TiC含量对微波烧结TiC/TC4复合材料组织和性能的影响

通过微波烧结法制备TiC/TC4复合材料,研究不同质量分数增强相TiC(0%、5%、10%、15%)对钛基复合材料显微组织和性能的影响。结果表明:TiC/TC4复合材料只有TiC和基体α-Ti+β-Ti 3种物相组成。随着增强相TiC含量增加,TiC/TC4复合材料相对密度、显微硬度(HV)、室温抗压缩强度均提高,分别达到98.01%、6610 MPa、1789 MPa,其相对密度与有关文献中的真空烧结相比提高2%~6%,其抗压强度与熔铸法制备的铸态钛基复合材料相比提高5%~15%。随TiC含量增加,TiC/TC4复合材料耐磨性提高,摩擦系数在0.25~0.30之间,其室温磨损机制由磨粒磨损和粘着磨损转变为轻微的剥层磨损。     

TiC/Fe表面梯度复合材料微区组织及陶瓷层磨损性能

采用灰铸铁(HT300)与厚度为0.25 mm的钛板,通过浇注法使得灰铸铁与钛板紧密结合,在真空管式炉中1 138℃保温时间8 h后,等温处理并炉冷.通过观察,在基体表面原位生成了TiC颗粒增强铁基表面梯度复合材料,对梯度复合区进行显微组织观察、显微硬度测量以及磨损性能测试.结果表明,TiC颗粒增强表面梯度复合材料大致分为三层,各层之间最大的区别是:生成的TiC颗粒的大小及形状不相同;从复合层(C区)到珠光体区显微硬度逐渐降低,显微硬度最大的区域出现在致密陶瓷层(C区).因此对TiC颗粒增强表面梯度复合材料致密陶瓷层进行了磨粒磨损试验,表明陶瓷层耐磨性比灰铸铁(HT300)有了很大程度上的提高.     

Ti活化Al_2O_(3p)/65钢复合材料的组织和性能

在Al_2O_3预制坯里添加15%的Ti粉,制备Ti活化Al_2O_(3p)/65钢复合材料,研究了Ti元素对复合材料组织、润湿行为和性能的影响。相比未添Ti粉的复合材料,添加Ti粉的复合材料其钢基体中铁素体含量得到提高,生成了TiC界面层,增强颗粒与基体界面的表现为冶金结合,润湿角由125°降到75°;复合材料的硬度、三点抗弯强度及三体磨料磨损性能也均得到提高。     

高体积含量TiC/Fe复合材料的制备及力学性能

以TiC粉、还原铁粉和羰基铁粉为原料,采用行星球磨混料、冷压成型后无压烧结工艺制备了TiC颗粒体积含量为70%~90%的TiC/Fe复合材料,重点研究了羰基铁粉添加量、烧结温度及TiC体积含量对TiC/Fe复合材料的微观结构和力学性能的影响。结果表明:羰基铁粉的最佳添加量为铁基体粉体积含量的60%。当TiC体积含量一定时,随烧结温度的升高,TiC/Fe复合材料的相对密度、维氏硬度与弯曲强度均先增大后减小,经1500℃烧结后,复合材料的综合性能最佳。其中,70%TiC/Fe的相对密度及弯曲强度最高,分别为99.5%和437MPa;80%TiC/Fe的维氏硬度最大,为12.2GPa。     

SPS+热轧法制备的B_4C/Ti复合材料组织及力学性能的研究

采用不同体积分数的碳化硼粉与钛粉通过放电等离子烧结(SPS)和轧制的方法制备钛基复合材料板材,并对所制备复合材料的密度、显微硬度、微观组织、物相、拉伸性能以及断口形貌等进行了系统研究。结果表明:随着碳化硼颗粒含量的提升,烧结态和轧制态复合材料的密度和显微硬度也相应上升。XRD分析显示,TiC与TiB在碳化硼颗粒与钛基体之间形成,3vol%B_4C的轧制态钛基复合材料的最大抗拉强度能够达到800 MPa,抗拉强度的提高是由于TiC与TiB的作用。断裂主要发生在B4C颗粒和B4C颗粒与基体的界面之间。     

GNPs-Cu/Ti6Al4V复合材料热压烧结工艺优化及组织性能

以TC4钛合金粉为基体,石墨烯(GNPs)为增强相,采用真空热压法制备了质量分数为0.3％的GNPs-Cu/Ti6A14V复合材料.通过正交试验探讨了烧结温度、压力、保温时间对复合材料相对密度、显微硬度和抗压强度的影响.结果 表明:烧结温度是影响复合材料相对密度、显微硬度和抗压强度的关键因素,压力和保温时间对其影响较小.最优的烧结工艺为温度1150℃、压力35 MPa和保温时间40 min,此时复合材料的相对密度、显微硬度和抗压强度最佳,分别为99.34％,585.4 HV0.1和2382 MPa.GNPs-Cu/Ti6A14V复合材料中主要除α-Ti和β-Ti外,还存在TiC和Ti2Cu相,在其压缩断口有较完整GNPs存在.     

Ti6Al4V合金表面氩弧熔覆原位合成TiC-TiB2增强钛基复合涂层组织与耐磨性

以B4C和Ni60A粉末为预涂材料,采用氩弧熔覆技术,在Ti6Al4V合金表面原位合成TiC与TiB₂增强相增强钛基复合材料涂层.运用XRD,SEM等分析手段研究了复合涂层的显微组织,利用显微硬度仪测试了复合涂层的显微硬度并用磨损试验机分析了其在室温干滑动磨损条件下的耐磨性能.结果表明,熔覆层组织主要由TiC和TiB₂组成,TiC颗粒和TiB₂颗粒弥散分布在基体上,TiC颗粒的尺寸为2~3μm,而呈长条状的TiB₂颗粒尺寸为3~5μm.显微硬度和耐磨性测试结果表明,该复合涂层显微维氏硬度高达1200MPa左右,复合涂层的耐磨性能比Ti6Al4V基体提高约20倍.     

挤压铸造B_4C_p/2024Al复合材料力学性能研究

采用挤压铸造工艺制得粒径分别为25μm和50μm、体积分数为50%的两种B4Cp/2024Al复合材料。测试了复合材料的密度、硬度、抗弯强度、静态压缩强度、断裂韧度;采用霍普金森压杆装置研究了复合材料在高应变速率下的压缩强度。研究结果表明,50%B4Cp/2024Al复合材料的密度约为2.7g/cm3,硬度(HRA)为60;25μmB4Cp增强的复合材料抗弯强度为527MPa,断裂韧度KIC达到13.56MPa.m1/2,而静态压缩强度为797.5MPa,其性能显著高于50μm粒度B4C增强的复合材料。细颗粒增强的复合材料动态压缩强度高于粗颗粒增强的复合材料;应变相关的损伤演化使得复合材料表现出应变软化现象,相关损伤导致压缩强度呈现应变率不敏感甚至是负敏感特征。     

不同载荷对TiC表面梯度复合材料陶瓷层耐磨性能的影响

采用短暂高温浇注-共晶温度热处理反应技术,在灰铸铁表面原位生成了一层梯度分布的Ti C硬质增强相,制备出了Ti C/Fe表面致密陶瓷复合材料。借助XRD、SEM、EDS、显微硬度测试仪以及磨料磨损试验机对制备好的Ti C致密陶瓷复合材料的物相组成进行了分析,对其宏观、微观组织进行了观察,并在常温下对该表面复合材料进行了不同载荷下的磨损试验。结果表明,随载荷不断增大,表面致密陶瓷复合材料的磨损机理发生了变化,从最开始的划痕、微犁沟到颗粒剥落和颗粒破碎等,其相对耐磨性在40左右。     

TiC增强高锰钢基复合材料的组织与磨料磨损性能

采用凝固析出方法制备了不同体积分数TiC增强的高锰钢基复合材料,系统研究了复合材料的显微组织和磨料磨损性能。热处理后,复合材料由奥氏体和TiC两相组成,TiC颗粒均匀分布在高锰钢基体中,颗粒与基体界面清洁。磨料磨损实验表明,TiC颗粒的引入提高了复合材料耐磨性能。然而,复合材料的耐磨损性能随着TiC体积分数的增加而降低。研究结果表明,随着TiC体积分数的提高,陶瓷颗粒尺寸增大且部分形成团簇,陶瓷颗粒在磨损过程中发生破碎从而提高磨损率。     

ZL104合金氩弧熔敷原位合成TiCp/Al基复合涂层组织及耐磨性

以Al粉、Ti粉和C粉为原料,利用氩弧熔敷技术,在ZL104合金表面原位合成了TiC增强Al基复合材料层,借助扫描电镜、X射线衍射仪对复合涂层的组织进行了分析;利用显微硬度计、摩擦磨损试验机对复合涂层性能进行了测试。结果表明,氩弧熔敷过程中可以充分反应合成TiC颗粒;TiC颗粒呈球状分布,颗粒尺寸约为1.5μm,均弥散分布于熔敷层中。熔敷层与基体呈冶金结合,无裂纹、气孔等缺陷;复合涂层的显微硬度可达660 HV0.2,涂层耐磨性较基体提高近7倍。     

原位反应TiCp/Fe基复合材料在冲击磨料磨损条件下耐磨性的研究

研究TiCp/Fe基复合材料在冲击磨料磨损条件下的耐磨性.利用SEM和金相显微镜分析复合材料组织及磨面形貌.结果表明:在冲击磨料磨损条件下,复合材料基体磨损以凹坑和塑性流动为主,TiC颗粒则起到增强基体的作用.随着TiC颗粒数目增多,TiC颗粒对基体的保护作用越强,越能提高复合材料的耐磨性.     

铸造烧结工艺对ZTA陶瓷力学性能和三体磨损性能的影响

铸造烧结法制备ZTA陶瓷颗粒增强高铬铸铁基复合材料工艺过程中,ZTA陶瓷增强体的性能演变直接关系到复合材料的综合性能。本文研究了铸造烧结工艺对ZTA陶瓷组分和力学性能的影响,对比了热处理态ZTA陶瓷与高铬铸铁的三体磨损性能。结果表明:铸造烧结各工艺段,ZTA陶瓷都由t-ZrO_2相、α-Al_2O_3相和少量m-ZrO_2相组成,铸造烧结工艺对ZTA陶瓷密度影响较小,但对抗弯强度和硬度的影响较大;热处理态ZTA陶瓷硬度是高铬铸铁的2.65倍,三体磨料磨损性能是高铬铸铁的1.52倍。     

原位合成V_8C_7颗粒增强铁基表面复合材料研究

采用铸造-热处理复合工艺制备V8C7颗粒增强铁基表面复合材料试样,并用SEM、XRD等方法,观察分析了其组织形貌,用TUKON2100型显微硬度计测量了其硬度,用ML-100磨料磨损试验机进行了不同载荷下的磨损试验。结果表明,所制备的V8C7颗粒增强铁基表面复合材料试样的最大显微硬度是2333HV0.05;在室温条件下,当载荷为15N时,其平均耐磨性约是灰铸铁的13倍,在很大程度上提高了铁基体的耐磨性能。     

SPS原位制备(TiB+TiC)/Ti-6Al-4V复合材料的组织与性能

采用低能球磨和放电等离子烧结原位制备(TiB+TiC)/Ti-6Al-4V复合材料,研究了烧结温度和B_4C添加量对复合材料组织性能的影响。结果表明,在1 000～1 150℃范围内,1 100℃烧结时增强相呈不连续网状,复合材料的屈服强度、抗压强度和工程应变均最好;基体合金组织为魏氏组织,复合材料基体为厚片状α相和片间β相组织,晶粒明显细化,显微硬度随增强相含量的增多而提高,而工程应变随之降低。强度在B_4C含量为2%时达到最高,屈服强度和抗拉强度分别为1 410.55MPa和1 771.65MPa。     

石墨烯-Cu/Ti6Al4V复合材料的制备及力学性能

采用表面无敏化、无活化的化学镀铜法对石墨烯进行表面镀铜,并通过微波烧结法(烧结温度为1000℃)制备石墨烯(GNPs)/Ti6Al4V、石墨烯(GNPs)-Cu/Ti6Al4V复合材料,探讨石墨烯表面镀铜后对钛基复合材料显微组织和性能的影响。结果表明:石墨烯表面成功镀覆一层较均匀分布的铜颗粒,石墨烯与基体Ti界面反应严重,容易生成粒径为2~5μm的TiC;石墨烯表面镀铜后,界面反应产生的TiC含量增多,同时引入了Ti_2Cu相。相比于单纯外加石墨烯,石墨烯表面镀铜后,微量铜降低了烧结温度,提高了复合材料的力学性能,其致密度、显微硬度、压缩强度分别达到96.55%、534HV_(0.1)、1602MPa,室温磨损机制由基体(Ti6Al4V)的磨粒磨损转变为GNPs-Cu/Ti6Al4V复合材料的粘着磨损。     

石墨对C/Cu复合材料微观组织及摩擦磨损性能的影响

利用机械合金化和放电等离子烧结技术制备C/Cu复合材料,用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪、显微硬度计和销-盘摩擦磨损试验机对复合粉末和烧结体的组织结构、硬度、摩擦学行为进行了分析.结果表明:C/Cu复合粉末中Cu相粉末由纳米/亚微米复合颗粒组成,石墨主要以纳米层片状结构和非晶态存在,放电等离子体烧结体组织致密、细小且均匀,随着碳含量增加,烧结体的硬度与密度减小;C/Cu复合材料烧结样品在摩擦过程中形成润滑膜,表现出较低的摩擦系数和良好耐磨性,其磨损机制主要为氧化磨损、粘着磨损和剥层磨损.     

原位TiC颗粒对7075铝合金组织和磨损特性的影响

采用原位反应近液相线铸造法制备具有不同原位TiC颗粒含量的TIC/7075铝合金复合材料,在不同干摩擦条件下测试了复合材料磨损特性,研究TiC原位颗粒对材料的组织及磨损性能的影响.结果表明,原位TiC颗粒对7075基体铝合金的铸态组织具有细化和球化作用,随着TiC颗粒含量的增加,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.在转速和压力相同的条件下,复合材料的磨损量随TiC颗粒含量的增加而降低,增强相TiC的加入显著提高了材料的磨损性能.     

烧结温度对Fe-Al/Al复合材料显微结构和耐磨性的影响

采用粉末冶金液相烧结法制备了Fe-Al/Al原位复合材料,应用X射线衍射仪、扫描电镜、摩擦磨损试验机研究了烧结温度对Fe-Al/Al原位自生复合材料微观组织及耐磨性能的影响。结果表明:原位自生Fe3Al增强相的颗粒尺寸随着烧结温度的升高先减小后增大,硬度及耐磨性呈先上升后下降的趋势。当烧结温度为440℃时,短棒状Fe3Al增强颗粒数目最多,弥散分布在基体上。硬度达到63.3 HV,约为纯铝的2倍;磨损率达到0.73%,与纯铝相比降低了2.4倍,并且磨损形貌以磨粒磨损为主。     

氩弧熔敷原位自生TiC-TiB_2/Fe复合涂层组织与磨损性能的研究

以Ti、B4C和Fe粉为原料,利用氩弧熔敷技术在Q235钢基体表面制备出原位自生TiC-TiB2增强Fe基复合涂层。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计和滑动磨损试验机对复合涂层的显微组织、硬度、耐磨性进行了研究。结果表明:熔敷层组织为TiC、TiB2和α-Fe,TiC以四面体和花瓣状先析出,后析出的TiB2多以六边形、短棒状存在,涂层中TiB2含量大于TiC含量;熔敷层与基体呈冶金结合,无裂纹、气孔等缺陷;涂层维氏硬度为8300～9000MPa,比基体提高近4倍;最大耐磨性比基体提高近20倍,在室温干滑动磨损试验条件下具有优异的耐磨损性能。