Ti(C,N)_w/Ti(C,N)基金属陶瓷的组织与力学性能研究

采用Ti(C,N)晶须和颗粒复合粉末(Ti(C,N)w+Ti(C,N)p)制备Ti(C,N)w/Ti(C,N)基金属陶瓷。研究了复合粉末对金属陶瓷组织及性能的影响。结果表明,Ti(C,N)w的加入,金属陶瓷的各项力学性能都得到了提高。组织表现为环形相结构特征,与Ti(C,N)基金属陶瓷相比,双层环形相结构所占比例增大,且尺寸加厚。烧结组织中Ti(C,N)w的长径比大于临界长径比,在强化金属陶瓷方面起着重要的作用。环形相使Ti(C,N)w与基体界面结合紧密,增韧机制主要表现为裂纹桥联和裂纹偏转,拔出效应不明显。     

Ti(C,N)固溶体的N/C原子比对Ti(C,N)基金属陶瓷组织及力学性能的影响

本文以不同N/C原子比的Ti(C,N)固溶体为硬质相,通过真空烧结制备了Ti(C,N)基金属陶瓷。用三点弯曲法、洛氏硬度计、压痕法分别测得试样的抗弯强度、硬度、断裂韧性,并通过光学金相显微镜、XRD、SEM、EDS等手段研究了Ti(C,N)固溶体的N/C原子比对Ti(C,N)基金属陶瓷组织的影响规律。结果表明:在一定范围内随着N/C原子比的增大,Ti(C,N)固溶体在液相中溶解度下降,环形相的析出受到抑制,使得金属陶瓷的硬质相芯部逐渐细化且分散均匀,环形相厚度减薄。但Ti(C,N)固溶体的N/C原子比为6∶4及以上时,硬质相与液相之间的润湿性较差,使得金属陶瓷孔隙度增加,显微组织中开始出现亮白色的晶粒。随N/C原子比的增大,金属陶瓷的抗弯强度和硬度先增大后降低,断裂韧性逐渐降低。当Ti(C,N)固溶体的N/C原子比为5∶5时,金属陶瓷的综合力学性能最佳,其抗弯强度为2 429 MPa,硬度为92.2 HRA,断裂韧性为8.44 MPa·m~(1/2)。     

纳米Ti(C,N)增强Ti(C,N)基金属陶瓷的研究

采用纳米Ti(C，N)粉末制备Ti(C，N)基金属陶瓷，研究了纳米粉末对金属陶瓷组织及性能的影响。结果表明，粉末冶金过程中，纳米Ti(C，N)粉末易于在粘结相中扩散与溶解及沿晶界分布，降低了硬质相在粘结相中的溶解度，抑制了晶粒长大，提高了材料的红硬性能。抗弯强度与晶粒尺寸满足于Hall-Perch公式，5wt％～l0wt％的纳米粉末加入量可使金属陶瓷的抗弯强度和切削性能得到较大的提高，但硬度变化不大。切削磨损主要表现为磨粒磨损和轻微的粘着磨损，磨痕细小均匀。     

纳米Ti(C,N)基金属陶瓷制备技术研究进展

概述了纳米Ti(C,N)基金属陶瓷制备技术的研究进展,重点对纳米陶瓷粉末的团聚与分散、纳米陶瓷粉末的氧含量对性能的影响以及纳米金属陶瓷的烧结技术进行了介绍与探讨。分别介绍了真空烧结、放电等离子烧结、热压烧结以及微波烧结在制备纳米Ti(C,N)基金属陶瓷时的优势,及各自存在的问题,为开发新的适于纳米Ti(C,N)基金属陶瓷的烧结方法及烧结工艺提供了参考。     

粉末粒度对Ti(C,N)基金属陶瓷制备工艺及其组织性能的影响

综述了粉末冶金法制备Ti(C,N)基金属陶瓷过程中粉末粒度的作用,以及其对材料最终组织性能的影响;并指出了原始粉末粒度与细晶粒Ti(C,N)基金属陶瓷制备工艺的关系及其研究意义。     

原始粉末粒度对Ti(C,N)基金属陶瓷组织性能的影响

采用粉末冶金方法制得四组不同粒度组合的Co-WC-Ti(C,N)金属陶瓷材料。对其室温力学性能进行测量,并采用XRD,SEM,EDX等方法对材料的相结构,显微组织等进行分析。研究表明,主要硬质相粒度的改变使相结构出现了一定程度的变化;以亚微米TiC为原始粉末细化了金属陶瓷组织中的晶粒;以纳米TiN为原始粉末使得晶粒大小趋向一致,分布均匀,并在一定程度上细化了晶粒;当TiC、TiN原始粉末分别为亚微米、纳米尺寸时,材料的综合力学性能最好。     

溶胶-凝胶法制备Ti(C,N)-Mo_2C-Ni复合粉末的研究

本文采用溶胶-凝胶法在较低温度(1 400℃)下制备了Ti(C,N)-Mo2C-Ni金属陶瓷复合粉末。通过红外光谱(FTIR)、X-ray衍射(XRD)、热重分析(TG-DTA),扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、比表面积分析(BET)、氮/氧含量测定等分析检测方法 ,对该粉末的制备过程进行了初步的研究与分析。结果表明:在1 400℃,真空条件下,以钛酸四丁酯为钛源,以蔗糖为碳源,乙二醇为溶剂,采用溶胶-凝胶法结合碳热还原法所制得的Ti(C,N)-Mo2C-Ni金属陶瓷复合粉末晶粒小,纯度较高;其制备机理为:原料通过水解、缩聚、裂解/分解等反应,经过干燥后首先得到TiO2混合先驱体粉末,再经过碳热还原及一系列化学反应最后生成了Ti(C,N)-Mo2C-Ni金属陶瓷复合粉末。     

(Ti,W,Ta)(C,N)_p/Ti(C,N)基金属陶瓷的组织与性能

采用自制的多元复式碳氮化物陶瓷粉末 ((Ti,W,Ta) (C,N) p)制备 (Ti,W,Ta) (C,N) p/Ti(C,N)基金属陶瓷。研究了 (Ti,W,Ta) (C,N) p 粉末的组织结构特征及其加入对金属陶瓷的组织及性能的影响。结果表明 ,多元复式碳氮化物粉末的晶格常数与元素的固溶度有很好的对应关系 ,调整粉末中元素的固溶度可控制粉末的晶格常数 ,进而控制材料的性能。 Ti(C,N)基金属陶瓷中 (Ti,W,Ta) (C,N) p 粉末的加入 ,有利于重金属元素 W和 Ta向粘结相中扩散 ,从而降低了硬质相在粘结相中的溶解度 ,阻碍了晶粒长大。(Ti,W,Ta) (C,N) p/Ti(C,N)基金属陶瓷各项性能指标优于 Ti(C,N)基金属陶瓷和国外对应的金属陶瓷牌号 CT5 2 5的产品。强化机制主要表现为细晶强化与固溶强化。     

细晶粒Ti(C,N)基金属陶瓷制备技术与性能

对近年来国内外有关细晶粒Ti(C,N)基金属陶瓷制备技术的研究成果进行了分析总结。简要介绍了混料技术、烧结技术对材料晶粒度及组织、性能的影响,概述了新的工艺方法抑制晶粒长大的机理,指出了细晶粒Ti(C,N)基金属陶瓷制备技术的发展方向。     

Ti(C,N)基金属陶瓷制备工艺研究

实验采用日本新金属公司的TiC0.7N0.3,TiC0.5N0.5两种原料粉末,比较在不同制备工艺条件下,Ti(C,N)基金属陶瓷材料的力学性能。结果表明,原料、湿磨工艺、烧结工艺、烧结后的低压热等静压显著影响合金的力学性能及金相组织。     

烧结工艺对Ti(C,N)基金属陶瓷性能的影响

采用粉末冶金法制备Ti(C,N)基金属陶瓷,利用金相图像分析系统和扫描电镜观察陶瓷表面孔洞和微观组织形貌,分析了热处理和烧结气氛工艺对不同碳氮比的Ti(C,N)基金属陶瓷性能的影响.结果表明:真空烧结后的热处理工艺可使Ti(C,N)基金属陶瓷的横向断裂强度提高10%以上,硬度也有不同程度的提高,其中Ti(C0.5 N0.5)基金属陶瓷适合采用低压工艺处理,Ti(C0.7 N0.3)基金属陶瓷适合采用热等静压工艺处理.氮气气氛烧结中,Ti(C0.5 N0.5)基金属陶瓷在氮分压值为2kPa时的横向断裂强度达到最大值,而硬度变化不明显,这可归因于合适的氮分压阻碍了金属陶瓷内氮化物的分解,提高了材料的致密度,细化了晶粒组织.     

Effect of submicron Ti(C,N) on the microstructure and the mechanical properties of Ti(C,N)-based cermets

There is an increased industry demand for Ti(C,N)-based cermets with improved material properties. One of the parameters which are supposed to influence these properties is the mean particle size of the Ti(C,N) powder used. In this study the effects of a newly developed submicron Ti(C,N) powder grade on the properties of Ti(C,N)-based cermets, including hardness, toughness and microstructure were investigated. The cermets showed only small differences with respect to outgassing upon sintering (investigated by MS-EGA) as well as shrinkage (dilatometry). Cermet formulations with submicron Ti(C,N) could be sintered under identical conditions as with fine Ti(C,N), yielding completely dense bodies of A00 porosity. From SEM and XRD investigations it was found that submicron Ti(C,N) powders cause accelerated diffusion and homogenisation of the microstructure leading to a substantially increased amount of outer rim phase, a higher amount of inverse grains and substantially finer and less Ti(C,N) cores. Upon using submicron Ti(C,N), hardness (HV10) is increased and in one grade the fracture toughness (Palmqvist–Shetty) is increased as well.     

纳米晶Ti(C0.45,N0.55)固溶体粉末的合成及表征

在封闭氮气气氛下,对纳米TiO2高温碳氮化合成成分接近xN=0.5的纳米晶Ti(C,N)固溶体粉末进行了研究.结果表明,当以C/Ti值为2.5配料,炉内氮气压为0.005 MPa时,一定量纳米TiO2和纳米碳黑的混合料在1500℃下等温热处理4 h可以制得晶粒尺寸为31 nm、主相为Ti(C0.45,N0.55)的球形固溶体粉末.     

纳米晶Ti(C0.45,N0.55)固溶体粉末的合成及表征

在封闭氮气气氛下,对纳米TiO2高温碳氮化合成成分接近xN=0.5的纳米晶Ti(C,N)固溶体粉末进行了研究.结果表明,当以C/Ti值为2.5配料,炉内氮气压为0.005 MPa时,一定量纳米TiO2和纳米碳黑的混合料在1500℃下等温热处理4 h可以制得晶粒尺寸为31 nm、主相为Ti(C0.45,N0.55)的球形固溶体粉末.     

溶剂热法制备纳米Pb（Zr0．52Ti0．48）O3粉体

以硝酸铅、氧氯化锆、四氯化钛、氢氧化钾和氨水为原料，以乙醇和水的混合液为溶剂，采用溶剂热法合成了纳米Pb（Zr0．52Ti0．48）O3粉体。通过XRD和TEM对粉体进行了表征，并研究了醇水比（Vethanol/Vwater）和温度对粉体物相和粒径的影响。研究结果表明：在180℃、醇水比1：1以及KOH为2mol／L的条件下，可以制备粒径约为10nm的PZT粉体；适量乙醇的加入有利于合成纳米PZT粉体并降低生成PZT所需的温度。     

超重力对燃烧合成Ti（C，N）-TiB2复合粉体的影响

以Ti和B4C为起始反应物，分别在常规和超重力条件下通过燃烧合成技术制备出Ti（C,N）-TiB2复合粉体，利用XRD和SEM对燃烧产物进行了表征，研究了起始组成和超重力条件对燃烧产物相组成和微观形貌的影响。结果表明，燃烧产物主要由Ti（C，N）和TiB2组成，通过改变起始配方中Ti／B4C的摩尔比，可以调节产物中Ti（C，N）和TiB2的相对含量。超重力条件下，反应物颗粒接触更加充分，碰撞更加频繁，因而晶粒形态发育更加完整，生成规则的多面体。     

Deposition of Ti(C, N)-TiB_2 Composite Coating by Reactive LPPS

Ti(C, N)-TiB2 composite coatings were deposited by means of reactive low pressure plasma spraying (LPPS) based on the technology of self-propagating high-temperature synthesis (SHS). The original powders were mixtures of Ti and B4C powders. The powders were mixed by ball mill and then spray-dried and at last sintered to be suitable for spraying. Two spraying distances were selected for LPPS. Scanning electron microscopy (SEM) was used to investigate the morphologies of powders for spraying and the microstru...     

Ni/Ti(C,N)包覆粉及其金属陶瓷的制备

采用非均相沉淀-热还原法制备Ni/Ti(C,N)包覆粉,并用该包覆粉经真空烧结制得金属陶瓷。利用扫描电镜、电子能谱、X-射线衍射等手段研究包覆粉的结构形貌及烧结后的微观组织与性能。结果表明:非均相沉淀过程中,非晶态的NiCO3·2Ni(OH)2·2H2O在Ti(C,N)颗粒表面成核并生长;经热还原过程后,NiCO3·2Ni(OH)2·2H2O分解并完全还原成Ni,Ni的平均晶粒尺寸约为50nm;采用包覆粉为原料制备金属陶瓷,有效改善了硬质相和粘结相的分布均匀性,但包覆粉烧结过程中存在晶粒长大现象;金属陶瓷的相成分为纯净的Ti(C,N)与Ni两相;金属陶瓷的综合性能相对于传统工艺制得的金属陶瓷有一定提高。     

Ti(C_xN_(1-x))粉末SHS工艺研究

对Ti（C，N）粉末的高温自蔓延合成工艺做了较系统的试验研究，研究了钛粉及碳黑品种、成分配比；压坯密度；氮气压力等因素对高温自蔓延合成过程及产品性能的影响。结果表明：钛粉粒度对SHS过程影响很大。碳黑种类对反应产物状态（孔隙、游离碳）也有明显的影响。破黑的加入量增加，产物的碳含量也增加，而氮含量则相应减少。随着压坯密度的增加，燃烧波蔓延速度减少，反应产物较硬，且芯部与边缘成分不同。氮气压力增大，产物的氮含量相应提高。通过系统试验，优化了工艺，并研制出了可生产不同C／N比的Ti（C，N）粉末的稳定的生产工艺。     

Ti（C，N）基金属陶瓷超微粉在不同液体介质中的分散性研究

对Ti(C，N)基金属陶瓷硬质相粉末TiC，TiN和WC的分散行为进行了研究。探讨了不同液体介质和不同表面活性剂对硬质相粉末分散的影响，结果表明：以蒸馏水作液体介质优于以无水乙醇作液体介质；对TiC，TiN粉末，选用聚氧乙烯十二烷基醚作为分散剂具有较好分散效果，而对WC粉末，聚乙二醇是较好的分散剂。