制进行了分析.结果表明,堆焊层中原位合成了Ti C和M_(23)(C,B)_6相.随着Ti元素含量的增加,显微组织中TiC相的数量逐渐增加并主要沿晶界分布.B元素含量的提高导致显微组织中Ti C相的数量变得不稳定.作为形核衬底的Ti C相可为M_(23)(C,B)_6相的附生生长提供条件.通过原位合成Ti C和M_(23)(C,B)_6硬质相可以提高堆焊层的综合性能.     

Wetting behavior of graphite and CFC composites by Cu-Ti compacts

The wetting behavior of Cu-Ti powder compacts with 22 wt %Ti and 50 wt %Ti on carbon materials, including graphite and carbon fiber reinforced carbon composites(CFC), has been investigated in a vacuum using the sessile drop method. The equilibrium contact angles of Cu-22Ti(containing 22 wt%Ti) on the graphite and the CFC substrates at 1 253 K are 32 o and 26 o, respectively, whereas the equilibrium contact angle of 9° is obtained for Cu-50Ti(containing 50 wt%Ti) on both the graphite and the CFC substrates at 1 303 K.Microstructural analysis of the wetting samples shows that a thin TiC reaction layer is developed at the interfacial area and Ti-Cu intermetallic compounds are formed over the reaction layer. The investigation on the spreading kinetics of Cu-Ti compacts on carbon materials substrates at fixed temperatures reveals that the spreading is controlled by the interfacial reactions in the first stage and then by the diffusion of the active Ti from the drop bulk to the triple line in the later stage. The spreading is promoted by the intense reaction at higher Ti concentrations.     

Al-Ti-C grain refiner made by ultrasonic levitation

An electrostrictive uniaxial ultrasonic levitation reaction system was designed to perform TiC synthesis reaction by suspending graphite powder in Al-3Ti melt and an Al-3Ti-0.15C grain refiner alloy was obtained. The results show that sound pressure node in which graphite suspends is formed in the melt between radiation block and reflecting board by ultrasonic and TiAl3 particles congregate around C powder. Meanwhile, due to ultrasonic cavitation, dissolved TiAl3 provides better surface condition for the synthesis reaction of TiC. The reaction route is that C and dissolved Ti react to form TiC. Ultrasonic cavitation has a thermal activation effect on TiC particles and Al-3Ti-0.15C refiner has excellent microstructural refining effect on α-Al.     

原位自生TiC和（TiW）C增强Fe基复合材料的研究

利用块体原材料原位合成10vol%TiC-Fe和(TiW)C-Fe两种复合材料,采用扫描电镜分析了复合材料的微观结构,利用X射线分析了相组成。结果表明,在TiC-Fe复合材料中,TiC作为唯一的第二相呈现粒状和条状两种形态。分析认为,粒状相为亚共晶相,而条状第二相为共晶相。通过用W替代部分Ti,成功地制备了10vol%(TiW)C-Fe复合材料,其中,(TiW)C作为唯一的第二相比较均匀地分布在Fe基体中,其形态大部分呈粒状,条状相较少。在粒状(TiW)C相中,中心富Fe,而边缘W、Ti和C元素的分布是均匀的。与TiC相比,(TiW)C的密度与Fe更为接近,它更适合作为大型铸件的增强相。     

Fe-C-Ti-Mn合金系中TiC原位生成反应的热力学分析

根据溶液热力学理论对Fe C Ti Mn体系中TiC增强体的原位合成进行了热力学分析。计算表明,体系中TiC优先于Fe3C和Fe2Ti形成,且在热力学上比Fe3C和Fe2Ti稳定。多数情况下,TiC基体合金在液态未凝固时即可形成,而Fe3C和Fe2Ti则是在合金凝固和冷却过程中才有可能析出。随C含量增加,形成TiC和Fe3C的可能性增大;随Ti含量增加,形成Fe2Ti的可能性增大,而形成Fe3C的可能性减小;高Ti高C时,有利于形成TiC,高Ti低C时有利于形成Fe2Ti;高C低Ti时有利于形成Fe3C;添加适量的Mn既可有效抑制Fe3C的形成,又明显降低TiC的合成温度,使大多数TiC的合成反应发生在合金熔体充满铸型后的冷却、凝固过程中,可能解决TiC过早析出、熔体粘度增大、充型困难等问题。     

原位自生TiC颗粒对铁基耐磨堆焊金属的影响

为了研究原位自生TiC颗粒对堆焊层组织与性能的影响,采用药芯焊丝明弧堆焊方法在Q235钢表面制备了Fe-Cr-Ti-C堆焊合金.利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、洛氏硬度计和湿砂磨损试验机对堆焊合金进行了分析.结果表明,加入的Ti元素可在堆焊层中原位生成TiC硬质相颗粒,并促进M7C3硬质相的生成,从而起到细化晶粒的作用.当生成的TiC和M7C3硬质相数量较多且弥散分布于金属基体中时,这些硬质相可起到相应的抗磨骨架作用,从而提高了堆焊金属的耐磨性.当药芯焊丝中Ti元素的质量分数为7%时,堆焊层性能最佳,其硬度值为61.6HRC,磨损量为0.3904g.     

Kinetics of Combustion Synthesis in Ti-C-3Ni-Al System

The Kinetics and mechanisms of the combustion reaction in theTi-C-3Ni-Al system were studied. Samples were prepared by igniting compacts of elemental Ti, C, Ni and Al powders with a heating tungsten coil under an inert argon atmosphere. The activation energies of Ti+C+50wt%(3Ni+Al)→TiC+50%Ni3Al and Ti+C+80wt%(3Ni+Al) →TiC+80%Ni3Al exothermic reactions were determined by measuring the combustion wave velocity and the combustion temperature, which are 129kJ.mol-1 and 79kJ*mol-1, respectively. The mechanism of formation of products for Ti-C-3Ni-Al system was found:metal phases (Ti-3Ni-Al) are melted in combustion process,and carbon dissolves into the liquid metal and TiC is subsequently precipitated out of solution, and Ni3Al is crystallized during the cooling process. The mechanism is fairly similar with that of Ti+C→TiC and Ti+C+Ni→TiC+Ni. There are two reactions (Ti+C→TiC, 3Ni+Al→Ni3Al) in the Ti+C+3Ni+Al system, and the wave velocity is mainly controlled by the velocity of Ti + C→TiC, but the velosity of 3Ni+Al→Ni3Al may play a significant role when Ni3Al contents are higher than 70wt%.